2020版高中物理（新教材）人教必修第2册：(教案)动能和动能定理

动能和动能定理【教学目标】一、知识与技能1．理解动能的概念。2．熟练计算物体的动能。3．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。二、过程与方法1．运用演绎推导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。三、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科中所蕴含的严谨的逻辑关系，反映了自然界的真实美。【教学重点】理解动能的概念，会用动能的定义式进行计算。【教学难点】1．探究功与物体速度变化的关系，知道动能定理的适用范围。2．会推导动能定理的表达式。【教学过程】一、导入新课传说早在古希腊时期（公元前200多年）阿基米德曾经利用杠杆原理设计了投石机，它能将石块不断抛向空中，利用石块坠落时的动能，打得敌军头破血流。同学们思考一下，为了提高这种装置的杀伤力，应该从哪方面考虑来进一步改进？学习了本节动能和动能定理，就能够理解这种装置的应用原理。二、新课教学（一）动能的表达式教师活动：大屏幕投影问题，可设计如下理想化的过程模型：设某物体的质量为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v1增加到v2，如图所示。提出问题：1．力F对物体所做的功是多大？2．物体的加速度是多大？3．物体的初速度、末速度、位移之间有什么关系？4．结合上述三式你能综合推导得到什么样的式子？推导：这个过程中，力F所做的功为W=Fl根据牛顿第二定律F=ma而=2al，即l=把F、l的表达式代入W=Fl，可得F做的功W=也就是W=根据推导过程教师重点提示：1．动能的表达式：EK=mv2．2．动能对应物体的运动状态，是状态量。3．动能的标矢性：标量。4．动能的单位：焦（J）。练习：关于对动能的理解，下列说法正确的是（ABC）。A．动能是机械能的一种表现形式，凡是运动的物体都具有动能B．动能总为正值C．一定质量的物体，动能变化时，速度一定变化；但速度变化时，动能不一定变化D．动能不变的物体，一定处于平衡状态（二）动能定理教师：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。上式表明什么问题呢？请同学们用文字叙述一下。学生：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。教师：这个结论叫做动能定理。1．动能定理的内容：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。2．动能定理的表达式：W=。教师：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？学生：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。教师：那么，动能定理更为一般的叙述方法是什么呢？学生：合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。3．对动能定理的理解：=1\*GB3①公式中的W指合外力做的功，也就是总功。=2\*GB3②动能变化量为标量，即末状态的动能减去初状态的动能。=3\*GB3③总功的计算方法，既可以先求合力，再求合力的功；也可以先求出各个力的功，再求功的代数和。教师：投影展示例题，学生分析问题，讨论探究解决问题的方法。一架喷气式飞机质量为7.0×l04kg，起飞过程中从静止开始滑跑。当位移达到l=2.5×103m时，速度达到起飞速度v=80m／s。在此过程中飞机受到的平均阻力是飞机重力的0.02倍。g取10m/s2，求飞机受到的牵引力。教师：从现在开始我们要逐步掌握用能量的观点分析问题。就这个问题而言，我们已知的条件是什么？学生：已知初末速度，初速度为零，而末速度为v=80m／s，还知道物体的位移为2.5×103m以及受到的阻力是重力的0.02倍。教师：我们要分析这类问题，应该从什么地方入手呢？生：还是应该从受力分析入手。这个飞机受力比较简单，竖直方向的重力和地面对它的支持力合力为零，水平方向上受到飞机牵引力和阻力。教师：分析受力的目的在我们以前解决问题时往往是为了求物体的加速度，而现在进行受力分析的目的是什么呢？学生：目的是为了求合力做的功，根据物体合力做的功，我们就可以求解物体受到的牵引力。教师：请同学们把具体的解答过程写出来。投影展示学生的解答过程，帮助能力较差的学生完成解题过程。解题过程参考解：飞机的初动能Ek1=0，末动能Ek2=合力F做的功W=Fl根据动能定理，有Fl=合力F为牵引力F牵和阻力F阻之差，而阻力和重力的关系为F阻=kmg（其中k=0.02）所以：F=F牵-kmg代入上式后解出F牵=把数值代入后得到F牵=1.04×105N飞机受到的牵引力是1.04×105N。教师：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？学生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。学生2：动能定理能够解决变力做功和曲线运动问题，而牛顿运动定律解决这样一类问题非常困难。教师：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。练习：1．关于运动物体所受的合力、合力的功、运动物体动能的变化，下列说法正确的是（）。A．运动物体所受的合力不为零，合力必做功，则物体的动能一定要变化B．运动物体所受的合力为零，物体的动能一定不变C．运动物体的动能保持不变，则该物体所受合力一定为零D．运动物体所受合力不为零，则该物体一定做变速运动答案：BD2．质量不同而具有相同动能的两个物体，在动摩擦因数相同的水平面上滑行到停止，则（）。A．质量大的滑行的距离大B．质量大的滑行的时间短C．它们滑行的时间一样大D．它们克服阻力做的功一样大答案：BD三、课堂小结本节课主要学习了：1．物体由于运动而具有的能叫动能，动能可用Ek来表示，物体的动能等于物体的质量与物体速度的二次方的乘积的一半。2．动能是标量，也是状态量。3．动能定理是根据牛顿第