8.3动能和动能定理 教案-2023-2024学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

8.3动能和动能定理教案 【教学目标】 物理观念：理解动能的内涵，能用动能定理分析解释生产生活中的相关现象，解决一些相关的 实际问题 科学思维：能利用动能定理解决动力学问题和变力做功问题 科学探究：能通过理论推导得出动能定理的内容。 科学态度与责任：通过对动能和动能定理的演绎推理，使学生从中领略到物理等自然科学中所 蕴含的严谨的逻辑关系，有较强的学习和研究物理的兴趣。 【教学重难点】 教学重点 动能的概念，动能定理及其应用 动能的定量化是学生思维突破的障碍，突破的方法是通过复习前面学过的有关知识引导学生 通过大胆猜想、推导、类比得出动能的表达式，利用两道经典例题加深学生对动能概念的理 解。再以推导动能表达式的方法为依据，通过实例学生可以轻松地推导出动能定理的内容。 最后用一道典型例题使学生学会如何用动能定理解决实际问题。 教学难点 动能定理的理解和应用 对动能定理深刻的理解比较困难，尤其是动能定理中总功的分析与计算在初学时比较困难， 通过例题逐步提高学生解决该问题的能力。通过师生共同讨论动能定理，进一步加深对功与 能的关系的理解，让学生对功能关系有更全面、深刻的认识。最后设置情景例题加强学生对 动能定理的应用能力。 【新课导入】 物体的动能跟物体的质量和速度都有关系。物体的质量越大，速度越大，它的动能就越大。炮 弹在炮筒内推力的作用下速度越来越大，动能增加。这种情况下推力对物体做了功： 你还能举出其他例子，说明动能和力做的功有关吗？这对于定量研究动能有什么启发呢？ 【新课讲解】 动能的表达式 质量为m的某物体在光滑水平面上运动，在与运动方向相同的恒力F的作用下发生一段位移 1,速度由1增加到2 F 时m 图8.3-1物体在恒力作用下运动 根据牛顿第二定律得 F=ma 而-听=2al得：1= 2a 所以：W=F1=ma 2a2 1 21 功的表达式：W=2m-2m 从上式可以看出，“1，”很可能是一个具有特定意义的物理量，因为这个量在过程终 n2 了与过程开始时的差，正好等于力对物体做的功。在物理学中就用“ ”这个量表示物体的动能，用符号Ek表示。于是我们说，质量为m的物体，以速度v运 动时的动能是： 动能是标量，它的单位与功的单位相同，在国际单位制中都是焦耳，这是因为 1kg(m/s)2=1N·m=1J 【思考与讨论】2016年8月16日，我国成功发射首颗量子科学实验卫星“墨子号”，它的质 量为 631kg,某时刻它的速度大小为7.6km/s,此时它的动能是多少？ E-v2-×631x06x10门=608x101 动能定理 动能与质量和速度的定量关系如何呢？我们知道，功与能密切相关。因此我们可以通过做功的 多少来定量地确定动能。外力对物体做功使物体运动而具有动能，下面我们就通过这个途径研 究一个运动物体的动能是多少。 如图所示，一个物体的质量为m,初速度为？，在与运动方向相同的恒力F的作用下发生一段 位移1，速度增大到2，则： ①力F对物体所做的功多大？ ②物体的加速度多大？ ③物体的初速、末速、位移之间有什么关系？ ④结合上述三式你能综合推导得到什么样的式子？ 解析：力对物体做的功为：=F。 根据牛顿第二定律有：F=ma。 根据运动岸公式有：-片=2l→1=-生 2a 把人、1的表达式代入=P,可得F散的助：厅=F-ax5=, 也就是 2a r- 1 从这个式子可以看出，“ “2m”很可能是一个具有特定意义的物理量。因为这个量在过程终了 时和过程开始时的差，正好等于力对物体的功，所以“m”应该就是我们寻找的动能表达 2 式。上节的探究已经表明，力对初速度为零的物体所做的功与物体速度的二次方成正比，这也 印证了我们的想法。于是，我们说质量为m的物体，以速度~运动时的动能是 (1) 2 物体的动能等于物体质量与物体速度的二次方的乘积的一半。 4.单位 从动能的表达式可以看出，动能的单位由质量和速度的单位来确定，在S制中，它的单位与 功的单位相同，都是焦耳。 ③动能定理既适合于恒力做功，也适合于变力做功，既适用于直线运动，也适用于曲线运动。 动能定理的特点是不必追究全过程的运动性质和状态变化的细节，对于求解变力功，曲线运动 中的功，以及复杂过程中的功能转化，动能定理都提供了方便。 ④在中学阶段，动能定理的研究对象是单个质点。 动能定理反映功这个过程量和动能这个状态量之间的关系，动能定理表示了过程量等于状态量 的改变量的关系。给出了力对空间累积的结果。 ⑤动能定理是标量式，式中的功和动能必须是相对于同一惯性参考系的。 动能定理的应用 1.用动能定理解题的步骤 ①确定研究对象及所研究的物理过程： ②分析物体的受力情况，明确各个力是否做功，做正功还是做负功，进而明确合外力的功： ③确定始、末态的动能： ④根据动能定理列方程； ⑤求解方