2020版高中物理（新教材）人教必修第2冊(cè)：(教案)動(dòng)能和動(dòng)能定理

動(dòng)能和動(dòng)能定理【教學(xué)目標(biāo)】一、知識(shí)與技能1．理解動(dòng)能的概念。2．熟練計(jì)算物體的動(dòng)能。3．會(huì)用動(dòng)能定理解決力學(xué)問題，掌握用動(dòng)能定理解題的一般步驟。二、過程與方法1．運(yùn)用演繹推導(dǎo)方式推導(dǎo)動(dòng)能定理的表達(dá)式，體會(huì)科學(xué)探究的方法。2．理論聯(lián)系實(shí)際，學(xué)習(xí)運(yùn)用動(dòng)能定理分析解決問題的方法。三、情感、態(tài)度與價(jià)值觀1．通過演繹推理的過程，培養(yǎng)對(duì)科學(xué)研究的興趣。2．通過對(duì)動(dòng)能和動(dòng)能定理的演繹推理，使學(xué)生從中領(lǐng)略到物理等自然學(xué)科中所蘊(yùn)含的嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪壿嬯P(guān)系，反映了自然界的真實(shí)美?！窘虒W(xué)重點(diǎn)】理解動(dòng)能的概念，會(huì)用動(dòng)能的定義式進(jìn)行計(jì)算?！窘虒W(xué)難點(diǎn)】1．探究功與物體速度變化的關(guān)系，知道動(dòng)能定理的適用范圍。2．會(huì)推導(dǎo)動(dòng)能定理的表達(dá)式?！窘虒W(xué)過程】一、導(dǎo)入新課傳說早在古希臘時(shí)期（公元前200多年）阿基米德曾經(jīng)利用杠桿原理設(shè)計(jì)了投石機(jī)，它能將石塊不斷拋向空中，利用石塊墜落時(shí)的動(dòng)能，打得敵軍頭破血流。同學(xué)們思考一下，為了提高這種裝置的殺傷力，應(yīng)該從哪方面考慮來進(jìn)一步改進(jìn)？學(xué)習(xí)了本節(jié)動(dòng)能和動(dòng)能定理，就能夠理解這種裝置的應(yīng)用原理。二、新課教學(xué)（一）動(dòng)能的表達(dá)式教師活動(dòng)：大屏幕投影問題，可設(shè)計(jì)如下理想化的過程模型：設(shè)某物體的質(zhì)量為m，在與運(yùn)動(dòng)方向相同的恒力F的作用下發(fā)生一段位移l，速度由v1增加到v2，如圖所示。提出問題：1．力F對(duì)物體所做的功是多大？2．物體的加速度是多大？3．物體的初速度、末速度、位移之間有什么關(guān)系？4．結(jié)合上述三式你能綜合推導(dǎo)得到什么樣的式子？推導(dǎo)：這個(gè)過程中，力F所做的功為W=Fl根據(jù)牛頓第二定律F=ma而=2al，即l=把F、l的表達(dá)式代入W=Fl，可得F做的功W=也就是W=根據(jù)推導(dǎo)過程教師重點(diǎn)提示：1．動(dòng)能的表達(dá)式：EK=mv2．2．動(dòng)能對(duì)應(yīng)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，是狀態(tài)量。3．動(dòng)能的標(biāo)矢性：標(biāo)量。4．動(dòng)能的單位：焦（J）。練習(xí)：關(guān)于對(duì)動(dòng)能的理解，下列說法正確的是（ABC）。A．動(dòng)能是機(jī)械能的一種表現(xiàn)形式，凡是運(yùn)動(dòng)的物體都具有動(dòng)能B．動(dòng)能總為正值C．一定質(zhì)量的物體，動(dòng)能變化時(shí)，速度一定變化；但速度變化時(shí)，動(dòng)能不一定變化D．動(dòng)能不變的物體，一定處于平衡狀態(tài)（二）動(dòng)能定理教師：有了動(dòng)能的表達(dá)式后，前面我們推出的W＝，就可以寫成W＝Ek2—Ek1=，其中Ek2表示一個(gè)過程的末動(dòng)能，Ek1表示一個(gè)過程的初動(dòng)能。上式表明什么問題呢？請(qǐng)同學(xué)們用文字?jǐn)⑹鲆幌?。學(xué)生：力在一個(gè)過程中對(duì)物體所做的功，等于物體在這個(gè)過程中動(dòng)能的變化。教師：這個(gè)結(jié)論叫做動(dòng)能定理。1．動(dòng)能定理的內(nèi)容：力在一個(gè)過程中對(duì)物體所做的功，等于物體在這個(gè)過程中動(dòng)能的變化。2．動(dòng)能定理的表達(dá)式：W=。教師：如果物體受到幾個(gè)力的作用，動(dòng)能定理中的W表示什么意義？學(xué)生：如果物體受到幾個(gè)力的作用，動(dòng)能定理中的W表示的意義是合力做的功。教師：那么，動(dòng)能定理更為一般的敘述方法是什么呢？學(xué)生：合力在一個(gè)過程中對(duì)物體所做的功，等于物體在這個(gè)過程中動(dòng)能的變化。3．對(duì)動(dòng)能定理的理解：=1\*GB3①公式中的W指合外力做的功，也就是總功。=2\*GB3②動(dòng)能變化量為標(biāo)量，即末狀態(tài)的動(dòng)能減去初狀態(tài)的動(dòng)能。=3\*GB3③總功的計(jì)算方法，既可以先求合力，再求合力的功；也可以先求出各個(gè)力的功，再求功的代數(shù)和。教師：投影展示例題，學(xué)生分析問題，討論探究解決問題的方法。一架噴氣式飛機(jī)質(zhì)量為7.0×l04kg，起飛過程中從靜止開始滑跑。當(dāng)位移達(dá)到l=2.5×103m時(shí)，速度達(dá)到起飛速度v=80m／s。在此過程中飛機(jī)受到的平均阻力是飛機(jī)重力的0.02倍。g取10m/s2，求飛機(jī)受到的牽引力。教師：從現(xiàn)在開始我們要逐步掌握用能量的觀點(diǎn)分析問題。就這個(gè)問題而言，我們已知的條件是什么？學(xué)生：已知初末速度，初速度為零，而末速度為v=80m／s，還知道物體的位移為2.5×103m以及受到的阻力是重力的0.02倍。教師：我們要分析這類問題，應(yīng)該從什么地方入手呢？生：還是應(yīng)該從受力分析入手。這個(gè)飛機(jī)受力比較簡單，豎直方向的重力和地面對(duì)它的支持力合力為零，水平方向上受到飛機(jī)牽引力和阻力。教師：分析受力的目的在我們以前解決問題時(shí)往往是為了求物體的加速度，而現(xiàn)在進(jìn)行受力分析的目的是什么呢？學(xué)生：目的是為了求合力做的功，根據(jù)物體合力做的功，我們就可以求解物體受到的牽引力。教師：請(qǐng)同學(xué)們把具體的解答過程寫出來。投影展示學(xué)生的解答過程，幫助能力較差的學(xué)生完成解題過程。解題過程參考解：飛機(jī)的初動(dòng)能Ek1=0，末動(dòng)能Ek2=合力F做的功W=Fl根據(jù)動(dòng)能定理，有Fl=合力F為牽引力F牽和阻力F阻之差，而阻力和重力的關(guān)系為F阻=kmg（其中k=0.02）所以：F=F牽-kmg代入上式后解出F牽=把數(shù)值代入后得到F牽=1.04×105N飛機(jī)受到的牽引力是1.04×105N。教師：用動(dòng)能定理和我們以前解決這類問題的方法相比較，動(dòng)能定理的優(yōu)點(diǎn)在哪里？學(xué)生1：動(dòng)能定理不涉及運(yùn)動(dòng)過程中的加速度和時(shí)間，用它來處理問題要比牛頓定律方便。學(xué)生2：動(dòng)能定理能夠解決變力做功和曲線運(yùn)動(dòng)問題，而牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決這樣一類問題非常困難。教師：下面大家總結(jié)一下用動(dòng)能定理解決問題的一般步驟。（投影展示學(xué)生的解決問題的步驟，指出不足，完善問題。）用動(dòng)能定理解題的一般步驟：1．明確研究對(duì)象、研究過程，找出初末狀態(tài)的速度情況。2．要對(duì)物體進(jìn)行正確的受力分析，明確各個(gè)力的做功大小及正負(fù)情況。3．明確初末狀態(tài)的動(dòng)能。4．由動(dòng)能定理列方程求解，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行討論。練習(xí)：1．關(guān)于運(yùn)動(dòng)物體所受的合力、合力的功、運(yùn)動(dòng)物體動(dòng)能的變化，下列說法正確的是（）。A．運(yùn)動(dòng)物體所受的合力不為零，合力必做功，則物體的動(dòng)能一定要變化B．運(yùn)動(dòng)物體所受的合力為零，物體的動(dòng)能一定不變C．運(yùn)動(dòng)物體的動(dòng)能保持不變，則該物體所受合力一定為零D．運(yùn)動(dòng)物體所受合力不為零，則該物體一定做變速運(yùn)動(dòng)答案：BD2．質(zhì)量不同而具有相同動(dòng)能的兩個(gè)物體，在動(dòng)摩擦因數(shù)相同的水平面上滑行到停止，則（）。A．質(zhì)量大的滑行的距離大B．質(zhì)量大的滑行的時(shí)間短C．它們滑行的時(shí)間一樣大D．它們克服阻力做的功一樣大答案：BD三、課堂小結(jié)本節(jié)課主要學(xué)習(xí)了：1．物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能叫動(dòng)能，動(dòng)能可用Ek來表示，物體的動(dòng)能等于物體的質(zhì)量與物體速度的二次方的乘積的一半。2．動(dòng)能是標(biāo)量，也是狀態(tài)量。3．動(dòng)能定理是根據(jù)牛頓第