必修2771动能和动能定理教学设计.doc

《动能和动能定理》教学设计
第一课时
溆浦三中 张艳慧
一、 教材分析
《动能和动能定理》是高中物理（新人教版）必修二的第七章第7节，这一节不仅是《机械能守恒定律》一章的教学重点，也是整个力学的重中之重。《新课程标准》对本节的要求是：理解动能和动能定理，能用动能定理解释生活和生产中的现象。本节内容，具有承上启下的作用。通过本节内容的学习，既深化了对功的概念的理解，又进一步渗透了“功是能量变化的量度”这一思想，拓宽了计算功的思路，也为后面学习机械能守恒定律打下了基础，还引入了用功能关系解决问题的方法。动能定理作为力学中最重要的规律之一，不仅适用于恒力做功和直线运动问题，也适用于变力做功和曲线运动问题，它的应用更是贯穿于后面几本教材的很多章节，所以必须使学生真正地掌握。
二、 学情分析
在先前的学习中，多数学生已经认识到某个力对物体做了功就一定对应着某种能量的变化，同时也知道物体由于运动而具有的能量叫做动能，然而他们并不知道动能的表达式。经过上一节的探究实验，学生得到这个结论，隐隐约约地知道动能的表达式可能含有。然而，学生也并不清楚做功与动能变化到底有什么样的关系。对事物的认识从定性到定量，从模糊到清晰，这是学生的心理需求。但本校是一所普通高中，总体而言学生的学习积极性不高，主动性不强，注意力也不够集中，再加上他们数学基础较差，逻辑思维能力和运算能力较弱，所以，要让学生用牛顿第二定律和运动学公式，加上已经积累的知识和经验推导动能定理的具体内容尚有一定的难度，只能尽力引导。
三、 设计思路
动能和动能定理一节的内容既是本章以及整个高中物理的重点，教学时应特别重视学生自主合作探究的学习过程。教材的设计只是从一个已知者的角度重走一遍推理和认识的过程，而要使学生深入理解动能定理，仅仅走一遍过程是完全不够的。本教学设计从动能的概念入手，由学生通过合作讨论得出外力做功与物体速度的定量关系，进一步观察得出动能和动能定理的表达式。由一个恒力做功使物体的动能发生变化，得出力在一个过程中所做的功等于物体在这个过程中动能的变化，然后逐步扩大几个力做功的情况，梯度相对较大，为了突破这个难点，本设计通过引导学生定量分析，使学生在一定程度上理解动能定理中的功表示所有外力对物体所做的总功，并让用自己的语言转述动能定理的内容使其进一步理解。最后，通过例题分析得出应用动能定理解题的方法，并通过练习对本节内容进行巩固。本教学设计力图在教学中营造活跃、宽松的学习氛围，鼓励学生合作探究，为学生与学生、教师与学生的交流与合作创设更多的机会，使师生互动贯穿整个教学过程。
四、 教学目标
1、 知识与技能：
（1） 知道动能的符号、单位和表达式，会根据动能的表达式计算物体的动能。
（2） 能根据牛顿第二定律与运动学公式推导出动能定理的表达式，理解动能定理的意义。
（3） 会用动能定理解决单个物体的简单问题，掌握用动能定理解题的一般步骤。
2、 过程与方法：
（1） 设置情景问题启发学生的思考，运用演绎推导方式推导动能定理的表达式。
（2） 经历科学规律探究的过程，体会科学探究的方法.。
（3） 理论联系实际，学习运用动能定理分析解决问题的方法。
3、 情感态度价值观：
（1）通过动能定理的推导演绎，培养学生的科学探究的兴趣。
（2）激发学生用不同方法处理同一问题的兴趣，会选择用最优的方法处理问题。
（3）领略物理学科中所蕴含的严谨的逻辑关系和自然界的奇妙与和谐。
五、 教学重点
动能的概念，动能定理及其应用
六、 教学难点
动能定理的理解和应用
七、 教学方法
自主学习、合作探究、演绎推理、讲练结合、归纳
八、 教学工具
教材、课件、投影仪、导学案
九、 教学环节
（一） 温故习旧导新课
课件出示风力发电厂图片。
师：这是一个风力发电厂，所以大家可以在图片中看到很多的风车，当风吹来的时候，这些风车会具有什么样的能量呢？（生：动能）
师：是的。本节课，我们将一起学习动能和动能定理。通过前面的学习，我们已经知道：什么是动能？（指名回答：物体由于运动而具有的能量。）
师：正确。初中的时候我们就接触过动能这个概念，请大家回忆一下，物体的动能与哪些因素有关呢？有什么样的关系呢？（指名回答：与物体的质量和速度有关，物体的质量越大，速度越大，它的动能就越大。）
师：回答的十分正确。那么，动能与物体的质量和速度之间到底有怎样的定量关系呢？这是我们本节课将要探索的内容之一。
（二） 自主学习深思考
师：力对物体做功，总会伴随着物体某种能量的变化。例如，重力做功的时候对应哪种能量的变化呢？（生：重力势能的变化。）进而我们得到了重力势能的表达式。
师：弹簧弹力做功的时候对应哪种能量的变化呢？（生：弹簧的弹性势能的变化。）进而我们得到了弹簧弹性势能的表达式。
F
v11
v22
师：那么动能的表达式呢？是由于什么力做功使物体的动能发生了变化？（生思考后回答，可提醒：前一节内容中，橡皮筋对小车做功。）
课件出示自主思考题目：设质量为m的某物体位于光滑水平面上，在与运动方向总相同的恒力F的作用下发生一段位移l，速度由v1增加到v2，如图所示。试寻求这个过程中力F做的功与v1、v2的关系？
师环视课堂，生独立思考。
（三） 合作探究互讨论
课件出示合作探究要求：1、将自己独立思考所得与小组成员相互交流。2、小组讨论后写出规范的推导过程。
生小组交流讨论，师适时指导。
小组讨论结束，用投影仪展示学生小组合作学习的成果，并进行点评。
师：通过讨论，各小组都得到了外力F做功与v1、v2的关系。大家看这个式子的左边是力F所做的功，右边呢？（是物体初位置的状态，是物体末位置的状态）
师：大家观察一下，初状态和末状态都是由哪些物理量构成的？（生：质量、速度）
师：所以，这个应该是一个特殊的物理量。大家猜猜看，它是什么？（生：动能。）
师：哇，大家竟一下子就猜对了！就是我们要寻找的动能表达式。
课件出示动能的表达式。引导学生认识动能的符号、单位以及表达式中各物理量。
师：每学习一个公式，我们首先要做的就是理解它。所以，接下来我们要做什么了呢？（生：理解动能的公式）不错，同学们反应真快。
课件出示对动能的表达式的理解：1、动能是标量，且只有正值，动能只与物体的速度大小有关，与速度方向无关。2、动能是状态量.V是瞬时速度。在某一时刻，物体具有一定的速度，也就具有一定的动能。3、动能具有相对性，对不同的参考系，物体速度有不同的瞬时值，也就具有不同的动能，一般都以地面为参考系研究物体的运动。
课件出示动画：海燕撞上飞行中的飞机，将飞机撞落。
师：相对飞机来说，海燕那么渺小，为什么它竟能将飞机撞落？（生：飞机飞行速度快，以飞机为参考物，则海燕具有很大的速度，即具有很大的动能，因而能撞落飞机。）
课件出示对动能的相对性的理解。
课件出示习题。
生即堂练习，加深对动能的理解。
师：刚才经由大家一起合作，我们得出了外力F做功与v1、v2的关系。这个式子就是动能定理的表达式，大家看，式子右边是由什么组成的？（生：末动能与初动能的差值，动能的变化量。）
师：请一位同学用文字语言表述一下这个式子所表达的意思。（指名回答）
师：非常完整。刚才这位同学说的就是动能定理的内容。（出示课件）
分析动能定理。
（四） 定量分析获升华
师：前面我们是在物体在一个恒力作用下运动得出的动能定理的表达式，如果物体受到几个力的作用，动能定理中的W表示的物理意义会是什么？（生：可能是合外力所做的功。）
师：真理会如我们所猜测的一般么？
课件出示：设质量为m的某物体位于粗糙的水平面上，在与运动方向总相同的恒力F的作用下发生一段位移L，运动时阻力恒为f，如图所示。试求物体在这个过程中的动能的变化量。
学生思考后解答，将学生所得结果展示在投影仪上。
师：看来，真理已被我们所斩获。动能定理中的W为物体所受力做的总功。
课件出示动能定理的进一步准确表达：物体所受外力在一个过程中对物体所做的总功，等于物体在这个过程中动能的变化。
生齐读一遍，加深记忆。
（五） 例题精讲得方法
师：接下来我们一起来看看动能定理在实际问题中的应用。
课件出示例题：一架喷气式飞机，质量 ，起飞过程中从静止开始滑跑的路程为时，达到起飞速度。在此过程中飞机受到的平均阻力是飞机重量的0.02倍（k=0.02）。求飞机受到的牵引力F。
引导学生受力分析，分析哪些力做了功，物体动能的初、末状态。而后学生在草稿上独立列式解答，师个别指导。（提示：先做完的同学可以尝试运用牛顿运动定律来解答此题。）
课件出示参考答案，带学生一起归纳应用动能定理解题的方法和步骤。
师：刚有同学用牛顿运动做了么？结果怎样？你们觉得用哪种方法更便捷呢？（生：动能定理。）
师：动能定理作为我们高中阶段几大重要的规律之一，给我们解决问题带来了极大的便利，同学们一定要掌握它的应用方法。
课件出示应用动能定理解题的一般步骤，提醒学生做好笔记。
师：动能定理是否可以应用于变力做功或物体做曲线运动的情况？（生：可能可以。）
师：把过程分解为很多小段，认为物体在每小段运动中受到的力是恒力，运动的轨迹是直线，这样也能得到动能定理。所以，动能定理也适用于变力做功和曲线运动的情况。动能定理在变力做功和曲线运动的题目中究竟如何应用呢？欲知后事如何，且听下回分解。
（六） 课堂小结固知识
师：本节课我们要学的知识已经学完了，我们一起来回顾一下今日所学。
课件出示：课堂小结。
（七） 小试牛刀自检测
师：在本节课的最后，老师准备了两个小题目，看谁做的最快选的最准。
课件出示习题。
生思考后回答。
师：本节课就上到这，大家课后一定要记得去复习本节课的知识。