高一物理動(dòng)能 動(dòng)能定理教案

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1、學(xué)習(xí)必備歡迎下載動(dòng)能動(dòng)能定理一、教學(xué)目標(biāo)1理解動(dòng)能的概念:(1)知道什么是動(dòng)能。中動(dòng)能的單位是焦耳(J);動(dòng)能是標(biāo)量,是狀態(tài)量。(3)正確理解和運(yùn)用動(dòng)能公式分析、解答有關(guān)問(wèn)題。2掌握動(dòng)能定理:(1)掌握外力對(duì)物體所做的總功的計(jì)算,理解“代數(shù)和”的含義。(2)理解和運(yùn)用動(dòng)能定理。二、重點(diǎn)、難點(diǎn)分析1本節(jié)重點(diǎn)是對(duì)動(dòng)能公式和動(dòng)能定理的理解與應(yīng)用。2動(dòng)能定理中總功的分析與計(jì)算在初學(xué)時(shí)比較困難,應(yīng)通過(guò)例題逐步提高學(xué)生解決該問(wèn)題的能力。3通過(guò)動(dòng)能定理進(jìn)一步加深功與能的關(guān)系的理解,讓學(xué)生對(duì)功、能關(guān)系有更全面、深刻的認(rèn)識(shí),這是本節(jié)的較高要求,也是難點(diǎn)。三、教具投影儀與幻燈片若干。四、主要教學(xué)過(guò)程(一)引入新課

2、初中我們?cè)鴮?duì)動(dòng)能這一概念有簡(jiǎn)單、定性的了解,在學(xué)習(xí)了功的概念及功和能的關(guān)系之后,我們?cè)龠M(jìn)一步對(duì)動(dòng)能進(jìn)行研究,定量、深入地理解這一概念及其與功的關(guān)系。(二)教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)1什么是動(dòng)能?它與哪些因素有關(guān)?這主要是初中知識(shí)回顧,可請(qǐng)學(xué)生舉例回答,然后總結(jié)作如下板書(shū):物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能叫動(dòng)能,它與物體的質(zhì)量和速度有關(guān)。下面通過(guò)舉例表明:運(yùn)動(dòng)物體可對(duì)外做功,質(zhì)量和速度越大,動(dòng)能越大,物體對(duì)外做功的能力也越強(qiáng)。所以說(shuō)動(dòng)能是表征運(yùn)動(dòng)物體做功的一種能力。學(xué)習(xí)必備歡迎下載2動(dòng)能公式動(dòng)能與質(zhì)量和速度的定量關(guān)系如何呢?我們知道,功與能密切相關(guān)。因此我們可以通過(guò)做功來(lái)研究能量。外力對(duì)物體做功使物體運(yùn)動(dòng)而具有動(dòng)能。下

3、面我們就通過(guò)這個(gè)途徑研究一個(gè)運(yùn)動(dòng)物體的動(dòng)能是多少。用投影儀打出問(wèn)題,引導(dǎo)學(xué)生回答:光滑水平面上一物體原來(lái)靜止,質(zhì)量為m,此時(shí)動(dòng)能是多少?(因?yàn)槲矬w沒(méi)有運(yùn)動(dòng),所以沒(méi)有動(dòng)能)。在恒定外力F作用下,物體發(fā)生一段位移s,得到速度v(如圖1),這個(gè)過(guò)程中外力做功多少?物體獲得了多少動(dòng)能?由于外力做功使物體得到動(dòng)能,所以mv2就是物體獲得的動(dòng)能,這樣我們就得到了動(dòng)能與質(zhì)量和速度的定量關(guān)系:物體的動(dòng)能等于它的質(zhì)量跟它的速度平方的乘積的一半。用E表示動(dòng)能,則計(jì)算動(dòng)能的公式為:k由以上推導(dǎo)過(guò)程可以看出,動(dòng)能與功一樣,也是標(biāo)量,不受速度方向的影響。它在國(guó)際單位制中的單位也是焦耳(J)。一個(gè)物體處于某一確定運(yùn)動(dòng)狀態(tài)

4、,它的動(dòng)能也就對(duì)應(yīng)于某一確定值,因此動(dòng)能是狀態(tài)量。下面通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的例子,加深同學(xué)對(duì)動(dòng)能概念及公式的理解。試比較下列每種情況下,甲、乙兩物體的動(dòng)能:(除下列點(diǎn)外,其他情況相同)物體甲的速度是乙的兩倍;物體甲向北運(yùn)動(dòng),乙向南運(yùn)動(dòng);物體甲做直線運(yùn)動(dòng),乙做曲線運(yùn)動(dòng);物體甲的質(zhì)量是乙的一半。在學(xué)生得出正確答案后總結(jié):動(dòng)能是標(biāo)量,與速度方向無(wú)關(guān);動(dòng)能與速度的平方成正比,因此速度對(duì)動(dòng)能的影響更大。3動(dòng)能定理(1)動(dòng)能定理的推導(dǎo)學(xué)習(xí)必備歡迎下載將剛才推導(dǎo)動(dòng)能公式的例子改動(dòng)一下:假設(shè)物體原來(lái)就具有速度v,且水平1面存在摩擦力f,在外力F作用下,經(jīng)過(guò)一段位移s,速度達(dá)到v,如圖2,則此過(guò)程中,外力做功與動(dòng)能間又

5、存在什么關(guān)系呢?2外力F做功:WFs1摩擦力f做功:W-fs2可見(jiàn),外力對(duì)物體做的總功等于物體在這一運(yùn)動(dòng)過(guò)程中動(dòng)能的增量。其中F與物體運(yùn)動(dòng)同向,它做的功使物體動(dòng)能增大;f與物體運(yùn)動(dòng)反向,它做的功使物體動(dòng)能減少。它們共同作用的結(jié)果,導(dǎo)致了物體動(dòng)能的變化。將上述問(wèn)題再推廣一步:若物體同時(shí)受幾個(gè)方向任意的外力作用,情況又如何呢?引導(dǎo)學(xué)生推導(dǎo)出正確結(jié)論并板書(shū):外力對(duì)物體所做的總功等于物體動(dòng)能的增加,這個(gè)結(jié)論叫動(dòng)能定理。用W表示外力對(duì)物體做的總功,用E表示物體初態(tài)的動(dòng)能,用E表示末態(tài)總動(dòng)能,則動(dòng)能定理表示為:k1WE-EEk2總k2k1k(2)對(duì)動(dòng)能定理的理解動(dòng)能定理是學(xué)生新接觸的力學(xué)中又一條重要規(guī)律,

6、應(yīng)立即通過(guò)舉例及分析加深對(duì)它的理解。a對(duì)外力對(duì)物體做的總功的理解有的力促進(jìn)物體運(yùn)動(dòng),而有的力則阻礙物體運(yùn)動(dòng)。因此它們做的功就有正、負(fù)之分,總功指的是各外力做功的代數(shù)和;又因?yàn)閃W+W+Fs+Fs+Fs,所以總功也可理解為合外力的功???212合b對(duì)該定理標(biāo)量性的認(rèn)識(shí)因動(dòng)能定理中各項(xiàng)均為標(biāo)量,因此單純速度方向改變不影響動(dòng)能大小。如勻速圓周運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,合外力方向指向圓心,與位移方向始終保持垂直,所以合外力做功為零,動(dòng)能變化亦為零,并不因速度方向改變而改變。學(xué)習(xí)必備歡迎下載c對(duì)定理中“增加”一詞的理解由于外力做功可正、可負(fù),因此物體在一運(yùn)動(dòng)過(guò)程中動(dòng)能可增加,也可能減少。因而定理中“增加”一詞,并不表

7、示動(dòng)能一定增大,它的確切含義為末態(tài)與初態(tài)的動(dòng)能差,或稱為“改變量”。數(shù)值可正,可負(fù)。d對(duì)狀態(tài)與過(guò)程關(guān)系的理解功是伴隨一個(gè)物理過(guò)程而產(chǎn)生的,是過(guò)程量;而動(dòng)能是狀態(tài)量。動(dòng)能定理表示了過(guò)程量等于狀態(tài)量的改變量的關(guān)系。4例題講解或討論主要針對(duì)本節(jié)重點(diǎn)難點(diǎn)動(dòng)能定理,適當(dāng)舉例,加深學(xué)生對(duì)該定理的理解,提高應(yīng)用能力。例1一物體做變速運(yùn)動(dòng)時(shí),下列說(shuō)法正確的是A合外力一定對(duì)物體做功,使物體動(dòng)能改變B物體所受合外力一定不為零C合外力一定對(duì)物體做功,但物體動(dòng)能可能不變D物體加速度一定不為零此例主要考察學(xué)生對(duì)涉及力、速度、加速度、功和動(dòng)能各物理量的牛頓定律和動(dòng)能定理的理解。只要考慮到勻速圓周運(yùn)動(dòng)的例子,很容易得到正確

8、答案B、D。例2在水平放置的長(zhǎng)直木板槽中,一木塊以6.0米/秒的初速度開(kāi)始滑動(dòng)?;?.0米后速度減為4.0米/秒,若木板槽粗糙程度處處相同,此后木塊還可以向前滑行多遠(yuǎn)?此例是為加深學(xué)生對(duì)負(fù)功使動(dòng)能減少的印象,需正確表示動(dòng)能定理中各物理量的正負(fù)。解題過(guò)程如下:設(shè)木板槽對(duì)木塊摩擦力為f,木塊質(zhì)量為m,據(jù)題意使用動(dòng)能定理有:二式聯(lián)立可得:s3.2米,即木塊還可滑行3.2米。2此題也可用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式和牛頓定律來(lái)求解,但過(guò)程較繁,建議布置學(xué)生課后作業(yè),并比較兩種方法的優(yōu)劣,看出動(dòng)能定理的優(yōu)勢(shì)。學(xué)習(xí)必備歡迎下載例3如圖3,在水平恒力F作用下,物體沿光滑曲面從高為h的A處運(yùn)動(dòng)1到高為h的B處,若在A處的速度

9、為v,B處速度為v,則AB的水平距離為多大?2AB可先讓學(xué)生用牛頓定律考慮,遇到困難后,再指導(dǎo)使用動(dòng)能定理。A到B過(guò)程中,物體受水平恒力F,支持力N和重力mg的作用。三個(gè)力做功分別為Fs,0和-mg(h-h),所以動(dòng)能定理寫為:21從此例可以看出,以我們現(xiàn)在的知識(shí)水平,牛頓定律無(wú)能為力的問(wèn)題,動(dòng)能定理可以很方便地解決,其關(guān)鍵就在于動(dòng)能定理不計(jì)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中瞬時(shí)細(xì)節(jié)。通過(guò)以上三例總結(jié)一下動(dòng)能定理的應(yīng)用步驟:(1)明確研究對(duì)象及所研究的物理過(guò)程。(2)對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行受力分析,并確定各力所做的功,求出這些力的功的代數(shù)和。(3)確定始、末態(tài)的動(dòng)能。(未知量用符號(hào)表示),根據(jù)動(dòng)能定理列出方程WE-E)總k2

10、k1(4)求解方程、分析結(jié)果我們用上述步驟再分析一道例題。例4如圖4所示,用細(xì)繩連接的A、B兩物體質(zhì)量相等,A位于傾角為30的斜面上,細(xì)繩跨過(guò)定滑輪后使A、B均保持靜止,然后釋放,設(shè)A與斜面間的滑動(dòng)摩擦力為A受重力的0.3倍,不計(jì)滑輪質(zhì)量從摩擦,求B下降1米時(shí)的速度大可。學(xué)習(xí)必備歡迎下載讓學(xué)生自由選擇研究對(duì)象,那么可能有的同學(xué)分別選擇A、B為研究對(duì)象,而有了則將A、B看成一個(gè)整體來(lái)分析,分別請(qǐng)兩位方法不同的學(xué)生在黑板上寫出解題過(guò)程:三式聯(lián)立解得:v1.4米/秒解法二:將A、B看成一整體。(因二者速度、加速度大小均一樣),此時(shí)拉力T為內(nèi)力,求外力做功時(shí)不計(jì),則動(dòng)能定理寫為:f0.3mg二式聯(lián)立解

11、得:v1.4米/秒可見(jiàn),結(jié)論是一致的,而方法二中受力體的選擇使解題過(guò)程簡(jiǎn)化,因而在使用動(dòng)能定理時(shí)要適當(dāng)選取研究對(duì)象。五、課堂小結(jié)1對(duì)動(dòng)能概念和計(jì)算公式再次重復(fù)強(qiáng)調(diào)。2對(duì)動(dòng)能定理的內(nèi)容,應(yīng)用步驟,適用問(wèn)題類型做必要總結(jié)。3通過(guò)動(dòng)能定理,再次明確功和動(dòng)能兩個(gè)概念的區(qū)別和聯(lián)系、加深對(duì)兩個(gè)物理量的理解。六、說(shuō)明1由于計(jì)算功時(shí)質(zhì)點(diǎn)的位移和動(dòng)能中的速度都與參照系有關(guān)。因此對(duì)學(xué)習(xí)基礎(chǔ)較好的學(xué)生,可以補(bǔ)充講解功和動(dòng)能對(duì)不同慣性系的相對(duì)性和動(dòng)能定理的不變性。如時(shí)間較緊。可在教師適當(dāng)提示下,讓學(xué)生在課下思考解答。2一節(jié)課不可能對(duì)動(dòng)能定理的應(yīng)用講解的非常全面、深刻,但一定要強(qiáng)調(diào)公式中各物理量的正確含義,因?yàn)閯?dòng)能定理實(shí)質(zhì)上就是能的轉(zhuǎn)化和守恒定律的一學(xué)習(xí)必備歡迎下載種表達(dá)形式,掌握好動(dòng)能定理,以后才能順利地深入研究動(dòng)能關(guān)系、機(jī)械能守恒定律及能的轉(zhuǎn)化和守恒定律。如果一開(kāi)始就概念不清,很可能影響以后知識(shí)的學(xué)習(xí)。

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