《動(dòng)能和動(dòng)能定理》教學(xué)設(shè)計(jì)

動(dòng)能和動(dòng)能定理教學(xué)設(shè)計(jì)胡靖21世紀(jì)教育網(wǎng)精品試卷·第動(dòng)能和動(dòng)能定理教學(xué)設(shè)計(jì)課題動(dòng)能和動(dòng)能定理單元8學(xué)科物理年級(jí)高一教材分析本節(jié)課所采用的教材是人教版高中物理必修2第八章第3節(jié)的內(nèi)容,本節(jié)內(nèi)容是本章的重點(diǎn),本節(jié)在講述動(dòng)能和動(dòng)能定理時(shí)，沒有把二者分開講述，而是以功能關(guān)系為線索，同時(shí)引入了動(dòng)能的定義式和動(dòng)能定理，這樣敘述，思路簡(jiǎn)明，能充分體現(xiàn)功能關(guān)系這一線索，同時(shí)考慮到初中已經(jīng)學(xué)過動(dòng)能的概念，學(xué)生容易接受.通過本節(jié)的學(xué)習(xí)，應(yīng)使學(xué)生理解動(dòng)能定理的推導(dǎo)過程.清楚動(dòng)能定理的適用條件，通過對(duì)比分析使學(xué)生體會(huì)到應(yīng)用動(dòng)能定理解題較牛頓運(yùn)動(dòng)定律與運(yùn)動(dòng)學(xué)公式解題的不同點(diǎn)：即運(yùn)用動(dòng)能定理解題由于不涉及物體運(yùn)動(dòng)過程中的加速度和時(shí)間，因此用它來處理問題有時(shí)比較方便.教學(xué)目標(biāo)與核心素養(yǎng)一、教學(xué)目標(biāo)1.理解動(dòng)能的概念，利用動(dòng)能定義式進(jìn)行計(jì)算；2.理解動(dòng)能定理表述的物理意義，并能進(jìn)行相關(guān)分析與計(jì)算；3.恒力作用下利用牛頓運(yùn)動(dòng)定律和功的公式推導(dǎo)動(dòng)能定理；4.理解恒力作用下的直線運(yùn)動(dòng)牛頓運(yùn)動(dòng)定律理與動(dòng)能定理處理問題的異同點(diǎn)，體會(huì)對(duì)于變力作用、曲線運(yùn)動(dòng)動(dòng)能定理解決問題的優(yōu)越性。二、核心素養(yǎng)物理觀念：樹立動(dòng)能的觀念，理解動(dòng)能定理的表達(dá)式科學(xué)思維：培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造能力和創(chuàng)造性思維，培養(yǎng)學(xué)生演繹推理的能力。科學(xué)探究：通過探究外力對(duì)物體所做的功與物體動(dòng)能的變化關(guān)系，學(xué)會(huì)獲取知識(shí)與實(shí)驗(yàn)技能的方法。科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：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。重點(diǎn)理解動(dòng)能定理，應(yīng)用動(dòng)能定理解決問題難點(diǎn)通過研究外力做功來推導(dǎo)得出動(dòng)能定理的表達(dá)式教學(xué)過程教學(xué)環(huán)節(jié)教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖導(dǎo)入新課我們知道功是能量轉(zhuǎn)化的量度，重力做功對(duì)應(yīng)于重力勢(shì)能的變化，彈簧彈力做功對(duì)應(yīng)于彈性勢(shì)能的變化。那么動(dòng)能和力的做功有關(guān)嗎？例如：炮彈在炮筒內(nèi)推力的作用下速度越來越大，動(dòng)能增加，這種情況下推力對(duì)物體做了功。出示圖片:炮彈在炮筒的推力的作用下運(yùn)動(dòng)本節(jié)我們就來探尋動(dòng)能的表達(dá)式以及動(dòng)能的變化與力的做功的關(guān)系。學(xué)生觀察圖片思考動(dòng)能和力的做功是否有關(guān)通過從所學(xué)知識(shí)入手，通過問題激發(fā)學(xué)生的好奇心和探索欲望講授新課一、動(dòng)能的表達(dá)式1、物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能量叫做動(dòng)能。出示圖片:行駛的汽車、飛行的炮彈、無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的分子。它們都具有一定的動(dòng)能。2、探究動(dòng)能的表達(dá)式為了探究動(dòng)能的表達(dá)式，讓我們來分析二個(gè)具體問題：?jiǎn)栴}1：光滑水平面上一物體原來靜止，質(zhì)量為m，此時(shí)動(dòng)能是多少？因?yàn)槲矬w沒有運(yùn)動(dòng)，所以沒有動(dòng)能。問題2：質(zhì)量為m的某物體在光滑水平面上運(yùn)動(dòng)，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，速度由速度由v1增加到v2，外力做功多少？物體在恒力作用下運(yùn)動(dòng)解：根據(jù)牛頓第二定律，有F＝ma勻變速直線運(yùn)動(dòng)的速度與位移的關(guān)系式：得：W＝FL=ma×整理后得：從上式可以看出，“”“很可能是一個(gè)具有特定意義的物理量，因?yàn)檫@個(gè)量在過程終了與過程開始時(shí)的差，正好等于力對(duì)物體做的功。（1）動(dòng)能表達(dá)式在物理學(xué)中就用“”這個(gè)量表示物體的動(dòng)能。用符號(hào)Ek表示：說明：①動(dòng)能只有正值只與速度的大小有關(guān)，而與速度的方向無關(guān)。②動(dòng)能是標(biāo)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?yàn)椋?kg（m/s）2＝1N·m＝1J③動(dòng)能具有相對(duì)性與參考系的選擇有關(guān)，一般選地面為參考系。思考討論：2016年8月16日，我國成功發(fā)射首顆量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星“墨子號(hào)”，它的質(zhì)量為631kg，某時(shí)刻它的速度大小為7.6km/s，此時(shí)它的動(dòng)能是多少？解：7.6km/s=7.6×103m/s答：它的動(dòng)能是7.3×1010J二、動(dòng)能定理1、動(dòng)能定理：可以寫成：W＝Ek2－Ek1Ek2：末動(dòng)能，Ek1：初動(dòng)能。這個(gè)關(guān)系表明，力在一個(gè)過程中對(duì)物體做的功，等于物體在這個(gè)過程中動(dòng)能的變化。這個(gè)結(jié)論叫作動(dòng)能定理。說明：如果物體受到幾個(gè)力的共同作用，動(dòng)能定理中的力對(duì)物體做的功W即為合力做的功，它等于各個(gè)力做功的代數(shù)和。2、動(dòng)能定理理解（1）動(dòng)能定理的的研究對(duì)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(dòng)能定理主要用于解決:變力做功、曲線運(yùn)動(dòng)和多過程的動(dòng)力學(xué)問題.（3）動(dòng)能定理的實(shí)質(zhì)說明了物體動(dòng)能的變化是通過外力做功的過程來實(shí)現(xiàn)的。【例題1】一架噴氣式飛機(jī)，質(zhì)量m為7.0×104kg，起飛過程中從靜止開始滑跑。當(dāng)位移l達(dá)到2.5×103m時(shí)，速度達(dá)到起飛速度80m/s。在此過程中，飛機(jī)受到的平均阻力是飛機(jī)所受重力的。g取10m/s2，求飛機(jī)平均牽引力的大小。分析本題已知飛機(jī)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(dòng)能。根據(jù)動(dòng)能定理，動(dòng)能的增加等于牽引力做功和阻力做功的代數(shù)和。如圖所示，在整個(gè)過程中，牽引力對(duì)飛機(jī)做正功、阻力做負(fù)功。由于飛機(jī)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(jī)為研究對(duì)象，設(shè)飛機(jī)滑跑的方向?yàn)閤軸正方向。飛機(jī)的初動(dòng)能Ek1＝0，末動(dòng)能，合力F做的功W＝Fl根據(jù)動(dòng)能定理:W＝Ek2－Ek1有:由于F＝F牽－F阻，F(xiàn)阻＝kmg，則把數(shù)值代入后得到:F牽＝1.04×105N飛機(jī)平均牽引力的大小是1.04×105N?？偨Y(jié)：1、應(yīng)用動(dòng)能定理優(yōu)點(diǎn)：動(dòng)能定理不涉及物體運(yùn)動(dòng)過程中的加速度和時(shí)間，因此用它處理問題常常比較方便。2、注意：力對(duì)物體做的功可以為正值，也可以為負(fù)值。合力做正功時(shí)，物體的動(dòng)能增加；合力做負(fù)功時(shí)，物體的動(dòng)能減少。3、應(yīng)用動(dòng)能定理解題的一般步驟①明確研究對(duì)象，明確運(yùn)動(dòng)過程。②分析研究對(duì)象的受力情況和各個(gè)力的做功情況，然后求各個(gè)力做功的代數(shù)和:W總③明確始末狀態(tài)初動(dòng)能Ek1，末動(dòng)能Ek2根據(jù)動(dòng)能定理列出方程:W總＝Ek2—Ek1④根據(jù)動(dòng)能定理列方程求解并檢驗(yàn)?！纠}2】人們有時(shí)用“打夯”的方式把松散的地面夯實(shí)。設(shè)某次打夯符合以下模型：兩人同時(shí)通過繩子對(duì)重物各施加一個(gè)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(zhì)量為50kg，g取10m/s2，cos37°＝0.8。求：（1）重物剛落地時(shí)的速度是多大？（2）重物對(duì)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(shí)的速度，即丙中重物的速度，可以對(duì)從甲至丙這一過程應(yīng)用動(dòng)能定理來求解。重物對(duì)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(duì)這一過程應(yīng)用動(dòng)能定理來求解。解：（1）兩根繩子對(duì)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(yīng)用動(dòng)能定理可得（2）由丙到丁的過程中，應(yīng)用動(dòng)能定理可得：mgL′－F阻L′＝0－F阻＝mg＋＝(50×10＋）N=8.3×103N重物落地時(shí)的速度大小為2.5ｍ/s，對(duì)地面的平均沖擊力的大小為8.3×103Ｎ?？茖W(xué)方法演繹推理演繹推理是從一般性結(jié)論推出個(gè)別性結(jié)論的方法，即從已知的某些一般原理、定理、法則、公理或科學(xué)概念出發(fā)，推出新結(jié)論的一種思維活動(dòng)。比如，在“動(dòng)能定理”的推導(dǎo)過程中，其出發(fā)點(diǎn)是將牛頓第二定律作為已知的知識(shí)來考慮，然后經(jīng)歷一系列數(shù)學(xué)推導(dǎo)，從而得到新的結(jié)論—?jiǎng)幽芏ɡ怼?、戰(zhàn)斗機(jī)以一定的水平初速度著陸甲板時(shí)，若飛機(jī)勾住阻攔索減速，飛機(jī)在甲板上滑行的距離將大大減小。著艦使用阻攔索時(shí)，下列說法正確的是（）A．戰(zhàn)斗機(jī)的動(dòng)能變化量變大B．戰(zhàn)斗機(jī)的慣性減少得快C．戰(zhàn)斗機(jī)的加速度變大D．戰(zhàn)斗機(jī)的速度減少得多答案C2．質(zhì)量不等，但有相同動(dòng)能的兩個(gè)物體，在動(dòng)摩擦因數(shù)相同的水平地面上滑行，直至停止，下列說法正確的是（）A．質(zhì)量大的物體滑行的距離大B．質(zhì)量大的物體滑行的時(shí)間長(zhǎng)C．質(zhì)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(xué)生觀察圖片在教師引導(dǎo)下學(xué)生分析推導(dǎo)學(xué)生閱讀課文說出動(dòng)能表達(dá)式學(xué)生思考討論并計(jì)算閱讀課文說出動(dòng)能定理的表達(dá)式在教師引導(dǎo)下認(rèn)真審題，解答，并闡述自己的解題方法。教師總結(jié)學(xué)生思考通過例題學(xué)生總結(jié)解題步驟教師引導(dǎo)下認(rèn)真審題，解答，并闡述自己的解題方法。學(xué)生閱讀課文了解演繹推理學(xué)生練習(xí)體會(huì)動(dòng)能是由于物體的運(yùn)動(dòng)而具有的能量鍛煉學(xué)生的邏輯思維能力鍛煉學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力鍛煉學(xué)生的計(jì)算能力鍛煉學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力掌握動(dòng)能定理鍛煉學(xué)生的計(jì)算能力和培養(yǎng)學(xué)生觀察問題分析問題的習(xí)慣并規(guī)范解題步驟讓學(xué)生對(duì)動(dòng)能定理有一個(gè)更深層的理解鍛煉學(xué)生的總結(jié)能力鍛煉學(xué)生的分析計(jì)算能力拓展學(xué)生的知識(shí)面鞏固所學(xué)的知識(shí)課堂小結(jié)1、動(dòng)能的表達(dá)式：動(dòng)能只有正值只與速度的大小有關(guān)，而與速度的方向無關(guān)。2、動(dòng)能定理：W＝Ek2－Ek1Ek2：末動(dòng)能，Ek1：初動(dòng)能。3、動(dòng)能定理理解（1）動(dòng)能定理的的研究對(duì)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(dòng)能定理主要用于解決:變力做功、曲線運(yùn)動(dòng)和多過