1、3.1探究外力做功与物体动能变化的关系教学设计3 本节教材分析动能定理研究的是质点的功能关系，是本章的重点.通过本节的学习，应使学生理解动能定理的推导过程.清楚动能定理的适用条件，通过对比分析使学生体会到应用动能定理解题较牛顿运动定律与运动学公式解题的不同点：即运用动能定理解题由于不涉及物体运动过程中的加速度和时间，因此用它来处理问题有时比较方便.教学目标一、知识与技能1.理解动能的概念.2.知道动能的定义式，会用动能的定义式进行计算.3.理解动能定理及其推导过程，知道动能定理的适用范围.二、过程与方法1.运用演绎推导方式推导动能定理的表达式.2.理论联系实际，培养学生分析问题的能力.三、情感
2、态度和价值观通过动能定理的演绎推导，培养学生对科学研究的兴趣.教学重点1.动能的概念.2.动能定理及其应用.教学难点对动能定理的理解.教学用具投影片、导轨、物块(或小球两个).教学过程用投影片出示本节课的学习目标.1.理解动能的概念，会用动能的定义式进行计算.2.理解动能定理及其推导过程.3.知道动能定理的适用条件，会用动能定理进行计算.学习目标完成过程.一、引入新课1.问：什么是物体的动能?物体的动能与什么因素有关?2.学生答：物体由于运动而具有的能叫动能；物体的动能跟物体的质量和速度有关系.3.引入那么，物体的动能跟物体的质量速度有什么关系呢?本节课我们来研究这个问题.板书课题：动能、动能
3、定理二、新课教学 (一)1.演示实验：(可利用媒体资料中的动画)介绍实验装置：让滑块A从光滑的导轨上滑下，与木块B相碰，推动木块做功.演示并观察现象a.让同一滑块从不同的高度滑下，可以看到：高度大时滑块把木块推得远，对木块做的功多.b.让质量不同的滑块从同一高度滑下，可以看到：质量大的滑块把木块推得远，对木块做的功多.从功能关系定性分析得到：物体的质量越大，速度越大，它的动能就越大.那么动能与物体的质量和速度之间有什么定量关系呢?(二)1.用投影片出示下列思考题：一架飞机在牵引力的作用下(不计阻力)，在起飞跑道上加速运动，速度越来越大，问：飞机的动能如何变化?为什么?飞机的动能变化的原因是什么
4、?牵引力对飞机所做的功与飞机动能的变化之间有什么关系?2.学生讨论并回答在起飞过程中，飞机的动能越来越大，因为飞机的速度在不断增大.由于牵引力对飞机做功，导致飞机的动能不断增大.据功能关系：牵引力做了多少功，飞机的动能就增大多少.3.渗透研究方法：由于牵引力所做的功和动能变化之间的等量关系，我们可以根据做功的多少，来定量地确定动能.4.出示思考题二：如图所示，一个物体的质量为，初速度为，在与运动方向相同的恒力F的作用下发生一段位移s，速度增大到2，则：力F对物体所做的功多大?(WFs)物体的加速度多大?a物体的初速、末速、位移之间有什么关系? 结合上述三式你能综合推导得到什么样的式子?在学生推
5、导的过程中挑选并在实物投影仪上评析：针对学生推理得到的表达式，教师分析概括：合力F所做的功等于这个物理量的变化；又据功能关系，F所做的功等于物体动能的变化，所以在物理学中就用这个量表示物体的动能.讲述动能的有关问题：a.物体的动能等于物体质量与物体速度的二次方的乘积的一半.b.公式Ec.动能是标量.动能的单位：焦(J)(三)动能定理1.我们用E来表示物体的动能，那么刚才得到的表达式可以改写为：WE2E12.学生叙述上式中各个字母所表示的物理量：合力对物体所做的功；物体的末动能；物体的初动能.3.请学生用语言把上式表达式叙述出来.合力对物体所做的功等于物体动能的变化.4.教师总结通过刚才的分析讨
6、论：我们知道合力所做的功等于物体动能的变化，这个结论叫做动能定理.5.讨论当合力对物体做正功时，物体动能如何变化?当合力对物体做负功时，物体动能如何变化?学生答：当合力对物体做正功时，末动能大于初动能，动能增加；当合力对物体做负功时，末动能小于初动能，动能减少.6.教师讲解动能定理的适用条件动能定理既适合于恒力做功，也适合于变力做功，既适用于直线运动，也适用于曲线运动.(四)动能定理的应用1.用多媒体出示下列例题，并用CAI课件模拟题中的物理情景：一架喷气式飞机，质量5103 kg，起飞过程中从静止开始滑跑的路程为s5.3102时，达到起飞速度60/s，在此过程中飞机受到的平均阻力是飞机重量的
7、0.02倍(0.02)，求飞机受到的牵引力.注意：不要限制学生的解题思路2.学生解答上述问题3.抽查有代表性的解法在实物投影仪上展示：解法一：以飞机为研究对象，它做匀加速直线运动受到重力、支持力、牵引力和阻力作用.F合Fkmga又as 由和得：N=1.8104 N解法二：以飞机为研究对象，它受到重力、支持力、牵引力和阻力作用，这四个力做的功分别为W，W支，W牵Fs，W阻s.据动能定理得：Fs-kmgs=代入数据，解得F1.9104 4.教师讲：上边两种解法分别是：解法一是用牛顿第二定律和匀变速直线运动的公式求解的，而解法二是用动能定理求解的，那么同学们比较一下，这两种解法有什么区别呢?5.学生
8、讨论比较后得到：解法一采用牛顿运动定律和匀变速直线运动的公式求解，要假定牵引力是恒力，而实际中牵引力不一定是恒力.解法二采用动能定理求解.因为动能定理适用于变力，用它可以处理牵引力是变力的情况.而且运用动能定理解题不涉及物体运动过程中的加速度和时间，因为用它来处理问题时比较方便.6.学生阅读课文例题的解答过程，概括用动能定理解题的方法和步骤.学生：确定研究对象分析物体的受力情况，明确各个力是否做功，做正功还是做负功，进而明确合外力的功.明确物体在始末状态的动能.根据动能定理列方程求解.三、巩固练习1.改变汽车的质量和速度，都能使汽车的动能发生改变，在下列情况下，汽车的动能各是原来的几倍.a.质
9、量不变，速度增大到原来的2倍.b.速度不变，质量增大到原来的2倍.c.质量减半，速度增大到原来的4倍.速度减半，质量增大到原来的4倍.2.以大小相等的速度分别向竖直方向和水平方向抛出两个质量相等的物体，抛出时两个物体的动能是否相同?动量是否相同?3.质量10 ，以0.8 km/s飞行的子弹，质量60 kg，以10 /s的速度奔跑的运动员，二者相比，哪一个的动能大?哪一个的动量大?参考答案：1.a.动能是原来的4倍.b.动能是原来的2倍.c.动能是原来的8倍.动能等于原来的动能.2.动能相同，动量不相同.3.子弹的动能大，运动员的动量大四、小结1.物体由于运动而具有的能叫动能，动能可用E来表示，
10、物体的动能等于物体的质量与物体速度的二次方的乘积的一半()2.动能是标量，状态量.3.动能定理是根据牛顿第二定律Fa和运动学公式推导出来的.4.动能定理中所说的外力，既可以是重力、弹力、摩擦力、也可以是任何其他的力，动能定理中的W是指所有作用在物体上的外力的合力的功.5.动能定理的表达式虽是在物体受恒力作用且做直线运动的情况下得出的，但对于外力是变力，物体做曲线运动的情况同样适用.五、作业六、板书设计1.物体由于运动而具有的能，叫动能2.公式3.动能是标量，是状态量4.单位：焦(J)1.合外力所做的功等于物体动能的变化2. 3.解题步骤：确定研究对象及运动过程受力分析，并确定各个力所做的功明确初、末状态的动能列方程求解，对结果进行必要的讨论说明