2019-2020年人教版高中物理必修二 第七章 第7節(jié) 動能和動能定理 教案3.doc

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2019-2020年人教版高中物理必修二 第七章 第7節(jié) 動能和動能定理 教案3 課標要求：理解動能和動能定理，用動能定理解釋生活和生產中的現(xiàn)象。 依據(jù)課程標準和學情，制定教學目標如下： 1.理解動能的確切含義和表達式。 2.理解動能定理及其推導過程、適用范圍、簡單應用。 3.設置問題啟發(fā)學生的思考，讓學生掌握解決問題的思維方法。 4.通過動能定理的推導演繹，培養(yǎng)學生的科學探究的興趣。 6.通過探究驗證培養(yǎng)合作精神和積極參與的意識。 【教材分析】 動能定理是本章教學重點，也是整個力學的重點，《課程標準》要求“探究恒力做功與物體動能變化的關系.理解動能和動能定理，用動能定理解釋生活和生產中的現(xiàn)象”.因此，在實際教學中要注重全體學生的發(fā)展，改變學科本位的觀念，注重科學探究，提倡學習方式的多樣化、強調過程和方法的學習，以培養(yǎng)學生的“創(chuàng)新意識、創(chuàng)新精神和實踐能力”為根本出發(fā)點，激勵學生“在教學過程中的主動學習和探究精神”，調動學生學習的主動性、積極性，促進其個性全面健康地發(fā)展和情感態(tài)度與價值觀的自我體現(xiàn). 在實際學習中學生對動能概念的理解較為容易，能夠掌握外力對物體做的功與物體動能的變化之間的定性關系，能夠理論推導它們之間的定量關系，但真正從深層次理解存在困難.在前幾節(jié)的學習中，學生已經建立了一種認識，那就是某個力對物體做功一定對應著某種能量形式的變化.本節(jié)就來尋找動能的表達式.因為有前幾節(jié)的基礎，本節(jié)可以放手讓學生自己去推理和定義動能的表達式.讓學生經過感性認識到理性認識的過程，教學的起始要求不高，要循序漸進，從生活中眾多實例出發(fā)，通過分析、感受真正體驗動能定理的內涵.通過實例分析、實驗設計、器材選擇、動手操作、教師演示等環(huán)節(jié)，讓每一位同學都積極參與課堂教學，每一位同學都能享受成功的喜悅. 動能定理是一條適用范圍很廣的物理定理，但教材在推導這一定理時，由一個恒力做功使物體的動能變化，得出力在一個過程中所做的功等于物體在這個過程中動能的變化.然后逐步擴大幾個力做功和變力做功及物體做曲線運動的情況.這個梯度是很大的,為了幫助學生真正理解動能定理，設置一些具體的問題，讓學生尋找物體動能的變化與哪些力做功相對應. 【學情分析】 　通過前面幾節(jié)課的學習，學生已經認識到某個力對物體做了功就一定對應著能量的變化。在本章第一節(jié)“追尋守恒量”中，學生也知道了物體由于運動而具有的能叫動能。那么物體的動能與哪些因素有關？引起動能變化的原因是什么？這是本節(jié)課要研究的內容。 由于本單元對分析、綜合和解決實際問題的能力要求很高，不少同學在此感到困惑，疑難較多，主要反映在研究對象的選擇和物理過程的分析上，用能的觀點來分析物理問題等。 【教學重、難點】 教學重點 動能定理及其應用。 教學難點 對動能定理的理解及其應用 【教學方法】 情景教學法、多媒體輔助法、合作討論法、自主發(fā)現(xiàn)法 【學法指導】 發(fā)現(xiàn)學習法 針對學生對新知識具有濃厚興趣的特點，教學中應發(fā)揮學生的主體地位，精心創(chuàng)設問題情境，讓學生自己發(fā)現(xiàn)問題，行程問題，并通過問題的思考、討論獲取問題的解決。 合作學習法 根據(jù)學生善于爭辯的特點，多鼓勵學生開展合作學習，展開思維碰撞，相互取長補短。 【教學流程】 第一步、課前自主預習 課前布置預習任務，學生整體把握教材，廣泛搜集資料，完成學習指導制定的《預案》。 設計意圖：本著“以學生為主體”的原則，通過學生課前自學，落實本節(jié)基礎知識。完成后，各學習小組內相互交流，統(tǒng)一認識。 第二步、課堂學習 環(huán)節(jié)一、學情調查，情景導入 導入新課 讓學生觀察運動的汽車、飛行的炮彈等身邊的現(xiàn)象啟發(fā)思考、自主提問、分組探討. 教師引導參考問題： 什么是物體的動能？物體的動能大小跟哪些因素有關呢？ 環(huán)節(jié)二、問題展示、合作探究 一、動能的表達式 功是能量轉化的量度，每一種力做功對應一種能量形式的變化.重力做功對應于重力勢能的變化，彈簧彈力做功對應于彈簧彈性勢能的變化，前幾節(jié)我們學習了重力勢能的基本內容.“追尋守恒量”中，已經知道物體由于運動而具有的能叫做動能，大家舉例說明哪些物體具有動能. 參案：奔馳的汽車、滾動的足球、擺動的樹枝、投出的籃球等運動的物體都具有動能. 教師引導：重力勢能的影響因素有物體的質量和高度，今天我們學習的動能影響因素有哪些？通過問題啟發(fā)學生探究動能的影響因素. 學生思考后總結：汽車運動得越快，具有的能量越多，應該與物體的速度有關;相同的速度，載重貨車具有的能量要比小汽車具有的能量多，應該與物體的質量有關.即動能的影響因素應該是物體的質量和速度. 問題：如何驗證物體的動能與物體的質量和速度的關系？ 演示實驗：讓滑塊A從光滑的導軌上滑下，與木塊B相碰，推動木塊做功. 1.讓同一滑塊從不同的高度滑下，可以看到：高度大時滑塊把木塊推得遠，對木塊做的功多. 2.讓質量不同的木塊從同一高度滑下，可以看到：質量大的滑塊把木塊推得遠，對木塊做的功多. 師生總結：物體的質量越大，速度越大，它的動能就越大.即質量、速度是動能的兩個影響因素. 問題：動能到底跟質量和速度有什么定量的關系呢？動能的表達式是怎樣的？ 情景設置：大屏幕投影問題，可設計如下理想化的過程模型: 設某物體的質量為m，在與運動方向相同的恒力F的作用下發(fā)生一段位移l,速度由v1增加到v2，如圖所示. 提出問題： 1.力F對物體所做的功是多大？ 2.物體的加速度是多大？ 3.物體的初速度、末速度、位移之間有什么關系？ 4.結合上述三式你能綜合推導得到什么樣的式子？ 推導：這個過程中，力F所做的功為W=Fl 根據(jù)牛頓第二定律F=ma 而 ,即 把F、l的表達式代入W=Fl,可得F做的功W= 也就是W= 根據(jù)推導過程教師重點提示： 1. 是一個新的物理量. 2. 是物體末狀態(tài)的一個物理量， 是物體初狀態(tài)的一個物理量,其差值正好等于合力對物體做的功.合力F所做的功等于這個物理量的變化，所以在物理學中就用這個物理量表示物體的動能. 總結：1.物體的動能等于物體質量與物體速度的二次方的乘積的一半. 2.動能的公式： 3.動能的標矢性：標量. 4.動能的單位：焦（J）. 教師引導學生分析動能具有瞬時性，是個狀態(tài)量：對應一個物體的質量和速度就有一個動能的值.引導學生學會從實驗現(xiàn)象中思考分析，最終總結歸納出結論.同時注意實驗方法——控制變量法. 例 1970年我國發(fā)射的第一顆人造地球衛(wèi)星，質量為173 kg，運動速度為7.2 km/s，它的動能是多大? 答案： 二、動能定理 課件展示：通過大屏幕投影展示足球運動員踢球的場面，讓學生觀察，運動員用力將足球踢出，足球獲得了動能；足球在草地上由于受到了阻力的作用，速度越來越小，動能越來越小. 問題：1.若外力對物體做功，該物體的動能總會增加嗎？ 2.如果物體對外做功，該物體的動能總會減少嗎？做功與動能的改變之間究竟有什么關系呢？ 推導：將剛才推導動能公式的例子改動一下：假設物體原來就具有速度v1，且水平面存在摩擦力f，在外力F作用下，經過一段位移s，速度達到v2，如圖，則此過程中，外力做功與動能間又存在什么關系呢？ 外力F做功：W1=Fs 摩擦力f做功：W2=-fs 外力做的總功為:W總=Fs-fs=ma =Ek2-Ek1=ΔEk. 師生總結：外力對物體做的總功等于物體在這一運動過程中動能的增量.其中F與物體運動同向，它做的功使物體動能增大；f與物體運動反向，它做的功使物體動能減少.它們共同作用的結果，導致了物體動能的變化.學生根據(jù)課本提供的問題情景，運用牛頓第二定律和運動學公式獨立推導出外力做功與物體動能變化的關系. 思維拓展 將上述問題再推廣一步：若物體同時受幾個方向任意的外力作用，情況又如何呢？引導學生推導出正確結論并板書: 力在一個過程中對物體所做的功,等于物體在這個過程中動能的變化，這個結論叫動能定理.用W總表示外力對物體做的總功，用Ek1表示物體初態(tài)的動能，用Ek2表示末態(tài)動能，則動能定理表示為：W總=Ek2-Ek1=ΔEk. 分組討論：根據(jù)動能定理的表達形式，提出下列問題，加強對動能定理表達式的理解: 1.當合力對物體做正功時，物體動能如何變化？ 2.當合力對物體做負功時，物體動能如何變化？ 學生總結分析： 1.當合力對物體做正功時，末動能大于初動能，動能增加. 2.當合力對物體做負功時，末動能小于初動能，動能減少. 知識拓展 1.外力對物體做的總功的理解 有的力促進物體運動，而有的力則阻礙物體運動.因此它們做的功就有正、負之分，總功指的是各外力做功的代數(shù)和；又因為W總=W1+W2+……=F1s+F2s+……=F合s，所以總功也可理解為合外力的功. 2.對動能定理標量性的認識 定理中各項均為標量，因此單純速度方向改變不影響動能大小.如勻速圓周運動過程中，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，動能變化亦為零，并不因速度方向改變而改變. 3.對定理中“變化”一詞的理解 由于外力做功可正、可負，因此物體在一運動過程中動能可增加，也可能減少.因而定理中“變化”一詞，并不表示動能一定增大，它的確切含義為末態(tài)與初態(tài)的動能差，或稱為“改變量”,數(shù)值可正，可負. 4.對狀態(tài)與過程關系的理解 功是伴隨一個物理過程而產生的，是過程量；而動能是狀態(tài)量.動能定理表示了過程量等于狀態(tài)量的改變量的關系. 5.對適用條件的理解：動能定理的表達式是在物體受恒力作用且做直線運動的情況下得出的，但對于外力是變力，物體做曲線運動的情況同樣適用. 例2 一架噴氣式飛機，質量m=5.0103 kg，起飛過程中從靜止開始滑跑.當位移達到l=5.3102 m時，速度達到起飛速度v=60 m/s.在此過程中飛機受到的平均阻力是飛機重力的0.02倍.求飛機受到的牽引力. 解：以飛機為研究對象，它受到重力、支持力、牽引力和阻力作用，這四個力做的功分別為WG=0，W支=0，W牽=Fl，W阻=-kmgl.據(jù)動能定理得：Fl-kmgl= mv2,代入數(shù)據(jù)，解得F=1.8104 N. 環(huán)節(jié)三 、知識梳理 歸納總結 1、動能的表達式 2.動能定理 動能定理：力在一個過程中對物體所做的功，等于物體在這個過程中動能的變化。 表達式： 3、如果物體受到幾個力的作用呢？ 環(huán)節(jié)四、達標訓練、鞏固提升 1.下列幾種情況中，甲、乙兩物體的動能相等的是 ( ) A.甲的速度是乙的2倍，乙的質量是甲的2倍 B.甲的質量是乙的2倍，乙的速度是甲的2倍 C.甲的質量是乙的4倍，乙的速度是甲的2倍 D.質量相同，速度大小也相同，但甲向東運動，乙向西運動 2：一輛質量為m，速度為v0的汽車在關閉發(fā)動機后于水平地面滑行了距離l后停下來，試求汽車受到的阻力． 3. 質量為m的鉛球以速度υ豎直向下拋出，拋出點距離地面的高度為H，落地后，鉛球下陷泥土中的距離為s，求泥土地對鉛球的平均阻力？ 布置作業(yè)：教材“問題與練習”第3、4、5題.