高一物理动能和动能定理教学设计.doc

7．动能和动能定理
【教材分析】
通过本节的学习，应是学生理解动能定理的推导过程，清楚动能定理的适用条件，通过对比分析使学生体会到，应用动能定理解题较牛顿运动定律与运动学公式解题的不同点：即运用动能定理解题，由于不涉及物体运动过程中的加速度和时间，因此用它来处理问题有时比较方便。
【教学目标】
1、知识与技能
①．知道动能的定义式，会用动能的定义式进行计算；
②．理解动能定理及其推导过程，知道动能定理的适用范围。
2、过程与方法
①．运用归纳推导方式推导动能定理的表达式；
②．对比分析动力学知识与动能定理的应用。
3、情感态度与价值观
通过动能定理的归纳推导，培养学生对科学研究的兴趣。
【教学重难点】
1、重点：动能的概念和表达式。
2、难点：动能定理的理解和应用。
【授课类型】 新授课
【主要教学方法】 讲授法
【直观教具与教学媒体】 多媒体投影、黑板、粉笔
【课时安排】
1课时
【教学过程】
一、复习引入
通过本章第一节伽利略理想斜面实验复习重力势能的表达式和动能的定义。
重力势能：
动能：物体由于运动而具有的能量。
二、新课教学
思考：物体的动能与哪些量有关？
情景1：让滑块A从光滑的导轨上滑下，与木块B相碰，推动木块做功。A滑下时所处的高度越高，碰撞后B运动的越远。
情景2：质量不同的滑块从光滑的导轨上同一高度滑下，与木块B相碰，推动木块做功。滑块质量越大，碰撞后木块运动的越远。
师：根据以上两个情景，说明物体动能的大小与物体的速度和质量有关，且随着速度和质量的增大而增大。所以动能的表达式应该满足这样的特征。
另外，物体能量的变化一定伴随着力对物体做功，所以我们还是从力对物体做功来探究物体动能的表达式。
（一）动能的表达式
首先我们来看这样一个问题。
设物体的质量为m，在与运动方向相同的恒定外力F的作用下发生一段位移l，速度由v1增加到v2，如图所示。试用牛顿运动定律和运动学公式，推导出力F对物体做功的表达式（用m、v1、v2表示）。
分析：根据牛顿第二定律有
又根据运动学规律 得

则力F对物体所做的功为：
（1）
从这个式子可以看出，“”是一个具有特定意义的物理量，它的特殊意义在于：①与力对物体做的功密切相关；②随着物体质量的增大、速度的增大而增大。这满足物体动能的特征，所以“”就是我们要寻找的动能的表达式，动能用Ek来表示，则

1、定义：物体由于运动而具有的能量；
2、表达式：；
3、单位：焦耳，简称焦，有符号J表示；

4、 量性：标量，只有大小，没有方向；
5、 说明：①动能只有正值，没有负值；
②动能是状态量（某时刻物体所处的状态不同，动能不同）；
③动能具有相对性，大小与参考系的选取有关。
课堂练习：
1、1970年我国发射的第一颗人造地球卫星，质量为173kg，运动速度为7.2km/s，它的动能是多大？ （Ek=4.48×109J）
2、质量一定的物体 （BC）
A、速度发生变化时，动能一定发生变化
B、速度发生变化时，动能不一定发生变化
C、速度不变时，其动能一定不变
D、动能不变时，速度一定不变
（二）动能定理
得到了动能的表达式，（1）式 可以写成：
（2）
其中表示初状态的动能，表示末状态的动能。
这个关系式（2式）表明，力在一个过程中对物体做的功，等于物体在这个过程中动能的变化。这个结论叫做动能定理。
思考：当物体受到多个力时，动能定理应如何表述？
问题2：若在问题1中水平面是粗糙的，且动摩擦因数为，则外力做功与动能变化的关系如何？
分析：根据牛顿第二定律有
F
f
F
f
l
v2
v1
又根据运动学关系 得

根据以上两式可得：

因为为力F所做的功，为摩擦力f所做的功，故有

根据上式，当物体受到多个力时，力对物体做的总功，等于物体动能的变化，这就是动能定理的一般表述。 即：

在本节中，动能定理是在物体受恒力作用，并且在做直线运动的情况下得到的。当物体受变力作用，或做曲线运动时，我们可以把运动过程分解成许多小段，认为物体在每一小段运动中受到的力是恒力，做的是直线运动，这样也能够得到动能定理。
所以动能定理的适用范围是：既适用于直线运动，也适用于曲线运动；既适用于恒力做功，也适用于变力做功。
根据动能定理我们可以看到，当合力对物体做正功时，动能增大，即w总>0,Ek1<Ek2;当合力对物体做负功时，动能减小，即w总<0 , Ek1>Ek2。
例题剖析：分别运用动能定理和牛顿运动定律分析解决教材73页例题1，并根据解答过程总结用动能定理解题的简单之处和一般步骤。
（1）运用动能定理解题，不涉及物体运动过程中的加速度和时间，因此比较方便。
（2）运用动能定理解题的一般步骤：
①明确研究对象及所研究的物理过程；
②对研究对象进行受力分析和运动情况分析；
③确定合力所做的功和始、末态的动能，并根据动能定理列出方程；
④求解方程、分析结果。
【课堂小结】
【布置作业】 课本74页问题与练习1至5题。

【板书设计】
7. 动能和动能定理

动能：

一、 动能
1、定义：物体由于运动而具有的能量
2、表达式：；
3、单位：焦耳（J）；
4、 量性：标量，只有大小，没有方向；
5、 说明：①动能只有正值，没有负值；
②动能是状态量（某时刻物体所处的状态不同，动能不同）；
③动能具有相对性，大小与参考系的选取有关。
二、 动能定理

力对物体做的总功，等于物体动能的变化。
1、合力做正功，动能增大，即w总>0,Ek1<Ek2;
合力做负功，动能减小，即w总<0 , Ek1>Ek2。
2、动能定理解题的一般步骤

速度V
质量m

- 4 -