高中物理第七章机械能守恒定律第七节动能和动能定理教案新人教版必修2

第四节动能动能定理
课时：三课时教师：
教学目标：
一、知识目标:
1.理解什么是动能.
2.知道动能的定义式，会用动能的定义式进行计算.
3.理解动能定理及其推导过程，知道动能定理的适用范围.
二、能力目标
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，培养学生分析问题的能力.
三、德育目标
通过动能定理的演绎推导，培养学生对科学研究的兴趣.
教学重点：
1.动能的概念.
2.动能定理及其应用.
教学难点：对动能定理的理解和应用.
教学方法：推理归纳法、讲授法、电教法.
教学用具：导轨、物块（或小球）两个.
教学过程：
一、导入新课
［复习］
1、功和能的关系是什么？
功是能量转化的量度，物体能量变化的多少是用做功的多少来量度，即W=ΔE。

2、什么是物体的动能？物体的动能与什么因素有关？
物体由于运动而具有的能叫动能；物体的动能跟物体的质量和速度有关系。

［导入］物体的动能跟物体的质量、速度有什么关系呢？本节课我们就来研究这个问题. ［板书］第四节动能动能定理
二、新课教学
一、物体的动能与物体的质量、速度的定性关系
1.多媒体展示实验装置：
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； 2.实物演示并观察现象；
a. 让滑块A 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。

说明滑块具有的能也多。

即高度大时滑块滑到水平面时速度大，滑块具有的动能也多。

b. 让质量不同的滑块从同一高度下滑，可以看到：
质量大的滑块把木块推得远，对木块做的功多。

说明质量大的滑块具有的能也多。

而质量不同的滑块从同一高度下滑到水平面时速度相等，可见速度相等时，质量大的滑块具有的动能也多。

综上所述，可得：
物体的质量越大，速度越大，它的动能就越大. （二）思考题
如图所示，质量为m=1kg 的物体与水平地面之间的动摩擦因数为μ=0.2，它以初速度V 0=4m/s 开始向右滑行。

求：（要求先进行字母运算再代入数值） （1）物体能滑行的最大距离是多少？
（2
多少？
（3二、动能 1、定义：
物体由于运动而具有的能叫动能,用E K 表示。

2、公式：E k =21
mv
2
物体的动能等于物体质量与物体速度的二次方的乘积的一半. 3、物理意义：描述运动状态的物理量。

动能是标量，且恒为正值， 4、动能的单位：焦（J ），与功的单位相同 5、动能是状态量 6、动能具有相对性 讨论：
其他条件相同的情况下，比较甲乙两物体的动能： （1）物体甲的速度是乙速度的两倍； （2）物体甲向北运动，乙向南运动； （3）物体甲做直线运动，乙做曲线运动；
（4）物体甲的质量是乙的一半。

探究动能表达式
［情景］物体位于粗糙水平面上，滑动摩擦力大小为f ，在水平拉力F 的作用下，从初速度V 1开始运动位移S 后，速度变为V 2，通过计算说明：
（1）拉力和摩擦力对物体做功分别是多少？总功（合力所做的功）是多少？ （2）物体的末动能减去初动能等于多少？ 力F 做的功W=FS
根据牛顿第二定律F 合=ma 由匀加速运动公式 位移
即Fs=21
mv 22
－21
mv 12
三、动能定理
1、内容：
合力对物体所做的功等于物体动能的变化这个结论叫动能定理。

2、表达式：W=E k2－E k1 W →合外力对物体所做的功； E k2→物体的末动能； E k1→物体的初动能.
例1：一个物体做变速运动时，下列说法正确的是（ ） A 、合外力一定对物体做功，使物体动能改变 B 、物体所受的合外力一定不为零
C 、合外力一定对物体做功，但物体动能可能不变
D 、物体的加速度一定不为零 讨论：
a.当合力对物体做正功时，物体动能如何变化？
答：当合力对物体做正功时，末动能大于初动能，动能增加； b.当合力对物体做负功时，物体动能如何变化？
答：当合力对物体做负功时，末动能小于初动能，动能减小.
as
V V 22
122=-a
V V S 22
1
2
2-=
则W=FS=ma
a
V V 22
1
22-
V 1
V 2
C 、当合力对物体做为零时，物体动能如何变化？ 答：物体动能不变。

3
既适合于恒力做功，也适合于变力做功，既适用于直线运动，也适用于曲线运动。

四、动能定理的应用
例：一架喷气式飞机，质量ｍ＝5×103 kg ，起飞过程中从静止开始滑跑的路程为s ＝5.3×102
ｍ时，达到起飞速度ｖ＝60ｍ/s ，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？ 审题并思考：
①飞机初速度多大？末速度多大？
②飞机运动过程中水平方向受到哪些力的作用？各个力的大小和方向如何？ 用牛顿运动定律和动能定理求解本题。

解法一：以飞机为研究对象，它做匀加速直线运动受到重力、支持力、牵引力和阻力作用。

则F 合＝F －kmg ＝ｍ
①
又ｖ２－０２＝２as
②
由①和②得：F=1.8×104 N
解法二：以飞机为研究对象，它受到重力、支持力、牵引力和阻力作用，这四个力做的功分别为W Ｇ＝０，W 支＝０，W 牵＝Fs ，
W 阻＝－ｋｍｇs 。

据动能定理得： Fs - kmgs = 2
1 mv
2 - 0
代入数据，解得F ＝1.8×104 Ｎ
动能定理与牛顿第二定律的区别：
牛顿第二定律是矢量式，反映的是力与加速度的瞬时关系；
动能定理是标量式，反映做功过程中功与始末状态动能增量的关系。

动能定理不涉及物体运动过程中的加速度和时间，因此用它处理问题有时很方便。

动能定理解题的方法和步骤： ①确定研究对象，画出草图；
②分析物体的受力情况，明确各个力所做的功；
③确定物体的初、末状态，明确物体在初、末状态的动能； ④根据动能定理列方程，求解。

⑤对结果进行分析讨论。

f
画图析力理过程，建好坐标列方程。

五、小结
本节我们学习了动能和动能定理，重点是动能定理，难点是如何正确认识合力做功等于物体动能的增量。

动能定理是力学中的一条重要规律，经常用来解决有关的力学问题，由于动能定理不涉及物体运动过程中的加速度和时间，因此应用动能定理解题往往非常方便。

《动能定理》应用一：
用动能定理解动力学问题 练习：
如图一质量为2Kg 的物体以10m/s 的速度冲上斜面，物体与斜面间的动摩擦因数为0.5，斜
面倾角为370
，求物体能滑多高？ 作业：教材练习三（5） 《动能定理》应用二：
变力做功与动能改变 练习一：一人用力踢质量为1 kg 的足球，使球由静止以10 m ／s 的速度沿水平方向飞出。

假设人踢球时对球的平均作用
力为200 N ，球在水平方向运动了20 m ，那么人对球所做的功为（ ）（ A ） A 、50 J B 、200 J C 、4000 J D 、非上述各值 练习二：
物体的质量为m ，物体沿着光滑曲面从A 点（速度为υA ）开始，在水平恒力F 作用下运动 到B 点后速度大小变为υB 已知AB 两点离地面的高度 分别为h 1，h 2,求AB 两点之间的水平距离。

思考：本题你还能够用牛顿运动定律来求解否？
练习三.一个质量为m 的小球拴在钢绳的一端，另一端用大小为F 1 的拉力作用，在水平面上做半径为R 1的匀速圆周运动（如图所示），今将力
的大小改为F 2，使小球仍在水平面上做匀速圆周运动，但半径变为R 2，小球运动的半径由R 1变为R 2过程中拉力对小球做的功多大？ 练习四：
h F
F
轻绳的长为L,一端固定在O 点，另一端系一个质量为1kg 的金属球，将金属球拉到与竖直
方向成600
角后，由静止开始释放，不计空气阻力。

求： （1）从开始到最低点，绳子拉力和重力做功各是多少？ （2）在最低点时绳子对小球的拉力大小为多少？ 作业：教材练习三（6、7） 《动能定理》应用三：
动能改变与多过程 练习一：
例1、质量为m=0.5kg 的小钢球，从高为H=2m 的空中自由下落到沙坑里，测得小钢球进入沙的最后深度为h =10cm.不计空气阻力，g =9.8m/s2。

求：小球刚到地面时的速度大小？沙子对小球的平均阻力大小？
问题：
比较把小球的下落过程分为在空中下落和 在沙坑里下降两个阶段；直接从开始下落到小球最后停止在沙里为止，所得的沙子阻力是否相同？
使用动能定理时两个连续过程可以合在一起。

例2、斜面足够长，其倾角为α，质量为m 的滑块距挡板p 为s 0，以初速度v 0沿斜面上滑，滑块与斜面间的动摩擦因数为μ，滑块所受的摩擦力小于其重力沿斜面的下滑分力，若每次滑块与挡板碰撞都无 能量损失，求滑块在斜面上经过的总路程为多少？
练习：
质量m= 5.0 kg 的物体静止于水平面上，现给物体施加一水平恒力 F = 20 N ，使物体由静止开始运动 10m 后撤去 F ，物体在水平面上继续滑行了15m 后停止，求物体运动过程中所受的摩擦阻力。

p。