2020-2021学年鲁科版（2019）必修第二册 1.3动能和动能定理 教案

2020-2021学年鲁科版（2019）必修第二册
1.3动能和动能定理 教案
1、知道动能的大小和哪些因素有关，会根据动能的表达式计算物体的动能；
2、能基于观察和探究设计实验方案，探究力做功与动能改变的关系，并实施实验方案，采集数据，进行数据处理，得出结论；
3、能借助牛顿第二定律，推导出动能定理；
4、初步领会运用动能定理解题的优越性，理解做功的过程就是能量转化或转移的过程，会用动能定理解释处理有关实验问题；
5、知道动能定理可用于变力做功与曲线运动的情境，能运用动能定理计算变力所做的功。
1、动能及其表达式；（重点）
2、探究恒力做功与动能改变的关系；（重点）
3、动能定理；（难点）
4、动能定理的适用条件；（难点）
5、应用动能定理解题的步骤。（难点）
教师要求
教学课件
学生要求
预习新课内容
一、导入新课
运动的物体可以做功，说明物体运动时具有能量。例如，台风、龙卷风等强烈的空气流动具有巨大的能量，可以拔起大树、掀翻汽车甚至摧毁房屋。运动的物体具有的能量与哪些因素有关？其变化与功有着怎样的关系？本节将深入学习动能和动能定理。
二、新课教学
（一）、动能
物理学中把物体因运动而具有的能量称为动能。人类利用动能已有很长的历史。例如，在船上加挂风帆，利用气流的动能推动帆船前进；制造风车和水车，利用气流和水流的动能从事各种生产活动。现在，我们能更广泛、更有效地利用气流和水流的动能来进行发电等活动。 那么，物体动能的大小与哪些因素有关？让我们通过一个小实验来回顾初中物理介绍过的内容。
【教师】播放课件中的实验。引导学生通过实验认识影响动能大小的因素。
由以上实验可以看出，动能的大小与物体的质量和运动速度有关。物体的质量m越大，速度v越大，其动能就越大。在物理学中，物体的动能Ek表示为
思考：动能是矢量还是标量？
动能和所有的能量一样，是标量。
思考：国际单位制中，动能的单位是什么?
动能的单位和所有能量的单位一样，是焦耳，符号J。
思考：我们知道，重力势能和弹簧的弹性势能都与相对位置有关，那么动能有没有相对性呢?
动能也应该有相对性，它与参考系的选取有关。
总结：以后在研究有关动能的问题时，如果不加特别的说明，都是以地面为参考系来研究问题的。
（二）、恒力做功与动能改变的关系
通过刚才的实验，我们可以看出小球通过撞击木块做功，使木块从静止开始运动，木块的动能从无到有，但木块不会一直运动下去，摩擦力会使木块逐渐停下来。那么若外力对物体做功，该物体的动能总会增大吗？若物体克服外力做功，该物体的动能总会减小吗？做功与动能的改变之间究竟有什么关系？
【教师】播放课件上“探究恒力做功与动能变化的关系”实验视频。
教师引导学生，对拉力做功与小车动能改变量的关系进行推理猜测。
（三）、动能定理
运用牛顿第二定律和匀变速直线运动的规律，可推导出恒力对物体做功与物体动能改 变的关系。设一个物体的质量为m，初速度为v1，在与其运动方向相同的合外力F的作用下经过一段位移s后，速度增加到v2。根据牛顿第二定律和匀变速直线运动的规律
可得
用W表示合外力F在这一过程中所做的功，用Ek1表示物体的初动能，用Ek2表示物体的末动能，于是有W=Ek2－Ek1
上式表明：合外力对物体所做的功等于物体动能定变化量。这个结论叫作动能定理。
思考问题：如果物体受到几个力的作用，动能定理中的W表示什么意义?
如果物体受到几个力的作用，动能定理中的W表示合力做的功。
列举实例：一架飞机在牵引力和阻力的共同作用下，在跑道上加速运动。速度越来越大，动能越来越大。这个过程中是牵引力和阻力都做功，牵引力做正功，阻力做负功，牵引力和阻力的合力做了多少功，飞机的动能就改变了多少。
思考问题：合力做的功应该怎样求解呢?
合力做功有两种求解方法，一种是先求出物体受到的合力，再求合力做的功，一种方法是先求各个力做的功，然后求出各个力做功的代数和。
思考问题：我们推导出来的动能定理，是在物体受恒力作用且做直线运动的情况下推出的。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，该怎样理解?
当物体受到的力是变力，或者物体的运动轨迹是曲线时，我们仍然采用过去的方法，把过程分解为很多小段，认物体在每小段运动中受到的力是恒力，运动的轨迹是直线，这样也能得到动能定理。动能定理适用于变力做功和曲线运动的情况。
三、课堂小结
本节课我们对动能有了深刻了解，学习了动能的表达式，知道了影响动能大小的因素；学习了动能定理，并学会了求多个力做功的求解方法。
四、作业设计
完成课本第17页练习题。
1.下列说法中正确的是( )
A.一定质量的物体,动能不变,则其速度一定也不变
B.一定质量的物体,速度不变,则其动能也不变
C.一定质量的物体,动能不变,说明物体运动状态没有改变
D.一定质量的物体,动能不变,说明物体所受的合外力一定为零
2.用的水平拉力作用在某一物体上,使物体从静止开始沿光滑水平桌面做匀加速直线运动,在物体前进的过程中,拉力对物体所做的功为_______J,物体的动能增加______J。
3.如图所示，在斜面顶端以一定的初速度将小球水平抛出，斜面足够长，已知小球落到斜面时的末动能与其初动能之比为，则斜面的倾角为（ ）
A.30° B.45° C.53° D.60°
答案与解析
1.答案：B
解析：物体的动能不变,说明其速度大小不变,但速度方向可能改变,其运动状态可能改变,故A、C错误;由,可知速度不变,则其动能一定不变,故B正确;根据动能定理,动能不变,其所受合外力做功为零,但不能说明合外力为零.例如物体做匀速圆周运动,合外力方向与速度方向时刻垂直,合外力不为零,但不做功,故D错误.
2.答案：5;5
解析：拉力对物体所做的功；
由动能定理，知拉力做的功等于动能的增加量，即物体的动能增加。
3.答案：A
解析：小球在点的动能
小球在点的动能
则
则速度与水平方向的夹角正切值
因为
则
解得：，则斜面的倾角为。故A正确，B. C.?D错误。
动能和动能定理
一、动能
1.影响动能大小的因素
2.动能的表达式
3.单位
4.矢量性
二、恒力做功与动能改变的关系
恒力做功与动能改变的关系：恒力做功等于动能改变量
三、动能定理
1.动能定理推导过程
2.动能定理适用范围