動能和動能定理教學設計胡靖21世紀教育網精品試卷·第動能和動能定理教學設計課題動能和動能定理單元8學科物理年級高一教材分析本節課所采用的教材是人教版高中物理必修2第八章第3節的內容,本節內容是本章的重點,本節在講述動能和動能定理時，沒有把二者分開講述，而是以功能關系為線索，同時引入了動能的定義式和動能定理，這樣敘述，思路簡明，能充分體現功能關系這一線索，同時考慮到初中已經學過動能的概念，學生容易接受.通過本節的學習，應使學生理解動能定理的推導過程.清楚動能定理的適用條件，通過對比分析使學生體會到應用動能定理解題較牛頓運動定律與運動學公式解題的不同點：即運用動能定理解題由于不涉及物體運動過程中的加速度和時間，因此用它來處理問題有時比較方便.教學目標與核心素養一、教學目標1.理解動能的概念，利用動能定義式進行計算；2.理解動能定理表述的物理意義，并能進行相關分析與計算；3.恒力作用下利用牛頓運動定律和功的公式推導動能定理；4.理解恒力作用下的直線運動牛頓運動定律理與動能定理處理問題的異同點，體會對于變力作用、曲線運動動能定理解決問題的優越性。二、核心素養物理觀念：樹立動能的觀念，理解動能定理的表達式科學思維：培養學生的創造能力和創造性思維，培養學生演繹推理的能力?？茖W探究：通過探究外力對物體所做的功與物體動能的變化關系，學會獲取知識與實驗技能的方法?？茖W態度與責任：通過對動能和動能定理的演繹推理，使學生從中領略到物理等自然學科中所蘊含的嚴謹的邏輯關系。反映了自然界的真實美。重點理解動能定理，應用動能定理解決問題難點通過研究外力做功來推導得出動能定理的表達式教學過程教學環節教師活動學生活動設計意圖導入新課我們知道功是能量轉化的量度，重力做功對應于重力勢能的變化，彈簧彈力做功對應于彈性勢能的變化。那么動能和力的做功有關嗎？例如：炮彈在炮筒內推力的作用下速度越來越大，動能增加，這種情況下推力對物體做了功。出示圖片:炮彈在炮筒的推力的作用下運動本節我們就來探尋動能的表達式以及動能的變化與力的做功的關系。學生觀察圖片思考動能和力的做功是否有關通過從所學知識入手，通過問題激發學生的好奇心和探索欲望講授新課一、動能的表達式1、物體由于運動而具有的能量叫做動能。出示圖片:行駛的汽車、飛行的炮彈、無規則運動的分子。它們都具有一定的動能。2、探究動能的表達式為了探究動能的表達式，讓我們來分析二個具體問題：問題1：光滑水平面上一物體原來靜止，質量為m，此時動能是多少？因為物體沒有運動，所以沒有動能。問題2：質量為m的某物體在光滑水平面上運動，在與運動方向相同的恒力F的作用下發生一段位移L，速度由速度由v1增加到v2，外力做功多少？物體在恒力作用下運動解：根據牛頓第二定律，有F＝ma勻變速直線運動的速度與位移的關系式：得：W＝FL=ma×整理后得：從上式可以看出，“”“很可能是一個具有特定意義的物理量，因為這個量在過程終了與過程開始時的差，正好等于力對物體做的功。（1）動能表達式在物理學中就用“”這個量表示物體的動能。用符號Ek表示：說明：①動能只有正值只與速度的大小有關，而與速度的方向無關。②動能是標量，它的單位與功的單位相同，在國際單位制中都是焦耳，這是因為：1kg（m/s）2＝1N·m＝1J③動能具有相對性與參考系的選擇有關，一般選地面為參考系。思考討論：2016年8月16日，我國成功發射首顆量子科學實驗衛星“墨子號”，它的質量為631kg，某時刻它的速度大小為7.6km/s，此時它的動能是多少？解：7.6km/s=7.6×103m/s答：它的動能是7.3×1010J二、動能定理1、動能定理：可以寫成：W＝Ek2－Ek1Ek2：末動能，Ek1：初動能。這個關系表明，力在一個過程中對物體做的功，等于物體在這個過程中動能的變化。這個結論叫作動能定理。說明：如果物體受到幾個力的共同作用，動能定理中的力對物體做的功W即為合力做的功，它等于各個力做功的代數和。2、動能定理理解（1）動能定理的的研究對象既可以是單一物體也可以看成是單一物體的物體系。（2）動能定理主要用于解決:變力做功、曲線運動和多過程的動力學問題.（3）動能定理的實質說明了物體動能的變化是通過外力做功的過程來實現的?！纠}1】一架噴氣式飛機，質量m為7.0×104kg，起飛過程中從靜止開始滑跑。當位移l達到2.5×103m時，速度達到起飛速度80m/s。在此過程中，飛機受到的平均阻力是飛機所受重力的。g取10m/s2，求飛機平均牽引力的大小。分析本題已知飛機滑跑過程的始、末速度，因而能夠知道它在滑跑過程中增加的動能。根據動能定理，動能的增加等于牽引力做功和阻力做功的代數和。如圖所示，在整個過程中，牽引力對飛機做正功、阻力做負功。由于飛機的位移和所受阻力已知，因而可以求得牽引力的大小。解:以飛機為研究對象，設飛機滑跑的方向為x軸正方向。飛機的初動能Ek1＝0，末動能，合力F做的功W＝Fl根據動能定理:W＝Ek2－Ek1有:由于F＝F牽－F阻，F阻＝kmg，則把數值代入后得到:F牽＝1.04×105N飛機平均牽引力的大小是1.04×105N?？偨Y：1、應用動能定理優點：動能定理不涉及物體運動過程中的加速度和時間，因此用它處理問題常常比較方便。2、注意：力對物體做的功可以為正值，也可以為負值。合力做正功時，物體的動能增加；合力做負功時，物體的動能減少。3、應用動能定理解題的一般步驟①明確研究對象，明確運動過程。②分析研究對象的受力情況和各個力的做功情況，然后求各個力做功的代數和:W總③明確始末狀態初動能Ek1，末動能Ek2根據動能定理列出方程:W總＝Ek2—Ek1④根據動能定理列方程求解并檢驗?！纠}2】人們有時用“打夯”的方式把松散的地面夯實。設某次打夯符合以下模型：兩人同時通過繩子對重物各施加一個力，力的大小均為320N，方向都與豎直方向成37°，重物離開地面30cm后人停止施力，最后重物自由下落把地面砸深2cm。已知重物的質量為50kg，g取10m/s2，cos37°＝0.8。求：（1）重物剛落地時的速度是多大？（2）重物對地面的平均沖擊力是多大？分析如圖所示，甲表示重物在地面上受到人的作用力，乙表示上升30cm后人停止施力，丙表示剛落地，丁表示砸深地面2cm后靜止。甲乙丙丁重物落地時的速度，即丙中重物的速度，可以對從甲至丙這一過程應用動能定理來求解。重物對地面沖擊力的大小與從丙至丁這一過程中重物所受阻力的大小相等，可以對這一過程應用動能定理來求解。解：（1）兩根繩子對重物的合力F合＝2Fcos37°＝2×320×0.8N＝512N由甲至丙只有繩子的拉力做功，應用動能定理可得（2）由丙到丁的過程中，應用動能定理可得：mgL′－F阻L′＝0－F阻＝mg＋＝(50×10＋）N=8.3×103N重物落地時的速度大小為2.5ｍ/s，對地面的平均沖擊力的大小為8.3×103Ｎ。科學方法演繹推理演繹推理是從一般性結論推出個別性結論的方法，即從已知的某些一般原理、定理、法則、公理或科學概念出發，推出新結論的一種思維活動。比如，在“動能定理”的推導過程中，其出發點是將牛頓第二定律作為已知的知識來考慮，然后經歷一系列數學推導，從而得到新的結論—動能定理。1、戰斗機以一定的水平初速度著陸甲板時，若飛機勾住阻攔索減速，飛機在甲板上滑行的距離將大大減小。著艦使用阻攔索時，下列說法正確的是（）A．戰斗機的動能變化量變大B．戰斗機的慣性減少得快C．戰斗機的加速度變大D．戰斗機的速度減少得多答案C2．質量不等，但有相同動能的兩個物體，在動摩擦因數相同的水平地面上滑行，直至停止，下列說法正確的是（）A．質量大的物體滑行的距離大B．質量大的物體滑行的時間長C．質量大的物體滑行的加速度大D．它們克服摩擦力所做的功一樣多答案：D學生觀察圖片在教師引導下學生分析推導學生閱讀課文說出動能表達式學生思考討論并計算閱讀課文說出動能定理的表達式在教師引導下認真審題，解答，并闡述自己的解題方法。教師總結學生思考通過例題學生總結解題步驟教師引導下認真審題，解答，并闡述自己的解題方法。學生閱讀課文了解演繹推理學生練習體會動能是由于物體的運動而具有的能量鍛煉學生的邏輯思維能力鍛煉學生的自主學習能力鍛煉學生的計算能力鍛煉學生的自主學習能力掌握動能定理鍛煉學生的計算能力和培養學生觀察問題分析問題的習慣并規范解題步驟讓學生對動能定理有一個更深層的理解鍛煉學生的總結能力鍛煉學生的分析計算能力拓展學生的知識面鞏固所學的知識課堂小結1、動能的表達式：動能只有正值只與速度的大小有關，而與速度的方向無關。2、動能定理：W＝Ek2－Ek1Ek2：末動能，Ek1：初動能。3、動能定理理解（1）動能定理的的研究對象既可以是單一物體也可以看成是單一物體的物體系。（2）動能定理主要用于解決:變力做功、曲線運動和多過