動能動能定理教案

時間:2022-03-15 10:53:00

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動能動能定理教案

【教學(xué)目標(biāo)】

一、知識與技能

1.理解動能的概念,利用動能定義式進(jìn)行計算,并能比較不同物體的動能;

2.理解動能定理表述的物理意義,并能進(jìn)行相關(guān)分析與計算;

3.深化性理解的物理含義,區(qū)別共點力作用與多方物理過程下的表述;

二、過程與方法

1.掌握恒力作用下利用牛頓運動定律和功的公式推導(dǎo)動能定理;

2.理解恒力作用下牛頓運動定律理與動能定理處理問題的異同點,體會變力作用下動能定理解決問題的優(yōu)越性;

三、情感態(tài)度與價值觀

1.感受物理學(xué)中定性分析與定量表述的關(guān)系,學(xué)會用數(shù)學(xué)語言推理的簡潔美;

2.體會從特殊到一般的研究方法;

【教學(xué)重、難點】

動能定理的理解與深化性應(yīng)用

【教學(xué)關(guān)鍵點】

動能定理的推導(dǎo)

【教學(xué)過程】

一、提出問題、導(dǎo)入新課

通過探究“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,感知教材

1.動能與什么有關(guān)?等質(zhì)量的兩物體以相同的速率相向而行,試比較兩物體的動能?如果甲物體作勻速直線運動,乙物體做曲線運動呢?

已知,甲乙兩物體運動狀態(tài)是否相同?動能呢?

車以速度做勻速直線運動,車內(nèi)的人以相對于車向車前進(jìn)的方向走動,分別以車和地面為參照物,描述的是否相同?說明了什么?

通過以上問題你得出什么結(jié)論?

2.動能定理推導(dǎo)時,如果在實際水平面上運動,摩擦力為,如何推導(dǎo)?

如果在實際水平面上先作用一段時間,發(fā)生的位移,爾后撤去,再運動停下來,如何表述?

3.試采用牛頓運動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);→機械運動狀態(tài);

⑵標(biāo)量性:大小,無負(fù)值;

⑶相對性:相對于不同的參照系,的結(jié)果往往不相同;

⑷,表示動能增加,合力作為動力,反之做負(fù)功;

(二)動能定理

1.公式的推導(dǎo):

2.表述:

3.理解:

⑴對外力對物體做的總功的理解:有的力促進(jìn)物體運動,而有的力則阻礙物體運動。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;又因為,所以總功也可理解為合外力的功。即:如果物體受到多個共點力作用,同時產(chǎn)生同時撤銷,則:;如果發(fā)生在多方物理過程中,不同過程作用力個數(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,物體從靜止開始運動,滑行后撤掉,物體與地面之間的滑動摩擦系數(shù)為,求:撤掉時,木箱的速度?木箱還能運動多遠(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,路面不同段滑動摩擦系數(shù)是不一樣的,如何表示

解析:

⑵對該定理標(biāo)量性的認(rèn)識:因動能定理中各項均為標(biāo)量,因此單純速度方向改變不影響動能大小。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動過程中,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,動能變化亦為零,并不因速度方向改變而改變。

⑶對定理中“增加”一詞的理解:由于外力做功可正、可負(fù),因此物體在一運動過程中動能可增加,也可能減少。因而定理中“增加”一詞,并不表示動能一定增大,它的確切含義為末態(tài)與初態(tài)的動能差,或稱為“改變量”。數(shù)值可正,可負(fù)。

⑷對狀態(tài)與過程關(guān)系的理解:功是伴隨一個物理過程而產(chǎn)生的,是過程量;而動能是狀態(tài)量。動能定理表示了過程量等于狀態(tài)量的改變量的關(guān)系。

⑸動能定理中所說的外力,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動能定理的表達(dá)式是在物體受恒力作用且做直線運動的情況下得出的,但對于外力是變力,物體做曲線運動的情況同樣適用。

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無初速度地滑下,到達(dá)點后速度變?yōu)?,然后又在水平地面上滑行位移后停在處?/p>

求:

1.物體從點滑到點的過程中克服摩擦力做的功?

2.物體與水平地面間的滑動摩擦系數(shù)?

3.如果把物體從點拉回到原出發(fā)點,拉力至少要做多少功?

引伸思考:物體沿斜面下滑過程中,如果在點放一擋板,且與物體碰撞無能損,以原速率返回,求最終物體停留在什么地方?物體在斜面上通過的路程是多少?

六、方法歸納

動能定理的應(yīng)用步驟:

(1)明確研究對象及所研究的物理過程。

(2)對研究對象進(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)的動能。(未知量用符號表示),根據(jù)動能定理列出方程。

(4)求解方程、分析結(jié)果。

七、分組合作、問題探究

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。從某一時刻起,在滑塊上作用一向右的水平力,經(jīng)過一段時間,滑塊的速度變?yōu)?,方向水平向右。在這段時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,若不計空氣阻力,從拋出到小球的動能減少一半所經(jīng)歷的時間可能為()

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動秒鐘,拉力和水平方向夾角,如果要使拉力所做的功擴大到原來的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.時間擴大到,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動,經(jīng)距離以后速度減為,則()

A.物體與水平面間的動摩擦因數(shù)為

B.物體還能運動的距離為

C.物體前進(jìn)距離過程中克服摩擦力做功為

D.若要使物體運動的路程為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,力做功為,比較兩次做功應(yīng)有()

A.>

B.<

C.=

D.無法確定

6.如圖所示,水平傳送帶始終以2米/秒的速度勻速運動,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)的物塊輕放在A點,物塊與傳送帶間的摩擦系數(shù),問(1)經(jīng)多長時間物塊從傳送到;(2)物塊從過程中由于摩擦產(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,物體與地面碰撞時不損失能量,物體在上下運動過程中受到大小恒定的空氣阻力作用。求物體經(jīng)過多次碰撞下到靜止于地面過程中所通過的路程多長?

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)恒力作用時間與恒力作用時間相同時,物體恰好回到原處,此時物體的動能為,求在整個過程中,恒力做的功和恒力做的功。