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2019-2020年高中物理 7.7《動(dòng)能和動(dòng)能定理》教案 新人教版必修2.doc

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2019-2020年高中物理 7.7《動(dòng)能和動(dòng)能定理》教案 新人教版必修2.doc

2019-2020年高中物理 7.7動(dòng)能和動(dòng)能定理教案 新人教版必修2課 題.7 動(dòng)能和動(dòng)能定理課 型新授課(2課時(shí))教 學(xué) 目 標(biāo)知識(shí)與技能 1使學(xué)生進(jìn)一步理解動(dòng)能的概念,掌握動(dòng)能的計(jì)算式 2結(jié)合教學(xué),對(duì)學(xué)生進(jìn)行探索研究和科學(xué)思維能力的訓(xùn)練 3理解動(dòng)能定理的確切含義,應(yīng)用動(dòng)能定理解決實(shí)際問(wèn)題 過(guò)程與方法 1運(yùn)用演繹推導(dǎo)方式推導(dǎo)動(dòng)能定理的表達(dá)式 2理論聯(lián)系實(shí)際,學(xué)習(xí)運(yùn)用動(dòng)能定理分析解決問(wèn)題的方法 情感、態(tài)度與價(jià)值觀 通過(guò)動(dòng)能定理的演繹推導(dǎo)感受成功的喜悅,培養(yǎng)學(xué)生對(duì)科學(xué)研究的興趣教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn) 動(dòng)能定理及其應(yīng)用教學(xué)難點(diǎn) 對(duì)動(dòng)能定理的理解和應(yīng)用教 學(xué) 方 法 探究、講授、討論、練習(xí)教 學(xué) 手 段教具準(zhǔn)備 多媒體、導(dǎo)軌、物塊(或小球兩個(gè))教 學(xué) 活 動(dòng)新課導(dǎo)入 師:在前幾節(jié)我們學(xué)過(guò),當(dāng)力對(duì)一個(gè)物體做功的時(shí)候一定對(duì)應(yīng)于某種能量形式的變化,例如重力做功對(duì)應(yīng)于重力勢(shì)能的變化,彈簧彈力做功對(duì)應(yīng)于彈簧彈性勢(shì)能的變化,本節(jié)來(lái)探究尋找動(dòng)能的表達(dá)式在本章“1追尋守恒量”中,已經(jīng)知道物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能叫做動(dòng)能,大家先猜想一下動(dòng)能與什么因素有關(guān)? 生:應(yīng)該與物體的質(zhì)量和速度有關(guān)我們現(xiàn)在通過(guò)實(shí)驗(yàn)粗略驗(yàn)證一下物體的動(dòng)能與物體的質(zhì)量和速度有什么樣的關(guān)系(實(shí)驗(yàn)演示或舉例說(shuō)明) 讓滑塊A從光滑的導(dǎo)軌上滑下,與靜止的木塊月相碰,推動(dòng)木塊做功 師:讓同一滑塊從不同的高度滑下,可以看到什么現(xiàn)象? 生:讓同一滑塊從不同的高度滑下,可以看到:高度大時(shí)滑塊把木塊推得遠(yuǎn),對(duì)木塊做的功多 師:說(shuō)明什么問(wèn)題? 生:高度越大,滑到底端時(shí)速度越大,在質(zhì)量相同的情況下,速度越大,對(duì)外做功的本領(lǐng)越強(qiáng),說(shuō)明物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能量越多 師:讓質(zhì)量不同的木塊從同一高度滑下,可以看到什么現(xiàn)象? 生:讓質(zhì)量不同的木塊從同一高度滑下,可以看到:質(zhì)量大的滑塊把木塊推得遠(yuǎn),對(duì)木塊做的功多 師:說(shuō)明什么問(wèn)題? 生:相同的高度滑下,具有的末速度是相同的,之所以對(duì)外做功的本領(lǐng)不同,是因?yàn)槲矬w的質(zhì)量不同,在速度相同的情況下,質(zhì)量越大,物體對(duì)外做功的能力越強(qiáng),也就是說(shuō)物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能量越多 師:那么把這個(gè)問(wèn)題總結(jié)一下,得出的結(jié)論是什么呢? 新課教學(xué) 實(shí)驗(yàn)探究 影響小球動(dòng)能大小的因素有哪些?準(zhǔn)備三個(gè)小球,其中兩個(gè)質(zhì)量相同,第三個(gè)質(zhì)量大一些讓學(xué)生回顧初中的實(shí)驗(yàn)。一、動(dòng)能的表達(dá)式 生(回答剛才的問(wèn)題,總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)論):物體的質(zhì)量越大,速度越大,它的動(dòng)能就越大師:那么動(dòng)能與物體的質(zhì)量和速度之間有什么定量的關(guān)系呢?我們來(lái)看這樣一個(gè)問(wèn)題 (投影展示課本例題,學(xué)生討論解決問(wèn)題,獨(dú)立完成推導(dǎo)過(guò)程)設(shè)物體的質(zhì)量為m,在與運(yùn)動(dòng)方向相同的恒定外力F的作用下發(fā)生一段位移L,速度由Vl增大到V2,如圖572所示試用牛頓運(yùn)動(dòng)定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式,推導(dǎo)出力F對(duì)物體做功的表達(dá)式 (投影展示學(xué)生的推導(dǎo)過(guò)程,讓學(xué)生獨(dú)立完成推導(dǎo)過(guò)程)師:剛才這位同學(xué)推導(dǎo)得很好,最好是在推導(dǎo)過(guò)程中加上必要的文字說(shuō)明,這樣就更完美了這個(gè)結(jié)論說(shuō)明了什么問(wèn)題呢?生:從W= 這個(gè)式子可以看出,“”很可能是一個(gè)具有特定意義的物理量,因?yàn)檫@個(gè)物理量在過(guò)程終了時(shí)和過(guò)程開(kāi)始時(shí)的差,正好等于力對(duì)物體做的功,所以“”就應(yīng)該是我們尋找的動(dòng)能的表達(dá)式 師(鼓勵(lì)):這位同學(xué)總結(jié)得非常好,我們都要向他學(xué)習(xí),我們?cè)谏弦还?jié)課的實(shí)驗(yàn)探究中已經(jīng)表明,力對(duì)初速度為零的物體所做的功與物體速度的平方成正比,這也印證了我們的想法。所以動(dòng)能應(yīng)該怎樣定義呢?生:在物理學(xué)中就用這個(gè)物理量表示物體的動(dòng)能,用符號(hào)Ek表示,Ek= 師:動(dòng)能是矢量還是標(biāo)量? 生:動(dòng)能和所有的能量一樣,是標(biāo)量 師:國(guó)際單位制中,動(dòng)能的單位是什么? 生:動(dòng)能的單位和所有能量的單位一樣,是焦耳,符號(hào)J 師:1970年我國(guó)發(fā)射的第一顆人造地球衛(wèi)星,質(zhì)量為173 kg,運(yùn)動(dòng)速度為72 kms,它的動(dòng)能是多大? 生:根據(jù)計(jì)算可以得到我國(guó)發(fā)射的第一顆人造地球衛(wèi)星正常運(yùn)轉(zhuǎn)的動(dòng)能是448X109J 師:為了比較,我們?cè)倏催@樣一個(gè)例子;質(zhì)量為50 kg、運(yùn)動(dòng)速度為8ms的同學(xué)在跑步中的動(dòng)能是多少? 生:通過(guò)計(jì)算我們可以知道這位同學(xué)具有的動(dòng)能是16X103J 師:如果這些能量全部轉(zhuǎn)化為電能,能夠使100W的燈正常工作多長(zhǎng)時(shí)間? 生:可以使100W的電燈正常工作16s 師:我們知道,重力勢(shì)能和彈簧的彈性勢(shì)能都與相對(duì)位置有關(guān),那么動(dòng)能有沒(méi)有相對(duì)性呢? 生:動(dòng)能也應(yīng)該有相對(duì)性,它與參考系的選取有關(guān)。 師:以后再研究這個(gè)問(wèn)題時(shí),如果不加以特別的說(shuō)明,都是以地面為參考系來(lái)研究問(wèn)題的大家再看這樣一個(gè)例子:父親和兒子一起溜冰,父親的質(zhì)量是60 kg,運(yùn)動(dòng)速度為5 ms,兒子的質(zhì)量是30 kg,運(yùn)動(dòng)速度為8ms,試問(wèn)父親和兒子誰(shuí)具有的動(dòng)能大? 生1:當(dāng)然是父親的動(dòng)能大了 師:你是怎樣得出這個(gè)結(jié)論的呢? 生l:質(zhì)量大動(dòng)能就大 生2:根據(jù)計(jì)算,兒子的動(dòng)能要大于父親的動(dòng)能師(語(yǔ)重心長(zhǎng)):我們計(jì)算問(wèn)題一定不要想當(dāng)然,這樣很容易出現(xiàn)錯(cuò)誤,一定要有根據(jù),分析問(wèn)題要全面課堂訓(xùn)練 1質(zhì)量一定的物體( ) A.速度發(fā)生變化時(shí),其動(dòng)能一定變化B.速度發(fā)生變化時(shí),其動(dòng)能不一定變化 C.速度不變時(shí)其動(dòng)能一定不變 D.動(dòng)能不變時(shí),其速度一定不變 2下列幾種情況中,甲、乙兩物體的動(dòng)能相等的是( ) A甲的速度是乙的2倍,乙的質(zhì)量是甲的2倍 B甲的質(zhì)量是乙的2倍,乙的速度是甲的2倍 C甲的質(zhì)量是乙的4倍,乙的速度是甲的2倍 D質(zhì)量相同,速度大小也相同,但甲向東運(yùn)動(dòng),乙向西運(yùn)動(dòng) 參考答案1 BC 2CD二動(dòng)能定理師:有了動(dòng)能的表達(dá)式后,前面我們推出的W,就可以寫成WEk2Ek1=,其中Ek2表示一個(gè)過(guò)程的末動(dòng)能,Ek1表示一個(gè)過(guò)程的初動(dòng)能師:上式表明什么問(wèn)題呢?請(qǐng)你用文字?jǐn)⑹鲆幌律毫υ谝粋€(gè)過(guò)程中對(duì)物體所做的功,等于物體在這個(gè)過(guò)程中動(dòng)能的變化師:這個(gè)結(jié)論叫做動(dòng)能定理師:如果物體受到幾個(gè)力的作用,動(dòng)能定理中的W表示什么意義?生:如果物體受到幾個(gè)力的作用,動(dòng)能定理中的W表示的意義是合力做的功師:那么,動(dòng)能定理更為一般的敘述方法是什么呢?生:合力在一個(gè)過(guò)程中對(duì)物體所做的功,等于物體在這個(gè)過(guò)程中動(dòng)能的變化師:結(jié)合生活實(shí)際,舉例說(shuō)明。生1:上一節(jié)課做實(shí)驗(yàn)探究物體速度與力做功之間的關(guān)系時(shí),曾經(jīng)采用的一種方法是平衡摩擦力,實(shí)際上這時(shí)小車受到的橡皮筋的拉力就等于物體所受的合力生2:如果物體勻速下落,那么物體的動(dòng)能沒(méi)有發(fā)生變化,這時(shí)合力是零,所以合力做的功就是零生3:例如,一架飛機(jī)在牽引力和阻力的共同作用下,在跑道上加速運(yùn)動(dòng)速度越來(lái)越大,動(dòng)能越來(lái)越大這個(gè)過(guò)程中是牽引力和阻力都做功,牽引力做正功,阻力做負(fù)功,牽引力和阻力的合力做了多少功,飛機(jī)的動(dòng)能就變化了多少師:合力做的功應(yīng)該怎樣求解呢?我們經(jīng)常用什么方法求解合力做的功?生:合力做功有兩種求解方法,一種是先求出物體受到的合力再求合力做的功,一種方法是先求各個(gè)力做功,然后求各個(gè)力做功的代數(shù)和師:剛才我們推導(dǎo)出來(lái)的動(dòng)能定理,我們是在物體受恒力作用且做直線運(yùn)動(dòng)的情況下推出的動(dòng)能定理是否可以應(yīng)用于變力做功或物體做曲線運(yùn)動(dòng)的情況,該怎樣理解?生:當(dāng)物體受到的力是變力,或者物體的運(yùn)動(dòng)軌跡是曲線時(shí),我們?nèi)匀徊捎眠^(guò)去的方法,把過(guò)程分解為很多小段,認(rèn)為物體在每小段運(yùn)動(dòng)中受到的力是恒力,運(yùn)動(dòng)的軌跡是直線,這樣也能得到動(dòng)能定理師:正是因?yàn)閯?dòng)能定理適用于變力做功和曲線運(yùn)動(dòng)的情況,所以在解決一些實(shí)際問(wèn)題中才得到了更為廣泛的應(yīng)用我們下面看一個(gè)例題: 投影展示例題,學(xué)生分析問(wèn)題,討論探究解決問(wèn)題的方法 一架噴氣式飛機(jī)質(zhì)量為5.0Xl03kg,起飛過(guò)程中從靜止開(kāi)始滑跑當(dāng)位移達(dá)到l=53X102m時(shí),速度達(dá)到起飛速度v=60ms。在此過(guò)程中飛機(jī)受到的平均阻力是飛機(jī)重力的0.02倍求飛機(jī)受到的牽引力師:從現(xiàn)在開(kāi)始我們要逐步掌握用能量的觀點(diǎn)分析問(wèn)題就這個(gè)問(wèn)題而言我們已知的條件是什么?生:已知初末速度,初速度為零,而末速度為v=60ms,還知道物體受到的阻力是重力的0.02倍師:我們要分析這類問(wèn)題,應(yīng)該從什么地方人手呢?生:還是應(yīng)該從受力分析人手。這個(gè)飛機(jī)受力比較簡(jiǎn)單,豎直方向的重力和地面對(duì)它的支持力合力為零,水平方向上受到飛機(jī)牽引力和阻力。師:分析受力的目的在我們以前解決問(wèn)題時(shí)往往是為了求物體的加速度,而現(xiàn)在進(jìn)行受力分析的目的是什么呢?生:目的是為了求合力做的功,根據(jù)物體合力做的功,我們就可以求解物體受到的牽引力師:請(qǐng)同學(xué)們把具體的解答過(guò)程寫出來(lái)投影展示學(xué)生的解答過(guò)程,幫助能力較差的學(xué)生完成解題過(guò)程解題過(guò)程參考師:用動(dòng)能定理和我們以前解決這類問(wèn)題的方法相比較,動(dòng)能定理的優(yōu)點(diǎn)在哪里呢? 生1:動(dòng)能定理不涉及運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的加速度和時(shí)間,用它來(lái)處理問(wèn)題要比牛頓定律方便 生2:動(dòng)能定理能夠解決變力做功和曲線運(yùn)動(dòng)問(wèn)題,而牛頓運(yùn)動(dòng)解決這樣一類問(wèn)題非常困難 師:下面大家總結(jié)一下用動(dòng)能定理解決問(wèn)題的一般步驟 (投影展示學(xué)生的解決問(wèn)題的步驟,指出不足,完善問(wèn)題) 參考步驟 用動(dòng)能定理解題的一般步驟: 1明確研究對(duì)象、研究過(guò)程,找出初末狀態(tài)的速度情況 2要對(duì)物體進(jìn)行正確的受力分析,明確各個(gè)力的做功大小及正負(fù)情況3明確初末狀態(tài)的動(dòng)能4由動(dòng)能定理列方程求解,并對(duì)結(jié)果進(jìn)行討論 師:剛才這位同學(xué)分析得很好,我們現(xiàn)在再看例題2 投影展示例題2 一輛質(zhì)量為m,速度為v0的汽車在關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)后于水平地面滑行了距離l后停下來(lái),試求汽車受到的阻力 師:這個(gè)問(wèn)題和上一個(gè)問(wèn)題的不同之處在哪里? 生1:首先是運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化的情況不同,上一個(gè)問(wèn)題中飛機(jī)是從靜止開(kāi)始加速運(yùn)動(dòng)的,是初速度為零的加速運(yùn)動(dòng),而這個(gè)問(wèn)題中汽車是具有一個(gè)水平方向的初速度,速度逐漸減小的一個(gè)減速運(yùn)動(dòng),最終的速度為零 生2:兩個(gè)物體受力是不相同的,飛機(jī)受到的合力的方向和運(yùn)動(dòng)方向相同,而汽車受到的合力方向和運(yùn)動(dòng)方向相反。 生3:它們的動(dòng)能變化情況也不相同,飛機(jī)的動(dòng)能是增加的,而汽車的動(dòng)能是減小的 師:這也說(shuō)明一個(gè)問(wèn)題,在應(yīng)用動(dòng)能定理時(shí)我們應(yīng)該注意到,外力做功可正可負(fù)。如果外力做正功,物體的動(dòng)能增加;外力做負(fù)功,物體的動(dòng)能減少現(xiàn)在大家把這個(gè)問(wèn)題的具體的解答過(guò)程寫出來(lái) (投影展示學(xué)生的解答過(guò)程,指導(dǎo)學(xué)生正確的書寫解答過(guò)程)參考解答過(guò)程師:通過(guò)以前的學(xué)習(xí)我們知道,做功的過(guò)程是能量從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式的過(guò)程在上面的例題中,阻力做功,汽車的動(dòng)能到哪里去了?生:汽車的動(dòng)能在汽車與地面的摩擦過(guò)程中轉(zhuǎn)化成內(nèi)能,以熱的形式表現(xiàn)出來(lái),使汽車與地面間的接觸面溫度升高小結(jié)本節(jié)課的內(nèi)容是高中物理的一個(gè)重中之重,是高考中必考的內(nèi)容之一,并且所占的比重非常大,所以要引起老師和學(xué)生的高度重視。本節(jié)連同下一節(jié)內(nèi)容(機(jī)械能守恒定律)是用能量觀點(diǎn)解決問(wèn)題的重要組成部分,這兩節(jié)課后可以加適當(dāng)?shù)牧?xí)題課加以鞏固,也可以在本節(jié)課后就加一節(jié)習(xí)題課本節(jié)課的內(nèi)容不是十分復(fù)雜,在用牛頓定律推導(dǎo)動(dòng)能定理時(shí)學(xué)生一般都能夠自己推導(dǎo),要放開(kāi)讓學(xué)生自己推導(dǎo),以便學(xué)生對(duì)動(dòng)能定理的進(jìn)一步認(rèn)識(shí)動(dòng)能定理的應(yīng)用當(dāng)然是這一節(jié)課的一個(gè)關(guān)鍵,這節(jié)課不可能讓學(xué)生一下子就能夠掌握應(yīng)用這個(gè)定理解決問(wèn)題的全部方法,而應(yīng)該教給學(xué)生最基本的分析方法,而這個(gè)最基本分析方法的形成可以根據(jù)例題來(lái)逐步讓學(xué)生自己體會(huì),這兩個(gè)例題不難,但是很有代表性,分兩種情況從不同角度分析合力做功等于動(dòng)能的變化,一次是合力做正功,物體動(dòng)能增加;一次是合力對(duì)物體做負(fù)功,物體動(dòng)能減少可以在這兩個(gè)題目的基礎(chǔ)上,根據(jù)學(xué)生的實(shí)際情況再增加一些難度相對(duì)較大的題目以供水平較高的學(xué)生選用但是這節(jié)課的主流還是以基礎(chǔ)為主,不能本末倒置學(xué) 生 活 動(dòng)作 業(yè)布置作業(yè) 教材21頁(yè)問(wèn)題與練習(xí)1,2,3,4,5板 書 設(shè) 計(jì)5.7 動(dòng)能和動(dòng)能定理動(dòng)能的表達(dá)式 1推導(dǎo)過(guò)程 2動(dòng)能的表達(dá)式 3動(dòng)能的單位和標(biāo)矢性 4Ek=動(dòng)能定理 1內(nèi)容:合力在一個(gè)過(guò)程中對(duì)物體所做的功,等于物體在這個(gè)過(guò)程中動(dòng)能的變化 2公式表示;W合Ek 3例題:分析教學(xué)后記

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