第四节 动能 动能定理 教案.docx

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第四节动能动能定理教案

教学课题:

第四节动能动能定理

课时：

三课时教师：

教学目标：

一、知识目标:

1.理解什么是动能.

2.知道动能的定义式，会用动能的定义式进行计算.

3.理解动能定理及其推导过程，知道动能定理的适用范围.

二、能力目标

1.运用演绎推导方式推导动能定理的表达式.

2.理论联系实际，培养学生分析问题的能力.

三、德育目标

通过动能定理的演绎推导，培养学生对科学研究的兴趣.

教学重点：

1.动能的概念.

2.动能定理及其应用.

教学难点：

对动能定理的理解和应用.

教学方法：

推理归纳法、讲授法、电教法.

教学用具：

导轨、物块（或小球）两个.

教学过程：

一、导入新课

［复习］

1、功和能的关系是什么？

功是能量转化的量度，物体能量变化的多少是用做功的多少来量度，即W=ΔE。

2、什么是物体的动能？

物体的动能与什么因素有关？

物体由于运动而具有的能叫动能；物体的动能跟物体的质量和速度有关系。

［导入］物体的动能跟物体的质量、速度有什么关系呢？

本节课我们就来研究这个问题.

［板书］第四节动能动能定理

二、新课教学

一、物体的动能与物体的质量、速度的定性关系

1.多媒体展示实验装置：

让滑块A从光滑的导轨上滑下，与木块B相碰，推动木块做功；

2.实物演示并观察现象；

a.让滑块A从不同的高度滑下，可以看到：

高度大时滑块把木块推得远，对木块做的功多。

说明滑块具有的能也多。

即高度大时滑块滑到水平面时速度大，滑块具有的动能也多。

b.让质量不同的滑块从同一高度下滑，可以看到：

质量大的滑块把木块推得远，对木块做的功多。

说明质量大的滑块具有的能也多。

而质量不同的滑块从同一高度下滑到水平面时速度相等，可见速度相等时，质量大的滑块具有的动能也多。

综上所述，可得：

物体的质量越大，速度越大，它的动能就越大.

（二）思考题

如图所示，质量为m=1kg的物体与水平地面之间的动摩擦因数为μ=0.2，它以初速度V0=4m/s开始向右滑行。

求：

（要求先进行字母运算再代入数值）

（1）物体能滑行的最大距离是多少？

（2）从开始滑行到物体停下，物体克服摩擦力做功多少？

物体的动能损失了多少？

还剩下多少？

（3）结合功能关系看，物体刚开始运动时的动能是多少？

二、动能

1、定义：

物体由于运动而具有的能叫动能,用EK表示。

2、公式：

Ek=

mv2

物体的动能等于物体质量与物体速度的二次方的乘积的一半.

3、物理意义：

描述运动状态的物理量。

动能是标量，且恒为正值，

4、动能的单位：

焦（J），与功的单位相同

5、动能是状态量

6、动能具有相对性

讨论：

其他条件相同的情况下，比较甲乙两物体的动能：

（1）物体甲的速度是乙速度的两倍；

（2）物体甲向北运动，乙向南运动；

（3）物体甲做直线运动，乙做曲线运动；

（4）物体甲的质量是乙的一半。

探究动能表达式

［情景］物体位于粗糙水平面上，滑动摩擦力大小为f，在水平拉力F的作用下，从初速度V1开始运动位移S后，速度变为V2，通过计算说明：

（1）拉力和摩擦力对物体做功分别是多少？

总功（合力所做的功）是多少？

（2）物体的末动能减去初动能等于多少？

力F做的功W=FS

根据牛顿第二定律F合=ma

由匀加速运动公式

位移

即Fs=

mv22－

mv12

三、动能定理

1、内容：

合力对物体所做的功等于物体动能的变化这个结论叫动能定理。

2、表达式：

W=Ek2－Ek1

W→合外力对物体所做的功；

Ek2→物体的末动能；

Ek1→物体的初动能.

例1：

一个物体做变速运动时，下列说法正确的是（）

A、合外力一定对物体做功，使物体动能改变

B、物体所受的合外力一定不为零

C、合外力一定对物体做功，但物体动能可能不变

D、物体的加速度一定不为零

讨论：

a.当合力对物体做正功时，物体动能如何变化？

答：

当合力对物体做正功时，末动能大于初动能，动能增加；

b.当合力对物体做负功时，物体动能如何变化？

答：

当合力对物体做负功时，末动能小于初动能，动能减小.

C、当合力对物体做为零时，物体动能如何变化？

答：

物体动能不变。

3、动能定理的适用条件：

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。

四、动能定理的应用

例：

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？

审题并思考：

①飞机初速度多大？

末速度多大？

②飞机运动过程中水平方向受到哪些力的作用？

各个力的大小和方向如何？

用牛顿运动定律和动能定理求解本题。

解法一：

以飞机为研究对象，它做匀加速直线运动受到重力、支持力、牵引力和阻力作用。

则F合＝F－kmg＝ｍa①

又ｖ２－０２＝２as②

由①和②得：

F=1.8×104N

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=

mv2-0

代入数据，解得F＝1.8×104Ｎ

动能定理与牛顿第二定律的区别：

牛顿第二定律是矢量式，反映的是力与加速度的瞬时关系；

动能定理是标量式，反映做功过程中功与始末状态动能增量的关系。

动能定理不涉及物体运动过程中的加速度和时间，因此用它处理问题有时很方便。

动能定理解题的方法和步骤：

①确定研究对象，画出草图；

②分析物体的受力情况，明确各个力所做的功；

③确定物体的初、末状态，明确物体在初、末状态的动能；

④根据动能定理列方程，求解。

⑤对结果进行分析讨论。

画图析力理过程，建好坐标列方程。

五、小结

本节我们学习了动能和动能定理，重点是动能定理，难点是如何正确认识合力做功等于物体动能的增量。

动能定理是力学中的一条重要规律，经常用来解决有关的力学问题，由于动能定理不涉及物体运动过程中的加速度和时间，因此应用动能定理解题往往非常方便。

《动能定理》应用一：

用动能定理解动力学问题

练习：

如图一质量为2Kg的物体以10m/s的速度冲上斜面，物体与斜面间的动摩擦因数为0.5，斜面倾角为370，求物体能滑多高？

作业：

教材练习三（5）

《动能定理》应用二：

变力做功与动能改变

练习一：

一人用力踢质量为1kg的足球，使球由静止以10m／s的速度沿水平方向飞出。

假设人踢球时对球的平均作用力为200N，球在水平方向运动了20m，那么人对球所做的功为（）（A）

A、50JB、200JC、4000JD、非上述各值

练习二：

物体的质量为m，物体沿着光滑曲面从A点（速度为υA）开始，在水平恒力F作用下运动

到B点后速度大小变为υB

已知AB两点离地面的高度

分别为h1，h2,求AB两点之间的水平距离。

思考：

本题你还能够用牛顿运动定律来求解否？

练习三.一个质量为m的小球拴在钢绳的一端，另一端用大小为F1的拉力作用，在水平面上做半径为R1的匀速圆周运动（如图所示），今将力的大小改为F2，使小球仍在水平面上做匀速圆周运动，但半径变为R2，小球运动的半径由R1变为R2过程中拉力对小球做的功多大？

练习四：

轻绳的长为L,一端固定在O点，另一端系一个质量为1kg的金属球，将金属球拉到与竖直方向成600角后，由静止开始释放，不计空气阻力。

求：

（1）从开始到最低点，绳子拉力和重力做功各是多少？

（2）在最低点时绳子对小球的拉力大小为多少？

作业：

教材练习三（6、7）

《动能定理》应用三：

动能改变与多过程

练习一：

例1、质量为m=0.5kg的小钢球，从高为H=2m的空中自由下落到沙坑里，测得小钢球进入沙的最后深度为h=10cm.不计空气阻力，g=9.8m/s2。

求：

小球刚到地面时的速度大小？

沙子对小球的平均阻力大小？

问题：

比较把小球的下落过程分为在空中下落和

在沙坑里下降两个阶段；直接从开始下落到小球最后停止在沙里为止，所得的沙子阻力是否相同？

使用动能定理时两个连续过程可以合在一起。

例2、斜面足够长，其倾角为α，质量为m的滑块距挡板p为s0，以初速度v0沿斜面上滑，滑块与斜面间的动摩擦因数为μ，滑块所受的摩擦力小于其重力沿斜面的下滑分力，若每次滑块与挡板碰撞都无

能量损失，求滑块在斜面上经过的总路程为多少？

练习：

质量m=5.0kg的物体静止于水平面上，现给物体施加一水平恒力F=20N，使物体由静止开始运动10m后撤去F，物体在水平面上继续滑行了15m后停止，求物体运动过程中所受的摩擦阻力。