2019-2020年高一物理 第七章機械能 四、動能、動能定理(第一課時) 人教大綱版第一冊.doc
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2019-2020年高一物理 第七章機械能 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動過程推導(dǎo)出動能定理表達式: Fs=mv22-mv12 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)生的認知規(guī)律,遵循辯證唯物主義的認識論,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動定律及運動學(xué)公式解題的不同點:即運用動能定理解題由于不涉及物體運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 一、知識目標 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 1.運用演繹推導(dǎo)方式推導(dǎo)動能定理的表達式. 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 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 1.動能的概念. 2.動能定理及其應(yīng)用. ●教學(xué)難點 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,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,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] 一架飛機在牽引力的作用下(不計阻力),在起飛跑道上加速運動,分析: 1.飛機的動能如何變化? 2.飛機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.因為飛機的速度越來越大,所以飛機的動能在不斷增大. 2.由于牽引力對飛機做功,導(dǎo)致飛機的動能不斷增大. [教師] 由于牽引力做功導(dǎo)致飛機動能增大,據(jù)功能關(guān)系得到: 牽引力做了多少功,飛機的動能就增加多少. [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,在與運動方向相同的恒定外力F作用下,沿粗糙水平面運動了一段位移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 1 mgh=mv22-mv12=mv22 2 Fs=mv22-mv12 3 -fs=mv22-mv12 4 Fs-fs=(F-f)s=mv22-mv12 [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=mv2 c.動能是標量 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? [點撥討論] 情景一中物體做什么運動?(初速為零的勻加速直線運動). 我們前面用實驗研究過勻變速直線運動,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.表達式:W=Ek2-Ek1 W→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,并進行題后總結(jié)] 1.動能定理不涉及運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: ①飛機初速度多大?末速度多大? ②飛機運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:飛機原來是靜止的,初動能Ek1=0,飛機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,飛機在跑道上滑跑一段路程s,外力對飛機做功,飛機的動能增加最后達到起飛速度v,末動能Ek2=mv2,外力做的總功W=F1s-F2s=F1s-kmgs,由動能定理可以求出牽引力. 解:由動能定理得: F1s-kmgs=mv2 由此得:F1=+kmg 代入數(shù)值得:F1=1.8×104 N 5.拓展點評: 本題用牛頓第二定律和勻變速直線運動的公式求解,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,重點是動能定理,難點是如何正確認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)三④⑤⑥⑦ (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μ,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)臺已開始做勻速運動,在這一過程中,摩擦力對物體做功為 A.0 B.2πμmgR C.2μmgR D.μmgR/2 2.某運動員臂長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,則該運動員對鉛球所做的功是 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,使物體由靜止開始運動 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點下滑,運動到B點速度仍為 6 m/s;若物體以 5 m/s的初速度仍由A點下滑,則它運動到B點時的速度 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動,但半徑變?yōu)镽2,小球運動的半徑由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:μmg = m, mv2 =μmgR.所以Wf =mv2-0 =μmgR 2.A 提示:WF -mgL sin30°=mv02 3.全過程用動能定理: Fs1-Fμ(s1 + s2) = 0 求得:Fμ= 8 N 4.C 5.A 6.W =(F2R2 - F1R1) 六、板書設(shè)計- 1.請仔細閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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