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1、2022年高一物理 第七章機(jī)械能 四、動(dòng)能、動(dòng)能定理(第一課時(shí)) 人教大綱版第一冊(cè)
●本節(jié)教材分析
在建立了“功是能量轉(zhuǎn)化的量度”概念的基礎(chǔ)上，教材提出“我們?cè)诔踔袑W(xué)過(guò)，物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能量叫做動(dòng)能.物體的動(dòng)能跟物體的質(zhì)量和速度都有關(guān)系.”接著引入了演示實(shí)驗(yàn)：物體動(dòng)能與質(zhì)量及速度的關(guān)系，定性研究物體動(dòng)能與質(zhì)量和速度的關(guān)系，此處的演示實(shí)驗(yàn)是為建立學(xué)生對(duì)動(dòng)能的感性認(rèn)識(shí)而設(shè)計(jì)的，體現(xiàn)了從感性到理性，從定性到定量的逐漸深化的教學(xué)程序.
接著以恒力作用下物體做勻加速運(yùn)動(dòng)過(guò)程推導(dǎo)出動(dòng)能定理表達(dá)式：
Fs=mv22－mv12
然后提出“從上式我們看到，力F對(duì)物體所做的功等于mv2這個(gè)量的變化，
2、在物理學(xué)中就用mv2這個(gè)量表示物體的動(dòng)能.”
最后指出動(dòng)能定理的物理意義及其應(yīng)用.
總之，本節(jié)教材在教學(xué)設(shè)計(jì)上遵循學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，遵循辯證唯物主義的認(rèn)識(shí)論，使學(xué)生對(duì)動(dòng)能的建立和理解有一個(gè)從感性到理性，從定性到定量的過(guò)程，使學(xué)生對(duì)物理概念和規(guī)律的學(xué)習(xí)并不感到突然和困難.
通過(guò)本節(jié)的學(xué)習(xí)，應(yīng)使學(xué)生理解動(dòng)能定理的推導(dǎo)過(guò)程，清楚動(dòng)能定理的適用條件，通過(guò)對(duì)比分析使學(xué)生體會(huì)到應(yīng)用動(dòng)能定理解題與牛頓運(yùn)動(dòng)定律及運(yùn)動(dòng)學(xué)公式解題的不同點(diǎn)：即運(yùn)用動(dòng)能定理解題由于不涉及物體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的加速度和時(shí)間，因此用它來(lái)處理問(wèn)題有時(shí)比較方便.
●教學(xué)目標(biāo)
一、知識(shí)目標(biāo)
1.理解什么是動(dòng)能.
2.知道動(dòng)能的定義式，
3、會(huì)用動(dòng)能的定義式進(jìn)行計(jì)算.
3.理解動(dòng)能定理及其推導(dǎo)過(guò)程，知道動(dòng)能定理的適用范圍.
二、能力目標(biāo)
1.運(yùn)用演繹推導(dǎo)方式推導(dǎo)動(dòng)能定理的表達(dá)式.
2.理論聯(lián)系實(shí)際，培養(yǎng)學(xué)生分析問(wèn)題的能力.
三、德育目標(biāo)
通過(guò)動(dòng)能定理的演繹推導(dǎo)，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)科學(xué)研究的興趣.
●教學(xué)重點(diǎn)
1.動(dòng)能的概念.
2.動(dòng)能定理及其應(yīng)用.
●教學(xué)難點(diǎn)
對(duì)動(dòng)能定理的理解和應(yīng)用.
●教學(xué)方法
推理歸納法、講授法、電教法.
●教學(xué)用具
投影片、CAI課件、導(dǎo)軌、物塊（或小球）兩個(gè).
●課時(shí)安排
1課時(shí)
●教學(xué)過(guò)程
一、導(dǎo)入新課
［復(fù)習(xí)］什么是物體的動(dòng)能？物體的動(dòng)能與什么因素有關(guān)？
物體
4、由于運(yùn)動(dòng)而具有的能叫動(dòng)能；物體的動(dòng)能跟物體的質(zhì)量和速度有關(guān)系.
［導(dǎo)入］物體的動(dòng)能跟物體的質(zhì)量、速度有什么關(guān)系呢？本節(jié)課我們就來(lái)研究這個(gè)問(wèn)題.
［板書］動(dòng)能、動(dòng)能定理.
二、新課教學(xué)
（一）［演示］
1.多媒體展示實(shí)驗(yàn)裝置：
讓滑塊A從光滑的導(dǎo)軌上滑下，與木塊B相碰，推動(dòng)木塊做功；
2.實(shí)物演示并觀察現(xiàn)象；
3.學(xué)生描述看到的現(xiàn)象：
a.讓滑塊A從不同的高度滑下，可以看到：高度大時(shí)滑塊把木塊推得遠(yuǎn)，對(duì)木塊做的功多.
b.讓質(zhì)量不同的滑塊從同一高度下滑，可以看到：質(zhì)量大的滑塊把木塊推得遠(yuǎn)，對(duì)木塊做的功多.
［教師］從功能關(guān)系定性分析得到：
物體的質(zhì)量越大，速度越大，它的動(dòng)
5、能就越大.
（二）［投影下列思考題］
一架飛機(jī)在牽引力的作用下（不計(jì)阻力），在起飛跑道上加速運(yùn)動(dòng)，分析：
1.飛機(jī)的動(dòng)能如何變化？
2.飛機(jī)的動(dòng)能變化的原因是什么？
［學(xué)生活動(dòng)］分析并討論上述問(wèn)題：
1.因?yàn)轱w機(jī)的速度越來(lái)越大，所以飛機(jī)的動(dòng)能在不斷增大.
2.由于牽引力對(duì)飛機(jī)做功，導(dǎo)致飛機(jī)的動(dòng)能不斷增大.
［教師］
由于牽引力做功導(dǎo)致飛機(jī)動(dòng)能增大，據(jù)功能關(guān)系得到：
牽引力做了多少功，飛機(jī)的動(dòng)能就增加多少.
［方法滲透］
由于牽引力所做的功和動(dòng)能變化之間的等量關(guān)系，我們可以根據(jù)做功的多少，來(lái)定量地確定動(dòng)能.
［投影］
用投影儀投影下列物理情景，用牛頓運(yùn)動(dòng)定律推導(dǎo)尋找功
6、和動(dòng)能之間的關(guān)系：
1.質(zhì)量為m的物體以初速v1=0自由落下，當(dāng)下落距離為h時(shí)，速度為v2.
2.一個(gè)初速為v1，質(zhì)量為m的物體，在與運(yùn)動(dòng)方向相同的恒定外力F的作用下發(fā)生一段位移s，速度增加到v2;
3.一個(gè)初速為v1，質(zhì)量為m的小車，在水平粗糙面上受到摩擦力f的作用下，發(fā)生一段位移s，速度減小到v2.
4.一個(gè)初速為v1、質(zhì)量為m的小車，在與運(yùn)動(dòng)方向相同的恒定外力F作用下，沿粗糙水平面運(yùn)動(dòng)了一段位移s，速度變?yōu)関2,其過(guò)程中受到的摩擦力為f.
［學(xué)生進(jìn)行分組推導(dǎo)，教師巡視并解決推導(dǎo)中出現(xiàn)的問(wèn)題］
將推導(dǎo)出的結(jié)論填入下表中：
物理情景
結(jié)論
1
mgh=mv22－mv12=
7、mv22
2
Fs=mv22－mv12
3
－fs=mv22－mv12
4
Fs－fs=(F－f)s=mv22－mv12
［學(xué)生活動(dòng)］
用文字語(yǔ)言表述表中的結(jié)論.
［結(jié)論一］物體只受重力作用，重力對(duì)物體所做的功等于mv2這個(gè)物理量的變化；
［結(jié)論二］物體只受一個(gè)動(dòng)力的情況下，外力對(duì)物體所做的功等于mv2這個(gè)物理量的變化；
［結(jié)論三］物體只受一個(gè)阻力的情況下，外力對(duì)物體所做的功等于mv2這個(gè)物理量的變化；
［結(jié)論四］物體既受動(dòng)力又受阻力作用的情況下，外力對(duì)物體所做的總功等于物體mv2這個(gè)物理量的變化；
［歸納］
從上邊推導(dǎo)可得到：合力F所做的功等于mv2這個(gè)物理量的變
8、化；
又據(jù)功能關(guān)系，合力F做的功等于物體動(dòng)能的變化.
在物理學(xué)中就用mv2這個(gè)量來(lái)表示物體的動(dòng)能.
［板書］
a.物體的動(dòng)能等于物體質(zhì)量與物體速度的二次方的乘積的一半.
b.公式：Ek=mv2
c.動(dòng)能是標(biāo)量
d.動(dòng)能的單位：焦（J）
（三）［過(guò)渡］通過(guò)剛才的推導(dǎo)，我們知道不論外力是幾個(gè)，也不管外力是動(dòng)力還是阻力，外力是重力、摩擦力還是其他力，合外力對(duì)物體所做的功總是等于物體動(dòng)能的變化，那么同學(xué)們能否設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證上述物理情景一呢？
［點(diǎn)撥討論］
情景一中物體做什么運(yùn)動(dòng)？（初速為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)）.
我們前面用實(shí)驗(yàn)研究過(guò)勻變速直線運(yùn)動(dòng)，回憶實(shí)驗(yàn)的原理是什么？器材有哪
9、些？
［學(xué)生活動(dòng)］討論并設(shè)計(jì)提出實(shí)驗(yàn)方案.
經(jīng)討論，設(shè)計(jì)出如右圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置，分組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，教師巡回指導(dǎo)，幫助學(xué)生解決操作中存在的問(wèn)題.
［數(shù)據(jù)處理］將測(cè)量和計(jì)算結(jié)果填入下表中（注意速度的計(jì)算可利用時(shí)間t內(nèi)的平均速度等于該段時(shí)間中點(diǎn)時(shí)刻的瞬時(shí)速度）.
由表中數(shù)據(jù)比較mgh2與mv22、mgh3與mv32、mgh4與mv42的結(jié)果是否相同.
［投影］
1.合力對(duì)物體所做的功等于物體動(dòng)能的變化這個(gè)結(jié)論叫動(dòng)能定理.
2.表達(dá)式：W=Ek2－Ek1
W→合外力對(duì)物體所做的功；
Ek2→物體的末動(dòng)能；
Ek1→物體的初動(dòng)能.
［討論］
a.當(dāng)合力對(duì)物體做正功時(shí)，物體
10、動(dòng)能如何變化？
b.當(dāng)合力對(duì)物體做負(fù)功時(shí)，物體動(dòng)能如何變化？
［學(xué)生］
當(dāng)合力對(duì)物體做正功時(shí)，末動(dòng)能大于初動(dòng)能，動(dòng)能增加；
當(dāng)合力對(duì)物體做負(fù)功時(shí)，末動(dòng)能小于初動(dòng)能，動(dòng)能減小.
（四） ［實(shí)踐操作］
［投影實(shí)踐題1］
物體從高出地面H（m)處自由落下（不計(jì)空氣阻力），落至地面陷入沙坑h(m)后停止.求物體在沙坑中受到的平均阻力是重力的多少倍？
［學(xué)生展示可能的解題方法］
解法一：用牛頓定律和運(yùn)動(dòng)公式求解；
解法二：分過(guò)程用動(dòng)能定理求解；
解法三：全過(guò)程用動(dòng)能定理求解.
［在投影儀上比較三種解法，并進(jìn)行題后總結(jié)］
1.動(dòng)能定理不涉及運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的加速度和時(shí)間，用它來(lái)處理問(wèn)題
11、要比牛頓定律方便.
2.用動(dòng)能定理解題，必須明確初末動(dòng)能，要分析受力及各力做的功.
3.全過(guò)程用動(dòng)能定理要比分過(guò)程用動(dòng)能定理更加方便.
［實(shí)踐操作題2］
［投影］課本例題：
1.審題并思考：
①飛機(jī)初速度多大？末速度多大？
②飛機(jī)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中水平方向受到哪些力的作用？各個(gè)力的大小和方向如何？
2.學(xué)生分組用牛頓運(yùn)動(dòng)定律和動(dòng)能定理求解本題.
3.在投影儀上展示學(xué)生的求解過(guò)程及現(xiàn)場(chǎng)評(píng)析.
4.教師展示正確的解題過(guò)程：
分析:飛機(jī)原來(lái)是靜止的，初動(dòng)能Ek1=0，飛機(jī)在水平方向受到的外力是牽引力F1和阻力F2=kmg，在外力作用下，飛機(jī)在跑道上滑跑一段路程s，外力對(duì)飛機(jī)做功，飛機(jī)的
12、動(dòng)能增加最后達(dá)到起飛速度v，末動(dòng)能Ek2=mv2，外力做的總功W=F1s－F2s=F1s－kmgs,由動(dòng)能定理可以求出牽引力.
解：由動(dòng)能定理得：
F1s－kmgs=mv2
由此得：F1=+kmg
代入數(shù)值得：F1=1.8×104 N
5.拓展點(diǎn)評(píng)：
本題用牛頓第二定律和勻變速直線運(yùn)動(dòng)的公式求解，會(huì)得到相同的效果；用牛頓第二定律和勻變速直線運(yùn)動(dòng)的公式求解，要假定牽引力是恒力，而實(shí)際中牽引力不一定是恒力，動(dòng)能定理適用于變力，用它可以處理牽引力是變力的情況，這時(shí)求得的F是牽引力對(duì)位移的平均值.
四、小結(jié)
本節(jié)我們學(xué)習(xí)了動(dòng)能和動(dòng)能定理，重點(diǎn)是動(dòng)能定理，難點(diǎn)是如何正確認(rèn)識(shí)合力做功等于物
13、體動(dòng)能的增量.
動(dòng)能定理是力學(xué)中的一條重要規(guī)律，經(jīng)常用來(lái)解決有關(guān)的力學(xué)問(wèn)題，由于動(dòng)能定理不涉及物體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的加速度和時(shí)間，因此應(yīng)用動(dòng)能定理解題往往非常方便.
五、作業(yè)
（一）課本練習(xí)三④⑤⑥⑦
（二）思考題
1.如圖所示，質(zhì)量為m的物塊與轉(zhuǎn)臺(tái)之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，物體與轉(zhuǎn)軸相距為R，物塊隨轉(zhuǎn)臺(tái)由靜止開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)轉(zhuǎn)速增加到某值時(shí)，物塊即將在轉(zhuǎn)臺(tái)上滑動(dòng)，此時(shí)轉(zhuǎn)臺(tái)已開(kāi)始做勻速運(yùn)動(dòng)，在這一過(guò)程中，摩擦力對(duì)物體做功為
A.0 B.2πμmgR
C.2μmgR D.μmgR/2
2.某運(yùn)動(dòng)員
14、臂長(zhǎng)L，將質(zhì)量為m的鉛球推出，鉛球出手時(shí)的速度大小為 v0，方向與水平方向成 30°角，則該運(yùn)動(dòng)員對(duì)鉛球所做的功是
A. B.mgL +mv02
C. mv02 D.mgL + mv02
3.質(zhì)量m= 5.0 kg 的物體靜止于水平面上，現(xiàn)給物體施加一水平恒力 F = 20 N，使物體由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng) 10m后撤去 F，物體在水平面上繼續(xù)滑行了15m后停止，求物體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所受的摩擦阻力.
4.汽車在拱形橋上由A勻速地運(yùn)動(dòng)到B，下列說(shuō)法中正確的是
A.牽引力與摩擦力做的功相等
B.牽引力和重力做的功大于摩擦力做的功
C.合外力對(duì)汽車不做功
D.重力
15、做功的功率不變
5.如圖所示，一物塊以 6 m/s的初速度從曲面A點(diǎn)下滑，運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)速度仍為 6 m/s；若物體以 5 m/s的初速度仍由A點(diǎn)下滑，則它運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)的速度
A.大于 5 m/s B.等于 5 m/s
C.小于 5 m/s D.條件不足，無(wú)法計(jì)算
6.一個(gè)質(zhì)量為m的小球拴在鋼繩的一端，另一端用大小為F1 的拉力作用，在水平面上做半徑為R1的勻速圓周運(yùn)動(dòng)（如圖所示），今將力的大小改為F2，使小球仍在水平面上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，但半徑變?yōu)镽2，小球運(yùn)動(dòng)的半徑由R1變?yōu)镽2過(guò)程中拉力對(duì)小球做的功多大？
參考答案：
1.D 提示：μmg = m, mv2 =μmgR.所以Wf =mv2－0 =μmgR
2.A 提示：WF －mgL sin30°=mv02
3.全過(guò)程用動(dòng)能定理：
Fs1－Fμ(s1 + s2) = 0
求得：Fμ= 8 N
4.C 5.A 6.W =(F2R2 － F1R1)
六、板書設(shè)計(jì)
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