动能和动能定理教学设计

《动能和动能定理》教学设计【教材分析】本节内容，具有承上启下的作用。通过本节内容的学习，既深化了对功的概念的理解，又进一步渗透了“功是能能量变化的量度”这一思想，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路。在本章《重力势能》和《探究弹性势能表达式》这两节课中，都是基于“研究做功对某种能量变化的影响，来了解这种能量”这一思路，探究重力势能和弹性势能的表达式；而上节课《实验：探究功与速度变化的关系》，也正是基于这一思路，探讨力对物体做的功与动能变化的关系，并通过动能与速度的关系，进一步提出研究课题：通过实验探究力对物体做的功与物体速度变化的关系，希望由此找到动能的表达式。但是实验探究最多只能得到Ek与v2有关系，并不能得出动能的表达式。因此，这节课我们有必要转换成理论研究上一节课题，根据已学的牛顿运动定律、运动学知识以及功能关系，通过逻辑推理，得出做功与动能变化的关系，同时获得动能表达式。然而，教材的设计只是从一个已知者的角度见到地重走一遍推理和认识的过程，而引导如何探究这方面还有些不足，这便需我们教师深入思考的问题。例如，在建立教材中的物理情景时，我们需思考：为什么要建立这样的物理情景？怎么引导学生建立这样的物理情景？为什么只用实验探究和逻辑推理研究这两种方法这本节课题，难道没有其他方法？根据推导结果，认定是动能的表达式，还需要什么证据？动能定理中的“力”为什么不直接写出“合力”呢？所有这些问题，都应该引起我们教师在教学中的注意。【学情分析】在先前的学习中，学生已经认识到某个力对物体了功就一定对应着某种能量的变化，同时也知道物体因为运动而具有的能量叫做动能，然而他们并不知道动能的表达式。但是，经过上一节的探究实验，他们也得到这个结论，隐隐约约地告诉他们动能的表达式可能含有v2这个因子。同时，他们也并不十分清楚做功与动能变化到底有什么样的关系。所以，对事物从定性认识到定量认识，从模糊认识到清晰认识，是他们的心理需求。在前面几章的学习中，学生已经知道，用牛顿第二定律和运动学公式可以把力学量和运动量联系起来，因此，学生可以利用已经积累的知识和经验在总结实验探究结果的基础上，对动能定理进行探讨。【教学目标】一、知识与技能：1.知道动能的定义、表达式和单位，会根据动能的表达式计算运动物体的动能。2.能从牛顿第二定律与运动学公式导出动能定理，理解动能定理的物理意义。3.领会运用动能定理解题的优越性，理解做功的过程就是能量转化或转移的过程。会用动能定理处理单个物体的有关问题。二、过程与方法：1.通过逻辑推理推导动能表达式的过程，理解认识某种能量的思路，体会科学探究的核心方法：实验与逻辑推理和谐地结合。2.通过确定做功与能量变化有密切联系过程，渗透“功是能量变化的量度”的中心思想，发展学生的知识迁移能力。3.理论联系实际，学习运用动能定理分析解决问题的思路。三、情感、态度与价值观：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学中所蕴含的严谨的逻辑关系，激发学生对科学的好奇心与求知欲。【教学重点、难点】重点：动能定理的推导、理解及简单应用。 难点：动能定理的理解。【教法与学法】我采取了启发、讨论、探究相结合的复式教学法和比较直观的多媒体教学与传统教学相结合的教学方法，以及针对突破难点所采取的实践教学方法。教师利用学生的知识，通过演绎推论从理论上来论证动能和动能定理的表达形式，并组织学生进行辨析、提高认识。【课前准备】计算机、投影仪【教学过程】一、新课引入，提供思路师（在黑板上写下“工”字）：同学们，“工”字在新华字典中怎么解释？生（查阅字典）：工作，劳动等。师：人、动物或者机器在劳动，是否意味着它们在运动，而物体因为运动而具有的能量叫做什么能？生：动能。师（在“工”字右偏旁写下“力”字，变成“功”字，同时在右边写下“能”字）：而当我们对物体用力使它发生一段位移，就意味着我们通过力对物体做了的功，总伴随着物体能量的变化，例如重力做功的时候对应于何种能量的变化呢？生：重力势能的变化。师：弹簧弹力做功的时候对应于何种能量的变化呢？生：弹簧的弹性势能的变化。师：这些充分说明做功与能量变化有密切关系，那么也为我们研究动能指明了道路：通过研究力做的功对某种能量变化的影响，进而了解这种能量，而今天我们希望通过这一思路研究动能。所以，今天我们来学习《动能动能定理》。[设计意图：通过“功”拆字释义活动，激发学生的兴趣,并通过回顾前面知识，启发学生对功和能之间的关系进行潜意识的思考，同时引出了研究动能的思路。]二、提出问题，转换方法师：描述物体运动快慢的物理量是速度，那么速度跟动能之间有什么关系？生：速度越大，动能也越大。师：那么意味着，速度变化了，动能也就变化了，由于能量变化与做功有密切关系，所以做功与速度变化有关系。而正是基于此观点，我们进行关于做功与速度变化的关系的探究实验，希望借此寻找动能的表达式。请问，同学们在一节课实验中得到什么样结论？生：。师：根据做功与能量变化有密切关系的观点，这个结果暗示我们：动能表达式中可能含有什么式子？生：可能含有v2这个式子。师：我们知道实验探究和逻辑推理都是探索物理规律的一般方法，既然实验探究不出完整的动能表达式，那我们接下来应该转成什么方法，继续研究做功与速度变化的关系，并同时探寻动能表达式？生：逻辑推理。师：如果能实验探究和逻辑推理这两种方法能相互相成，做结论时或许能多分把握，下面我们一起尝试推导一下。[设计意图：探究始于问题，在学习新知之前鲜明地提出问题，能够使学生明确学习的方向和任务。在学生已有的认知基础上富有逻辑性地提出问题，能够培养学生的问题意识和提出问题与猜想能力。同时，在解决问题遇阻时，进行探究方法的引导，以增强学生探究意识，有利于培养他们的探究能力和探究精神。]三、启发思考，建立情景师：速度变化说明物体在做变速运动，那么最简单的变速运动是什么运动？生：匀变速直线运动。PPT展示：某物体的质量为m，在光滑的水平面上做匀变速直线运动，速度由v1增加到v2。师：要让物体做匀变速直线运动，最简单的受力情况是怎么样的？生：只受一个恒力作用。PPT展示：某物体的质量为m，在一个恒力F的作用下，在光滑的水平面上做匀变速直线运动，速度由v1增加到v2。师：假设物体发生了一段位移为l，那么恒力F对物体做的功是多少？生：W=Fl。图1PPT展示：某物体的质量为m，在一个恒力F的作用下，在光滑的水平面上做匀变速直线运动，发生一段位移l过程中，速度由v1增加到v2，如图1所示。图1师：在这个过程中，力F所做的功W与物体速度的变化间有什么关系？[设计意图：对于学生来说，课本的物理情景如何构建，很是陌生，在逻辑上也显得突兀。其实，建立物理情景的过程，就是建模的过程，这个思维过程，往往被我们教师忽略掉。因此，需引导学生从问题出发，一步步严密地逻辑思考之后，最后建立情景，进而研究问题。既避免学生盲从教材，同时也引导学生理论问题。]四、理论推导引导学生进行推导：（1）（1）[设计意图：引导学生利用功的定义式、运动学公式和牛顿第二定律得出，让学生体会用逻辑推理的方法得出动能表达式的研究方法。同时，将新知识的学习与旧知识联系起来，在进一步完善学生知识结构的同时，发展学生的知识迁移能力。]五、结果解读，获得Ek表达式师：是某过程的末状态物理量，是这过程的初状态物理量，这个物理量末、初状态的差值，即的变化量，正好等于力对物体做的功，说明“”是某种能量？什么能量？生：动能。师：前面学过哪些知识和结论能印证“”是动能这一想法？生：上节课实验表明，力对初速度为零的物体做的功W∝v2。师：（1）式等号的左边是功，右边是动能的变化，功是标量，单位是焦耳，那么动能是标量还是矢量，是什么单位？生：动能是标量，单位是焦耳。PPT展示（巩固练习）：关于动能的理解，下列说法正确的是（ABCD）A、汽车质量不变，速度增大到原来2倍，其动能是原来的4倍。B、汽车速度不变，质量增大到原来的2倍，其动能是原来的2倍。C、一个质量为60kg的运动员以10m/s的速度冲过终点线时具有的动能为3000J。D、一个物体在A点时具有水平向东的速度，其大小是10m/s，当它运动到B点时具有水平向西的速度，其大小也是10m/s，则它在这两个位置的动能相同，这个过程的动能变化量为零。[设计意图：对于推理结果的解读，正是这节教学需要突出的探究要素：分析和论证，有助于培养学生的分析能力，并也使学生明确认识动能的研究思路，理解功能关系，同时渗透物理研究的核心方法：实验与逻辑推理的和谐结合。最后，通过练习巩固新知识。]六、深入解读，引出动能定理PPT展示：（2）师：请同学们用中文描述一下（2）式。生：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。师：如果一个物体受到几个物体共同作用时，（2）式中的W是什么力做的功？生：合外力。师：当一个物体受到几个物体共同作用时，请再用中文描述一下（2）式。生：当物体受到几个物体共同作用时，合力对物体做的功等于动能的变化。师：也可以说各个力对物体做功的代数和等于物体动能的变化，即合力做的功是动能变化的量度。这个结论不但在恒力做功和直线运动中适用，同样适用于变力做功和曲线运动的情况，应用非常广泛，非常重要，为了交流的方便，人们把这个结论叫做动能定理，这就是我们要找：功与动能的关系。师生共同朗读动能定理内容。[设计意图：通过对推理结果的深入解读，让学生在语言描述关系式中，培养学生的语言表述能力，并在师生朗读动能定理内容中，集中学生注意力，加深对动能定理的记忆与理解，进一步渗透功能关系的思想。]七、分析例题，帮助理解一辆质量为m＝×103kg，速度为v0=36km/h的汽车在关闭发动机后于水平地面滑行了距离l引导学生在注意解题规范前提下，分别用动能定理和牛顿运动定律解题，通过比较分析用动能定理解题的优越性，最后总结用动能定理解题的思路。[设计意图：通过应用动能定理解决问题，加深理解，并能对不同的方法进行对比分析的能力，提高学生归纳总结能力。]八、课堂小结，提高认识一条认知思路：通过研究做功与某种能量的变化的关系，进而了解这种能量。一个中心思想：功能关系----功是能量变化的量度。一种核心方法：实验与逻辑推理的和谐结合【板书设计】主板书:一、动能Ek1、表达式：2、单位：焦耳（J），。3、标量动能定理1、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。2、表达式：3、说明：（1）如果物体受到几个力共同作用，公式中W表示合力做的功，它等于各个力所做的功的代数和；合力做的功是物体动能变化的量度。（2）动能定理也适用于变力做功和曲线运动的情况。4、应用动能定理解题思路：（1）确定对象，（2）运动分析，（