优秀教案系列
第3节动能和动能定理
教学分析
教学分析
教学目标
1.物理观念:知道动能的定义式、知道动能是标量、知道动能定理的表达式;理解动能定理的意义。
2.科学思维:会用模型建构寻求动能的表达式和动能定理的表达式,先进行特殊情况的讨论,再化归为一般情况。
3.科学探究:会用理论与实验相结合的方法确定动能的表达式和动能定理的表达式。
4.科学态度与责任:增强学生将物理知识与生活实际联系的意识,体会应用动能定理解题的优越性,培养学生探求新知的欲望和兴趣。在交流探讨过程中,培养学生敢于发表见解与合作意识。
教学重难点
重点:1.动能的概念。
2.动能定理及其应用。
难点:对动能定理的理解和应用。
教学方法
实验演示、讲授、讨论演绎推导等多种方法。
课时安排
2课时
教学准备
多媒体课件、铁架台、打点计时器、墨粉片、纸带、重物、毫米刻度尺
教学
教学设计
一、情境导入
播放动图
[PPT展示]风力发电
[提出问题]结合所学的物理知识,解释一下动图中都有哪些能量的转换呢?是通过什么方式改变叶片的动能的?
[学生回答]风能转化成机械能,也就是叶片的动能,机械能转化成电能,从而发电。通过做功改变物体的速度,从而改变物体的动能。
[教师总结]我们今天就通过力对物体做功来定量的研究物体的动能。板书呈现课题,配合课件使用,引导学生进入本课的学习过程,明确本课的基本教学目标。
二、新课讲授
(一)动能的表达式
[提出问题]做功可以改变物体的速度,也就是改变物体的动能,那么动能与速度之间有怎样的定量关系呢?能不能设计一个实验来推导一下呢?请大家分组讨论并画出实验草图。
[学生设计实验]通过实验测量功的数值,再进行数据处理来寻找两者之间的关系。提出实验方案。
(请同学上讲台来展示小组的设计方案,并解释设计原理)
同学通过实物投影展示草图并讲解:利用重物做自由落体运动,通过打点计时器测量重物下落的高度计算重力做的功。其余同学参与讨论。进行演示实验,并投影所打出的纸带,测量,标记,观察思考计算,得出实验结论:在误差允许的范围里,重力做功与重物动能的增量基本相等。
[提出问题]试计算证明实验得出的结论:WG=mgl。
[科学推理与论证]
v22?v12=2gl,l=v
即WG=12
[教师总结]12mv2就是我们寻找的动能表达式,请大家阅读课本。板书:动能表达式:Ek=12mv
[教师总结]动能的单位与功的单位相同,在国际单位制中为焦耳。1J=1N·m=1kg·m2/s2,要说明的一点是,动能属于标量,只有大小,没有方向,而且只有正值或零,没有负值,即Ek≥0。
(二)动能定理的内容
[提出问题]根据刚才的实验结论,若外力对物体做功,该物体的动能总会增加吗?
如果物体对外做功,该物体的动能总会减少吗?做功与动能的改变之间究竟有什么关系呢?
假设物体原来就具有速度v1,且水平面存在摩擦力f,在恒力F作用下,经过一段位移s,速度达到v2,如图所示,则此过程中,外力做功与动能间又存在什么关系呢?
[科学推理与论证]外力F做功W1=Fs
摩擦力f做功W2=-fs
外力做的总功为W总=Fs-fs=ma·v2
12mv22?12m
[教师总结]合外力对物体做的总功等于物体在这一运动过程中动能的增量。其中F与物体运动同向,它做的功使物体动能增大;f与物体运动反向,它做的功使物体动能减少。它们共同作用的结果,导致了物体动能的变化。
[提出问题]将上述问题再推广一步:若物体同时受几个方向任意的外力作用,情况又如何呢?引导学生推导出正确结论并板书。
[师生总结]力在一个过程中对物体所做的功,等于物体在这个过程中动能的变化,这个结论叫动能定理。用W总表示外力对物体做的总功,用Ek1表示物体初态的动能,用Ek2表示末态动能,则动能定理表示为W总=12mv22?12m
[提出问题]根据动能定理的表达形式,提出下列问题,加强对动能定理表达式的理解:
1.当合力对物体做正功时,物体动能如何变化?
2.当合力对物体做负功时,物体动能如何变化?
[学生回答]1.当合力对物体做正功时,末动能大于初动能,动能增加。
2.当合力对物体做负功时,末动能小于初动能,动能减少。
[例题展示]
【例题1】质量为m的小球从离沙池高H处由静止落下,不计空气阻力,落在沙池上又深入沙池h后停止,如图所示,求小球在沙池中运动时所受平均阻力多大?
例题分析:提供多种解法:
1.牛顿运动定理和运动学公式
2.分过程用动能定理
3.全过程用动能定理
例题解答:小球下落全过程,由动能定理得
mgH+?
解得在沙池中所受平均阻力大小f=H+
本例题设计