高中物理 7.7《動(dòng)能和動(dòng)能定理》教學(xué)設(shè)計(jì)5 新人教必修2

1、第 7 節(jié) 動(dòng)能和動(dòng)能定理 動(dòng)能和動(dòng)能定理新課教學(xué)一、動(dòng)能的表達(dá)式功是能量轉(zhuǎn)化的量度，每一種力做功對(duì)應(yīng)一種能量形式的變化.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)于彈簧彈性勢(shì)能的變化，前幾節(jié)我們學(xué)習(xí)了重力勢(shì)能的基本內(nèi)容.“追尋守恒量“中，已經(jīng)知道物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能叫做動(dòng)能，大家舉例說(shuō)明哪些物體具有動(dòng)能.參案：奔馳的汽車、滾動(dòng)的足球、擺動(dòng)的樹枝、投出的籃球等運(yùn)動(dòng)的物體都具有動(dòng)能.教師引導(dǎo)：重力勢(shì)能的影響因素有物體的質(zhì)量和高度，今

2、天我們學(xué)習(xí)的動(dòng)能影響因素有哪些？通過(guò)問(wèn)題啟發(fā)學(xué)生探究動(dòng)能的影響因素.學(xué)生思考后總結(jié)：汽車運(yùn)動(dòng)得越快，具有的能量越多，應(yīng)該與物體的速度有關(guān);相同的速度，載重貨車具有的能量要比小汽車具有的能量多，應(yīng)該與物體的質(zhì)量有關(guān).即動(dòng)能的影響因素應(yīng)該是物體的質(zhì)量和速度.問(wèn)題：如何驗(yàn)證物體的動(dòng)能與物體的質(zhì)量和速度的關(guān)系？演示實(shí)驗(yàn)：讓滑塊 A 從光滑的導(dǎo)軌上滑下，與木塊 B 相碰，推動(dòng)木塊做功.1.讓同一滑塊從不同的高度滑下，可以看到：高度大時(shí)滑塊把木塊推

3、得遠(yuǎn)，對(duì)木塊做的功多.2.讓質(zhì)量不同的木塊從同一高度滑下，可以看到：質(zhì)量大的滑塊把木塊推得遠(yuǎn)，對(duì)木塊做的功多.師生總結(jié)：物體的質(zhì)量越大，速度越大，它的動(dòng)能就越大.即質(zhì)量、速度是動(dòng)能的兩個(gè)影響因素.問(wèn)題：動(dòng)能到底跟質(zhì)量和速度有什么定量的關(guān)系呢？動(dòng)能的表達(dá)式是怎樣的？情景設(shè)置一：大屏幕投影問(wèn)題一架飛機(jī)在牽引力的作用下（不計(jì)阻力） ，在起飛跑道上加速運(yùn)動(dòng)，速度越來(lái)越大，問(wèn)：1.飛機(jī)的動(dòng)能如何變化？為什么？2.飛機(jī)的動(dòng)能變化的原因是什么？3.牽

4、引力對(duì)飛機(jī)所做的功與飛機(jī)動(dòng)能的變化之間有什么關(guān)系？學(xué)生討論并總結(jié)回答：1.在起飛過(guò)程中，飛機(jī)的動(dòng)能越來(lái)越大，因?yàn)轱w機(jī)的速度在不斷增大.2.由于牽引力對(duì)飛機(jī)做功，導(dǎo)致飛機(jī)的動(dòng)能不斷增大.3.據(jù)功能關(guān)系：牽引力做了多少功，飛機(jī)的動(dòng)能就增大多少.由于牽引力所做的功和動(dòng)能變化之間的等量關(guān)系，我們可以根據(jù)做功的多少，來(lái)定量地確定動(dòng)能.情景設(shè)置二：大屏幕投影問(wèn)題，可設(shè)計(jì)如下理想化的過(guò)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

5、發(fā)生一段位移 l,速度由 v1增加到 v2，如圖所示.提出問(wèn)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(guò)程中，力 F 所做的功為 W=Fl根據(jù)牛頓第二定律 F=ma能定理.用 W 總表示外力對(duì)物體做的總功，用 Ek1 表示物體初態(tài)的動(dòng)能，用 Ek2 表示末態(tài)動(dòng)能，則動(dòng)能定理表示為：W 總=Ek2-Ek1=ΔEk.分組

6、討論：根據(jù)動(dòng)能定理的表達(dá)形式，提出下列問(wèn)題，加強(qiáng)對(duì)動(dòng)能定理表達(dá)式的理解:1.當(dāng)合力對(duì)物體做正功時(shí)，物體動(dòng)能如何變化？2.當(dāng)合力對(duì)物體做負(fù)功時(shí)，物體動(dòng)能如何變化？學(xué)生總結(jié)分析：1.當(dāng)合力對(duì)物體做正功時(shí)，末動(dòng)能大于初動(dòng)能，動(dòng)能增加.2.當(dāng)合力對(duì)物體做負(fù)功時(shí)，末動(dòng)能小于初動(dòng)能，動(dòng)能減少.知識(shí)拓展1.外力對(duì)物體做的總功的理解有的力促進(jìn)物體運(yùn)動(dòng)，而有的力則阻礙物體運(yùn)動(dòng).因此它們做的功就有正、負(fù)之分，總功指的是各外力做功的代數(shù)和；又因?yàn)?W 總=W

7、1+W2+……=F1·s+F2·s+……=F 合·s，所以總功也可理解為合外力的功.2.對(duì)動(dòng)能定理標(biāo)量性的認(rèn)識(shí)定理中各項(xiàng)均為標(biāo)量，因此單純速度方向改變不影響動(dòng)能大小.如勻速圓周運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，合外力方向指向圓心，與位移方向始終保持垂直，所以合外力做功為零，動(dòng)能變化亦為零，并不因速度方向改變而改變.3.對(duì)定理中“變化“一詞的理解由于外力做功可正、可負(fù)，因此物體在一運(yùn)動(dòng)過(guò)程中動(dòng)能可增加，也可能減少.因而定理中“變化

8、“一詞，并不表示動(dòng)能一定增大，它的確切含義為末態(tài)與初態(tài)的動(dòng)能差，或稱為“改變量“,數(shù)值可正，可負(fù).4.對(duì)狀態(tài)與過(guò)程關(guān)系的理解功是伴隨一個(gè)物理過(guò)程而產(chǎn)生的，是過(guò)程量；而動(dòng)能是狀態(tài)量.動(dòng)能定理表示了過(guò)程量等于狀態(tài)量的改變量的關(guān)系.5.對(duì)適用條件的理解：動(dòng)能定理的表達(dá)式是在物體受恒力作用且做直線運(yùn)動(dòng)的情況下得出的，但對(duì)于外力是變力，物體做曲線運(yùn)動(dòng)的情況同樣適用.例 2 一架噴氣式飛機(jī)，質(zhì)量 m=5.0×103 kg，起飛過(guò)程中從

9、靜止開始滑跑.當(dāng)位移達(dá)到l=5.3×102 m 時(shí)，速度達(dá)到起飛速度 v=60 m/s.在此過(guò)程中飛機(jī)受到的平均阻力是飛機(jī)重力的 0.02 倍.求飛機(jī)受到的牽引力.解法一：以飛機(jī)為研究對(duì)象，它做勻加速直線運(yùn)動(dòng)且受到重力、支持力、牽引力和阻力作用F 合=F-kmg=ma ①又 v2-02=2al,所以 a= ②由①和②得:F-kmg

10、= F=kmg+ =0.02×5×103×10 N+5×103× N=1.8×104 N.解法二：以飛機(jī)為研究對(duì)象，它受到重力、支持力、牽引力和阻力作用，這四個(gè)力做的功分別為 WG=0，W 支=0，W 牽=Fl，W 阻=-kmgl.據(jù)動(dòng)能定理得：Fl-kmgl= mv2,代入數(shù)據(jù)，解得 F=1.8×104 N.方法比較：解法一是用牛頓第二定律和勻變速直線運(yùn)動(dòng)的公式求解