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

《动能和动能定理》 [授课对象] 高一学生 [教 材] 人民教育出版社出版的普通高中课程标准实验教科书物理必修 2 第八章第 3 节 [课时安排] 1 课时（40分钟） 1、 教材分析 《动能和动能定理》是人教版普通高中教科书物理必修2第八章《机械能守恒定律》第三节的内容。本节教材是通过与前面学过的重力势能和弹性势能的类比，进一步推理分析后定义物体的动能 ,并得到动能定理的表达式通过本节的学习深化学生对功的概念和“功是能量转化的量度”的理解，拓展功的计算方法，为功能关系处理问题打开了思维通道，从而为机械能守恒定律的学习打下了基础。因此，本节内容具有承前启后的重要作用。 2、 学情分析 在学习本节内容之前，学生在初中已经学过动能的概念，还学习了功的计算、重力势能，了解了弹性势能，并对势能的建立过程（某个力的功可以量度某个能量的变化）有一定的理解。因此为本节课的推导和从合力做功的表达引入动能定理奠定了基础。 3、 教学目标 1. 物理观念：知道动能的概念，掌握动能表达式，进一步理论推导动能定理表达式，理解动能定理的物理意义，能用动能定理解释生产生活中的相关现象，解决一些相关的实际问题 。 2. 科学思维：运用理论推理的方法得出动能定理表达式，学会知识间的横向迁移，形成严谨的科学思维。 3. 科学探究：通过理论探究动能、动能定理的表达式，提高科学推理的能力。 4. 科学态度与责任：通过演绎推导，感受成功的喜悦，培养学习的兴趣。 4、 教学重难点 1.教学重点：理论探究动能和动能定理的表达式 2.教学难点：会用动能定理解决生产和生活中的实际问题 5、 教学过程 1、 创设情境，新课导入 龙卷风的风速可以达到100m/s，比12级台风都要大上五、六倍。海啸登陆时速度可达到每小时160公里。龙卷风和海啸具有巨大的能量，可以拔起大树、掀翻汽车、摧毁房屋，甚至会带来毁灭性的灾害。你能用物理知识来解释龙卷风和海啸的危害为什么如此之大吗？龙卷风和海啸具有的能量是什么形式的能量呢？ 古代战争中攻击城门的战车，战车上装有一根质量很大的圆木，很多士兵推着战车以很大的速度撞击城门，可以轻而易举地将城门撞破．圆木的质量很大，速度很大，是为了增加圆木的什么能？回忆初中学过的内容，思考决定这种能的两个因素是什么？ 动能——质量与速度 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。 思考：那么动能和力做功有何关联呢？ 2、 理论推导，探索规律 学生自主习标：单一恒力+直线（特殊） 问题1：在光滑水平面上质量为m的物体，在与运动方向总相同的恒力F的作用下发生一段位移l，速度由v1增加到v2，如图所示。试寻求这个过程中外力做的功与v1、v2的关系？ 解：由运动学公式 得 根据牛顿第二定律得 教师提问：如果考虑空气阻力呢？外力做功又是多少呢？ 学生自主习标：多个恒力+直线（较特殊） 问题2：在粗糙水平面上质量为m的物体，在与运动方向总相同的恒力F的作用下发生一段位移l，速度由v1增加到v2，如图所示。试寻求这个过程中外力做的功与v1、v2的关系？ 解： 由运动学公式 得 根据牛顿第二定律得： 合力对物体做的功是多少： 请同学们思考：无论是在光滑的平面上做直线运动、还是粗糙的的平面上做直线运动，还是在变力作用下做曲线运动。发现合力做的功W（总功）和末状态 与初状态 的差值相等，在前面的分析过程中我们知道力对物体做了功，物体的动能会发生变化，现在通过以上分析，我们发现力做功的过程中恰好是 这个量在变，而且 还与物体的动能的特点符合得很好。基于以上事实： 就这个整体来表示物体的动能，动能就用 表示。 3、 建立概念，归纳规律 1. 动能通常用EK来表示 2. 单位：焦耳，符号：J 3. 动能是一个状态量，是标量。 【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631 kg，某时刻它的速度大小为 7.6 km/s，此时它的动能是多少？ 1.动能定理：合外力对物体做功等于物体动能的变化。即： 上式表明，动能的变化是由所有外力做功来决定，外力做正功，即W>0，Ek2>Ek1，物体的动能增大；外力做负功，即W<0，Ek2<Ek1，物体的动能减少。 2.适用条件：既适用于恒力做功，也适用于变力做功；既适用于直线运动，也适用于曲线运动。 4、 学以致用，强化落实 【例题】一架喷气式飞机，质量 m 为 7.0×104 kg，起飞过程中从静止开始滑跑。当位移 l 达到 2.5×103m 时，速度达到起飞速度 80 m/s。在此过程中，飞机受到的平均阻力是飞机所受重力的1/50。g 取10 m/s2 ，求飞机平均牵引力的大小。 方法一：解：（牛顿第二定律与运动学）