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文檔簡介

1、全國首屆大學(xué)生中學(xué)物理教學(xué)技能大賽教學(xué)設(shè)計(jì)參賽課題:動能和動能定理推薦單位:泰山學(xué)院參賽選手:裴云翔所學(xué)專業(yè):物理學(xué)學(xué)歷層次:本科山東煙臺2009-8-16動能和動能定理教學(xué)設(shè)計(jì)一、教材分析動能和動能定理是人教版高中物理必修 2 第七章第七節(jié)的內(nèi)容。動能定理是物理學(xué)中重要的定理之一。 它和牛頓運(yùn)動定律、 動量定理是解決力學(xué)問題的 三大支柱。動能定理是功能關(guān)系的重要體現(xiàn),是推導(dǎo)機(jī)械能守恒定律的重要依據(jù),因此動 能定理是本章的重中之重。本節(jié)是動能和動能定理的第一課時,是整個動能定理教學(xué)的基 礎(chǔ)環(huán)節(jié),也是最重要的環(huán)節(jié)。本節(jié)主要是幫助學(xué)生了解動能的表達(dá)式,掌握動能定理的內(nèi) 容。二、學(xué)生分析在初中,學(xué)生

2、已經(jīng)知道了動能的定義, 但是并沒有接觸到動能的表達(dá)式和動能定理。 對 于動能的表達(dá)式和動能定理的得出理解起來有一定的難度。通過前幾節(jié)課的學(xué)習(xí),學(xué)生已 經(jīng)對做功和能量的關(guān)系有了一定的認(rèn)識,這個對于本節(jié)學(xué)習(xí)有了很大的幫助。動能定理的 公式簡單并不難記,但要全面、深入理解,牢固掌握且廣泛應(yīng)用比較困難,這一重點(diǎn)在課 本中可以通過定理辨析和針對性的練習(xí)來突破。高中生生活經(jīng)驗(yàn)豐富,科學(xué)知識增多,對 事物之間的內(nèi)在聯(lián)系了解得更深刻。他們能對事物之間的規(guī)律聯(lián)系提出猜想即假設(shè),并設(shè) 計(jì)方案去檢驗(yàn)假設(shè)。他們思維的完整結(jié)構(gòu)基本形成,并趨于穩(wěn)定。他們的分析與綜合、抽 象與概括、歸納與演繹、形式邏輯與辯證邏輯的能力較強(qiáng)

3、。三、教學(xué)目標(biāo)知識與技能 :理解動能的定義、表達(dá)式和單位。會進(jìn)行動能定理的推導(dǎo)。理解動能定理的表述,會用動能定理解決力學(xué)問題,知道用動能定理解題的步驟。 過程與方法 :使學(xué)生掌握用推理方法得出動能表達(dá)式的方法。通過確定與做功有密切聯(lián)系的物理量的過程,發(fā)展學(xué)生的知識遷移能力。學(xué)會運(yùn)用數(shù)學(xué)方法解決物理問題。情感、態(tài)度與價值觀 :通過對動能和動能定理的演繹推理, 使學(xué)生從中領(lǐng)略到物理學(xué)中所蘊(yùn)含的嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪壿?關(guān)系,激發(fā)學(xué)生對科學(xué)的好奇心與求知欲。四、教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)重點(diǎn):動能的定義式,動能定理及應(yīng)用。難點(diǎn):動能定理的理解及應(yīng)用。五、教法與學(xué)法 我采取了啟發(fā)、類比、討論、探究相結(jié)合的復(fù)式教學(xué)法和比較直觀的

4、多媒體教學(xué)與傳 統(tǒng)教學(xué)相結(jié)合的教學(xué)方法,以及針對突破難點(diǎn)所采取的實(shí)踐教學(xué)方法。教師利用學(xué)生的知識,通過演繹推論從理論上來論證動能和動能定理的表達(dá)形式,并組織學(xué)生進(jìn)行辨析、提高認(rèn)識。六、教學(xué)媒體計(jì)算機(jī)、投影儀七、教學(xué)程序設(shè)計(jì)回顧知識引出新內(nèi)容,使學(xué)生對其產(chǎn)生興趣。師:前幾節(jié)課我們學(xué)習(xí)了功、重力勢能、彈性勢能。而且我們知道了力對物體做功的 時候總是對應(yīng)于某種能量的變化。那么重力做功的時候?qū)?yīng)于何種能量的變化呢? 生:重力勢能的變化。師:彈簧彈力做功的時候?qū)?yīng)于何種能量的變化呢? 生:彈簧的彈性勢能的變化。【通過提問題的方式能夠引導(dǎo)學(xué)生回想前面的知識, 并且對功和能之間的關(guān)系進(jìn)行潛意 識的思考。這對

5、下面的推導(dǎo)演繹動能和動能定理有很大的幫助。 】師:對,重力做功對應(yīng)于重力勢能的變化,彈簧的彈力做功對應(yīng)于彈簧彈性勢能的變 化。重力勢能和彈性勢能是我們前面所學(xué)的兩種能量的存在形式。今天我們就來學(xué)習(xí)一個 物體由于運(yùn)動而具有的能動能。【由于初中已經(jīng)對動能有了感性的認(rèn)識, 而感性的認(rèn)識是形成物理概念的基礎(chǔ)。 將學(xué)過 的東西再次學(xué)習(xí)是從感性認(rèn)識升華到理性認(rèn)識的過程。 】師:我們在研究重力勢能的時候是從什么地方開始入手分析的呢? 生:是從重力做功開始研究的。師:從重力勢能的研究中,我們得到了什么啟發(fā)來研究動能呢? 生:也從力做功研究動能。師:行得通嗎?能不能,只有我們大膽嘗試后才能知道。下面我們就從力做

6、功來開始 研究動能。構(gòu)建知識平臺,鋪設(shè)探究之路。 師:首先我們設(shè)計(jì)如下的物理模型: 一質(zhì)量為 m 的物體在水平面上受到方向與運(yùn)動方向 相同的恒力 F的作用下發(fā)生了一段位移 l 。速度也由 原來的 v1變?yōu)関2 求力 F 對物體做功的表達(dá)式?!窘⑦m當(dāng)?shù)奈锢砟P褪堑贸稣_結(jié)論的保證。 】生: W fl師:我們根據(jù)牛頓第二定律可知 F=ma 。那么位移 l 又等于什么呢?我們一起來分析 一下。大家看 F 是恒力,有時在水平面上作直線運(yùn)動。那么這是一個什么樣的運(yùn)動? 生:勻變速直線運(yùn)動師:對,是我們熟悉的勻變速直線運(yùn)動。那么我們就可以根據(jù) 2al v22 v12來求出l 等 于什么?22生: l v

7、2 v12a師:好,我們知道了 F 和 l ,那么代入 W fl 即可的到 F 對物體做的功的表達(dá)式:1 2 1 2W mv2 mv12 2 2 1【引導(dǎo)學(xué)生利用運(yùn)動學(xué)公式得出 W 1mv22 1 mv12 ,使學(xué)生掌握用演繹推理的方法得 2221出動能表達(dá)式的物理學(xué)研究方法。將新知識的學(xué)習(xí)與舊知識聯(lián)系起來,在進(jìn)一步完善學(xué)生 知識結(jié)構(gòu)的同時,發(fā)展學(xué)生的知識遷移能力。 】分析論證師:觀察這個式子中有兩個 1mv2 這種形式的量。再看這個量在過程結(jié)束與開始時的2 差正好是力 F 對物體做的功。在此過程中物體除了動能是否還有另一種能量的變化啊?生:沒有出現(xiàn)別的能量的變化。師:那么 1mv2 是不是我

8、們要探究的動能呢?似乎是,但不敢肯定。那么大家回想一2 下上節(jié)課我們得出的一個結(jié)論:當(dāng)物體的初速度為零時合外力對物體做的功與物體的末速 度的平方成正比。由此我們能否肯定 1 mv2就是動能的表達(dá)式啊?2生:能肯定?!痉治龊驼撟C是這節(jié)教學(xué)需要突出的探究要素。 和學(xué)生一起討論分析得出結(jié)論。 在這一 過程中,培養(yǎng)學(xué)生的分析論證能力。 】師:只知道了動能的表達(dá)是不能夠完整的認(rèn)識它的。 我們還得知道它的 “脾氣”和“秉 性”即它的標(biāo)矢性和單位。下面大家討論一下動能是標(biāo)量還是矢量。從什么地方可以說明 這一點(diǎn)。討論后選代表回答。在學(xué)生討論的時候提醒學(xué)生矢量的平方是標(biāo)量。 生:動能是標(biāo)量。我們從它的定義式中可

9、以看出質(zhì)量是標(biāo)量,速度的平方也是標(biāo)量。 那么動能也就沒有方向性。師:對,因?yàn)闆Q定它的因素沒有方向性則它也就沒有方向性。【相互交流討論是很重要、 很有效的學(xué)習(xí)方法。 在此過程中讓同學(xué)感覺到團(tuán)結(jié)合作的力 量?!繋?;知道了表達(dá)式請同學(xué)們根據(jù)單位制來寫出動能的單位。生: kg m2 / s2 。師:變形一下請大家看好 kg m2 / s2kg m /s2 m , kg m/ s2 是什么呢?生:是力的單位,等價于 N師:等價于牛的話 kg m2 / s2 就能寫成 N m 也就是功的單位焦耳 ,即 J。哦,原來動能和功的單位是相同的【引導(dǎo)學(xué)生用單位制來推導(dǎo)出動能的單位更有助于學(xué)生對動能的理解。 通過單

10、位的推導(dǎo) 過程最后得出動能和功的單位相同,能使學(xué)生產(chǎn)生功、能之間可以轉(zhuǎn)化的這種想法,為下 面的學(xué)習(xí)做了鋪墊?!可钊胙芯浚氲较乱粋€重點(diǎn)師:剛才 我們研究 的是 W 1mv22 1mv12 中的部分 ,下面 我們來 整體研 究一下22W 1mv22 1mv12 中隱藏的秘密。根據(jù)剛才的學(xué)習(xí)我們知道了 1mv22 是過程的末動能, 1mv122 2 2 2 11是過程的初動能。 1mv22 1mv12 就是動能的變化量。那么 w 是什么呢?2 2 2 1生:W 是合力在過程中所做的功。 師:也就是說一個力在過程中對物體做所的功等于過程中物體動能的變化量。這就是 我們今天得出的第二個結(jié)論。即“偉大

11、”的動能定理。 對這個結(jié)論我們要求先記住再理 解。記憶物理定理是很枯燥的事情,在我自己記憶的時候我會盡量將它想成美好的詩詞來 記憶。比如動能定理我會這樣記:??!合力啊!原來你做的功與動能的變化相同。【課程進(jìn)行到這個地方時可能有一部分學(xué)生有些疲勞了,思想會在這里拋錨。一句幽 默的話能夠?qū)W(xué)生的注意力吸引到課堂來,也使課堂氣氛變的輕松起來。 】分析例題,幫助理解 師:記住了這個定理有什么用呢?下面我們就來看一個例題,看看它到底有什么用。 投影儀出例題并分析解決?!疽龑?dǎo)學(xué)生分析例題能使學(xué)生慢慢形成解決問題的思路。 】 師:通過例題我們可以看出運(yùn)用動能定理時,只關(guān)注的是過程中動能的始末狀態(tài),并 沒有考

12、慮過程中的細(xì)節(jié)。 那么大家考慮一下如果過程中間某一時刻我突然改變了力的大小, 我們該怎么樣運(yùn)用動能定理呢?回憶我們在分析關(guān)于“蹦極受力”時,用到了一種將過程 分段的方法,對你有什么啟發(fā)嗎?生:將力做功分成兩段再分析做功情況。 師:分段處理后也能運(yùn)用動能定理。那么就說明動能定理也適用于變力做功?!净貞浥f的知識作類比也是一種解決問題的途徑, 讓學(xué)生學(xué)會利用一種方法解決不同領(lǐng) 域的問題。】師:我們在平時也會常常遇到曲線運(yùn)動的問題。那么動能定理是否在曲線運(yùn)動中也適 用呢? 請大家在課后利用一切能利用的資源解決這個問題?!玖粢粋€小問題由學(xué)生自己解決能夠激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣, 特別是利用網(wǎng)絡(luò), 圖書等方 式?!?總結(jié)內(nèi)容,加深記憶 利用一問一答的形式對所

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