必修二第七章第七节动能和动能定理教案设计
上课年级 | 高一 | 学科 | 物理 | 主题 | 动能和动能定理 | 导学教师 | 崔晓伟 | |
课时数 | 1课时 | 课型 | 问题综合解决课 | 学习日期 | ||||
学 习 目 标 |
知识与技能 1．通过复习回顾知道推导能量的表达式时所采用的思想 2．通过推导动能表达式过程，理解动能定理 3．通过例题解析及训练，能够利用动能定理进行简单的计算，并总结利用动能定理解决问题一般步骤
过程与方法 1．运用演绎推导方式推导动能定理的表达式． 2．理论联系实际，学习运用动能定理分析解决问题的方法．
情感、态度与价值观 通过动能定理的演绎推导．感受成功的喜悦，培养学生对科学研究的兴趣．
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重点 难点 | 重点：动能的建立 难点：动能定理及其应用 | |||||||
关键 问题 | 动能定理表达式注意事项和使用一般步骤 | |||||||
学习 方法 | 探究学习、小组合作、多元评价、针对性训练 | |||||||
学习 准备 | 1．教师课前准备：智慧导学小纸条；针对性训练单 2．学生课前准备：预习评价内容展示 | |||||||
学习过程设计（第1课时）
[新课导入]
师：在前几节我们学过，当力对一个物体做功的时候一定对应于某种能量形式的变化，例如重力做功对应于重力势能的变化，弹簧弹力做功对应于弹簧弹性势能的变化，在本章“1．追寻守恒量”中，已经知道
外力对物体做功使物体运动而具有的能叫做动能，因此为了寻找动能的表达式，我们可以先研究力对物体做的功，从而找到动能的表达式，大家先猜想一下动能与什么因素有关?
生：应该与物体的质量和速度有关．
师：我们现在通过实验验证一下物体的动能与物体的质量和速度有什么样的关系．
(实验演示或举例说明)让滑块A从光滑的导轨上滑下，与静止的木块月相碰，推动木块做功．
师：让同一滑块从不同的高度滑下，可以看到什么现象?[来源:Z,xx,k.Com]
生：让同一滑块从不同的高度滑下，可以看到：高度大时滑块把木块推得远，对木块做的功多．
师：说明什么问题?
生：高度越大，滑到底端时速度越大，在质量相同的情况下，速度越大，对外做功的本领越强，说明物体由于运动而具有的能量越多．
师：让质量不同的木块从同一高度滑下，可以看到什么现象?
生：让质量不同的木块从同一高度滑下，可以看到：质量大的滑块把木块推得远，对木块做的功多．
师：说明什么问题?
生：相同的高度滑下，具有的末速度是相同的，之所以对外做功的本领不同，是因为物体的质量不同，在速度相同的情况下，质量越大，物体对外做功的能力越强，也就是说物体由于运动而具有的能量越多．
师：那么把这个问题总结一下，得出的结论是什么呢?
[新课教学]
一、动能的表达式
师：通过刚才的实验我们得到：物体的质量越大，速度越大，它的动能就越大．那么动能与物体的质量和速度之间有什么定量的关系呢?我们来看这样一个问题．
(多屏互动展示课本例题，学生讨论解决问题，独立完成推导过程)
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Vl增大到V2，如图5．7—2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．
(多屏互动展示学生的推导过程，让学生独立完成推导过程)
师：刚才这位同学推导得很好，最好是在推导过程中加上必要的文字说明，这样就更完美了．这个结论说明了什么问题呢?
生：从W=
这个式子可以看出，“
”很可能是一个具有特定意义的物理量，因为这个物理量在过程终了时和过程开始时的差，正好等于力对物体做的功，所以“
”就应该是我们寻找的动能的表达式．
师(鼓励)：这位同学总结得非常好，我们都要向他学习，我们在上一节课的实验探究中已经表明，力对初速度为零的物体所做的功与物体速度的平方成正比，这也印证了我们的想法。所以动能应该怎样定义呢?
生：在物理学中就用
这个物理量表示物体的动能，用符号Ek表示,Ek=．
师：动能是矢量还是标量?
生：动能和所有的能量一样，是标量．
师：国际单位制中，动能的单位是什么?
生：动能的单位和所有能量的单位一样，是焦耳，符号J．
师：我们知道，重力势能和弹簧的弹性势能都与相对位置有关，那么动能有没有相对性呢?
生：动能也应该有相对性，它与参考系的选取有关。
师：以后再研究这个问题时，如果不加以特别的说明，都是以地面为参考系来研究问题的．
[课堂训练]
1．质量一定的物体……………( )
A.速度发生变化时，其动能一定变化B.速度发生变化时，其动能不一定变化
C.速度不变时．其动能一定不变 D.动能不变时，其速度一定不变
2．下列几种情况中，甲、乙两物体的动能相等的是………………( )
A．甲的速度是乙的2倍，乙的质量是甲的2倍
B．甲的质量是乙的2倍，乙的速度是甲的2倍
C．甲的质量是乙的4倍，乙的速度是甲的2倍
D．质量相同，速度大小也相同，但甲向东运动，乙向西运动
参考答案 BC CD
二、动能定理
师：有了动能的表达式后，前面我们推出的W＝
,,就可以写成W＝Ek2—Ek1=，其中Ek2表示一个过程的末动能
，Ek1表示一个过程的初动能．
师：上式表明什么问题呢?请你用文字叙述一下．[来源:学§科§网Z§X§X§K]
生：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．
师：这个结论叫做动能定理．
师：如果物体受到几个力的作用，动能定理中的W表示什么意义?
生：如果物体受到几个力的作用，动能定理中的W表示的意义是合力做的功．
师：那么，动能定理更为一般的叙述方法是什么呢?
生：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．
师：动能定理公式表达式
生：
，
师：结合生活实际，举例说明。
生1：上一节课做实验探究物体速度与力做功之间的关系时，曾经采用的一种方法是平衡摩擦力，实际上这时小车受到的橡皮筋的拉力就等于物体所受的合力．
生2：如果物体匀速下落，那么物体的动能没有发生变化，这时合力是零，所以合力做的功就是零．
生3：例如，一架飞机在牵引力和阻力的共同作用下，在跑道上加速运动．速度越来越大，动能越来越大．这个过程中是牵引力和阻力都做功，牵引力做正功，阻力做负功，牵引力和阻力的合力做了多少功，飞机的动能就变化了多少．
师：合力做的功应该怎样求解呢?我们经常用什么方法求解合力做的功?
生：合力做功有两种求解方法，一种是先求出物体受到的合力．再求合力做的功，一种方法是先求各个力做功，然后求各个力做功的代数和．
师：刚才我们推导出来的动能定理，我们是在物体受恒力作用且做直线运动的情况下推出的．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，该怎样理解?
生：当物体受到的力是变力，或者物体的运动轨迹是曲线时，我们仍然采用过去的方法，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．
师：正是因为动能定理适用于变力做功和曲线运动的情况，所以在解决一些实际问题中才得到了更为广泛的应用．我们下面看一个例题：
（投影展示例题，学生分析问题，讨论探究解决问题的方法）
[课堂例题]
如图所示，物体从高为h的斜面体的顶端A由静止开始滑下，滑到水平面上的B点静止，A到B的水平距离为S，求：物体与接触面间的动摩擦因数（已知：斜面体和水平面都由同种材料制成）
师：用动能定理和我们以前解决这类问题的方法相比较，动能定理的优点在哪里呢?
生1：动能定理不涉及运动过程中的加速度和时间，用它来处理问题要比牛顿定律方便．
生2：动能定理能够解决变力做功和曲线运动问题，而牛顿运动解决这样一类问题非常困难．
师：下面大家总结一下用动能定理解决问题的一般步骤．
(投影展示学生的解决问题的步骤，指出不足，完善问题)
用动能定理解题的一般步骤：
1．明确研究对象、研究过程，找出初末状态的速度情况．
2．要对物体进行正确的受力分析，明确各个力的做功大小及正负情况．
3．明确初末状态的动能．
4．由动能定理列方程求解，并对结果进行讨论．
三、拓展训练
师：请同学们打开快题，利用8分钟时间快速完成训练内容
四、当堂总结（板书设计）
1、动能的表达式：
动能是标量
动能的单位：与功的单位相同，在国际单位制中都是焦耳，简称：焦（J）
动能是状态量，和物体的瞬时速度对应
2、动能定理
动能定理的表达式： 
物理意义 ：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。
这个结论叫做动能定理。
说明：1动能定理既适合于恒力做功，也适合于变力做功
2既适用于直线运动，也适用于曲线运动
3动能定理是标量式，式中的功和动能必须是相对于同一惯性参考系的
4应用动能定理解题时一般选单个物体作为研究对象
3、应用动能定理解题的一般步骤
①确定研究对象
②受力分析，明确各个力做的功
③确定初、末态的动能。(未知量用符号表示)；
④根据动能定理列方程，解方程
⑤做检查
