2024-2025学年新教材高中物理第1章功和机械能第3节动能和动能定理教案1鲁科版必修第二册

PAGE1-第3节动能和动能定理本节内容主要包括动能和动能定理两部分内容，是在学习了“功和功率”的基础上的学问。动能定理是中学物理内容中特别重要的内容之一，是中学阶段处理功能问题运用频率最高的物理规律，是对前面探讨恒力做功做了一个深化，对变力做功也适用，并为进一步学习机械能守恒打下了基础，因此这一节有承上启下的作用。【物理观念】理解动能的内涵，能用动能定理分析说明生产生活中的相关现象，解决一些相关的实际问题。【科学思维】能利用动能定理解决动力学问题和变力做功问题。【科学探究】能通过理论推导得出动能定理的内容。【科学看法与责任】通过对动能和动能定理的演绎推理，使学生从中领会到物理等自然科学中所蕴含的严谨的逻辑关系，有较强的学习和探讨物理的爱好。【教学重点】能科学探究功与动能变更的关系，借助牛顿其次定律，推到出动能定理。【教学难点】会用动能定理处理有关实际问题，特殊是动能定理在变力做功和曲线运动中的应用，领悟运用动能定理解题的优越性。【导入新课】思索：风力发电是一种重要的节能方法，风力发电的效率与哪些因素有关？龙卷风给人类带来了极大的灾难，龙卷风为什么具有那么大的能量呢？（引出本节主题“动能”）【新课讲授】动能1、定义：物体因为运动而具有的能量称为动能。（依据实例体会动能的概念）思索：依据以下两个问题，猜想动能的大小与什么因素有关？（1）质量相同的汽车，运动得越快，具有的能量越多。动能与物体的速度有关（2）相同的速度，载重货车具有的能量要比小汽车具有的能量多。动能与物体的质量有关思索：如何验证动能与质量和速度的关系？【演示试验】在光滑的导轨，滑块A由静止起先滑下，与木块B相碰，推动木块做功。（分析试验现象，得出试验结论）甲：质量不同的小球从同一高度释放。乙：同一小球从不同高度释放。【结论】物体的质量越大，速度越大，它的动能就越大。即质量、速度是动能的两个影响因素。2、动能表达式：3、动能是标量，是一个状态量，单位是焦耳（J）4、动能只有正值，没有负值。5、动能具有瞬时性。二、探究恒力做功与动能变更的关系一架飞机在牵引力的作用下（不计阻力），在起飞跑道上加速运动，速度越来越大。思索：1.飞机的动能如何变更？为什么？2.飞机的动能变更的缘由是什么？3.牵引力对飞机所做的功与飞机动能的变更之间有什么关系？（题目引出内容）试验目的：探究恒力做功与动能变更的关系试验原理：在钩码的拉动下，小车的速度发生了变更，也就是小车的动能发生了变更。钩码对小车的的拉力做了功，只要能求出小车动能的变更量、小车运动的位移以及钩码对小车的拉力（近似等于钩码的重力），就可以探讨W=FS与ΔEK之间的关系。试验器材：一端带有滑轮的长木板、打点计时器、钩码若干、小车、纸带、刻度尺、细线思索1：还有其他力对小车做功吗?为了使钩码对小车做的功即为合力功,怎么办?平衡摩擦mgsinθ＝μmgcosθ如何推断是否已经平衡完摩擦力？轻推小车小车能匀速运动思索2：绳子拉力等于钩码重力的条件?M车>>m物试验步骤：1.将打点计时器固定在长木板上，把纸袋的一端固定在小车的后面，另一端穿过打点计时器。2.变更木板倾角，使小车重力沿斜木板方向的分力平衡小车及纸带受到的摩擦力，使小车做匀速直线运动。3.用细线将木板上的小车通过一个定滑轮与悬挂的钩码相连，接通电源，放开小车，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一系列的点。4.变更悬挂钩码的数量，重复以上的试验，选择点迹清楚的纸带进行数据分析。5.数据处理：试验数据试验次数vAvCEkAEkCW第一次其次次第三次6.试验结论：在误差允许的范围内，恒力做功等于动能的变更量。三、动能定理设质量为m的某物体，在与运动方向总相同的恒力F的作用下发生一段位移l，速度由v1增加到v2，如图所示。试寻求这个过程中力F做的功与v1、v2的关系？依据牛顿其次定律：由运动学公式：把F和l的表达式代入W=Fl得:留意：动能定理说明白功和能的亲密关系，即做功的过程是能量转化的过程。等号并不意味着“功转化成动能”，也不是“功是动能的增量”，而是“功引起动能的变更”。体会“功是能量转化的量度”对动能定理的理解：（1）既适用于直线运动，也适用于曲线运动；既适用于恒力做功，也适用于变力做功；既适用于单个物体，也适用于多个物体；既适用于一个过程，也适用于整个过程。（2）动能只有正值，但动能的变更却有正负，动能的变更量为正值，说明合力对物体做正功；假如为负值，说明合力对物体做负功，或者说物体克服合力做功四、动能定理的应用【例题】一架喷气式飞机，质量m=5.0×103kg，起飞过程中从静止起先滑跑.当位移达到l=5.3×102m时，速度达到起飞速度v=60m/s.在此过程中飞机受到的平均阻力是飞机重力的0.02倍.求飞机受到的牵引力。解法一：以飞机为探讨对象，它做匀加速直线运动且受到重力、支持力、牵引力和阻力作用F合=F-kmg=ma①又v2-02=2al,所以a=②由①和②得:F-kmg=F=kmg+=0.02×5×103×10N+5×103×N=1.8×104N.解法二：以飞机为探讨对象，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=mv2,代入数据，解得F=1.8×104N.（引导学生对这两种方法进行比较，让学生体会到运用动能定理处理问题的优点）