人教版 (新课标)必修27.动能和动能定理教案
展开课堂教学设计:
(1)在上节探究《功与物体速度变化的关系》的基础上进一步定量地确定物体的动能的表达式;
(2)进一步探究,力对物体做的功与物体动能有什么关系,既运用归纳推导方式推导动能定理的表达式;
(3)通过动能定理的推导理解理论探究的方法及其科学思维的重要意义;
(4)通过对实际问题的分析,对比牛顿运动定律,掌握运用动能定理分析解决问题的方法及其特点;
(5)通过对动能定理的应用感悟量变(过程的积累)与质变(状态的改变)的哲学关系。
三维教学目标
1、知识与技能
(1)知道动能的定义式,能用动能的定义式计算物体的动能;
(2)理解动能定理反映了力对物体做功与物体动能的变化之间的关系;
(3)能够理解动能定理的推导过程,知道动能定理的适用条件;
(4)能够应用动能定理解决简单的实际问题。
2、过程与方法
(1)运用归纳推导方式推导动能定理的表达式;
(2)通过动能定理的推导理解理论探究的方法及其科学思维的重要意义;
(3)通过对实际问题的分析,对比牛顿运动定律,掌握运用动能定理分析解决问题的方法及其特点。
3、情感、态度与价值观
(1)通过动能定理的归纳推导培养学生对科学研究的兴趣;
(2)通过对动能定理的应用感悟量变(过程的积累)与质变(状态的改变)的哲学关系。
教学重点:动能的概念;动能定理的推导和理解。
教学难点:动能定理的理解和应用。
教学过程:
第七节 动能和动能定理
1、对“动能”的初步认识
追寻守恒量中,已经知道物体由于运动而具有的能叫动能,大家先猜想一下动能与什么因素有关?应该与物体的质量与速度有关。
你能通过实验粗略验证一下你的猜想吗?(物体的动能与物体的质量和速度有什么关系)。
方案1:让滑块从光滑的导轨上滑下与静止的木块相碰,推动木块做功。
实验:(1)让同一滑块从不同的高度滑下;(2)让质量不同的滑块从同一高度滑下。
现象:(1)高度大时滑块把木块推得远,对木块做的功多;(2)质量大的滑块把木块推得远,对木块做的功多。
实验结果:
(1)高度越大,滑块滑到底端时速度越大,在质量相同的情况下,速度越大,对外做功的本领越强,说明滑块由于运动而具有的能量越多。
(2)滑块从相同的高度滑下,具有的末速度是相同的,之所以对外做功的本领不同,是因为滑块的质量不同,在速度相同的情况下,质量越大,滑块对外做功的能力越强,也就是说滑块由于运动而具有的能量越多。
归纳:物体的质量越大、速度越大物体的动能越大。
方案2:被举高的锤子下落可将铁钉钉入木板中,高度越高,锤子越重具有的动能越大,钉铁钉时钉得越深。
2、对“动能的变化”原因的初步探究
前边我们学过,当力对物体做功时会对应某种形式的能的变化,例如重力做功对应于重力势能的变化,弹簧弹力做功对应于弹性势能的变化,那么什么原因使物体的动能发生变化哪?
(1)多媒体演示实验:
实验1:小球在空中下落过程,重力做正功,动能增大。
实验2:沿粗糙平面滑动的小车由运动到静止,由于摩擦阻力做负功,小车的动能减小。
(2)学生观察实验现象(要求学生观察物体在运动过程中受力、各力做功,及物体动能的变化情况?对于现象通过讨论,由学生代表说出。)
(3)得出结论:外力做功(牵引力、阻力或其它力等)是物体的动能改变的原因。
3、定量探究:外力做功与物体动能的变化之间的定量关系
(1)就下列几种物理情境,用牛顿运动定律推导:外力做功与物体动能的变化之间的定量关系。
用多媒体展示:
情境1:质量为m的物体,在光滑水平面上,受到与运动方向相同的水平外力F的作用下,发生一段位移L,速度由V1增加到V2
情境2:质量为m的物体,在粗糙水平面上,受摩擦力的作用下,发生一段位移L,速度由V1增加到V2
情境3:质量为m的物体,在粗糙水平面上,受到与运动方向相同的水平外力F和摩擦力的作用下,发生一段位移L,速度由V1增加到V2
按学生基础情况分组推导,将结论填入下面的表格中,并用语言表述本小组的结论:
物理情境 | 结论 |
1 | |
2 | - |
3 |
教师在学生表述自己得出的结论(各组的分结论)后,引导学生得出动能定理的具体内容。及其理解动能的概念。
结论:合力的功等于物体动能的变化。
分析总结、讲解规律
1、动能
(1)“”是一个新的物理量
(2)是物体末状态的一个物理量, 是物体初状态的一个物理量。其差值正好等于合力对物体做的功。
(3)物理量定为动能,其符号用EK表示,即当物体质量为m,速度为V时,其动能:EK=
(4)动能是标量,单位焦耳(J)
(5)含义:动能是标量,同时也是一个状态量
(6)动能具有瞬时性,是个状态量:对应一个物体的质量和速度就有一个动能的值。
计算:我国第一颗人造卫星的质量是173㎏,运行速度是7.2㎞/S,它的动能是多少?
答:EK= m V2/2=4.48×109(J) 通过计算进一步理解动能的物理意义。
2、动能定理
有了动能的表达式,前面推出的W= m V22/2-m V12/2就写成W=EK2-EK1
师生讨论 、、的物理意义,最后得出:力在一个过程中对物体做的功等于物体在该过程中的动能变化。这个结论叫动能定理。
(1)内容:合力在一个过程中对物体做的功等于物体在该过程中的动能变化。
(2)表达式:W=EK2-EK1
(3)讨论:
①当合力做正功时,物体动能如何变化?
②当合力做负功时,物体动能如何变化?
③当物体受变力作用,如何计算物体动能的变化?
④当物体做曲线运动时,如何计算物体动能的变化?
答案:
①当合力做正功时,物体动能增加。
②当合力做负功时,物体动能减小。
③当物体受变力作用,可把过程分解成许多小段每一段按照恒力运动是直线分段求解。
④当物体做曲线运动时,可把过程分解成许多小段每一段按照恒力运动是直线分段求解。
3、应用练习
例题:一架喷气式飞机质量为5.0×103㎏,起飞过程中从静止开始滑跑,当位移达到L=5.3×102m时,速度达到起飞速度,V=60/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)该题中叙述飞机的一个什么过程?
答:飞机的起飞过程。
(2)飞机的初速度多大?末速度多大?做功的位移多大?
V初=0 V末=60m/s L=5.0×103㎏
(3)起飞过程中有几个力?大小方向如何?
答:四个力。重力、支持力、牵引力、阻力。其中牵引力和阻力做功。牵引力做正功,阻力做负功。
(4)如何求解合力做功?
答:两种方法 :① W分 = F合L ② W分= F牵L-fL
(3)把学生的解答过程展示出来。
(4)纠正学生错误解法,展示正确求解过程:
解:飞机起飞初动能EK1=0 末动能EK= m V2/2合力功有W= F合L
根据动能定理:F合L= m V2/2-0
根据飞机起飞时受力 F=F牵-f阻
F牵= m V2/2L+f阻=1.8×104(V)
飞机受到的牵引力是1.8×104(V)。
4、拓展训练:
(1)该题中飞机起飞过程中牵引力的功转化成什么了?(讨论完成?)
答:牵引力做的功转化成了飞机起飞的动能和飞机与地面摩擦的内能(即摩擦力做的功)。
(2)本题是否可用牛顿运动定律来解,与上面解法有何不同?(用牛顿运动定律重解例题)
(3)物体的运动为多段运动组成,是否可用动能定理来解?如何来解?(举个例题)
板书设计:
第七节 动能和动能定理
1、动能
(1)“”是一个新的物理量;
(2)是物体末状态的一个物理量,是物体初状态的一个物理量。其差值正好等于合力对物体做的功;
(3)物理量定为动能,其符号用EK表示,即当物体质量为m,速度为V时,其动能:EK= ;
(4)动能是标量,单位焦耳(J);
(5)含义:动能是标量,同时也是一个状态量;
(6)动能具有瞬时性,是个状态量:对应一个物体的质量和速度就有一个动能的值。
计算:我国第一颗人造卫星的质量是173㎏,运行速度是7.2㎞/S,它的动能是多少?
答:EK= m V2/2=4.48×109(J) 通过计算进一步理解动能的物理意义。
2、动能定理
有了动能的表达式,前面推出的W= m V22/2-m V12/2就写成W=EK2-EK1
师生讨论 、、的物理意义,最后得出:力在一个过程中对物体做的功等于物体在该过程中的动能变化。这个结论叫动能定理。
(1)内容:合力在一个过程中对物体做的功等于物体在该过程中的动能变化。
(2)表达式:W=EK2-EK1
(3)讨论:
①当合力做正功时,物体动能如何变化?
②当合力做负功时,物体动能如何变化?
③当物体受变力作用,如何计算物体动能的变化?
④当物体做曲线运动时,如何计算物体动能的变化?
答案:
①当合力做正功时,物体动能增加。
②当合力做负功时,物体动能减小。
③当物体受变力作用,可把过程分解成许多小段每一段按照恒力运动是直线分段求解。
④当物体做曲线运动时,可把过程分解成许多小段每一段按照恒力运动是直线分段求解。
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