【公开课】动能和动能定理+教学设计高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

--《动能动能定理》教学设计课题名称动能动能定理授课时长45分钟教学内容分析课程标准要求“通过实验，探究恒力做功与物体动能变化的关系。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”，确定的本节课的教学目标。教材分析课题的地位和作用：《动能和动能定理》是人教版普通高中教科书物理必修2第八章《机械能守恒定律》第三节的内容。本节教材是通过与前面学过的重力势能和弹性势能的类比，进一步推理分析后定义物体的动能,并得到动能定理的表达式的。这种呈现形式旨在让学生有根据、合乎逻辑地进行学习，了解知识获得的过程，充分体现了新教材重视过程与方法，重视探究式学习的特点。通过本节的学习深化学生对功的概念和“功是能量转化的量度”的理解，拓展功的计算方法，为功能关系处理问题打开了思维通道，从而为机械能守恒定律的学习打下了基础。因此，本节内容具有承前启后的重要作用。学情分析学生在初中的基础上进一步明确了：物体的速度、质量越大，物体由于运动而具有的动能就越大。并认识到功是能量转化的量度，某个力对物体做功就一定对应着某种能量的变化,那么已有的认知经验就会激发学生进一步思索物体动能的表达式和引起物体动能变化的原因，从而为我们接下来的探究教学提供有效条件。--PAGE14教学目标物理观念知道动能的定义式和单位，会根据动能的表达式计算运动物体的动能；理解动能定理的物理意义，会用动能定理处理单个物体的相关问题。科学思维1.通过理论推导得到动能和动能定理的表达式；2.在理解领悟动能定理的过程中体会类比法、微元法的应用。科学探究1.依据从生活走向物理的理念，从生活中发现问题，形成动能与质量以及速度有关的猜想，进一步从“功”与“能”单位相同。2.“探究功与速度的关系”中，得出动能与速度平方有关的定性结论；3.在动能定理建立过程中，从简单的恒力作用下的直线运动出发，利用已有的知识经过理论推导得出新的初步结论，由此再引导学生过渡到对一般意义的变力作用下的曲线运动进行理论推导，并对其进行实验检验。培养学生从特殊到一般、从低级到高级的探究思路，进一步固化实验是检验理论正确性的科学思想，并在过程中体会实验验证方法。科学态度与责任1.通过自主学习和探究感受成功的喜悦,激发学生对科学研究的兴趣和求知欲；2.通过同伴合作交流学会正确评价他人和自己，增强人际交往的能力。教学重点 理论探究动能和动能定理的表达式教学难点会用动能定理解决生产和生活中的实际问题教学设计思路本节课设计的主要目的是力求体现新课程理念:“注重科学探究,提倡教学方式多样化”，体现“教学活动的本质是学生特殊学习活动”的教学指导思想。通过推导外力对物体做功的表达式，从而得出动能，通过传感器实验得出合外力做功和物体动能定理变化的表达式。最后例题的选择从单过程到多过程,从直线到曲线、从恒力到变力，目的是让学生感悟运用动能定理解题的特点以及解题的优越性和适用的广泛性。教学过程教学环节和内容教师活动学生活动基于新课标的设计意图一、引入（一）从生活走向物理、从物理走向社会。——从“似不可能”中制造“可能”。引发学生的兴趣和思考，引出“物体动能与物体速度有关”。用扑克牌切黄瓜。教师：同学们，刀切黄瓜人人都会，有谁能用扑克牌切黄瓜呢？谁来试试？教师自己动手，左手持黄瓜，右手迅速挥牌断瓜。教师：经过前面的观察，思考切瓜成功与失败的原因。同时推荐一位女生和一位男生用扑克牌切瓜（失败）。嚓、嚓、嚓……学生吃惊地看见教师牌到瓜断的现象。结论：牌速度的大小是关键。用扑克牌切断黄瓜的实际操作打破学生原认知的“不可能”。激发学生的兴趣，引起学生思考。思维培养：现象：牌慢瓜好，牌快瓜断。视频——学生观看：1.网络视频少林弟子与外国研究者共同做的飞针穿玻璃实验（图1）。猜想：速度大能量大。验证：常人飞针速度小对玻璃无穿透效果，经训练后少林弟子飞针能穿透玻璃。普通水流对喷射的钢板无作用，提高水压增大水速能洗去钢板表面的污渍，再增加水压继续增大水速可割穿钢板。图1飞针穿玻璃视频截图2.高压水流切割厚钢板视频（图2）。3.设计中体现从物理走向社会的课程理念，培养学生从猜想到实证的科学态度与责任，同时培养学生依据科学逻辑步步深入进行实证的科学思维和探图2高压水流切钢板视频截图究的方法。结论：物体速度越大，其能量越大。（二）从生活走向物理。——巩固“物问题：体育课上，从同样高度落至泥地的篮球、实心沙球和铅现象：篮球形成一点痕迹；实心沙球砸下浅坑；1.培养学生善于观察常被忽略的现象并思考，形成从简单现象出发进行深入研究的习惯。体质量越大，能量也越大”观点，引出“物体动能与物体质量有关”。球对地面造成的结果有何不同？铅球砸下深坑。结论：物体能量的大小还与物体质量有关，物体质量越大，能量也越大。2.培养学生思考问题的逻辑性、缜密性。二、科学探由已知进行逻辑推演：功和能有相同的单位，从功的单位构成推测与动能有关的物理量。由功的计算公式：W=F合l=mal得功的单位：kg·（m/s）2“探究功与速度的关系”中发现的“力对初速度为0的物体做的功与速度平方成正比”。猜想结论：物体动能的大小可能与物体质量成正比，与物体速度的平方成正比。推证：设某物体的质量为m，在与运动方向相同的恒定合力F的作用下发生一段位移l，速度由v1增加到v2，如图3所示。 图3推证示意图合力F所做的功为：W=Fl （1）根据牛顿第二定律：F=ma （2）而 （3）联立解得：W=- 经过推导与mgh这个量相似，“1mv2”应该是我们寻找2的动能表达式。这也契合了前面“探究功与速度的关系”的实验结果，论证了猜想。究——物体动能与物体质量、速度究竟有怎样的定量关系。相关知识回顾：1.培养学生温故知新的思（一）从“功”与1.功与能有相同的单位。维能力和品质；培养学生从不“能”有相同单位出2.前面“探究功与速度的关同角度发现新问题的能力。发，对物体动能与质系”发现，力对初速度为0的物2.让学生体会对问题的研量和速度的关系进体做的功与速度平方成正比。究可以从不同维度进行。行定性思考和初步3.引导学生从力做功的公判断。式出发寻找功的单位中体现的与质量和速度的关系。4.引导学生寻找合力功与物体质量和速度的关系。（二）计算合力功，推演合力功与物体质量和速度的关系。3.从定性到定量，由低到高、由浅入深进行理论推演，培养学生理论探究的科学思维品质。三、动能概念动能的定义及动能定理的结论：1.是动能的定量表达式。是物体末状态的动能，是物体初状态的动能。合力对物体做的功等于物体的动能变化量——这就是动能定理。由v1、v2的瞬时性和W的过程性知道，动能是状态量，动能变化是过程量，动能变化可以用合力做功来计算。动能和功都是标量，主单位是“J”。自主学习教材上的例1、例2，体会解决相同问题所用方法较之以前的异同。的形成及动能定理内容。的建立。1.培养学生知道科学理论必须经过实验验证的科学研究理解动能、动能定理。方法和态度。引导学生从状态、过程、状2.培养学生用物理观念解态量、过程量以及功和能的矢决物理问题的意识和能力。标性等方面理解动能和动能定3.学习研究和处理问题的理；理解动能定理应用过程的方法，在自主比对和发现中体相关问题。会随着研究的深入，处理问题的方法和手段越来越巧妙和简补充例题：质量为0.2kg单，从而激发学生不断学习、继四、动能及动的石块做自由落体运动。续学习的兴趣。能定理的应用和实（1）通过测量并计算，求出4.培养学生分析和处理误验检验。石块下落过程中0.2s时刻和差的实事求是的科学态度及团0.3s时刻的动能。队合作的精神。（2）测量并计算该过程合力做功，比较动能变化与合力做功大小。（一）迈向思维引导思考：5.培养学生的思维探究由更高的理论探究。1.将A到B过程细分为无易到难、由低级向高级迈进。通限多微小过程，而每一个微小过数理结合处理问题，让学生过程能否看成恒定合力作用下体会学科间知识和方法融合的的直线运动呢？重要性。2.这些无限多微小过程合力功的代数和与A到B过程的动能变化的关系？（二）对理论结果的实验检验（图5）。用光电计时器测单摆自由下摆一定高度h获得的速度v。比较mgh与在误差范围内是否相等。误差分析。图5斜面运动中动能定理验证实验让学生体会理论的正确性依赖实验检验的观念，强化科学理论必须经过实验验证的科学研究方法和态度。六、课堂小结、作业布置。引导学生进行课堂总结。作业：教材课后练习题。教材发展空间学生总结本节课的主要内容。提炼重难点和关键点，加深理解，应用巩固。七、板书设计 4.4动能动能定理导学案【学习目标】1.理解动能的概念及动能定理。[物理观念]2.经历动能概念的建立过程，提高演绎推理能力，[科学探究]3.会用动能定理解决力学中的实际问题。[科学思维]4.感知生活中动能定理的应用，提高理论与实践相结合的能力。[科学态度与责任]一、动能：（实例展示，初步感知）概念：物体由于而具有的能量二、探究动能的表达式【问题1】光滑水平面上，质量为m的物体，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。试求这个过程中合外力做的功。如何用m、v1、v2表示力F做功呢？【1、结论】【2、小组讨论】深入理解：动能表达式（对的打勾，错的打叉）【3、动能的特点】1、2、3、动能定理【理论探究】理论探究结论：合外力做的功【实验验证：合外力做功与动能变化的关系】光电门光电门刻度尺【实验探究结论】动能定理内容：等于表达式：=