高中物理-动能和动能定理教学设计学情分析教材分析课后反思

PAGE5PAGE“动能和动能定理”教学设计●教学任务分析动能和动能定理是解决动力学问题的重要工具。功是能量转化的量度，不同的功量度的是不同能量的变化。这种基本观点和方法可以迁移到动能和动能定理的学习中。《普通高中物理课程标准》中关于动能与动能定理内容的要求是“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”。本节课要求学生理解动能和动能定理，能根据动能定理计算功或动能及其变化等。动能定理在生活、生产中有广泛的应用，要求学生能用动能定理解释生活和生产中的现象。比如可以让学生查找资料、访问有关部门，收集汽车刹车距离与车速关系的数据，尝试用动能定理进行解释等。人教版教材中，在“动能和动能定理”一节前安排了“追寻守恒量、功、功率、重力势能、探究重力势能的表达式、探究功与物体速度变化的关系”等内容，特别是“探究功与物体速度变化的关系”，这些都为本节内容的学习奠定了基础，同时本节内容又是后面学习“机械能守恒定律、实验：验证机械能守恒定律、能量守恒定律与能源”等内容的基础，因此，本节内容是高中力学教学的重点内容。●学情分析先前的学习中学生已经知道影响动能的含义、动能大小的相关因素，但不知道动能大小与这些因素之间的定量关系。学生虽然已知道功是能量转化的量度，但并不清楚动能的变化究竟与力做的功来有什么具体的关系。由于本节内容对动能、动能定理的认识是从定性认识上升到定量计算，又伴随着理论探究，用一节课的时间学习一个概念，掌握一个定律，对学生来讲有一定的难度，因此本节课的学习是教学中的难点。●教学目标【知识与技能】1.理解动能的概念；2.理解动能定理。【过程与方法】1.经历得出动能定理的理论探究过程；2.在具体实例的应用比较中，体验应用动能定理解决问题的优越性。【情感态度与价值观】在应用动能定理解决问题的过程中，体验将所学知识应用于生活带来的乐趣。●教学重点和难点教学重点：动能概念与动能定理教学难点：理论探究动能定理的表达式●教学流程复习旧知→提出问题→理论探究→猜想类比→寻找规律→归纳总结→应用创新●教学过程一、通过复习旧知，创设情境，提出问题观看视频，请学生回忆初中物理学习过的动能的含义。要点：动能是物体由于运动而具有的能。让学生举出一些生活中物体具有动能的实例。教师选取一些实例图片：高速的子弹、飞驰的汽车、奔跑的运动员、急湍的水流、龙卷风等。让学生回忆物体的动能和什么因素有关？教师利用投影初中探究实验中的图片，帮助学生回忆。要点：物体的质量越大，速度越大，它的动能就越大。问题：质量10ｇ，以0.8km/s飞行的子弹，质量64kg，以10ｍ/s的速度奔跑的刘翔，二者相比，谁的动能大?提出问题：我们已经知道了物体的质量越大，速度越大，它的动能就越大，如何计算物体的动能呢？（稍作停顿）引出课题：动能和动能定理二、理论探究力所做的功与速度变化的关系如何探究动能的表达式？我们借鉴探究重力势能的方法。讲述：前面我们探究了重力做功与重力势能的关系，得到了重力势能的表达式。同学们回忆一下。师生共同回忆：重力做功与重力势能变化的关系是，重力势能的表达式。讲述：上一节我们利用实验探究了做功与速度变化的关系，得到了在初速度为零的条件下做功与速度的平方成正比。我们已经通过“功”这一桥梁把动能和速度的关系联系起来了，这节课我们继续沿着这一思路来进行理论探究，尝试推导出动能表达式。投影：光滑水平面上，一质量为m的物体，在与运动方向相同的恒定外力F的作用下发生一段位移，速度由v1增加到v2（如图所示）。探究：力所做的功与速度变化之间有什么关系？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；巡视过程中汇总学生不同的探究方法。在学生推导的过程中挑选并在实物投影仪上评析：三、利用猜想类比，形成动能概念类比引导：与前面得出的重力做功与重力势能变化的关系WG=mgh1-mgh2很相似。问题：类比上面两个式子，能发现什么规律？学生通过观察、类比、分析和讨论回答。学生可能的回答1：从两式的比较可以看出：外力做功W等于的始末状态之差。2：上面两式左边都是功，功是能量变化的量度，因此我们类比第二个式子右边很有可能是一个具有特定意义的物理量！它也应该是一个能量的表达式。教师阐述：上节课实验探究了功与速度变化的关系，得到功与速度的平方成正比（初速度为零）。我们还知道物体的质量越大、速度越大，物体的动能越大，式中的既与质量m有关，也与速度的平方有关，而上节课实验探究结果是力所做的功与速度的平方成正比，这是不是就是我们“众里寻他千百度”的动能表达式？如果我们把定义为动能，既符合初中物理中实验探究得出的结论：质量越大、速度越大，物体的动能越大，又符合合力所做的功与速度的平方成正比。回扣设疑：质量10ｇ，以0.8km/s飞行的子弹，质量64kg，以10ｍ/s的速度奔跑的刘翔，二者相比，哪一个的动能大?学生先利用自主学习，计算比较两个动能的大小，后展示。四、拓展提高，建立动能定理动能定理的得出问题：我们刚才在推导过程中只有一个水平外力做功的情形，对于多个力做功的情形（如水平面有摩擦），公式还成立吗？如果成立Ｗ表示什么？讨论：前面我们推导时用了，即用表示，所以在一般情况下只要用表示物体所受合外力的功，公式同样成立。如果公式的意义可以表述成重力做的功等于重力势能的减少，那么公式的意义又如何表述呢？启发学生思考、回答，得出动能定理的内容。物体所受合外力做的功等于物体动能的变化,即增加.这就是动能定理。五、动能定理的应用【例题１】一架喷气式飞机，质量ｍ＝5×103kg，起飞过程中从静止开始滑跑。当位移达到＝5.3×102ｍ时，速度达到起飞速度ｖ＝60ｍ/s，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。先让学生自主学习，后小组讨论，最后展示有代表性的解法，经过讨论完善。注意：（1）不要限制学生的解题思路。（2）学生解答上述问题。（3）抽查有代表性的解法在实物投影仪上展示。解法一：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.∴F合＝F－kmg＝ｍa ①又ｖ２－０２＝２al∴ ②由①和②得：∴N=1.8×104N解法二：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WＧ＝０，W支＝０，W牵＝Fl，W阻＝－ｋｍｇl.据动能定理得：Fl-kmgl=代入数据，解得F＝1.8×104Ｎ师生讨论：解法一是用牛顿第二定律和匀变速直线运动的公式求解的，而解法二是用动能定理求解的，那么同学们比较一下，这两种解法有什么区别呢?（学生讨论）学生讨论比较后得到：运用动能定理解题不涉及物体运动过程中的加速度和时间，因此用它来处理问题时比较方便。再来看一个曲线运动的问题。六、趣味性探究活动，测量筷子和米之间的阻力1.提出问题：将筷子从高处下落插入米中，在这个过程中筷子受到阻力，请同学们思考，怎么来求这个阻力呢？2.猜想假设：要想求阻力，可以先求出阻力所做的功，再分析物体的初末状态，然后用动能定理分析求解。3.设计实验：将一根质量为m的筷子，从距大米上表面高度h处自由下落，只要测出筷子插入米中的距离s便可根据动能定理求得阻力。SS4.实验原理：方法一：将运动分两个过程考虑，自由下落过程重力做功，得 插入米中后重力和阻力的合力做功，得 结合以上的两个公式便可以得到阻力的表达式： 方法二：选取整个运动过程为研究对象，进行整体考虑，物体的初动能和末动能均为0.可以直接写出动能定理：得到阻力的表达式： 比较以上两种解法，可以发现在运用动能定理时要注意物理过程的选择，从整体考虑更能体现动能定理应用的优越性。即运用动能定理解决力学问题时，只需要考虑运动过程中的受力情况和初末状态，而不需要考虑运动过程中的细节。选择适当的运动过程更是能简化求解过程。因此应用动能定理解题比较方便，尤其是物体在变力做功的情况下。5.数据记录与处理：筷子下端离大米的高度h（m）筷子的重力（N）下落次数123陷入深度s（m）陷入深度平均值s（m）实验结果f=N引导学生总结用动能定理解题的方法和步骤：①选择研究对象，②明确研究对象的运动过程和始末状态的动能。③分析研究对象的受力情况。④判断各个力是否做功，做正功还是做负功，进而明确合外力的功，⑤根据动能定理列方程求解。七、让学生谈收获教师点评完善八、板书设计一、动能1.定义：2.定义式：3.状态量，标量师生总结：与重力势能一样，动能应该是状态量，动能是标量，单位是焦耳。虽然速度有正负，但动能却不可能为负值。4.单位：焦(J)。二、动能定理１.内容：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。２.表达式：或３.讨论：当合力对物体做正功时，末动能大于初动能，动能增加；当合力对物体做负功时，末动能小于初动能，动能减少。【教学设计说明】教师适时启发引导，采用师生互动的方式，运用推理和类比等方法，激发学生思维迁移，让学生体验物理概念和规律的来龙去脉，充分体现了新课程的教学理念。学情分析先前的学习中学生已经知道影响动能的含义、动能大小的相关因素，但不知道动能大小与这些因素之间的定量关系。学生虽然已知道功是能量转化的量度，但并不清楚动能的变化究竟与力做的功来有什么具体的关系。对事物从定性认识到定量认识，从模糊认识到清晰认识，是学生的心理需求。由于本节内容对动能、动能定理的认识是从定性认识上升到定量计算，又伴随着理论探究，用一节课的时间学习一个概念，掌握一个定律，对学生来讲有一定的难度，因此本节课的学习是教学中的难点。效果分析教师适时启发引导，采用师生互动的方式，运用推理和类比等方法，激发学生思维迁移，让学生体验物理概念和规律的来龙去脉，充分体现了新课程的教学理念。教材分析动能和动能定理是高中力学的重点内容，也是解决动力学问题的重要工具。功是能量转化的量度，不同的功量度的是不同能量的变化。由前面章节的推理得知，重力所做的功量度的是重力势能的变化，同时获得了重力势能的表达式。这种基本观点和方法都可以迁移到本节的学习中。人教版教材中，在“动能和动能定理”一节前安排了“追寻守恒量、功、功率、重力势能、探究重力势能的表达式、探究功与物体速度变化的关系”等内容，特别是“探究功与物体速度变化的关系”，这些都为本节内容的学习奠定了基础，同时本节内容又是后面学习“机械能守恒定律、实验：验证机械能守恒定律、能量守恒定律与能源”等内容的基础，因此，本节内容是高中力学教学的重点内容。教学目标【知识与技能】1.理解动能的概念；2.理解动能定理。【过程与方法】1.经历得出动能定理的理论探究过程；2.在具体实例的应用比较中，体验应用动能定理解决问题的优越性。【情感态度与价值观】在应用动能定理解决问题的过程中，体验将所学知识应用于生活带来的乐趣。教学重点和难点教学重点：动能概念与动能定理教学难点：理论探究动能定理的表达式【评测练习】1、如图所示，长4米、重500牛的均匀钢管横放在水平地面上，若在2秒内将某一端缓慢向上提高2米，则此过程中外力做功()A．200焦B．500焦C.250焦D．125焦2、质量为m的跳水运动员，从离水面高度为H的跳台以速度v1斜向上方跳起，跳起最高点距离跳台高为h,最后以v2速度入水，下列说法中正确的是()A．运动员起跳时做的功为mvB.从起跳到入水，重力对运动员做的功为mgHC.运动员克服空气阻力做的功为mg(H+h)－mvD.运动员动能的增量等于重力所做的功。3、一木块在水平恒力F作用下，在水平路面上由静止开始运动，前进S时撤去F，木块沿原方向又前进2S后停下，则摩擦力f、木块最大动能EK与F、S间的关系正确的是()A.f=B.f=C.EK＝FSD.EK＝4、人骑自行车上坡，坡长L＝200m，坡高h＝10m，人和车的总质量为100Kg，人蹬车使自行车从地面获得的牵引力为F=100N。已知车在坡底时车的速度为10m/s，到坡顶时的速度为4m/s(g取10m/s2)，求(1)上坡过程中车克服阻力做的功?(2)人若不蹬车，以10m/s的初速度冲上坡，能在坡上行驶多远？5、右图所示，质量为m=2kg的小球，从半径R=0.5m的半圆形槽的边缘A点沿内表面由静止开始下滑，到达最低点B的速度v=2m/s。求在弧AB段阻力对物体所做的功Wf（g取10m/s2）。课后反思优点：1.教师适时启发引导，采用师生互动的方式，运用推理和类比等方法