高中物理人教版 (新课标)必修27.动能和动能定理教学设计

  动能和动能定理

★新课标要求

（一）知识与技能

1、掌握动能的表达式。

2、掌握动能定理的表达式。

3、理解动能定理的确切含义，应用动能定理解决实际问题。

（二）过程与方法

1、运用演绎推导方式推导动能定理的表达式。

2、理论联系实际，学习运用动能定理分析解决问题的方法。

（三）情感、态度与价值观

通过动能定理的演绎推导，感受成功的喜悦，培养学生对科学研究的兴趣。

★教学重点

动能定理及其应用。

★教学难点

对动能定理的理解和应用。

★教学方法

推理归纳法、讨论法。

★教学工具

多媒体

★教学过程

（一）引入新课

教师活动：通过上节课的探究，我们已经知道了力对物体所做的功与速度变化的关系，那么物体的动能应该怎样表达？力对物体所做的功与物体的动能之间又有什么关系呢？这节课我们就来研究这些问题。

（二）进行新课

1、动能表达式

教师活动：我们在学习重力势能时，是从哪里开始入手进行分析的？这对我们讨论动能有何启示？

学生活动：思考后回答

学习重力势能时，是从重力做功开始入手分析的。讨论动能应该从力对物体做的功入手分析。

点评：通过知识的迁移，找到探究规律的思想方法，形成良好的思维习惯。

教师活动：投影：在以下简化的情景下求出力对物体做功的表达式。

          设物体的质量为m，在与运动方向相同的恒定外力F的作用下发生一段位移l，速度由v1增加到v2，如图所示。试用牛顿运动定律和运动学公式，推导出力F对物体做功的表达式。

学生活动：在练习本上独立推导，求出力对物体做功的表达式。

教师活动：投影学生的推导过程。

功的表达式为：

提出问题，教材上说“”很可能是一个具有特殊意义的物理量，为什么这样说？通过上节课的探究，是否也印证了你的观点？

教师活动：听取学生汇报，帮助总结。

          质量为m的物体，以速度v运动时的动能为

          提出问题：动能是矢量还是标量？国际单位制中，动能的单位是什么？1970年我国发射的第一颗人造地球卫星，质量为173kg，运动速度为7.2km/s，它的动能是多大？

学生活动：回答问题，并计算卫星的动能。

点评：通过计算卫星的动能，增强学生的感性认识。同时让学生感受到动能这个概念在生活、科研中的实际应用。促进学生对物理学的学习兴趣。

2、动能定理

教师活动：直接给出动能定理的表达式：

有了动能的表达式后，前面我们推出的，就可以写成

其中表示一个过程的末动能，表示一个过程的初动能。

上式表明，力在一个过程中对物体所作的功，等于物体在这个过程中动能的变化。这个结论，叫做动能定理。

提出问题：（1）如果物体受到几个力的作用，动能定理中的W表示什么意义？结合生活实际，举例说明。（2）动能定理，我们实在物体受恒力作用且作直线运动的情况下推出的。动能定理是否可以应用于变力作功或物体作曲线运动的情况，该怎样理解？

学生活动：阅读教材，思考问题，列举实例；选出代表发表自己的见解。

点评：通过学生阅读，培养学生的阅读理解能力；通过学生讨论，明确动能定理的应用范围。

教师活动：投影例题1和例题2，引导学生一起分析、解决。

学生活动：学生在实物投影仪上讲解自己的解答，并相互讨论；教师帮助学生总结用动能定理解题的要点、步骤，体会应用动能定理解题的优越性。

1、动能定理不涉及运动过程中的加速度和时间，用它来处理问题要比牛顿定律方便.

2、用动能定理解题，必须明确初末动能，要分析受力及外力做的总功.

3、要注意：当合力对物体做正功时，末动能大于初动能，动能增加；当合力对物体做负功时，末动能小于初动能，动能减小。

点评：通过分析实例，培养学生进行情景分析，加深对规律的理解能力，加强物理与生活实践的联系。

（三）课堂总结、点评

教师活动：让学生概括总结本节的内容。请一个同学到黑板上总结，其他同学在笔记本上总结，然后请同学评价黑板上的小结内容。

学生活动：认真总结概括本节内容，并把自己这节课的体会写下来、比较黑板上的小结和自己的小结，看谁的更好，好在什么地方。

点评：总结课堂内容，培养学生概括总结能力。

教师要放开，让学生自己总结所学内容，允许内容的顺序不同，从而构建他们自己的知识框架。

（四）实例探究

☆ 对动能定理的应用

［例］如图所示，质量为m的钢珠从高出地面h处由静止自由下落，落到地面进入沙坑h/10停止，则

（1）钢珠在沙坑中受到的平均阻力是重力的多少倍？

（2）若让钢珠进入沙坑h/8，则钢珠在h处的动能应为多少？设钢珠在沙坑中所受平均阻力大小不随深度改变。

解析：（1）取钢珠为研究对象，对它的整个运动过程，由动能定理得W=WF+WG=△EK =0。取钢珠停止处所在水平面为重力势能的零参考平面，则重力的功WG=mgh，阻力的功WF= Ff h， 代入得mghFf h=0，故有Ff /mg=11。即所求倍数为11。

（2）设钢珠在h处的动能为EK，则对钢珠的整个运动过程，由动能定理得W=WF+WG=△EK =0，进一步展开为9mgh/8—Ff h/8= —EK，得EK=mgh/4。

点评：对第（2）问，有的学生这样做，h/8—h/10= h/40，在h/40中阻力所做的功为

Ff h/40=11mgh/40，因而钢珠在h处的动能EK =11mgh/40。这样做对吗？请思考。

★课余作业

书面完成P21“问题与练习”中1- 5题。

★教学体会

思维方法是解决问题的灵魂，是物理教学的根本；亲自实践参与知识的发现过程是培养学生能力的关键，离开了思维方法和实践活动，物理教学就成了无源之水、无本之木。学生素质的培养就成了镜中花，水中月。

附：课后练习

1.关于功和物体动能变化的关系，不正确的说法是(      )

A.有力对物体做功，物体的动能就会变化

B.合力不做功，物体的动能就不变

C.合力做正功，物体的动能就增加

D.所有外力做功代数和为负值，物体的动能就减少

2.下列说法正确的是(      )

A.物体所受合力为0，物体动能可能改变

B.物体所受合力不为0，动能一定改变

C.物体的动能不变，它所受合力一定为0

D.物体的动能改变，它所受合力一定不为0

3.一物体速度由0增加到v,再从v增加到2v,外力做功分别为W1和W2，则W1和W2关系正确的是(      )

A.W1=W2         B.W2=2W1

C.W2=3W1        D.W2=4W1

4.一质量为2 kg的滑块，以4 m/s的速度在光滑的水平面上向左滑行，从某一时刻起，在滑块上作用一向右的水平力，经过一段时间，滑块的速度方向变为向右，大小为4 m/s，在这段时间里水平力做的功为(      )

A.0     B.8 J    C.16 J    D.32 J

5.物体A和B质量相等，A置于光滑的水平面上，B置于粗糙水平面上，开始时都处于静止状态，在相同的水平力F作用下移动相同的位移，则(      )

A.力F对A做功较多，A的动能较大

B.力F对B做功较多，B的动能较大

C.力F对A和B做功相同，A和B的动能相同

D.力F对A和B做功相同，但A的动能较大

6.一物体静止在不光滑的水平面上，已知m=1 kg,μ=0.1，现用水平外力F=2 N拉其运动5 m，后立即撤去水平外力F，求其还能滑多远？(g取10 m/s2)

7.从离地面H高处落下一只小球，小球在运动过程中所受到的空气阻力是它重力的k倍，而小球与地面相碰后，能以相同大小的速率反弹，求小球从释放开始，直至停止弹跳为止，所通过的总路程是多少？

参考答案：

1.A   2.D   3.C   4.A   5.D

6.5 m

7.H/R