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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(dòng)能和動(dòng)能定理 教案2 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題的興趣，會(huì)選擇用最優(yōu)的方法處理問題。 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)問題，尤其是變力做功，多過程問題或時(shí)間未知情況下的問題有很大的方便。 本課教學(xué)設(shè)計(jì)的過程為： 通過具體實(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。 通過對(duì)前面探討過程的深入思考，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1：當(dāng)v0=0時(shí)，拉力對(duì)小車做的功與速度有什么關(guān)系？ 提問2：當(dāng)v0≠0時(shí)，力對(duì)小車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)著后來和開始位置的一種能量。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】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】2、公式： 【板書】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)方向無關(guān)； ②動(dòng)能的單位：焦（J） 1J=1Nm=1kgm2/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】 （1） 力對(duì)物體做功是造成物體動(dòng)能改變的外因。 提問5：對(duì)于結(jié)論中F是力，請(qǐng)問這個(gè)力是什么力？除了題目中的拉力，其他力可以嗎？ 提問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】 （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 【板書】三、動(dòng)能定理 1、表達(dá)式： 2、表述：合外力在一個(gè)過程中對(duì)物體做的功，等于這段過程中物體動(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)，單過程、多過程等情況。 例4、一輛質(zhì)量為m 、速度為v0 的汽車，關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)后，在水平面上滑行了x 的距離停下。求該過程中汽車受到的阻力。 提問：通過例題歸納出應(yīng)用動(dòng)能定理解題的步驟？ 【板書】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，求下滑過程中摩擦力做功？ 提問7：與運(yùn)動(dòng)學(xué)知識(shí)解決問題相比，用動(dòng)能定理有什么優(yōu)勢？ 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)解決問題。 運(yùn)用運(yùn)動(dòng)學(xué)知識(shí)解題的同學(xué)發(fā)現(xiàn)無法解決。 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)生直接參與探究過程，增加感性認(rèn)識(shí)。 讓學(xué)生感受理論探究的過程，在學(xué)生求解的過程中要適度巡視，加以指導(dǎo)。 應(yīng)用學(xué)生的解答過程，肯定學(xué)生的探究過程。讓學(xué)生體會(huì)探究的樂趣和喜悅。 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。 通過問題增加學(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)。 緊緊扣住探究過程，再次提出問題，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。 通過比較，激發(fā)學(xué)生用不同方法處理同一問題的興趣。通過比較，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。 通過簡單例題強(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。 再次通過比較突出動(dòng)能定理的優(yōu)勢。 小結(jié)：加深對(duì)課堂知識(shí)的鞏固和理解。 六、【板書】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)過程對(duì)物體做的功，等于物體在這個(gè)過程里動(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、研究過程； （2）分析物體受力，畫受力示意圖，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；