动能和动能定理 教学设计

动能 动能定理

教 学 设 计

张华

资阳中学

动能 动能定理

一、教学内容分析

本节内容选自《高中物理教科版必修2》第4章第4节。教学对象为高一学生。从教材编排上看，它位于功和能之后，机械能守恒定律之前。不仅是对运动学、牛顿运动定律以及功能关系等知识的巩固运用，同时也为后面学习机械能守恒打下了坚实的基础。从教材内容上看，通过实验探究功和速度之间的关系。此处我添加演示实验是为帮助学生重建对动能的感性认识而设计的，体现了从感性到理性，从定性到定量的逐渐深化的教学程序。然后以恒力作用下物体做匀加速直线运动过程推导出动能表达式，最后学习动能定理的内容、物理意义及其运用。并且它将运动、力、功以及能量结合在一起，要求学生从一个新的角度思考物理力学问题，即从功和能相互关系的角度定量分析解决力学问题。 二、学生学情分析

学生经历了匀变速直线运动的实验探究过程，学习了自由落体运动、牛顿运动定律等相关知识，已经掌握了一些科学研究方法。而通过前两节功以及功和能的学习，又为学生学习动能定理打下了理论基础。虽然初中学生已经接触了有关动能的初步知识，对动能具有一定的感性认识，但缺乏理性分析和思考。这与学生缺乏必要的物理思想和方法密切相关。对于高一学生而言，他们对探究新知识有较强的探究欲望。高一学生正处于从初中物理学习到高中物理学习的过渡时期，需要学生完成从感性认识到理性认识的过渡，从形象思维到抽象思维的过渡，从单因素的简单逻辑思维到多因素的复杂逻辑思维的过渡。因此如何帮助学生建立对动能的理性认识以及帮助学生从本质上理解动能定理的作用和地位是本课教学的关键。 三、设计思想

有效的物理教学活动必须建立在学生已有的认知发展水平和知识基础之上。对于高一学生而言，他们的综合分析能力、归纳演绎能力以及逻辑推理能力还没有很好的形成。针对这种情况，本节课注重理论联系实际生活，创设物理情景，采用直观演绎法、设疑诱导法和探究发现法来组织学生展开探究性的教学活动。大胆将动能表达式的推导交给学生，让学生自主探究不同情景下合外力所做的功，通过相互交流各自得出的结论，并分析结论，探究动能表达式。在此基础上一进步总结归纳动能定理。学生亲历知识的发生与发展过程，在自主探究中学习新知，获得新知。这对其终生学习和终生发展都具有积极意义。同时本节课利用学生个体差异性，运用评价手段引导学生对比、分析：运用动力学及牛顿运动定律解题法、分过程运用动能定理解题法以及全过程运用动能定理解题法，这三种解题方法的利与弊，帮助学生直观的感受动能定理的优越性，正确认识动能定理的作用和地位。较好地将新课程理念结合于教学实际中。主要教学流程如下图所示：

开始 创设情境 复习引入 合作探究 建构新知 学以致用 巩固新知 小结升华

回归生活 四、教学目标

视频 生活实例 复习动能概念 演示实验 定性分析影响动能大小的因素 视频 汽车启动 动能初探分析汽动能如何变化以及 发生变化的原因 探究创设情境探究动能表达式 动能表达学生自主推导功和物体式的质量和速度之间关系 深入理解动能 动能表达式及物理意义 动增设三种情境，总结动能定理 能定理的设置例题 探究，理解题并分析不同解解题方法的利与弊 ，应用 总结归纳运用动能定理解题 的一般步骤及优越性 小结升华，课外拓展 结束

知识的获取：1.使学生进一步理解动能的概念，掌握动能的表达式。 2.运用演绎推导方式推导动能定理的表达式。

知识的应用：1.理论联系实际，学习运用动能定理分析解决问题的方法。

2.应用动能定理解决实际问题。

知识的增强：1.通过动能定理的演绎推导，培养学生对科学研究的兴趣。

2.对学生进行探索研究和科学思维能力的训练。

五、教学重点和难点

重点：动能表达式的推导，动能及动能定理的理解和运用。 难点：动能定理的理解和应用。 六、教学准备

PPT课件以及相关视频材料 动能大小探究实验演示仪 七、教学过程设计

教学环节 教 师 活 动 【老师】通过上节课的学习我们已经知道了。但具体的 数学表达式是什么呢？ 【播放视频】1.龙卷风 2.海啸 【提问】它们有什么共同点？ 【老师】无论是龙卷风还是海啸创设情景 复习引入 （约3—5分钟） 学 生 活 动 设 计 意 图 从生活实例出发，让学生自己去发现运动的物体具有能量，进而复习动能概念，在激发学生的学习兴趣和活跃课堂气氛的基础上，引导学生从生活走向物理体现物理来源于生活的理念。 【观看视频，思考问题】 【回答】都在动，都具有破坏力。 【归纳、总结】这些实例都说明了：物体在运动的过程中具有一定的能量。 【板书】物体由于运动而具有的能量称之为动能。 【思考、回忆】影响物体动能大小的因素。 质量和速度 都给我们展示了其蕴含的巨大能量和威力我们把这种由于物体运动而具有的能量在科学上我们称之为动能。当然物体的动能也不只是给我们带来灾难，他也给我们带来了不少实惠。 既然动能充斥在我们生活中我们就因该来了解，学习和掌握它。那么我们回忆初中所学知识。物体动能由什么因素决定呢？

【演示实验】多媒体展示实验过程：小车1从斜面滑下，与小车2相碰，并推动小车2做功。 【观察实验演示过程】 实验步骤： <1>高度相同改变小车1的质量 <2>质量相同改变小车1的高度 【提问】 创设情景 复习引入 问题1:实验中我们采取了什么方法? 问题2:你看到了什么现象？这些现象说明了什么问题？ 【回答】控制变量法。 演示实验是为了帮助学生重建对动能的感性认识而设计的，体现了从【通过观察的实验现象，感性到理性，分析得出结论】当高度相从定性到定同改变小车1的质量时，量的逐渐深可以看到：小车1质量增大时把小车2推得远，对下车2做功多。既小车1在最低点时动能大。 【通过实验分析得出结论】当质量相同改变小球1滑下的高度时，可以看到高度增大时把小车2推得远，对小车2做功多。小车在最低点时动能大。 【总结、归纳】实验表明，质量越大，速度越大，物体的动能也就越大。 化的教学程序。激发学生学习物理的兴趣。同时培养学生观察现象，分析现象的能力。

【播放视频】 汽车启动的过程。 【提问】 问题1：汽车的动能是如何变化的？ 问题2：汽车动能变化的原因是什么？ 动能初探 问题3：根据功能关系，力所做的功与动能变化之间有什么关系？ 合作学习 建构新知 （约25—28分钟） 【观看视频，思考问题】 【回答】汽车起跑时速度越来越大，因此汽车的动能也在不断增大。 【回答】牵引力对汽车做正功，导致汽车的动能不断增大。 【回答】合外力所做的功等于物体动能的变化。 【聆听、理解】 设计此环节是为下一环节探究动能表达式提供理论支撑，即引导学生从做功与动能变化的等量关系出发，探究动能表达式以及动能定理。 【总结】由于合外力所做的功与动能变化之间具有等量关系，我们可以根据做功的多少，来定量地确定动能。动能应该怎样表达呢？ 【投影】请同学们推导下列物理情景中合外力所做的功与物体的速度和质量之间的关系： 探究动能表达式 创设情境：情境1：质量为m的物体，以初速度v1水平向右运动，在恒力F的作用下，发生一段位移s，速度增加到v2。 结论一：物体只受一个动力时，外力对物体所做的功等于学生自主探究动能表达式体现了学生学习12突mv这个物理的主动性，2出了教学重点。 量的变化。

巡视课堂并点拨学生推导过程中出现的问题。 【提问】通过这个结论，你们能找出动能的表达式吗？ 此环节由学生自己总结，教师做适当引导。 【归纳】从同学们的结论中可以看出，合力F所做的功等于 培养学生用数学的方法解决物理问题的能力。 【观察结论、分析结论， 先独立思考问题，再相 培养学生分析数据、处理数据的能力、根据数据总结归纳结论的能力以及语言表达能力。 合作学习 建构新知 12互讨论交流】 这个物理量的变化。可见mv探究2 12动能“mv”很可能是一个具有特2表达式 定意义的物理量，因为它在过程终了与过程开始时的差，正好等与力对物体做的功。物体的动能与质量和速度有关，而这个物理量中也只涉及到了质量和速度。所以“12mv”就是我们寻找的2动能表达式。由功能关系：做功是能量转化的量度，也印证了我们的想法。 【板书】 1.物体的动能等于物体质量与速度的平方的乘积的一半。 2.表达式：Ek =合作学习 建构新知 深入理解【提问】 问题1：动能的单位？ 【推导】 把问题 交给学生，帮助学生在独立分析解决问题的过程中掌握知识点，形成知识体系。体现学生学习的主动性。 1kg(m/s)21kgm/s2m12mv 21Nm1J 【回答】动能是标量。因为能量是标量，而动动能 问题2：动能是矢量还是标量？ 问题3：动能是过程量还是状态能是能量的一种，所以量？ 【板书】1.单位：焦耳（J） 2.动能是标量，状态量 动能是标量。 【回答】是状态量因为速度是状态量，质量是物体的固有属性。

【增设情境】请同学们推导下列物理情景中合外力所做的功与物体的动能之间的关系。 情景二：质量为m的物体自由落下，当下落距离为h时，速度为【进行分组推导其中一个情景中合外力所做的功】 【每一小组派代表表述自己的结论】 结论二：物体只受重力作用，重力对物体所做v2。 情景三：一辆质量为m的物体，以初速度为v1水平向右运动，地面滑行一段位移s后停下，受到地面对其产生的摩擦力为f。 情景四：一质量为m，初速度为v1探究动能定理 的物体水平向右运动，在与运动方向相同的恒力F的作用下，沿粗糙水平面运动了一段位移s，速度变为v2，其过程中受到的摩擦力为f。 将学生的结论用表格展出 【点拨】通过刚才推导出的结论，同学们能否找出做功与物体动能变化的关系吗？ 当学生回答的不够准确时，给予学生适当点拨。 【总结】同学们得出的这个结论就是我们今天学要学习的第二个内容——动能定理：合力所做的功等于物体动能的改变。 【板书】动能定理 1．内容：合外力所做的功等于物体动能的改变。 2.表达式：W合＝Ek2-Ek1＝ΔEk 的功等于12mv这个物2理量的变化。 结论三：物体只受一个阻力时，外力对物体所学生在团队合作中感12做的功等于mv这个受探究的乐2物理量的变化。 结论四：物体既受动力又受阻力作用时，外力对物体所做的总功等于趣，培养合作精神以及团队精神。由于学生亲历了12mv这个物理量的变前面的探究2过程，经老师化。 【相互交流、讨论，说出自己的观点】 不论外力是几个，也不论外力是动力还是阻力，外力是重力、摩擦力还是其他性质的力，合外力对物体所做的功总是等于物体动能的变化。 适当点拨后学生能很容易的总结出动能定理。

【提问】 问题1：合外力分别做正功、负功时，动能如何变化？ 问题2：“力”一定是恒力吗？从深入理解动能定理 初态到末态物体一定做直线运动吗？ 【说明】动能定理不仅适用于恒力做功，物体做直线运动，而且同样适用于变力做功，物体做曲合作学习 建构新知 【投影例题】一个质量为m的物线运动。 【思考、回答】合外力通过设置问题组，层层递做正功，W合>0，ΔEk >0，进，帮助学生动能增加； 合外力做负功，W合逐渐深入理解动能定理。 <0，ΔEk<0，动能减少。 【思考、回答】动能定理是在恒力做功，物体做直线运动的情况下推导出来的，所以这里的力是恒力，物体也应该要做直线运动。 学生由于思维定势容易得出错误结论，而对动能定理适用于变力做功物体做曲线运动的原因，这里将暂不做解释说明，将它放在第二课时作详细讲解。 可能的解题方法： 由于学生的个体差异性，会产生不同的解题方法。通过对比分析，让学生充分感知使用动能定理的优越性，进而帮助学生从本质上体，从斜面上高h处由静止滑下，解法一：用牛顿定律和 并紧接着在水平面上滑行一段距离后停止。量得停止处到开始运运动学公式求解。 动处的水平距离为S，如图所示，解法二：分过程运运用不考虑物体滑至斜面底端的碰撞作用，并设斜面与水平面对物体动能定理求解。 运用 的摩擦因数相同．求摩擦因数μ。 解法三：全过程用动能提高 定理求解。 hs 理解动能定理，从而化解了教学难点。 巡视课堂，寻找解题方法具有代表性的同学在黑板上展示其解题过程。

引导学生分析比较三种方法的利与弊。 合作学习 建构新知 【总结】 运用 提高 1. 运用动能定理解题的一般步骤。 2. 运用动能定理解题的优越性。 【讲述】带领全班同学一起回顾本节课的教学内容。 【课后练习题】 探究1：将一个小结升华 课外拓展 （约3—5分钟） 物体向上抛出，如果忽略空气阻力，物体向上抛到最高点时间与从最高点落回手上经历的时间相等，通过实验测得手急速竖直向上抛出小石块，手对石块所作的功。 学生相互交流自己对三种解法的看法。 【回忆、理解、形成知识体系】 【愉快接受任务】 帮助学生梳理知识点，形成知识体系，完成知识的意义建构。 从物理回归生活，激发学生用所学知识解决实际问题的兴趣。 附表1：

情景 1 2 3 4

结 论 2v2v12121212W1mghmgmv2mv1mv2 2g22222v2v11122W2Fsmamv2mv1 2a222v2v1212121mv2mv1mv12 W3fsma2a2222v2v12112(Ff)smv2mv12 W4Fsfsma2a22

八、板书设计

九、几点说明

本课教学从动能概念到动能表达式再到动能定理，展现了一个完整的探究过程。意在帮助学生在探究中学习新知、获得新知。