高中物理《动能和动能定理1(1)》优质课教案、教学设计

《7．7 动能和动能定理》教学设计

一、教材分析：

《动能和动能定理》是本章教学重点，也是整个力学的重点。本节内容具有承前启后的作用。通过本节内容的学习，既深化了对功的概念的理解，使学生对“功是能量转化的量度”有了进一步的理解，拓展了求功的思路，也为机械能守恒定律的学习打下了基础，并为用功能关系处理问题打开了思维通道。

《新课程标准》要求“探究恒力做功与动能变化的关系，理解动能和动能定理，用动能定理解释生活和生产中的现象”。因此，在实际教学中要注重全体学生的发展，注重科学探究，采用多样化的教学方式，强调过程和方法的学习。

二、学情分析：

在实际学习中学生对动能概念的理解较为容易，能够掌握外力对物体做的功与物体动能的变化之间的定性关系，能够理论推导它们之间的定量关系，但真正从深层次理解存在困难。在前几节的学习中，学生已经建立了一种认识，那就是某个力对物体做功一定对应着某种能量形式的变化。因为有前几节的基础，本节可以放手让学生自己去推导动能的表达式。让学生经过从感性认识到理性认识的过程，教学的过程中要求不能太高，要循序渐进，从生活中的众多实例出发，通过分析、感受真正体验动能定理的内涵。让每一位同学都积极参与课堂教学，每一位同学都能享受成功的喜悦。

三、教学目标：

知识与技能

1. 理解动能的概念。熟练计算物体的动能。

2. 理解动能定理，会用动能定理解决力学问题，掌握用动能定理解题的一般步骤。

过程与方法

1. 运用演绎推理方式推导动能定理的表达式，体会科学探究的方法。

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

1. 通过演绎推理的过程，培养对科学研究的兴趣。

2. 通过对动能和动能定理的演绎推理，使学生从中领略到物理等自然学中所蕴含的严谨逻辑关系，反映了自然界的真实美。

四、教学重点:

1. 理解动能的概念；会用动能的定义式进行计算。

2. 理解动能定理的物理意义；会用动能定理解决力学问题。

五、教学难点：动能表达式的得出，应用动能定理解决力学问题。

六、教学过程：

（1）导入新课：

【引入】：拿出弓箭实物,让学生体验拉弓射箭的兴趣，之后思考弓的弹力对箭做的功怎么求，利用公式

W=Fl 求可以吗，提问：此公式的使用条件是什么，恒力做功，那么弓对箭的弹力是恒力还是变力呢，通

2 过力传感器显示，让学生亲眼见到是变力，那么怎样求变力做的功呢？通过本节课的学习就能揭开其中的奥秘，今天我们就来共同学习第七章第 7 节“动能和动能定理”。

（2） 新课教学：

（一）动能

【过渡语】我们在学习重力势能时，是从哪里开始入手进行分析的？类比研究重力势能的方法,想一想我 们应该从哪里入手研究动能? 。

【问题探讨 1】如图所示，放在光滑水平面上的物体，质量为 m ，在与运动方向相同的恒力 F 的作用下发生一段位移 l ，速度由 v １增加到 v 2，试推导恒力 F 对物体做功的表达式。（用 m 、 v １、 v 2 表示）

v1

v2 【温馨提醒】请同学们利用牛顿第二定律 F ＝ma 结合

运动学公式 v 2-v 12

=2as 进行推导。

理论探究：让学生先个人推导，教师巡视，发现学生推导过程中存在的问题，及时指出纠正；让一个学生上黑板上推导

推导过程：

F = ma

2 2

ü

ï v 2

- v 2

ý v 2 - v 1 = 2al Þ l = 2 1 ï

2a þ Þ = = ´ v

- v 2 Þ = 1 2 - 1 2

W Fl ma 2 1 2a

W 2 mv 2 2

mv 1

W

1 mv

2 1 mv 2

2 2 2 1

。

【引导分析】引导分析得出的表达式，通过分析得出动能的表达式。

动能的表达式 E K = 1 mv 2

2

动能表示一种能量，那么，它的国际单位是什么呢？ 单位：焦耳 J 。

【想想议议】动能是矢量还是标量呢？

动能是过程量还是状态量呢？

【思考讨论 1】为进一步认识动能，请思考讨论下列问题：

（1） 当某一物体的速度变化时，其动能一定变化吗？ 不一定 匀速圆周运动 （2） 当某一物体的动能变化时，其速度一定变化吗？ 一定变化

（二）动能定理

下面请同学们继续思考：

【问题探讨 2】如果将问题 1 中的光滑水平面改为粗糙水平面（滑动摩擦力为 f ），其他条件均不变，请 看屏幕。 v1 v2

F

F

l

m m

F

F

l

m m

2

如图所示，放在粗糙水平面上的物体，质量为 m ，所受摩擦力为 f ，在与运动方向相同的推力 F 的作用下发生一段位移 l ，速度由 v １增大到 v 2，试推导外力对物体做功的表达式。（用 m 、 v １、 v 2 表示） 【引导分析】引导分析得出的表达式，得出动能定理。

动能定理：

内容：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。

表达式：W =E

K 2

- E K 1

【典例探究】动能定理在实际生活中有着广泛的应用，下面我们利用动能定理来解决一些实际问题。请试着完成学案中的例 1。时间 5 分钟。

例 1．一架喷气式飞机，质量 m ＝5×

103 kg ，起飞过程中从静止开始滑跑的路程为 l ＝6.0×102m 时，达到起飞速度 v ＝60 ｍ/s ，在此过程中飞机受到的平均阻力是飞机重量的 0.02 倍，求飞机受到的牵引力。( 取 g =10m/s 2) 【展示交流】

本题除了利用动能定理求解外，还可以利用牛顿第二定律结合运动学公式求出结果。下面学生展示两种解法，请同学们对比分析，哪种方法更简捷？

解法一：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＝Fl ，W 阻＝－kmgl

据动能定理得：F l -kmg s = 1 mv 2 - 0 2

代入数据，解得：F ＝1.8×

104 Ｎ 解法二：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。设飞机的加速度为 a 。

由牛顿第二定律得 F －kmg ＝ma

① 由运动学规律得 v ２－0 ２

＝2al

②

由①和②得： F kmg

m v

2l

代入数据，解得：F ＝1.8×

104 Ｎ 通过对比，我们可以看出，在物体运动过程中，若不涉及加速度和时间两个物理量，利用动能定理求解更快捷。

【提炼方法】解题思路：

①明确研究对象及运动过程

②对研究对象进行受力分析，确定各个力所做的功 ③明确初、末状态的动能

④按照动能定理列方程求解，对结果进行必要的讨论说明

二． 求解变力做功问题

除了可以使计算步骤简洁,动能定理还有优越性吗?回顾课堂开始的变力做功问题.动能定理对变力做功问题也是成立的吗?

通过传感器验证动能定理对求解变力做功也是成立的。

（实验演示）

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