8.3 动能和动能定理 教学设计-2024-2025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 一．教材分析 本节的教学内容具有承前启后的作用。通过本节的学习，既深化了对功的概 念的理解，使学生对“功是能量变化的量度 ”有了进一步的理解，拓展了求功的 思路，也为机械能守恒定律的学习打下了基础，为用功能关系处理问题打开了思 维通道。 本节从合力做功的分析开始，在得出动能表达式的基础上，推出动能定理。 推导动能定理的出发点是已知的牛顿第二定律，教材结合运动学公式，经历数学 推导，得到了动能定理。这种演绎推理是从已知的某些一般原理、定理、法则、 公理或科学概念出发，推出新结论的思维。 二．学情分析 学生在初中阶段已学习过动能的概念，并知道运动物体的速度越大质量越 大，动能就越大。而且通过前面的学习，学生已经初步掌握了“功是能量转化的 量度 ”，知道能量的转化可以通过力做功来实现，这为“动能 ”“动能定理 ”的 推导埋下了伏笔。但普通中学学生的学习积极性不高，数学基础较差，逻辑思维 能力较弱，因此在本节课的设计中我采用启发引导与探究法相结合等方法调动学 生探究物理规律的热情，同时使学生进一步体会到类比法在物理中的应用。 三．设计流程 ( 学生通过回忆 学生讨论，设 通过对前面探 通过具体实例， 初中所学的内 计情景，进行 讨过程的深入 深化对动能和动 容和实验引起 理论探讨和论 思考，得出动 能定理的理解， 思考 证，找出动能 的表达式。 能定理 突出动能定理的 优越性 ) 四．教学目标 1.物理观念 （1）树立能量的观念，理解动能的概念。 （2）理解动能定理的物理意义，能进行相关分析与计算。 2.科学思维 （1）运用演绎推导方式推导动能定理的表达式，理论联系实际，学习运用动能定理分析解决问题的方法。 3.科学探究 （1）通过探究外力对物体所做的功与物体动能的变化关系，学会获取知识与实验技能的方法。 （2）通过理论分析与论证的过程，使学生受到理性思维的训练. 4.科学态度与责任 通过动能定理的演绎推导，培养学生对科学研究的兴趣；通过实验与探究， 培养学生的探究意识与实践能力。 五．教学重点与难点 1.重点 动能表达式的得出过程、动能定理的推导过程及应用。 2.难点 动能定理的推导过程及应用。 六．教学设计 教师活动 学生活动 点 评 （一）引入新课 1.复习 重力做功和重力势能变化的关系。 1.学生回答：WG=-△EP 以递进的方式 引入新课，明 2.播放发射炮弹的视频。 引导同学思考推力做功与动能变化 间的关系？ 2.学生思考： 确整节课的重 点任务。 3.引入新课。 （二）新课教学 1.探究动能的表达式： （1）实验探究： ①动能概念？ ② 物体的动能大小和哪些因素有 关呢？ ③ 实验探究：你有什么方法可以 证明？引导学生分组实验。（学 生演示，教师协助） 〖总结〗 ∶ 小球动能与其速度、质量有关。速度 越大，动能越大质量越大，动能越大 （2）理论探究 〖设计情景 1〗 如图所示，某物体的质量为 m，在与 运动方向相同的恒力 F的作用下发生 一段位移 l，速度由 v1 增加到 v2 。求 做功和速度变化的关系? 1. ①学生回答：物体由于 运动而具有的能量叫动 能。 ②学生猜想：物体的质 量和速度越大，它的动能 就越大 ③学生讨论，小组代表 上台展示。 (2) 学生分组讨论并上台展 示。（利用所学功的知识 和运动学知识理论推导） 根据牛顿第二定律 ： F = ma ……① 根据运动学公式 ： v2 (2) - v1 (2) = 2al …② 学生直接参与 探究过程，增 加感性认识。 激发学生的探 究兴趣 让学生感受理 论 探 究 的 过 程 , 在 学 生 求 解的过程中要 适度巡视，加 以指导。 应用学生的解 教师活动 学生活动 点 评 选择学生的答案，投影学生的解答 过程。（类比上节重力势能） （.3）总结： ① 公式：EK=1/2mv2 ②动能是标量,且总为正值,由物 体的速率和质量决定，与运动方向无 关； ③动能的单位 焦（J) 1J=1N·m=1kg ·/ ④动能具有相对性。高中选择地 面参考系。（例举飞行员抓子弹和飞 鸟撞碎飞机挡风玻璃） 2.动能定理 〖设计情景 2〗:考虑摩擦时 W的意义 若在〖设计情景 1〗中水平面是粗糙 的，且摩擦因数为 μ , 则外力做功与 动能变化的关系又如何？ 1.表述 :力在一个过程中对物体做的 功，等于物体在这个过程动能的变 化。 2.公式：W = Ek 2 - Ek 1 W1 +W2 +W3 + .... +Wn = Ek 2 - Ek 1 〖例题 1〗 一架喷气式飞机，质量 m =5×103kg， 起飞过程中从静止开始滑跑的路程 为 L=5.3×102m 时，达到起飞的速度 v =60m/s，在此过程中飞机受到的平 均阻力是飞机重量的 0.02 倍,求飞机 受到的牵引力。 思考 1：如果用牛顿运动定律和运动 学公式是否可以求解？ 思考 2：引导比较两种解法。 〖例题 2〗 2013 年 4 月四川雅安发生 7.0 级地 震,一住高层上的市民降落伞逃生, 假设该市民质量为 60kg,刚刚拉开伞 外力 F 做功： W = Fl …………③ 由 ① ② ③ 得 ： ( W = mv - mv )1 2 1 2 ( 2 1 )2 2 学生讨论完成,加深对动 能的理解。 学生推导讨论： W 为合力做的功. 〖例题 1〗 思考 1：学生小组分成两 部分，分别用不同方法求 解。 思考 2：（升华）学生思 考回答，动能定理不涉及 物体运动过程中的加速度 和时间,应用比较方便 〖例题 2〗 学生思考回答，了解解 题的基本思路。 （1）确定研究对象 答过程，肯定 学生的探究过 程。让学生体 会探究的乐趣 和喜悦。 在探究的基础 上进一步激发 学生的科学思 维能力。 通过问题和实 际事例，增加 学生对知识的 感性认识和横 向联系，突破 教学难点 学习用理论指 导 实 践 的 方 法 , 培 养 细 致 教师活动 学生活动 点 评 时的速度为 40m/s，拉开伞后受到与 速度相关的空气阻力影响，下落 200m 后，速度变为 20m/s，求该过程中空 气阻力做的功？ 3.应用动能定理解题的步骤 4.适用条件 不仅直线而且曲线，不仅恒力而且 变力。 〖课堂练习〗. 1. 如图所示，AB 为 1/4 圆弧轨道， BC 为水平直轨道，圆弧的半径为 R， BC 的长度也是 R.一质量为 m 的物体 与两个轨道间的动摩擦因数都为 μ , 当它由轨道顶端 A 从静止开始下落， 恰好运动到 C 处停止，那么，物体在 AB 段克服摩擦力做的功为多少？ （2）确定研究过程 （3）分析物体的受力和各 力的做功情况 （4）确定初末状态的动能 （5）应用动能定理列方程 求解 学生讨论并回答 练一练，做一做，想一想 严谨的科学态 度。 学生根据所学 的知识,当堂 巩固，培养应 用规律解决问 题 的 能 力 , 加 强对知识和规 律的理解。 同 时拓展学生的 认知空间。 （三）课堂小结 小组讨论总结，请一个小 组代表上台展示。 发挥小组合作 的作用，通过 交流与讨论， 加深对本节所 学知识的理解 和掌握。 （四）作业 1.必做：完成学案。 2 选作：《优化设计》本节最后一题 1.必做：学生自主完成。 2 选作：小组交流讨论。 分层作业，适应 不同学生学习。 六．板书设计 学科网（北京）股份有限公司 $$