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第7节 动能和动能定理
教材分析：
1.教材的地位和作用
《动能和动能定理》是高中物理（新人教版）必修二第七章第7节内容,动能定理是一条适应范围很广的物理定理，是本章教学的重点。本节课以功能关系为线索引出动能及动能定理，并通过恒力做功让学生自己推导出动能定理表达式，在解决问题时亲身体会到动能定理的优越性，不仅是对运动学、牛顿运动定律及功能关系的巩固，也是为以后研究机械能守恒做铺垫。因此，本节课的学习要引导学生学会用科学的学习方法获得知识，并体验到科学探究的乐趣。
2.教学目标
知识与技能：
（1）理解动能的概念及定义，利用动能定义式进行计算；
（2）理解动能定理表述的物理意义，掌握其推到过程并能进行相关分析与计算；
（3）领会运用动能定理解题的优越性，理解做功过程就是能量转化或转移的过程。会用动能定理处理单个物体的有关问题。
过程与方法：
（1）设置情景问题启发学生的思考，让学生掌握解决问题的思维方法。
（2）掌握恒力作用下利用牛顿运动定律和功的公式推导动能定理；
（3）体会恒力作用下牛顿运动定律理与动能定理处理问题的异同点
情感态度与价值观：
(1) 激发学生用不同方法处理同一问题的兴趣，会选择用最优的方法处理问题；
(2) 通过动能定理的归纳推倒，培养学生对科学研究的兴趣。
教学重点：
（1）动能表达式的推导。
（2）动能定理的理解和应用。
教学难点：
（1）动能定理中总功的分析与计算在初学时比较困难，应通过例题逐步提高学生解决该问题的能力。
（2）通过动能定理进一步加深功与能的关系的理解，让学生对功、能关系有更全面、深刻的认识。
教学方法及教具：
基于上面的教材分析，我运用探究性互助学习的教学模式，具体有“诱导思维法、”“猜想法”、“推理法”、“讨论法”、“讲练结合法”、“归纳法”。
投影仪与幻灯片若干，多媒体教学演示课件
教学过程设计：
一、动能的表达式
［导入新课］
问题一：在高处的物体具有能量，我们称为重力势能，物体运动起来具有能量吗？
实验：准备一个电机模型，老师演示，手摇扶手，电机转子开始旋转，电灯发亮
问：你看到了什么？说明了什么。
答：电机动起来，电灯发亮。说明运动的物体具有能量。
问题二：请大家看一组照片然后猜想一下物体的动能大小和哪些因素有关呢？
问题三：你有方法证明你的结论么？
（引导学生重复初中所做得滑块撞击木块的实验。）
演示滑块从斜面上滑下：同一滑块，高度越高，滑块把木块推得越远；同一高度，质量越大，滑块把木块推得越远。
引导学生得出：物体的动能跟物体的质量和速度有关系.
问题四：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?
（引入本节课）
通过上一节的实验，我们已经了解到力对物体做功与速度变化的关系，（即功与速度的平方成正比）。那同学们猜想一下:功的大小与速度有关，动能的大小也与速度有关，那么功和动能之间会不会有什么联系呢？
活动二：用投影片出示下列思考题：
光滑水平面上一物体质量为m，在与运动方向相同的恒力F作用下物体发生一段位移L，速度由V1 增加到 V2 (如图), 求此过程中，合力F做功为多少？
提出问题（定性分析）：
物体在这个过程中有哪些能量发生了变化？
②物体的动能变化的原因是什么?
③恒力F对物体所做的功是多少与动能的变化之间有什么关系?
学生小组讨论并回答
①整个过程中，物体高度没有变化所以重力势能不变，物体的速度在不断增大，所以只有物体的动能发生变化。
②由于恒力对物体做功，导致物体的动能不断增大.
③功能关系：根据功是能量变化的量度，力做了多少功，物体的动能就增大多少.
教师引导：根据这个思路，我们如何能将功（动能的变化）计算出来呢？
①力F对物体所做的功多大?(W＝Fs)
②物体的加速度多大?（a＝ ）
③物体的初速、末速、位移之间有什么关系? （）
④结合上述三式你能综合推导得到什么样的式子?
教师请学生到黑板上推导过程
由以上式子我们可以看到：合力F所做的功等于 这个物理量的变化；又据功能关系（功是能量转化的量度），所以在物理学中就用 这个量表示物体的动能.
得出动能表达式：false
请同学们思考并回答：
1、动能的单位是什么？是矢量，还是标量？
2、动能能不能为负？
3、动能表达式中v是瞬时速度，还是平均速度？
4、速度变化，动能一定变化么？
牛刀小试：关于动能，下列说法正确的是（　BCD ）
A、动能不变的物体，一定处于平衡状态。
B、动能不可能是负的。
C、一定质量的物体，动能变化时，速度一定变化；但速度变化时，动能不一定变化。
D、物体做匀速圆周运动，其动能不变。
介绍动能的变化，请学生思考物体动能的变化与什么力做功有关？问：若物体同时受几个方向任意的外力作用，情况又如何呢？
二、探究动能变化与什么力做功有关
提问 ：我们知道，重力做功导致重力势能改变，那么动能改变是否对应了某种特别性质的力呢？如果不对应，那么是什么做功导致了动能的改变呢？
falsefalse 质量为m的物体在水平方向上受到恒定的牵引力F和阻力f作用，经A处时的s速度为 ，发生一段位移S 后到达位置B时的动能 ，各力对物体做的总功与物体动能的变化关系。
学生推导并展示
总功 W总=WF+Wf+W支+WG = FS+(-fS）+0+0
=(F-f)·s=F合·S=ma·S
false
问题：(F-f)是什么力，(F-f)·s是什么力做的功？将f换成同样大小的拉力，结果会变吗？
结论：动能改变对应了合力做功
教师解释：动能因为速度改变而改变，根据牛顿定律，速度的变化是合力导致的，所以动能改变多少是合力做功决定的，与是什么性质的力无关
三、动能定理
1 内容：力在一个过程中对物体所做的功，等于物体在这个过程中动能的变化
2 表达式：false
3、讨论：
当合力对物体做正功时，物体的动能如何变化？
当合力对物体做负功时，物体的动能如何变化？
4动能定理的适用条件是什么？
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.
学以致用
我们学习的最终目的，下面我们就用动能定理解决一下物理问题。
例题:一架喷气式飞机，质量m =5×103kg，起飞过程中从静止开始滑跑的路程为s =5.3×102m时，达到起飞的速度 v =60m/s，在此过程中飞机受到的平均阻力是飞机重量的0.02倍（k=0.02），求飞机受到的牵引力？
请同学用之前学过牛顿运动定律的知识和今天讲的动能定理分别解此问题。（把同学们分成四组，用不同的方法来做，比赛谁先做完）
解法一：以飞机为研究对象，它做匀加速直线运动
∴F合＝F－kmg＝ｍa ①
又ｖ２－０２＝２as ∴false ②
由①和②得：false
∴falseN=1.8×104 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WＧ＝０，W支＝０，W牵＝Fs，W阻＝－ｋｍｇs.
据动能定理得：Fs-kmgs=false
代入数据，解得F＝1.9×104 Ｎ
分别找两个同学用实物投影介绍两种解法。
让学生体会动能定理解题的优越性。找学生回答。
动能定理的优点：
(1).动能定理只跟初、末状态有关，不涉及运动过程的加速度和时间，所以处理问题比较简便特，别是中间过程比较复杂，难以计算 （举例说明，）
教师通过以上例题导学生总结动能定理的应用步骤：
(1).明确研究对象及所研究的物理过程；
(2).对研究对象进行受力分析，并确定合力所做的功；
(3).明确始、末状态，确定始、末状态的动能；
(4).根据动能定理列方程、求解。
四、课堂检测：
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.
ｄ.速度减半，质量增大到原来的4倍.
2、质量为m的小球从离泥塘高H处由静止落下，不计空气阻力，落在泥塘上又深入泥塘 后停止，如图所示 ，求小球在泥塘中运动时所受平均阻力多大?(可以采用不同的方法)
五、课后作业
六、板书设计
动能和动能定理
动能
①定义：物体由于运动而具有的能
动能定理
内容：合外力所做的功等于物体动能的变化
②表达式：false
②表达式：false
③动能是标量，是状态量 ，单位：焦(J)
④解题步骤

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