动能和动能定理ppt [高中物理动能定理教案] .docx
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1、动能和动能定理ppt 高中物理动能定理教案 篇一:高一物理动能 动能定理教案 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。 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,
2、这是本节的较高要求,也是难点。 三、教具 投影仪与幻灯片若干。 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
3、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。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? 由于外力做功使物体得到动能,所以mv2就是物体获得的动能,这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
4、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
5、,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关系呢? 外力F做功:W1Fs 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E
6、k2表示末态 动能,则动能定理表示为: W总Ek2-Ek1Ek (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W1+W2+?F1s+F2s+?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。
7、 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
8、 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,很简单得到正确答案B、D。 例2在水平放置的长直木板槽中,一木块以 6.0米/秒的初速度起先滑动。滑行4.0米后速度减为4.0米/秒,若木板槽粗糙程度到处相同,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:s23.2米,即木块还可滑行3.2米。 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
9、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
10、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 W总Ek2-Ek1) (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,不计滑轮质量从摩擦,求B下降1米时的速度大可。 篇二:动能和动能定理教案中学物理必修二 泗县一中 动能和动能定理教案 高一物理组:吕雪利 动能和动能定理教案 学问与技能: 理解动能的概念,知道
11、其表达式的确定过程; 理解动能定理物理意义及其推导过程; 知道动能定理的适用条件,学会动能定理的简洁应用。 过程和方法: 体验科学推理和理论验证相结合的探究过程。 培育学生演绎推理的力。 培育学生的创建实力和创建性思维。 情感、看法和价值观: 激发学生对物理问题进行理论探究的爱好。 激发学生用不同方法处理同一问题的爱好,选择用最优的方法处理问题。 动能表达式的得出。 运用动能定理解决力学问题的思路和方法。 对动能概念、动能定理的理解及其应用. 推理归纳法、探讨法。 引入新课 通过上节“探究功与速度改变的关系”,我们已经了解到一个特别情形下力对物体的功与物体速度改变的关系,即w?v2,那么动能的
12、表达式中可能包含v2这个因子。 举例:假设两辆一样的卡车,一辆满载货物,一辆空载以相同的速度行驶,撞到一颗大树上,那辆车破损的更严峻? 学生思索回答:满载货物的 接着提问:为什么呢? 老师引导回答因为满载货物的质量大拥有的动能多。从这里可以看出动能还跟质量有关系,那么表达式还可能有m这个因子。 1 详细的表达式:Ek?mv2(老师干脆给出) 2 学生起先产生疑问,为什么是这样呢? 老师接着介绍推导过程,我们是从牛顿其次定律和运动学方程下手 一、探究动能的表达式。 设物体的质量为m,在与运动方向相同的恒定外力F的作用下发生一段位移l,速度由v1增加到v2,如何用m和v表示力F做的功。 依据牛顿其
13、次定律F?ma 2 由运动学方程得 v2?v12?2al 由物体位移和做功之间的关系 W?Fl?mal 122 ?m(v2?v1) 图 1 2 1212?mv2?mv122 12 mv很可能是一个具有特定意义的物理量,因为这个量在过程终了与过程2 1 起先时的差,正好等于力对物体做的功,所以“mv2”应当就是我们找寻的动 2 能表达式。 上节的试验表明力对初速度为零的物体所做的功与物体的二次方成正比。只 1 要将表达式中的v1?0就可以得到Wmv2,由于外力做功使物体得到动能,所 2 1 以mv2就是物体获得的动能,这样我们就得到了动能与质量和速度的定量关2 系: 用Ek表示动能,则计算动能的
14、公式为:Ek?质量跟它的速度平方的乘积的一半。 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,它的动能也就对应于某一确定值,因此动能是状态量。 说明:在此强调功是能量转化的量度,做功对应能的改变,力对物体做正功物体对应的能量增加,反之减小,做功对应的不是能而是能量的改变,做功的力许多,如:重力,弹力等。举例在前面的学习中我们已有所体会重力做功对应重力势能的改变即:WG?EP,弹力做功对应弹性势能的改变即:W弹?EP。 12 mv。即物体的动能等于它的2 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
15、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。 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。二、动能定理 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关系呢? 外力F做功:W1Fs 摩擦力f做功:W2fs 外力做的总功为: 2 v2?v121212 W总Fs?fs?
16、ma?mv2?mv1?Ek2?Ek1?Ek 2a22 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。 问: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:W总Ek2?Ek1?Ek 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 a对外力对物体做的总
17、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W1+W2+?F1s+F2s+ 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。 .适用范围 (1)既适用于恒力做功也适用于变力做功过程; (2)它的探讨对象既可以是单个物体,也可以是几个物体所组成的系统; (3)它的探讨过程既可以是单个过程也可以是多个过程。 解题步骤
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