云南省峨山彝族自治縣高中物理第七章機(jī)械能守恒定律教案(打包20套)新人教版必修2.zip
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7.7 動(dòng)能和動(dòng)能定理
一、教學(xué)目標(biāo)
1.知識(shí)和技能:
⑴理解動(dòng)能的概念,會(huì)用動(dòng)能的定義式進(jìn)行計(jì)算;
⑵理解動(dòng)能定理及其推導(dǎo)過(guò)程;
⑶知道動(dòng)能定理的適用條件,會(huì)用動(dòng)能定理進(jìn)行計(jì)算。
2.過(guò)程和方法:
⑴體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)與理論探索相結(jié)合的探究過(guò)程。
⑵培養(yǎng)學(xué)生演繹推理的能力。
⑶培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造能力和創(chuàng)造性思維。
3.情感、態(tài)度和價(jià)值觀:
⑴激發(fā)學(xué)生對(duì)物理問(wèn)題進(jìn)行理論探究的興趣。
⑵激發(fā)學(xué)生用不同方法處理同一問(wèn)題的興趣,會(huì)選擇用最優(yōu)的方法處理問(wèn)題。
二、設(shè)計(jì)思路
動(dòng)能定理是力學(xué)中一條重要規(guī)律,它反映了外力對(duì)物體所做的總功跟物體動(dòng)能改變的關(guān)系,動(dòng)能定理貫穿在本章以后的內(nèi)容中,是本章的教學(xué)重點(diǎn)。學(xué)習(xí)并掌握它,對(duì)解決力學(xué)問(wèn)題,尤其是變力做功,多過(guò)程問(wèn)題或時(shí)間未知情況下的問(wèn)題有很大的方便。
本課教學(xué)設(shè)計(jì)的過(guò)程為:
通過(guò)具體實(shí)例,深化對(duì)動(dòng)能和動(dòng)能定理的理解,并規(guī)范解題步驟,體現(xiàn)其優(yōu)越性。
通過(guò)對(duì)前面探討過(guò)程的深入思考,得出動(dòng)能定理
設(shè)計(jì)情景,進(jìn)行理論探討和論證,找出動(dòng)能的表達(dá)式。
學(xué)生回憶上節(jié)課的實(shí)驗(yàn),引起思考,力做功與速度變化的關(guān)系
由于本節(jié)內(nèi)容較多又很重要,所以安排兩節(jié)課,一節(jié)新授課、一節(jié)習(xí)題課,以達(dá)到良好的效果。本節(jié)教案為新授課教案
三、教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)
1.重點(diǎn):⑴動(dòng)能概念的理解;⑵動(dòng)能定理及其應(yīng)用。
2.難點(diǎn):對(duì)動(dòng)能定理的理解。
四、教學(xué)方法
講授法、討論法、練習(xí)法
五、教學(xué)設(shè)計(jì)
教師活動(dòng)
學(xué)生活動(dòng)
點(diǎn) 評(píng)
一、引入新課
回顧探究功與速度變化關(guān)系的實(shí)驗(yàn)
提問(wèn)1:當(dāng)v0=0時(shí),拉力對(duì)小車(chē)做的功與速度有什么關(guān)系?
提問(wèn)2:當(dāng)v0≠0時(shí),力對(duì)小車(chē)做功與速度的變化有什么關(guān)系?
設(shè)計(jì)情景:建立模型,如圖所示,某物體的質(zhì)量為m,在與運(yùn)動(dòng)方向相同的恒力F的作用下發(fā)生一段位移,速度由v1增加到v2。求從動(dòng)力學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)的角度找出F、l、與m、 v2 、v1的關(guān)系。
選擇學(xué)生的答案,投影學(xué)生的解答過(guò)程,歸納,總結(jié)。
根據(jù)牛頓第二定律: ……①
根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式:…②
代入得: ……③
移項(xiàng)得:
即得:
提問(wèn)3:對(duì)于上面的結(jié)論,你有什么想法?
提示:①將結(jié)論與實(shí)驗(yàn)結(jié)合對(duì)比。
v0≠0時(shí),W∝v22-v12
比例系數(shù)為m/2
②功是能量轉(zhuǎn)化的量度。
,對(duì)應(yīng)著后來(lái)和開(kāi)始位置的一種能量。這個(gè)能量與速度及物體的質(zhì)量有關(guān),我們把這種能量定義為動(dòng)能。
【板書(shū)】一、動(dòng)能
1、定義:物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能量叫動(dòng)能。
二、新課教學(xué)
【板書(shū)】2、公式:
【板書(shū)】3、理解:
①動(dòng)能是標(biāo)量,且總為正值,由物體的速率和質(zhì)量決定,與運(yùn)動(dòng)方向無(wú)關(guān);
②動(dòng)能的單位:焦(J)
1J=1N·m=1kg·m2/s2
③動(dòng)能是狀態(tài)量
④動(dòng)能的改變量
雖然Ek永遠(yuǎn)為正但是△Ek有正有負(fù)?!鱁k為正則動(dòng)能增加,△Ek為負(fù)則動(dòng)能減小。
例1:對(duì)動(dòng)能的理解,下列說(shuō)法正確的是( A 、C )
A.凡是運(yùn)動(dòng)的物體,都具有動(dòng)能
B.質(zhì)量一定的物體,速度變化,則動(dòng)能一定變化
C.同一質(zhì)量的物體,動(dòng)能變化,則速度一定變化
D.動(dòng)能不變的物體,一定處于平衡狀態(tài)
二、對(duì)的理解
講解:有了動(dòng)能的相關(guān)知識(shí),我們?cè)賹?duì) 進(jìn)一步認(rèn)識(shí)。
提問(wèn)4:動(dòng)能的改變與什么外因有關(guān)?
若學(xué)生回答是質(zhì)量、速度時(shí),教師提示質(zhì)量確定時(shí),速度改變時(shí)什么因素造成的?即動(dòng)能改變的外因是什么?
【板書(shū)】
(1) 力對(duì)物體做功是造成物體動(dòng)能改變的外因。
提問(wèn)5:對(duì)于結(jié)論中F是力,請(qǐng)問(wèn)這個(gè)力是什么力?除了題目中的拉力,其他力可以嗎?
提問(wèn)6:如果物體同時(shí)受多個(gè)力作用,什么力做功使物體的動(dòng)能變化?(如下例)
l
f
F
V1
V2
【板書(shū)】
(2) 力F做功指物體所受的合外力對(duì)物體做的總功。
例題2:一質(zhì)量為M的物體從高為h傾角為θ的光滑斜面上滑下,求滑到底端時(shí)物體的速度。
變式1:若斜面粗糙,且摩擦因素是μ,則滑到底端時(shí)的速度時(shí)多少?
h
θ
可將改寫(xiě)
【板書(shū)】三、動(dòng)能定理
1、表達(dá)式:
2、表述:合外力在一個(gè)過(guò)程中對(duì)物體做的功,等于這段過(guò)程中物體動(dòng)能的變化。
h
H
例3:將質(zhì)量m的一塊石頭從離地面H高處由靜止開(kāi)始釋放,①求落到地面時(shí)的速度。②石頭落到地面后陷入泥中h深處,不計(jì)空氣阻力,求泥對(duì)石頭的平均阻力。
可以全過(guò)程解題:
3、適用條件:動(dòng)能定理適用于恒力、變力做功和勻加速、變加速運(yùn)動(dòng),單過(guò)程、多過(guò)程等情況。
例4、一輛質(zhì)量為m 、速度為v0 的汽車(chē),關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)后,在水平面上滑行了x 的距離停下。求該過(guò)程中汽車(chē)受到的阻力。
提問(wèn):通過(guò)例題歸納出應(yīng)用動(dòng)能定理解題的步驟?
【板書(shū)】4、應(yīng)用動(dòng)能定理解題的步驟
1、 確定研究對(duì)象,確定研究過(guò)程
2、 分析物體的受力和各力的做功情況
3、 確定初末狀態(tài)的動(dòng)能
4、 應(yīng)用動(dòng)能定理列方程求解,檢驗(yàn)
鞏固練習(xí)
例5、若物體從高為h的光滑曲面滑下,則到達(dá)底端時(shí)速度為多大?
變式:若質(zhì)量m的物體從高為h的粗糙曲面滑下,則到達(dá)底端時(shí)速度為v,求下滑過(guò)程中摩擦力做功?
提問(wèn)7:與運(yùn)動(dòng)學(xué)知識(shí)解決問(wèn)題相比,用動(dòng)能定理有什么優(yōu)勢(shì)?
三、學(xué)習(xí)小結(jié):
四、作業(yè):KKL課后作業(yè)。
學(xué)生回答:v0=0時(shí),W∝v2。
當(dāng)v0≠0時(shí),W∝v22-v12
……
學(xué)生利用所學(xué)功的知識(shí)和運(yùn)動(dòng)學(xué)知識(shí)理論推導(dǎo)。
學(xué)生討論:①v0=0時(shí),W∝v2。當(dāng)v0≠0時(shí),W∝v22-v12
與實(shí)驗(yàn)結(jié)論吻合
②左邊是力做功,右邊是能量變化。所以應(yīng)該是個(gè)有特殊意義的物理量。
學(xué)生討論找出“”這個(gè)特定意義的物理量。
學(xué)生討論:動(dòng)能是標(biāo)量。
學(xué)生回答:動(dòng)能的單位和功的單位相同。
學(xué)生思考回答
速度時(shí)矢量,而動(dòng)能是標(biāo)量,所以速度變化可能是方向變化,大小不變,此時(shí)動(dòng)能不變。
預(yù)設(shè)學(xué)生回答:質(zhì)量,速度。
學(xué)生思考回答:做功等于物體動(dòng)能的變化。力對(duì)物體做了功是動(dòng)能變化的外因。
學(xué)生討論:可以。
舉例:自由落體,重力對(duì)物體做功,動(dòng)能變化。
學(xué)生思考:此時(shí)的F應(yīng)為物體受到的合外力。
學(xué)生通過(guò)前面理論推導(dǎo)F=ma的基礎(chǔ)上分析此處F應(yīng)為合力的推斷。
學(xué)生討論:例2物體受到重力和支持力,合外力做的總功改變物體的動(dòng)能。
變式1應(yīng)該為重力支持力和摩擦力三個(gè)力在下滑到底端的過(guò)程中做的功等于動(dòng)能變化。
例3:
分段:由
得
落入泥中后,小球受重力和阻力
求出。
可用運(yùn)動(dòng)學(xué)和牛頓運(yùn)動(dòng)定律分階段解決。
總結(jié)動(dòng)能定理適用條件。
學(xué)生分成兩組分別用動(dòng)能定理和運(yùn)動(dòng)學(xué)的知識(shí)解決問(wèn)題。
學(xué)生思考、體會(huì)運(yùn)用動(dòng)能定理解題的步驟。
學(xué)生回答:動(dòng)能定理不涉及物體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的加速度和時(shí)間,應(yīng)用比較方便。
仍讓學(xué)生分成兩組分別用動(dòng)能定理和運(yùn)動(dòng)學(xué)的知識(shí)解決問(wèn)題。
運(yùn)用運(yùn)動(dòng)學(xué)知識(shí)解題的同學(xué)發(fā)現(xiàn)無(wú)法解決。
在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上深入探究,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
學(xué)生直接參與探究過(guò)程,增加感性認(rèn)識(shí)。
讓學(xué)生感受理論探究的過(guò)程,在學(xué)生求解的過(guò)程中要適度巡視,加以指導(dǎo)。
應(yīng)用學(xué)生的解答過(guò)程,肯定學(xué)生的探究過(guò)程。讓學(xué)生體會(huì)探究的樂(lè)趣和喜悅。
在探究的基礎(chǔ)上進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的科學(xué)思維能力。
通過(guò)問(wèn)題增加學(xué)生對(duì)知識(shí)的感性認(rèn)識(shí)和橫向聯(lián)系,突破教學(xué)難點(diǎn)。
緊緊扣住探究過(guò)程,再次提出問(wèn)題,激發(fā)學(xué)生的研究興趣和學(xué)習(xí)熱情,發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性。
通過(guò)學(xué)生的思考,和以前所學(xué)的思維方法有機(jī)結(jié)合,突破難點(diǎn)。
學(xué)習(xí)用理論指導(dǎo)實(shí)踐的方法,培養(yǎng)細(xì)致嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。
學(xué)生根據(jù)所學(xué)的知識(shí),當(dāng)堂鞏固,培養(yǎng)應(yīng)用規(guī)律解決問(wèn)題的能力,加強(qiáng)對(duì)知識(shí)和規(guī)律的理解。同時(shí)拓展學(xué)生的認(rèn)知空間。
在對(duì)知識(shí)充分理解的基礎(chǔ)上總結(jié)得到動(dòng)能定理,并且深化理解其優(yōu)越性。
通過(guò)比較,激發(fā)學(xué)生用不同方法處理同一問(wèn)題的興趣。通過(guò)比較,突出動(dòng)能定理的優(yōu)點(diǎn),增強(qiáng)學(xué)生對(duì)知識(shí)的內(nèi)化。
通過(guò)簡(jiǎn)單例題強(qiáng)化解題步驟,培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)細(xì)致的解題思路和規(guī)范。
再次通過(guò)比較突出動(dòng)能定理的優(yōu)勢(shì)。
小結(jié):加深對(duì)課堂知識(shí)的鞏固和理解。
六、【板書(shū)】設(shè)計(jì)
一、動(dòng)能
1、定義:物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能量叫動(dòng)能。
2、公式:
3、說(shuō)明:①動(dòng)能是標(biāo)量
②動(dòng)能的單位:焦(J)
③動(dòng)能是狀態(tài)量
④動(dòng)能的改變量
二、對(duì)的理解
1、力對(duì)物體做功是造成物體動(dòng)能改變的外因。
2、力F做功指物體所受的合外力對(duì)物體做的總功。
三、動(dòng)能定理
1、表達(dá)式:
2、表述:合外力在某個(gè)過(guò)程對(duì)物體做的功,等于物體在這個(gè)過(guò)程里動(dòng)能的變化。
3、適用條件:動(dòng)能定理適用于變力做功和曲線運(yùn)動(dòng)的情況。
4、利用動(dòng)能定理的解題步驟:
(1)確定研究對(duì)象、研究過(guò)程;
(2)分析物體受力,畫(huà)受力示意圖,明確各力做功情況,并確定外力所做的總功;
(3)分析物體的運(yùn)動(dòng),明確物體的初、末狀態(tài),確定初、末狀態(tài)的動(dòng)能及動(dòng)能的變化;
(4)根據(jù)動(dòng)能定理列方程求解;
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