2022年高一物理 第七章機(jī)械能 四、動能、動能定理(第一課時) 人教大綱版第一冊

2022年高一物理 第七章機(jī)械能 四、動能、動能定理(第一課時) 人教大綱版第一冊本節(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“我們在初中學(xué)過，物體由于運(yùn)動而具有的能量叫做動能.物體的動能跟物體的質(zhì)量和速度都有關(guān)系.”接著引入了演示實驗：物體動能與質(zhì)量及速度的關(guān)系，定性研究物體動能與質(zhì)量和速度的關(guān)系，此處的演示實驗是為建立學(xué)生對動能的感性認(rèn)識而設(shè)計的，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)動過程推導(dǎo)出動能定理表達(dá)式：Fs=mv22mv12然后提出“從上式我們看到，力F對物體所做的功等于mv2這個量的變化，在物理學(xué)中就用mv2這個量表示物體的動能.”最后指出動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)識論，使學(xué)生對動能的建立和理解有一個從感性到理性，從定性到定量的過程，使學(xué)生對物理概念和規(guī)律的學(xué)習(xí)并不感到突然和困難.通過本節(jié)的學(xué)習(xí)，應(yīng)使學(xué)生理解動能定理的推導(dǎo)過程，清楚動能定理的適用條件，通過對比分析使學(xué)生體會到應(yīng)用動能定理解題與牛頓運(yùn)動定律及運(yùn)動學(xué)公式解題的不同點(diǎn)：即運(yùn)用動能定理解題由于不涉及物體運(yùn)動過程中的加速度和時間，因此用它來處理問題有時比較方便.教學(xué)目標(biāo)一、知識目標(biāo)1.理解什么是動能.2.知道動能的定義式，會用動能的定義式進(jìn)行計算.3.理解動能定理及其推導(dǎo)過程，知道動能定理的適用范圍.二、能力目標(biāo)1.運(yùn)用演繹推導(dǎo)方式推導(dǎo)動能定理的表達(dá)式.2.理論聯(lián)系實際，培養(yǎng)學(xué)生分析問題的能力.三、德育目標(biāo)通過動能定理的演繹推導(dǎo)，培養(yǎng)學(xué)生對科學(xué)研究的興趣.教學(xué)重點(diǎn)1.動能的概念.2.動能定理及其應(yīng)用.教學(xué)難點(diǎn)對動能定理的理解和應(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.課時安排1課時教學(xué)過程一、導(dǎo)入新課復(fù)習(xí)什么是物體的動能？物體的動能與什么因素有關(guān)？物體由于運(yùn)動而具有的能叫動能；物體的動能跟物體的質(zhì)量和速度有關(guān)系.導(dǎo)入物體的動能跟物體的質(zhì)量、速度有什么關(guān)系呢？本節(jié)課我們就來研究這個問題.板書動能、動能定理.二、新課教學(xué)（一）演示1.多媒體展示實驗裝置：讓滑塊A從光滑的導(dǎo)軌上滑下，與木塊B相碰，推動木塊做功；2.實物演示并觀察現(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：高度大時滑塊把木塊推得遠(yuǎn)，對木塊做的功多.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（不計阻力），在起飛跑道上加速運(yùn)動，分析：1.飛機(jī)的動能如何變化？2.飛機(jī)的動能變化的原因是什么？學(xué)生活動分析并討論上述問題：1.因為飛機(jī)的速度越來越大，所以飛機(jī)的動能在不斷增大.2.由于牽引力對飛機(jī)做功，導(dǎo)致飛機(jī)的動能不斷增大.教師由于牽引力做功導(dǎo)致飛機(jī)動能增大，據(jù)功能關(guān)系得到：牽引力做了多少功，飛機(jī)的動能就增加多少.方法滲透由于牽引力所做的功和動能變化之間的等量關(guān)系，我們可以根據(jù)做功的多少，來定量地確定動能.投影用投影儀投影下列物理情景，用牛頓運(yùn)動定律推導(dǎo)尋找功和動能之間的關(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，速度為v2.2.一個初速為v1，質(zhì)量為m的物體，在與運(yùn)動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v2.4.一個初速為v1、質(zhì)量為m的小車，在與運(yùn)動方向相同的恒定外力F作用下，沿粗糙水平面運(yùn)動了一段位移s，速度變?yōu)関2,其過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)的問題將推導(dǎo)出的結(jié)論填入下表中：物理情景結(jié)論1mgh=mv22mv12=mv222Fs=mv22mv123fs=mv22mv124Fsfs=(Ff)s=mv22mv12學(xué)生活動用文字語言表述表中的結(jié)論.結(jié)論一物體只受重力作用，重力對物體所做的功等于mv2這個物理量的變化；結(jié)論二物體只受一個動力的情況下，外力對物體所做的功等于mv2這個物理量的變化；結(jié)論三物體只受一個阻力的情況下，外力對物體所做的功等于mv2這個物理量的變化；結(jié)論四物體既受動力又受阻力作用的情況下，外力對物體所做的總功等于物體mv2這個物理量的變化；歸納從上邊推導(dǎo)可得到：合力F所做的功等于mv2這個物理量的變化；又據(jù)功能關(guān)系，合力F做的功等于物體動能的變化.在物理學(xué)中就用mv2這個量來表示物體的動能.板書a.物體的動能等于物體質(zhì)量與物體速度的二次方的乘積的一半.b.公式：Ek=mv2c.動能是標(biāo)量d.動能的單位：焦（J）（三）過渡通過剛才的推導(dǎo)，我們知道不論外力是幾個，也不管外力是動力還是阻力，外力是重力、摩擦力還是其他力，合外力對物體所做的功總是等于物體動能的變化，那么同學(xué)們能否設(shè)計一個實驗來驗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？（初速為零的勻加速直線運(yùn)動）.我們前面用實驗研究過勻變速直線運(yùn)動，回憶實驗的原理是什么？器材有哪些？學(xué)生活動討論并設(shè)計提出實驗方案.經(jīng)討論，設(shè)計出如右圖所示的實驗裝置，分組進(jìn)行實驗，教師巡回指導(dǎo)，幫助學(xué)生解決操作中存在的問題.數(shù)據(jù)處理將測量和計算結(jié)果填入下表中（注意速度的計算可利用時間t內(nèi)的平均速度等于該段時間中點(diǎn)時刻的瞬時速度）. 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.合力對物體所做的功等于物體動能的變化這個結(jié)論叫動能定理.2.表達(dá)式：W=Ek2Ek1W合外力對物體所做的功；Ek2物體的末動能；Ek1物體的初動能.討論a.當(dāng)合力對物體做正功時，物體動能如何變化？b.當(dāng)合力對物體做負(fù)功時，物體動能如何變化？學(xué)生當(dāng)合力對物體做正功時，末動能大于初動能，動能增加；當(dāng)合力對物體做負(fù)功時，末動能小于初動能，動能減小.（四） 實踐操作投影實踐題1物體從高出地面H（m)處自由落下（不計空氣阻力），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)動公式求解；解法二：分過程用動能定理求解；解法三：全過程用動能定理求解.在投影儀上比較三種解法，并進(jìn)行題后總結(jié)1.動能定理不涉及運(yùn)動過程中的加速度和時間，用它來處理問題要比牛頓定律方便.2.用動能定理解題，必須明確初末動能，要分析受力及各力做的功.3.全過程用動能定理要比分過程用動能定理更加方便.實踐操作題2投影課本例題：1.審題并思考：飛機(jī)初速度多大？末速度多大？飛機(jī)運(yùn)動過程中水平方向受到哪些力的作用？各個力的大小和方向如何？2.學(xué)生分組用牛頓運(yùn)動定律和動能定理求解本題.3.在投影儀上展示學(xué)生的求解過程及現(xiàn)場評析.4.教師展示正確的解題過程：分析:飛機(jī)原來是靜止的，初動能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，外力對飛機(jī)做功，飛機(jī)的動能增加最后達(dá)到起飛速度v，末動能Ek2=mv2，外力做的總功W=F1sF2s=F1skmgs,由動能定理可以求出牽引力.解：由動能定理得：F1skmgs=mv2由此得：F1=+kmg代入數(shù)值得：F1=1.8×104 N5.拓展點(diǎn)評：本題用牛頓第二定律和勻變速直線運(yùn)動的公式求解，會得到相同的效果；用牛頓第二定律和勻變速直線運(yùn)動的公式求解，要假定牽引力是恒力，而實際中牽引力不一定是恒力，動能定理適用于變力，用它可以處理牽引力是變力的情況，這時求得的F是牽引力對位移的平均值.四、小結(jié)本節(jié)我們學(xué)習(xí)了動能和動能定理，重點(diǎn)是動能定理，難點(diǎn)是如何正確認(rèn)識合力做功等于物體動能的增量.動能定理是力學(xué)中的一條重要規(guī)律，經(jīng)常用來解決有關(guān)的力學(xué)問題，由于動能定理不涉及物體運(yùn)動過程中的加速度和時間，因此應(yīng)用動能定理解題往往非常方便.五、作業(yè)（一）課本練習(xí)三（二）思考題1.如圖所示，質(zhì)量為m的物塊與轉(zhuǎn)臺之間的動摩擦因數(shù)為，物體與轉(zhuǎn)軸相距為R，物塊隨轉(zhuǎn)臺由靜止開始轉(zhuǎn)動，當(dāng)轉(zhuǎn)速增加到某值時，物塊即將在轉(zhuǎn)臺上滑動，此時轉(zhuǎn)臺已開始做勻速運(yùn)動，在這一過程中，摩擦力對物體做功為A.0 B.2mgR C.2mgR D.mgR/22.某運(yùn)動員臂長L，將質(zhì)量為m的鉛球推出，鉛球出手時的速度大小為 v0，方向與水平方向成 30°角，則該運(yùn)動員對鉛球所做的功是A. B.mgL +mv02C. mv02D.mgL + mv023.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，使物體由靜止開始運(yùn)動 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)動過程中所受的摩擦阻力.4.汽車在拱形橋上由A勻速地運(yùn)動到B，下列說法中正確的是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.合外力對汽車不做功D.重力做功的功率不變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)動到B點(diǎn)時的速度A.大于 5 m/sB.等于 5 m/sC.小于 5 m/sD.條件不足，無法計算6.一個質(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（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，但半徑變?yōu)镽2，小球運(yùn)動的半徑由R1變?yōu)镽2過程中拉力對小球做的功多大？參考答案：1.D 提示：mg = m, mv2 =mgR.所以Wf =mv20 =mgR2.A 提示：WF mgL sin30°=mv023.全過程用動能定理：Fs1F(s1 + s2) = 0求得：F= 8 N4.C 5.A 6.W =(F2R2 F1R1) 六、板書設(shè)計