高一物理動能 動能定理教案

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1、學習必備 歡迎下載 動能 動能定理 一、教學目標 1．理解動能的概念： (1)知道什么是動能。 中動能的單位是焦耳(J)；動能是標量，是狀態(tài)量。 (3)正確理解和運用動能公式分析、解答有關問題。 2．掌握動能定理： (1)掌握外力對物體所做的總功的計算，理解“代數(shù)和”的含義。 (2)理解和運用動能定理。 二、重點、難點分析 1．本節(jié)重點是對動能公式和動能定理的理解與應用。 2．動能定理中總功的分析與計算在初學時比較困難，應通過例題逐步提高 學生解決該問題的能力。

2、3．通過動能定理進一步加深功與能的關系的理解，讓學生對功、能關系有 更全面、深刻的認識，這是本節(jié)的較高要求，也是難點。 三、教具 投影儀與幻燈片若干。 四、主要教學過程 (一)引入新課 初中我們曾對動能這一概念有簡單、定性的了解，在學習了功的概念及功和 能的關系之后，我們再進一步對動能進行研究，定量、深入地理解這一概念及其 與功的關系。 (二)教學過程設計 1．什么是動能？它與哪些因素有關？這主要是初中知識回顧，可請學生舉 例回答，然后總結作如下板書： 物體由于運動而具有的能叫動能，它與物體的質量和速度有關。 下面通過舉例表明：運動

3、物體可對外做功，質量和速度越大，動能越大，物 體對外做功的能力也越強。所以說動能是表征運動物體做功的一種能力。 學習必備 歡迎下載 2．動能公式 動能與質量和速度的定量關系如何呢？我們知道，功與能密切相關。因此我 們可以通過做功來研究能量。外力對物體做功使物體運動而具有動能。下面我們 就通過這個途徑研究一個運動物體的動能是多少。 用投影儀打出問題，引導學生回答： 光滑水平面上一物體原來靜止，質量為?m，此時動能是多少？(因為物體沒 有運動，所以沒有動能)。在恒定外力?F?作用下，物體發(fā)生一段位移?s，得到速 度?v(如圖?1)，這個過程中外力

4、做功多少？物體獲得了多少動能？ 由于外力做功使物體得到動能，所以?mv2?就是物體獲得的動能，這樣我們就 得到了動能與質量和速度的定量關系： 物體的動能等于它的質量跟它的速度平方的乘積的一半。用?E?表示動能，則 計算動能的公式為： k 由以上推導過程可以看出，動能與功一樣，也是標量，不受速度方向的影響。 它在國際單位制中的單位也是焦耳(J)。一個物體處于某一確定運動狀態(tài)，它的 動能也就對應于某一確定值，因此動能是狀態(tài)量。 下面通過一個簡單的例子，

5、加深同學對動能概念及公式的理解。 試比較下列每種情況下，甲、乙兩物體的動能：(除下列點外，其他情況相 同) ①物體甲的速度是乙的兩倍；②物體甲向北運動，乙向南運動； ③物體甲做直線運動，乙做曲線運動；④物體甲的質量是乙的一半。 在學生得出正確答案后總結：動能是標量，與速度方向無關；動能與速度的 平方成正比，因此速度對動能的影響更大。 3．動能定理 (1)動能定理的推導 學習必備 歡迎下載 將剛才推導動能公式的例子改動一下：假設物體原來就具有速度?v?，且水平 1 面存在摩擦力?f，在外力?F?作用下，經(jīng)過一段位移?s，速度達到

6、?v?，如圖?2，則 此過程中，外力做功與動能間又存在什么關系呢？ 2 外力?F?做功：W?＝Fs 1 摩擦力?f?做功：W?＝-fs 2 可見，外力對物體做的總功等于物體在這一運動過程中動能的增量。其中?F 與物體運動同向，它做的功使物體動能增大；f?與物體運動反向，它做的功使物 體動能減少。它們共同作用的結果，導致了物體動能的變化。 將上述問題再推廣一步：若物體同時受幾個方向任意的外力作用，情況又如 何呢？引導學生推導出正確結論并板書： 外力

7、對物體所做的總功等于物體動能的增加，這個結論叫動能定理。 用?W?表示外力對物體做的總功，用?E?表示物體初態(tài)的動能，用?E?表示末態(tài) 總 動能，則動能定理表示為： k1 W?＝E?-E?＝ΔE k2 總 k2 k1 k (2)對動能定理的理解 動能定理是學生新接觸的力學中又一條重要規(guī)律，應立即通過舉例及分析加 深對它的理解。 a．對外力對物體做的總功的理解 有的力促進物體運動，而有的力則阻礙物體運動。因此它們做的功就有正、 負之分，總功指的是各外力做功的代數(shù)和；又因為?W?＝W?+W?+…＝F?·s+F?·

8、s+… ＝F?·s，所以總功也可理解為合外力的功。 總 1 2 1 2 合 b．對該定理標量性的認識 因動能定理中各項均為標量，因此單純速度方向改變不影響動能大小。如勻 速圓周運動過程中，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，動能變化亦為零，并不因速度方向改變而改變。 學習必備 歡迎下載 c．對定理中“增加”一詞的理解 由于外力做功可正、可負，因此物體在一運動過程中動能可增加，也可能減 少。因而定理中“增加”一詞，并不表示動能一定增大，它的確切含義為末態(tài)與 初態(tài)的動能差，或稱為“改變量

9、”。數(shù)值可正，可負。 d．對狀態(tài)與過程關系的理解 功是伴隨一個物理過程而產生的，是過程量；而動能是狀態(tài)量。動能定理表 示了過程量等于狀態(tài)量的改變量的關系。 4．例題講解或討論 主要針對本節(jié)重點難點——動能定理，適當舉例，加深學生對該定理的理解， 提高應用能力。 例?1．一物體做變速運動時，下列說法正確的 是 [ ] A．合外力一定對物體做功，使物體動能改變 B．物體所受合外力一定不為零 C．合外力一定對物體做功，但物體動能可能不變 D．物體加速度一定不為零 此例主要考察學生對涉及力、速度、加速度、功和動能各物理量的牛頓定律 和

10、動能定理的理解。只要考慮到勻速圓周運動的例子，很容易得到正確答案?B、 D。 例?2．在水平放置的長直木板槽中，一木塊以?6.0?米/秒的初速度開始滑動。 滑行?4.0?米后速度減為?4.0?米/秒，若木板槽粗糙程度處處相同，此后木塊還可 以向前滑行多遠？ 此例是為加深學生對負功使動能減少的印象，需正確表示動能定理中各物理 量的正負。解題過程如下： 設木板槽對木塊摩擦力為?f，木塊質量為?m，據(jù)題意使用動能定理有： 二式聯(lián)立可得：s?＝3.2?米，即木塊還可滑行?3.2?米。 2 此題也可用運動學公式和

11、牛頓定律來求解，但過程較繁，建議布置學生課后 作業(yè)，并比較兩種方法的優(yōu)劣，看出動能定理的優(yōu)勢。 學習必備 歡迎下載 例?3．如圖?3，在水平恒力?F?作用下，物體沿光滑曲面從高為?h?的?A?處運動 1 到高為?h?的?B?處，若在?A?處的速度為?v?，B?處速度為?v?，則?AB?的水平距離為多 大？ 2 A B 可先讓學生用牛頓定律考慮，遇到困難后，再指導使用動能定理。 A?到?B?過程中，物體受水平恒力?F，支持力?N?和重力?mg?的作用。三個力做功 分別為?Fs

12、，0?和-mg(h?-h?)，所以動能定理寫為： 2 1 從此例可以看出，以我們現(xiàn)在的知識水平，牛頓定律無能為力的問題，動能 定理可以很方便地解決，其關鍵就在于動能定理不計運動過程中瞬時細節(jié)。 通過以上三例總結一下動能定理的應用步驟： (1)明確研究對象及所研究的物理過程。 (2)對研究對象進行受力分析，并確定各力所做的功，求出這些力的功的代 數(shù)和。 (3)確定始、末態(tài)的動能。(未知量用符號表示)，根據(jù)動能定理列出方程 W?＝E?-E?) 總 k2 k1 (4)求解方程

13、、分析結果 我們用上述步驟再分析一道例題。 例?4．如圖?4?所示，用細繩連接的?A、B?兩物體質量相等，A?位于傾角為?30° 的斜面上，細繩跨過定滑輪后使?A、B?均保持靜止，然后釋放，設?A?與斜面間的 滑動摩擦力為?A?受重力的?0.3?倍，不計滑輪質量從摩擦，求?B?下降?1?米時的速度 大可。 學習必備 歡迎下載 讓學生自由選擇研究對象，那么可能有的同學分別選擇?A、B?為研究對象， 而有了則將?A、B?看成一個整體來分析，分別請兩位方法不同的學生在黑板上寫 出解題過程

14、： 三式聯(lián)立解得：v＝1.4?米/秒 解法二：將?A、B?看成一整體。(因二者速度、加速度大小均一樣)，此時拉 力?T?為內力，求外力做功時不計，則動能定理寫為： f＝0.3mg 二式聯(lián)立解得：v＝1.4?米/秒 可見，結論是一致的，而方法二中受力體的選擇使解題過程簡化，因而在使 用動能定理時要適當選取研究對象。 五、課堂小結 1．對動能概念和計算公式再次重復強調。 2．對動能定理的內容，應用步驟，適用問題類型做必要總結。 3．通過動能定理，再次明確功和動能

15、兩個概念的區(qū)別和聯(lián)系、加深對兩個 物理量的理解。 六、說明 1．由于計算功時質點的位移和動能中的速度都與參照系有關。因此對學習 基礎較好的學生，可以補充講解功和動能對不同慣性系的相對性和動能定理的不 變性。如時間較緊?？稍诮處熯m當提示下，讓學生在課下思考解答。 2．一節(jié)課不可能對動能定理的應用講解的非常全面、深刻，但一定要強調 公式中各物理量的正確含義，因為動能定理實質上就是能的轉化和守恒定律的一 學習必備 歡迎下載 種表達形式，掌握好動能定理，以后才能順利地深入研究動能關系、機械能守恒 定律及能的轉化和守恒定律。如果一開始就概念不清，很可能影響以后知識的學 習。