资源简介

3-2 动能 动能定理
一、教学目标
1．理解动能的概念。
2．正确理解和运用动能公式分析，解答有关问题。
3．掌握动能定理及其推导过程，知道动能定理的适用范围。
4．理解和运用动能定理。
二、教学重点难点
重点：1．动能的概念
2．动能定理及其应用
难点：对动能定理的理解
三、教学器材
导轨，滑块两个（质量不同），木块1个。
四、教学建议
教法建议
推理归纳，讲解法。
教学设计方案
（一）引入新课
我们知道，如果一个物体能够做功，就说这个物体具有能量。例：流动的河水可以推动水轮机而做功，飞行的子弹能够打穿木板而做功，举高的铁锤能够把木桩打进土里而做功……所以流动的河水、飞行的子弹，举高的铁锤都具有能量。如果一个物体具有做功的本领时，我们说物体具有能量。不同的运动形式具有不同的能；运动着的物体能够做功，因而具有能量。这种由于运动所具有的能量称为动能。
初中物理课中曾对动能这一概念有简单、定性的了解。提问由学生回答。
1．什么是物体的动能？它与哪些因素有关？（物体由于运动而具有的能，它与物体的质量和速度有关。）
2．演示实验：
① 滑块从导轨的不同高度滑下与木块相碰，推动木块运动，高度大时把木块推得远，对木块做的功多。
② 质量不同的滑块从同一高度滑下，质量大的把木块推得远，对木块做的功多。
结论：物体的质量越大，速度越大，它的动能越大，物体对外做功的能力也越强。所以说，动能是表征物体做功的一种能力。
动能与物体的质量和速度之间有什么定量的关系呢？
（二）引出课程内容
1．动能
如图所示，引导学生回答：设物体的质量为m，静止在光滑的水平面上，此时动能是多少？（因为物体没有运动，所以没有动能），在恒定外力F作用下，物体发生一段位移s，得到速度，这个过程中外力做功多少？物体获得了多少动能？
F F
s
图1
根据牛顿第二定律和匀变速直线运动的公式：
v2-v02=2as v2=2as
外力做功：W=Fs==mv2
由于外力做功使物体得到功能，所以动能的定义是：
（1）定义：物体的动能等于它的质量和速度二次方乘积的一半。用字母表示动能，则计算动能的公式为：。
（2）动能是标量，永远是正值。与速度的方向无关。
（3）动能的单位：焦耳，符号是J。
2．动能定理
（1）动能定理的推导。如果在水平面上的物体具有速度1，且水平面不光滑（存在摩擦力），在外力F的作用下，经过一段位移s，速度达到2，如图2所示，则此过程中，外力做功与动能间有什么关系呢？
1 2
F F
s
图2
外力F做功： （）
摩擦力做功： Wf=-Ff s v22-v12=2as
合力做功：
式中：表示未动能
表示初动能
结论：合力所做的功等于物体动能的变化，或外力对物体所做的总功等于物体动能的改变量。 即
（2）对动能定理的理解、讨论：
① 当合力对物体做正功时，物体动能如何变化？(＞0则 ＞动能增加)。
② 当合力对物体做负功时，物体动能如何变化？(＜0则＜动能减少)。
③ 合外力的功，即是作用在物体上各外力做功的代数和。外力可以是重力，弹力，摩擦力，也可以是其他力，可以是恒力，也可以是变力。所以动能定理适用于物体的任何运动过程。适合于恒力做功，适合于变力做功，适用于直线运动，也适用于曲线运动，不论物体运动状态的变化情况如何复杂，合力对物体所做的功，总是等于物体动能的改变量，反之，如果知道了物体动能的变化，合力的功也就确定了。
例题讨论讲解：
例题1 我国发射的第一颗人造地球卫星质量为173 kg，轨道速度为7.2 km/s，它的动能为多少？
解 已知则
例题2 质量为8 g的子弹，以400 m/s的速度水平射穿一块固定的木块（图3）。子弹穿出木块后，速度变成100 m/s，求木块阻力对子弹所做的功。
解 已知 。
1 2
m m
图3
根据式动能定理的公式：
功为负值，表明阻力做功，或者说子弹克服阻力做了600 J的功。
例题3：一物体做变速运动时，下列说法正确的是：（BD）
A．合外力一定对物体做功，使物体动能改变；
B．物体所受合外力一定不为零；
C．合外力一定对物体做功，但物体动能可能不变；
D．物体加速度一定不为零。
（3）教师引导学生用所学知识讨论或提问：p69 习题 3-2 1、2、6
（4）引导学生总结用动能定理解题的步骤：
① 确定研究对象；② 分析受力情况，标明、s情况；③ 分析各个力做功情况及做功的正负；④ 明确物体在始末状态的动能；⑤ 根据动能定理建立方程求解。
（三）小结
1．对动能概念和计算公式作强调。
2．总结动能定理、定理的适用范围，应用动能定理理解题步骤。
（四）作业布置
1．p69 3、5题 2．《技术物理练习册》（第3版）相关习题
（五）教学说明
1．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。
2．在运用动能定理进行计算时，对动能增量的符号和外力做功的符号物理意义必须区别清楚，防止混淆。
3．动能定理只需讨论一个过程中力对物体做的动与物体始、末运动状态之间的关系，而不必去详细分析过程中的细节。这对解决某些力学问题，只要不涉及时间，优先考虑用动能定理。

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