动能的改变教案

2.1 《动能的改变》教案
【教材分析】
动能定理是力学中最重要的规律之一，它的应用贯穿于以后的许多章节，但该节内容又是学生第一次定量的研究能量，所以本节要求学生通过做功转化成其它能量的数学 ( http: / / www.21cnjy.com / " \o "欢迎登陆21世纪教育网 )描述，了解动能的概念。
【学情分析】
初中时学生已学过了动能的初步知识，这为本节教学奠定了一定的基础。在此基础上，进一步了解物体的动能与物体的质量和速度的定量关系，为实验探究外力做功与物体动能变化的定量关系做好铺垫。
【教学目标】
一、知识与技能
1.理解什么是动能；
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；
4.对动能定理的应用。
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、情感态度与价值观
1.通过实验探究，体会学习的快乐，激发学习的兴趣；通过亲身实践，树立“实践是检验真理的唯一标准”的科学观；
2.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、难点】
重点：动能定理利用实验和理论两种方法得出的过程；
动能定理的理解和简单应用。
难点：实验的设计与实施，以及有关物理过程的分析方法。
【教学过程】
导入新课
图片展示：体会运动的物体具有能量
教师：从图片我们知道运动的物体具有能量，可以对外做功，这里就涉及到了一个物理概念，
请问：什么是物体的动能？
学生：物体由于运动而具有的能叫做动能。
教师：那么，动能的大小与什么因素有关呢？
学生：质量和速度。
教师：对，动能的大小与质量和速度有关，他们之间究竟有什么关系呢？
接下来我们一起看一个视频——影响动能大小的因素。
新课学习
观看视频——影响动能大小的因素。
物体由于运动而具有的能叫做动能。让钢球从斜面上滚下，钢球具有动能，会将木块推动一段距离。让同一钢球从不同高度处滚下，可以看到：从越高的地方滚下，钢球速度越快，动能越大，木块推得越远。换用质量不同的钢球从同一高度处滚下，可以看到，钢球质量越大，动能越大，木块推得越远。
实验证明：动能的大小跟质量、速度有关，物体的速度越大、质量越大、动能越大。
教师：通过观看视频，得到结论：动能的大小跟质量、速度有关，
物体的速度越大、质量越大、动能越大。那么，怎样定量表示动能呢？
在物理学中就用这个量来表示物体的动能。
讲到动能的单位之前我们先来回顾一下上一章学习到的功和能，他们的单位都是焦
耳，而动能有是能的一种，这样说来，动能的单位也应该是焦耳对吧？
一起从表达式来看看，（对于公式的推导要详细，不然学生看不懂）它的单位确实是
焦耳，与功的单位相同一样。
再来回顾一下，物理量可以分成标量和矢量，功是标量还是矢量？（标量）
动能和功一样，也是标量，不受速度方向的影响。
物理量又可以分为过程量和状态量，功是什么量？（过程量）。能是什么量？（状态
量）。动能也是状态量。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。
练习1：物体的质量一定，下列说法正确的是( A )
A.物体的速度不变,则其动能也不变。
B.物体的动能不变,则其速度一定不变。
C.物体的动能不变,说明物体的运动状态没有改变。
D.物体的动能不变,说明物体所受合外力一定为零。
（把D选项改了，因为对于圆周运动学生还没学，还不能理解。
改成物体的速度变化，则其动能一定变化。）
总结：动能是标量，与速度方向无关，只与物体的质量及其速度大小有关。
引入：引导学生分析两个常见生活现象
①、在草地上滚动的足球最终慢慢停了下来
问:足球在这一运动过程中，哪些物理量发生了怎样的变化？
学生可能会提到v、s、a……等，教师在这里只需提取速度变化，从而引出动能的变化。
问：足球的动能为什么会变小？
让学生具体分析足球的受力情况（摩擦力），以及力对足球的做功情况（判断正负功）。
教师：首先对球受力分析，水平方向受到什么力？（摩擦力）。摩擦力对球做正功还是负功？
（负功）。也就是说摩擦力对球做负功，使得球的动能减小。
②、把一粉笔头或身边的小物体拿到一定高度后静止释放，忽略空气阻力，粉笔头将做什么
运动？（自由落体运动）
在这一运动过程中，它的速度、动能将怎样变化？为什么？
让学生具体分析物体在运动过程中的受力情况，以及力对物体的做功情况，并判断是正
功还是负功？
教师：同样也对粉笔受力分析一下，只受到重力，重力对粉笔做正功还是负功？（正功）。
也就是说重力对粉笔做正功，使得粉笔的动能增加。
（引入正负功的物理意义：正功促进物体运动，负功阻碍物体运动）
从而我们总结出：合外力对物体做负功，物体的动能减少；
合外力对物体做正功，则物体的动能增加。
做功与动能的改变之间究竟有什么关系呢？
方法引导：我们可以先从简单的情况入手，即恒力做功。
通过投影展示问题情景：设一个质量为m的物体，初速度为v，在与运动方向相同的
合外力F的作用下发生一段位移s，速度增加到V2.
试用牛顿运动定律和运动学公式，推导出力F对物体做功的表达式。
学生活动：在练习本上独立推导，求出力对物体做功的表达式。
教师活动：投影学生的推导过程。
力F对物体所做的功？ W = F S
（2）物体的加速度a多大？
V1，V2，S之间的关系？
（4）你能推导出力F所做的功W= W=Fs=
这就是动能定理：合外力对物体所做的功等于物体动能的改变。
教师：直接给出动能定理的表达式：
若物体不仅受到一个力的作用，这里的W表示外力做功之和。
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，
合外力的功可理解为总功，总功指的是各外力做功的代数和。
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，也可能减少。因而
定理中“改变”一词，它的确切含义为末态与初态的动能差，或称为“改变量”。数
值可正，可负。
有了动能的表达式后，前面我们推出的，
就可以写成W=Ek2-Ek1
其中Ek2表示一个过程的末动能，Ek1表示一个过程的初动能。
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
量等于状态量的改变量的关系。
我们是在物体受恒力作用且做直线运动的情况下推出动能定理。动能定理是否可以应
用于变力做功或物体做曲线运动的情况？动能定理既适合于恒力做功，也适合于变力
做功，既适用直线运动，也适用于曲线运动。
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，应立即通过举例及分析加深对它的理解。
　　a．对合外力对物体做功的理解
　　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，合外力的功可理解为总功，总功指的是各外力做功的代数和；W总=W1＋W2＋…=F1·s＋F2·s＋…=F合·s。
　　b．对定理中“改变”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，也可能减少。因而定理中“改变”一词，它的确切含义为末态与初态的动能差，或称为“改变量”。数值可正，可负。
　　c．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改变量的关系。
d.对定理的适用范围的理解
我们是在物体受恒力作用且做直线运动的情况下推出动能定理。动能定理是否可以应用于变力做功或物体做曲线运动的情况？动能定理既适合于恒力做功，也适合于变力做功，既适用直线运动，也适用于曲线运动。
练习：一个质量为m的小车，在粗糙水平面上受到摩擦力f的作用，发生一段位移s，
求在这个过程中小车动能怎么变化？（改成变化量）
填空：合外力做正功：末动能 > 初动能,动能 增加 。
合外力做负功：末动能 < 初动能,动能 减少 。
合外力做不做功:末动能 = 初动能,动能 不变 。
总结：合力做正功动能增加，做负功动能减少。
例题：一辆汽车以V1=60Km/h的速度行驶，司机突然发现在前方约S=30m处有一包东西，马上紧急刹车。设司机的反应时间t1=0.75s,刹车时汽车与地面间的动摩擦因数 =O.75,求汽
车到达这包东西所在处的速度。
解:根据题意
汽车在t1=0.75s时间做匀速运动的位移：S1=V1t1=16.7×0.75=12.5(m)
所以从刹车到达这东西的位移：S2=S-S1=30-12.5=17.5(m)
由动能定理得:
所以汽车到达这包东西所在处的速度v2：
(有时间剩就让同学们用牛顿运动定律解例题)
总结：动能定理的一般步骤：
（1）明确研究对象及运动过程；
（2）对研究对象进行受力分析，并确定各力所做的功，求出这些力的功的代和；
（3）确定始、末态的动能；
（4）根据动能定理列出方程（未知量用符号表示），求解方程、分析结果。
点评：通过实例分析，培养学生进行情景分析，加深对物理规律的理解能力，加强物理与生
活实践的联系。
【课堂小结】
1．理解动能的概念：
（1）知道什么是动能。
（2）国际单位（2）知道在国际单位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．学习动能定理：
（1）动能定理利用实验和理论两种方法得出的过程；
（2）动能定理的理解和简单应用。
【布置作业】
课后作业 4，5 导与练 10 做在课作业纸上
课后作业 1,2,3,6, 做在书上
扑克穿木板
F
V1
F
V2
s