“动能动能定理”教学案例.docx
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1、“动能动能定理”教学案例动能动能定理 一、教学目标 1理解动能的概念: (1)知道什么是动能。 制中动能的单位是焦耳(J);动能是标量,是状态量。 (3)正确理解和运用动能公式分析、解答有关问题。 2驾驭动能定理: (1)驾驭外力对物体所做的总功的计算,理解“代数和”的含义。 (2)理解和运用动能定理。 二、重点、难点分析 1本节重点是对动能公式和动能定理的理解与应用。 2动能定理中总功的分析与计算在初学时比较困难,应通过例题逐步提高学生解决该问题的实力。 3通过动能定理进一步加深功与能的关系的理解,让学生对功、能关系有更全面、深刻的相识,这是本节的较高要求,也是难点。 三、教具 投影仪与幻灯
2、片若干。 四、主要教学过程 (一)引入新课 初中我们曾对动能这一概念有简洁、定性的了解,在学习了功的概念及功和能的关系之后,我们再进一步对动能进行探讨,定量、深化地理解这一概念及其与功的关系。 (二)教学过程设计 1什么是动能?它与哪些因素有关?这主要是初中学问回顾,可请学生举例回答,然后总结作如下板书: 物体由于运动而具有的能叫动能,它与物体的质量和速度有关。 下面通过举例表明:运动物体可对外做功,质量和速度越大,动能越大,物体对外做功的实力也越强。所以说动能是表征运动物体做功的一种实力。 2动能公式 动能与质量和速度的定量关系如何呢?我们知道,功与能亲密相关。因此我们可以通过做功来探讨能量
3、。外力对物体做功使物体运动而具有动能。下面我们就通过这个途径探讨一个运动物体的动能是多少。 用投影仪打出问题,引导学生回答: 光滑水平面上一物体原来静止,质量为m,此时动能是多少?(因为物体没有运动,所以没有动能)。在恒定外力F作用下,物体发生一段位移s,得到速度v(如图1),这个过程中外力做功多少?物体获得了多少动能? 样我们就得到了动能与质量和速度的定量关系: 物体的动能等于它的质量跟它的速度平方的乘积的一半。用Ek表示动能,则计算动能的公式为: 由以上推导过程可以看出,动能与功一样,也是标量,不受速度方向的影响。它在国际单位制中的单位也是焦耳(J)。一个物体处于某一确定运动状态,它的动能
4、也就对应于某一确定值,因此动能是状态量。 下面通过一个简洁的例子,加深同学对动能概念及公式的理解。 试比较下列每种状况下,甲、乙两物体的动能:(除下列点外,其他状况相同) 物体甲的速度是乙的两倍;物体甲向北运动,乙向南运动; 物体甲做直线运动,乙做曲线运动;物体甲的质量是乙的一半。 在学生得出正确答案后总结:动能是标量,与速度方向无关;动能与速度的平方成正比,因此速度对动能的影响更大。 3动能定理 (1)动能定理的推导 将刚才推导动能公式的例子改动一下:假设物体原来就具有速度v1,且水平面存在摩擦力f,在外力F作用下,经过一段位移s,速度达到v2,如图2,则此过程中,外力做功与动能间又存在什么
5、关系呢? 外力F做功:W1=Fs 摩擦力f做功:W2=-fs 可见,外力对物体做的总功等于物体在这一运动过程中动能的增量。其中F与物体运动同向,它做的功使物体动能增大;f与物体运动反向,它做的功使物体动能削减。它们共同作用的结果,导致了物体动能的改变。 将上述问题再推广一步:若物体同时受几个方向随意的外力作用,状况又如何呢?引导学生推导出正确结论并板书: 外力对物体所做的总功等于物体动能的增加,这个结论叫动能定理。 用W总表示外力对物体做的总功,用Ek1表示物体初态的动能,用Ek2表示末态动能,则动能定理表示为: (2)对动能定理的理解 动能定理是学生新接触的力学中又一条重要规律,应马上通过举
6、例及分析加深对它的理解。 a对外力对物体做的总功的理解 有的力促进物体运动,而有的力则阻碍物体运动。因此它们做的功就有正、负之分,总功指的是各外力做功的代数和;又因为W总=W1W2=F1sF2s=F合s,所以总功也可理解为合外力的功。 b对该定理标量性的相识 因动能定理中各项均为标量,因此单纯速度方向变更不影响动能大小。如匀速圆周运动过程中,合外力方向指向圆心,与位移方向始终保持垂直,所以合外力做功为零,动能改变亦为零,并不因速度方向变更而变更。 c对定理中“增加”一词的理解 由于外力做功可正、可负,因此物体在一运动过程中动能可增加,也可能削减。因而定理中“增加”一词,并不表示动能肯定增大,它
7、的准确含义为末态与初态的动能差,或称为“变更量”。数值可正,可负。 d对状态与过程关系的理解 功是伴随一个物理过程而产生的,是过程量;而动能是状态量。动能定理表示了过程量等于状态量的变更量的关系。 4例题讲解或探讨 主要针对本节重点难点动能定理,适当举例,加深学生对该定理的理解,提高应用实力。 例1一物体做变速运动时,下列说法正确的是 A合外力肯定对物体做功,使物体动能变更 B物体所受合外力肯定不为零 C合外力肯定对物体做功,但物体动能可能不变 D物体加速度肯定不为零 此例主要考察学生对涉及力、速度、加速度、功和动能各物理量的牛顿定律和动能定理的理解。只要考虑到匀速圆周运动的例子,很简单得到正
8、确答案B、D。 例2在水平放置的长直木板槽中,一木块以6.0ms的初速度起先滑动。滑行4.0m后速度减为4.0ms,若木板糟粗糙程度到处相同,此后木块还可以向前滑行多远? 此例是为加深学生对负功使动能削减的印象,需正确表示动能定理中各物理量的正负。解题过程如下: 设木板槽对木块摩擦力为f,木块质量为m,据题意运用动能定理有: 二式联立可得:s2=3.2m,即木块还可滑行3.2m。 此题也可用运动学公式和牛顿定律来求解,但过程较繁,建议布置学生课后作业,并比较两种方法的优劣,看出动能定理的优势。 例3如图3,在水平恒力F作用下,物体沿光滑曲面从高为h1的A处运动到高为h2的B处,若在A处的速度为
9、vA,B处速度为vB,则AB的水平距离为多大? 可先让学生用牛顿定律考虑,遇到困难后,再指导运用动能定理。 A到B过程中,物体受水平恒力F,支持力N和重力mg的作用。三个力做功分别为Fs,0和-mg(h2-h1),所以动能定理写为: 从今例可以看出,以我们现在的学问水平,牛顿定律无能为力的问题,动能定理可以很便利地解决,其关键就在于动能定理不计运动过程中瞬时细微环节。 通过以上三例总结一下动能定理的应用步骤: (1)明确探讨对象及所探讨的物理过程。 (2)对探讨对象进行受力分析,并确定各力所做的功,求出这些力的功的代数和。 (3)确定始、末态的动能。(未知量用符号表示),依据动能定理列出方程
10、W总Ek2Ek1 (4)求解方程、分析结果 我们用上述步骤再分析一道例题。 例4如图4所示,用细绳连接的A、B两物体质量相等,A位于倾角为30的斜面上,细绳跨过定滑轮后使A、B均保持静止,然后释放,设A与斜面间的滑动摩擦力为A受重力的0.3倍,不计滑轮质量和摩擦,求B下降1m时的速度多大。 让学生自由选择探讨对象,那么可能有的同学分别选择A、B为探讨对象,而有了则将A、B看成一个整体来分析,分别请两位方法不同的学生在黑板上写出解题过程: 三式联立解得:v=1.4m/s 解法二:将A、B看成一整体。(因二者速度、加速度大小均一样),此时拉力T为内力,求外力做功时不计,则动能定理写为: f0.3m
11、g 二式联立解得:v=1.4ms 可见,结论是一样的,而方法二中受力体的选择使解题过程简化,因而在运用动能定理时要适当选取探讨对象。 (三)课堂小结 1对动能概念和计算公式再次重复强调。 2对动能定理的内容,应用步骤,适用问题类型做必要总结。 3通过动能定理,再次明确功和动能两个概念的区分和联系、加深对两个物理量的理解。 五、说明 1由于计算功时质点的位移和动能中的速度都与参考系有关。因此对学习基础较好的学生,可以补充讲解功和动能对不同惯性系的相对性和动能定理的不变性。如时间较紧。可在老师适当提示下,让学生在课下思索解答。 2一节课不行能对动能定理的应用讲解的特别全面、深刻,但肯定要强调公式中
12、各物理量的正确含义,因为动能定理实质上就是能的转化和守恒定律的一种表达形式,驾驭好动能定理,以后才能顺当地深化探讨功能关系、机械能守恒定律及能的转化和守恒定律。假如一起先就概念不清,很可能影响以后学问的学习。 动能定理 第4节动能定理【学习目标】1用试验来探究恒力做功与物体动能改变的关系,导出动能定理。2理解动能定理,知道动能定理的适用条件,知道用动能定理解题的基本步骤,会用动能定理解决力学问题。 【阅读指导】1静止在光滑水平面上的物体,质量为1kg,现用一水平推力F1N,使物体做匀加速直线运动,1s末物体的速度为_m/s,这时物体具有的动能为_J,这一过程中物体动能增加了_J;在这1s内物体
13、受到的合力F合_N,物体在这1s内的位移为_m,合力对物体所做的功W_J,在这个过程中合力所做的功_物体动能的改变。2静止在粗糙水平面上的物体,质量为1kg,物体与水平面的动摩擦因数为0.2,现用一水平推力F4N,使物体做匀加速直线运动,1s末物体的速度为_m/s,物体动能增加了_J,在这个过程中物体发生的位移为_m,力F对物体做的功为_J,摩擦力对物体做的功为_J,物体受到的重力和支持力做功为_,所以,全部力对物体做的功的和为_J,在该过程中物体受到的合力为_N,合力的功为_,在这个过程中合力做的功_动能的改变。3假如物体受到几个力的共同作用,是否合力的功等于动能的改变呢?请依据我们已经学习
14、过的学问进行推导。 4阅读教材,说说利用动能定理来解力学问题时,应遵循什么步骤? 【课堂练习】夯实基础1关于做功和物体动能改变的关系,下列说法中正确的是()A合力对物体所做的功为正,物体的动能就肯定增加B只要有摩擦力对物体做功,物体的动能就肯定削减C外力对物体做功的代数和等于物体的末动能与初动能之差D外力对物体做功的代数和为负,物体的动能肯定减小2两个材料相同的物体,甲的质量大于乙的质量,以相同的初动能在同一水平面上滑动,最终都静止,它们滑行的距离是()A乙大B甲大C一样大D无法比较3两辆汽车在同一水平路面上行驶,它们的质量之比为m1:m2=1:2,速度之比为v1:v2=2:1,当汽车急刹车后
15、,甲、乙两辆汽车滑行的最大距离为s1和s2,两车与路面的动摩擦因数相同,不计空气阻力,则()As1:s2=1:2Bs1:s2=1:1Cs1:s2=2:1Ds1:s2=4:14质量为m的物体静止在水平面上,在水平力F作用下沿水平面对前滑行s,撤去F后物体在水平面上可接着滑行2s距离后停下,则物体与地面间的动摩擦因数为_。5某人将2kg的物体由静止向上提起1m,这时物体的速度为1m/s,则人对物体做了多少功? 6如图所示,质量为m的物体,从地面上方H高处无初速度地自由落下,物体落下后陷入砂土深h处,在此过程中,重力对物体所做的功为_,物体的重力势能_(填“增加”或“削减”)了_,砂土对物体的平均阻
16、力为_。 实力提升7一颗子弹以水平速度穿透厚度为3.0m的固定木板后速度减小到原来的1/2,此后它还能穿透同样材料的木板的厚度最多为_8从高为h处水平抛出一个质量为m的小球,落地点与抛出点水平距离为s,则抛球时人对球所做的功为多少? 9有一质量为0.2kg的物块,从长为4m,倾角为30的光滑斜面顶端处由静止起先沿斜面滑下,斜面底端和水平面的接触处为很短的圆弧形,如图所示.物块和水平面间的动摩擦因数为0.2,求:(1)物块在水平面能滑行的距离;(2)物块克服摩擦力所做的功(g取10m/s2) 第4节动能定理【阅读指导】 1、10.50.510.50.5等于2、221420222J等于3、略4、略
17、 【课堂练习】1、ACD2、B3、D4、5、21J6、mg(Hh)削减mg(Hh)mg(Hh)/h7、 动能和动能定理 必修二第七章:第七节动能和动能定理教案一、教材分析:动能定理是本章教学重点,也是整个力学的重点。动能定理是一条适用范围很广的物理定理,但教材在推导这肯定理时,由一个恒力做功使物体的动能改变,得出力在一个过程中所做的功等于物体在这个过程中动能的改变。然后逐步扩大几个力做功和变力做功及物体做曲线运动的状况。这个梯度是很大的,为了帮助学生真正理解动能定理,老师可以设置一些详细的问题,让学生找寻物体动能的改变与那些力做功相对应。二、教学三维目标:(一)学问与技能:1、知道动能的符号和
18、表达式和符号,理解动能的概念,利用动能定义式进行计算。2、理解动能定理表述的物理意义,并能进行相关分析与计算3、深化性理解动能定理的物理含义,区分共点力作用与多物理过程下动能定理的表述(二)过程与方法:1、驾驭利用牛顿运动定律和动学公式推导动能定理2、理解恒力作用下牛顿运动定律与动能定理处理问题的异同点,体会变力作用下动能定理解决问题的优越性。(三)情感看法与价值观1、感受物理学中定性分析与定量表述的关系,学会用数学语言推理的简洁美。2、体会从特别到一般的探讨方法。教学重点:理解动能的概念,会用动能的定义式进行计算。教学难点:探究功与速度改变的关系,会推导动能定理的表达式,理解动能定理的含义与
19、适用范围,会利用动能定理解决有关问题。三、教学过程:(一)提出问题、导入新课通过上节探究功与速度改变的关系:功与速度改变的平方成正比。问:动能详细的数学表达式是什么?(二)动能表达式的推导1、动能与什么因素有关?动能是物体由于运动而具有的能量,所以动能与物体的质量和速度有关,质量越大、速度越大,物体的动能越大2、例;有一质量为M的物体以初速度V1在光滑的水平面上运动,受到的拉力为F,经过位移为X后速度变为V2.。依据以上,可以列出的表达式:3、动能1定义:_由于物体运动而具有的能量_;2公式表述:_;3理解状态物理量能量状态;机械运动状态;标量性:大小,无负值;(三)动能定理1、表达式:2、内
20、容:合外力对物体所做的功,等于物体动能的该变量。3、理解:1)若合外力方向与物体运动方向相同时,合外力对物体做正功,W0,则物体动能增加。2)若合外力方向与物体运动方向相反时,合外力对物体做负功,W0,则物体动能减小。四、例题解析:例1质量为8g子弹以400m/s的速度水平射入厚为5cm的木板,射出后的速度为100m/s,求子弹克服阻力所做的功以及子弹受到的平均阻力。解:子弹射入木板的过程中,在竖直方向受到的重力和支持力的作用相互抵消,在水平方向受到阻力为Ff,如图所示。依据动能定理得 五、方法归纳:动能定理的应用步骤:(1)明确探讨对象及所探讨的物理过程。(2)对探讨对象进行受力分析,并确定
21、各力所做的功,求出这些力的功的代数和。(3)确定始、末态的动能。(未知量用符号表示),依据动能定理列出方程(4)求解方程、分析结果。六、巩固练习1如图所示在高为H的平台上以初速V0抛出一质量为m的小球,不计空气阻力,当它到达离抛出点的竖直距离为h的B点时,小球的动能增量为()ABCD2静止在光滑水平面上的物体,在水平力F的作用下产生位移s而获得速度v,若水平面不光滑,物体运动时受到摩擦力为(n是大于1的常数),仍要使物体由静止动身通过位移s而获得速度v,则水平力为()ABCD3、下列关于运动物体所受的合外力、合外力做功和动能改变的关系,正确的是()A假如物体所受的合外力为零,那么,合外力对物体
22、做的功肯定为零B假如合外力对物体所做的功为零,则合外力肯定为零C物体在合外力作用下作变速运动,动能肯定改变D物体的动能不变,所受的合外力必定为零4、质量为m的物体,从静止起先以a=g/2的加速度竖直向下运动h米,下列说法中错误的是()物体的动能增加了mgh/2物体的动能削减了mgh/2物体的势能削减了mgh/2物体的势能削减了mgh5、一质量为1kg的物体被人用手由静止向上提升1m,这时物体的速度2m/s,则下列说法正确的是()A手对物体做功12JB合外力对物体做功12JC合外力对物体做功2JD物体克服重力做功10J6、如图所示,汽车在拱型桥上由A匀速率地运动到B,以下说法正确的是()A牵引力
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