動(dòng)能動(dòng)能定理教案
時(shí)間:2022-03-02 10:58:00
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教學(xué)目標(biāo)
一、知識(shí)與技能
1.理解動(dòng)能的概念,利用動(dòng)能定義式進(jìn)行計(jì)算,并能比較不同物體的動(dòng)能;
2.理解動(dòng)能定理表述的物理意義,并能進(jìn)行相關(guān)分析與計(jì)算;
3.深化性理解的物理含義,區(qū)別共點(diǎn)力作用與多方物理過(guò)程下的表述;
二、過(guò)程與方法
1.掌握恒力作用下利用牛頓運(yùn)動(dòng)定律和功的公式推導(dǎo)動(dòng)能定理;
2.理解恒力作用下牛頓運(yùn)動(dòng)定律理與動(dòng)能定理處理問(wèn)題的異同點(diǎn),體會(huì)變力作用下動(dòng)能定理解決問(wèn)題的優(yōu)越性;
三、情感態(tài)度與價(jià)值觀
1.感受物理學(xué)中定性分析與定量表述的關(guān)系,學(xué)會(huì)用數(shù)學(xué)語(yǔ)言推理的簡(jiǎn)潔美;
2.體會(huì)從特殊到一般的研究方法;
教學(xué)重、難點(diǎn)
動(dòng)能定理的理解與深化性應(yīng)用
教學(xué)關(guān)鍵點(diǎn)
動(dòng)能定理的推導(dǎo)
教學(xué)過(guò)程
一、提出問(wèn)題、導(dǎo)入新課
通過(guò)探究“功與物體速度的變化關(guān)系”,從圖像中得出,但具體的數(shù)學(xué)表達(dá)式是什么?
二、任務(wù)驅(qū)動(dòng),感知教材
1.動(dòng)能與什么有關(guān)?等質(zhì)量的兩物體以相同的速率相向而行,試比較兩物體的動(dòng)能?如果甲物體作勻速直線運(yùn)動(dòng),乙物體做曲線運(yùn)動(dòng)呢?
已知,甲乙兩物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是否相同?動(dòng)能呢?
車以速度做勻速直線運(yùn)動(dòng),車內(nèi)的人以相對(duì)于車向車前進(jìn)的方向走動(dòng),分別以車和地面為參照物,描述的是否相同?說(shuō)明了什么?
通過(guò)以上問(wèn)題你得出什么結(jié)論?
2.動(dòng)能定理推導(dǎo)時(shí),如果在實(shí)際水平面上運(yùn)動(dòng),摩擦力為,如何推導(dǎo)?
如果在實(shí)際水平面上先作用一段時(shí)間,發(fā)生的位移,爾后撤去,再運(yùn)動(dòng)停下來(lái),如何表述?
3.試采用牛頓運(yùn)動(dòng)定律方法求解教材的例題1,并比較兩種方法的優(yōu)劣?
三、作探究,分享交流
(嘗試練習(xí)1)
教材:1、2、3
四、釋疑解惑
(一)動(dòng)能
1.定義:_______________________;
2.公式表述:_______________________;
3.理解
⑴狀態(tài)物理量→能量狀態(tài);→機(jī)械運(yùn)動(dòng)狀態(tài);
⑵標(biāo)量性:大小,無(wú)負(fù)值;
⑶相對(duì)性:相對(duì)于不同的參照系,的結(jié)果往往不相同;
⑷,表示動(dòng)能增加,合力作為動(dòng)力,反之做負(fù)功;
(二)動(dòng)能定理
1.公式的推導(dǎo):
2.表述:
3.理解:
⑴對(duì)外力對(duì)物體做的總功的理解:有的力促進(jìn)物體運(yùn)動(dòng),而有的力則阻礙物體運(yùn)動(dòng)。因此它們做的功就有正、負(fù)之分,總功指的是各外力做功的代數(shù)和;又因?yàn)?,所以總功也可理解為合外力的功。即:如果物體受到多個(gè)共點(diǎn)力作用,同時(shí)產(chǎn)生同時(shí)撤銷,則:;如果發(fā)生在多方物理過(guò)程中,不同過(guò)程作用力個(gè)數(shù)不相同,則:。
例題1:如圖所示,用拉力作用在質(zhì)量為的物體上,拉力與水平方向成角度,物體從靜止開始運(yùn)動(dòng),滑行后撤掉,物體與地面之間的滑動(dòng)摩擦系數(shù)為,求:撤掉時(shí),木箱的速度?木箱還能運(yùn)動(dòng)多遠(yuǎn)?
如果拉力的方向改為斜向下,求再滑行的位移?
如果拉力改為水平,路面不同段滑動(dòng)摩擦系數(shù)是不一樣的,如何表示
解析:
⑵對(duì)該定理標(biāo)量性的認(rèn)識(shí):因動(dòng)能定理中各項(xiàng)均為標(biāo)量,因此單純速度方向改變不影響動(dòng)能大小。如用細(xì)繩拉著一物體在光滑桌面上以繩頭為圓心做勻速圓周運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,合外力方向指向圓心,與位移方向始終保持垂直,所以合外力做功為零,動(dòng)能變化亦為零,并不因速度方向改變而改變。
⑶對(duì)定理中“增加”一詞的理解:由于外力做功可正、可負(fù),因此物體在一運(yùn)動(dòng)過(guò)程中動(dòng)能可增加,也可能減少。因而定理中“增加”一詞,并不表示動(dòng)能一定增大,它的確切含義為末態(tài)與初態(tài)的動(dòng)能差,或稱為“改變量”。數(shù)值可正,可負(fù)。
⑷對(duì)狀態(tài)與過(guò)程關(guān)系的理解:功是伴隨一個(gè)物理過(guò)程而產(chǎn)生的,是過(guò)程量;而動(dòng)能是狀態(tài)量。動(dòng)能定理表示了過(guò)程量等于狀態(tài)量的改變量的關(guān)系。
⑸動(dòng)能定理中所說(shuō)的外力,既可以是重力、彈力、摩擦力、也可以是任何其他的力,動(dòng)能定理中的W是指所有作用在物體上的外力的合力的功。
⑹動(dòng)能定理的表達(dá)式是在物體受恒力作用且做直線運(yùn)動(dòng)的情況下得出的,但對(duì)于外力是變力,物體做曲線運(yùn)動(dòng)的情況同樣適用。
五、典型引路
例題2:如圖所示,一質(zhì)量為的物體,從傾角為,高度為的斜面頂端點(diǎn)無(wú)初速度地滑下,到達(dá)點(diǎn)后速度變?yōu)?,然后又在水平地面上滑行位移后停在處?/p>
求:
1.物體從點(diǎn)滑到點(diǎn)的過(guò)程中克服摩擦力做的功?
2.物體與水平地面間的滑動(dòng)摩擦系數(shù)?
3.如果把物體從點(diǎn)拉回到原出發(fā)點(diǎn),拉力至少要做多少功?
引伸思考:物體沿斜面下滑過(guò)程中,如果在點(diǎn)放一擋板,且與物體碰撞無(wú)能損,以原速率返回,求最終物體停留在什么地方?物體在斜面上通過(guò)的路程是多少?
六、方法歸納
動(dòng)能定理的應(yīng)用步驟:
(1)明確研究對(duì)象及所研究的物理過(guò)程。
(2)對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行受力分析,并確定各力所做的功,求出這些力的功的代數(shù)和。
(3)確定始、末態(tài)的動(dòng)能。(未知量用符號(hào)表示),根據(jù)動(dòng)能定理列出方程。
(4)求解方程、分析結(jié)果。
七、分組合作、問(wèn)題探究
八、鞏固性練習(xí)
1.一質(zhì)量為2千克的滑塊,以4米/秒的速度在光滑水平面上向左滑行。從某一時(shí)刻起,在滑塊上作用一向右的水平力,經(jīng)過(guò)一段時(shí)間,滑塊的速度變?yōu)椋较蛩较蛴?。在這段時(shí)間里水平力做的功為:A.0B.C.D.
2.以初速度v0豎直上拋一小球,若不計(jì)空氣阻力,從拋出到小球的動(dòng)能減少一半所經(jīng)歷的時(shí)間可能為()
A.B.C.(1+)D.(1-)
3.用恒力沿一光滑水平面拉一質(zhì)量為的物體由靜止開始運(yùn)動(dòng)秒鐘,拉力和水平方向夾角,如果要使拉力所做的功擴(kuò)大到原來(lái)的2倍,則()
A.拉力增大到,其他條件不變
B.質(zhì)量縮小到,其他條件不變
C.時(shí)間擴(kuò)大到,其他條件不變
D.使夾角改為,其他條件不變
4.質(zhì)量為的物體在水平面上只受摩擦力作用,一初速度做勻減速直線運(yùn)動(dòng),經(jīng)距離以后速度減為,則()
A.物體與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為
B.物體還能運(yùn)動(dòng)的距離為
C.物體前進(jìn)距離過(guò)程中克服摩擦力做功為
D.若要使物體運(yùn)動(dòng)的路程為2,其初速度至少為
5.如圖所示,木塊A放在木板B的左上端,接觸面不光滑,用力將A拉至B的右端,第一次將B固定在地面上,力做功為,第二次讓B可以在光滑地面上自由滑動(dòng),力做功為,比較兩次做功應(yīng)有()
A.>
B.<
C.=
D.無(wú)法確定
6.如圖所示,水平傳送帶始終以2米/秒的速度勻速運(yùn)動(dòng),傳送帶的AB間相距9米,現(xiàn)將一質(zhì)量為1千克(大小不計(jì))的物塊輕放在A點(diǎn),物塊與傳送帶間的摩擦系數(shù),問(wèn)(1)經(jīng)多長(zhǎng)時(shí)間物塊從傳送到;(2)物塊從過(guò)程中由于摩擦產(chǎn)生多少熱量。
7.質(zhì)量為的物體從距水平地面高為的地方處自由釋放,物體與地面碰撞時(shí)不損失能量,物體在上下運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受到大小恒定的空氣阻力作用。求物體經(jīng)過(guò)多次碰撞下到靜止于地面過(guò)程中所通過(guò)的路程多長(zhǎng)?
8.在光滑水平面上有一靜止的物體,現(xiàn)以水平恒力推這一物體,作用一段時(shí)間后,換成相反方向的水平恒力推這一物體,當(dāng)恒力作用時(shí)間與恒力作用時(shí)間相同時(shí),物體恰好回到原處,此時(shí)物體的動(dòng)能為,求在整個(gè)過(guò)程中,恒力做的功和恒力做的功。
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