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第八章 机械能守恒定律
动能和动能定理
教学设计
科目
物理
课题
动能和动能定理
课时
1课时
教学目标与
核心素养
一.知识与技能
1. 知道动能的符号、单位和表达式,会根据动能的表达式计算运动物体的动能;
2. 能从牛顿第二定律与运动学公式导出动能定理,理解动能定理的意义。
二.过程与方法
1. 理解动能、动能定理及其表达式;
2. 知道动能定理也可用于变力做功与曲线运动的情景,能用动能定理计算变力所做的功。
情感态度与价值观
1. 能用动能定理解释生产、生活中的现象;
2. 领会运用动能定理解题的优越性,培养学生会用动能定理处理单个物体的有关问题,理解其物理意义。
教学重、
难点
教学重点:1. 理解动能及其表达式;
2. 理解动能定理的表达式,求解力与位移。
教学难点:1. 理解影响动能变化的因素;
2. 理解动能定理的适用条件,应用动能定理解题的步骤。
教学准备
课件演示
教
学
过
程
教师活动
学生活动
设计意图
导入新课:
物体的动能跟物体的质量和速度都有关系。物体的质量越大,速度越大,它的动能就越大。炮弹在炮筒内推力的作用下速度越来越大,动能增加。这种情况下推力对物体做了功。
你还能举出其他例子,说明动能和力做的功有关吗?这对于定量研究动能有什么启发呢?
【教师引导】大量实例说明,物体动能的变化和力对物体做的功密切相关。因此,研究物体的动能离不开对力做功的分析。这与上一节研究重力势能的思路是一致的
讲授新课:
(1)动能的表达式
【教师引导】动能定理的推导过程:
质量为m的物体在光滑水平面上运动,在运动方向相同的恒力F的作用下发生一段位移l。速度由增加到(如图)
在这个过程中,恒力F做的功,根据牛顿第二定律,有
再根据匀变速直线运动的速度与位移的关系式,有
把的表达式代入中,可得F做的功
【教师提问】如果拉力F与水平方向的夹角为θ斜向上,得到的结果与此相同吗?
【教师总结】在物理学中就用这个量表示物体的动能,用符号表示。于是我们说质量为m的物体,以速度v运动时的动能是
动能是标量,它的单位与功的单位相同,在国际单位之中都是焦耳,这是因为
1kg(m/s)2=1N·m=1J
【思考与讨论】2016年8月16日,我国成功发射首颗量子科学实验卫星“墨子号”,它的质量为631 kg,某时刻它的速度大小为7.6 km/s,此时它的动能是多少?
【小组讨论】解答:×631×(7.6×103)2J≈1.8×1010J
【教师补充】对动能的深入理解
1、动能具有相对性,参考系不同,速度就不同,所以动能也就不同。一般都以地面为参考系描述物体的动能。
2、动能是状态量,是表征物体运动状态的物理量。物体的运动状态一旦确定,物体的动能就被确定了。
3、物体的动能对应于某一时刻运动的能量,它仅与物体的质量和速度的大小有关,而与速度的方向无关。动能是标量,且恒为正值。
4、由动能的表达式可知,动能的单位与功的单位相同,因为1kg(m/s)2=1N·m=1J
5、动能的变化:动能只有正值, 没有负值,但动能的变化却有正有负。“变化”是指末状态的物理量减去初状态的物理量。动能的变化量为正值,表示物体的动能增加了;动能的变化量为负值,表示物体的动能减少了。
(2)动能定理
【教师引导】在得到动能的表达式后,可以写成
其中表示一个过程的末动能,表示这个过程的初动能。
这表明,力在一个过程中对物体做的功,等于物体在这个过程中动能的变化。这个结论叫做动能定理。
【教师补充引导】如果物体受到几个力的共同作用,动能定理中的力对物体做的功W即为合力做的功,等于各个力做功的代数和。其中的W指物体所受所有力的总功,求解时不要忘了重力做功也包含在内。
因为动能定理,适用于变力,做功和曲线运动的情况,所以在解决一些实际的力学问题时,它得到了广泛的应用。
【思考与讨论】计算书中例题,理解动能定理
【教师总结】动能定理不涉及物体运动过程中的加速度和时间。
合力做正功时,物体的动能增加;合力做负功时,物体的动能减少。
【教师补充】动能定理的理解
1、表达式的理解
(1)动能定理中所说的外力,既可以是重力、弹力、摩擦力,也可以是任何其他的力。
(2)动能定理中的W是指所有作用在物体上的外力的合力做的功,而不是某一力做的功。 W可以为正功,也可以为负功。
(3)分别为初动能和末动能,可以大于也可以小于。
2、两种关系
(1)等值关系:某物体的动能变化量总等于合力对它做的功。
合力做正功时,物体的动能增加;合力做负功时,物体的动能减少。
(2)因果关系:合力对物体做功是引起物体动能变化的原因,合力做功的过程实质上是其他形式的能与动能相互转化的过程,转化了多少由合力做了多少功来度量。
3、研究对象及过程
(1)研究对象:可以是单一
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