动能和动能定理.doc

动能和动能定理
中江实验中学周文望
教学重点
理解动能的概念；会用动能的定义式进行计算.
教学难点
1.探究功与物体速度变化的关系,知道动能定理的适用范围.
2.会推导动能定理的表达式.
课时安排
1课时
教学过程
导入新课
视频导入
利用大屏幕投影展示风力发电与龙卷风的视频片断，让学生观察、自主提问、分组探讨.
教师引导参考问题：1.风力发电是一种重要的节能方法，风力发电的效率与哪些因素有关？
2.龙卷风给人类带来了极大的灾难，龙卷风为什么具有那么大的能量呢？
故事导入
传说早在古希腊时期(公元前200多年)阿基米德曾经利用杠杆原理设计了投石机，它能将石块不断抛向空中，利用石块坠落时的动能，打得敌军头破血流.
同学们思考一下，为了提高这种装置的杀伤力，应该从哪方面考虑来进一步改进？学习了本节动能和动能定理，就能够理解这种装置的应用原理.

问题导入
英国传统跑车的代表品牌莲花也是以制造小排量、车体极度轻量化的速度机器而著称.一辆莲花Elise,排量只有1.8L，由于重量只有675kg，却可以创造出百公里加速5.9s的惊人纪录.
使莲花跑车速度达到100km/h需要对它做多少功？如果这一过程是以恒定的额定功率实现的，那么该车发动机的额定功率大约应是多少？
推进新课
一、动能的表达式
功是能量转化的量度，每一种力做功对应一种能量形式的变化.重力做功对应于重力势能的变化，弹簧弹力做功对应于弹簧弹性势能的变化，前几节我们学习了重力势能的基本内容.“追寻守恒量”中，已经知道物体由于运动而具有的能叫做动能，大家举例说明哪些物体具有动能.
参案：奔驰的汽车、滚动的足球、摆动的树枝、投出的篮球等运动的物体都具有动能.
教师引导：重力势能的影响因素有物体的质量和高度，今天我们学习的动能影响因素有哪些？通过问题启发学生探究动能的影响因素.
学生思考后总结：汽车运动得越快，具有的能量越多，应该与物体的速度有关;相同的速度，载重货车具有的能量要比小汽车具有的能量多，应该与物体的质量有关.即动能的影响因素应该是物体的质量和速度.
问题：如何验证物体的动能与物体的质量和速度的关系？
演示实验：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.
1.让同一滑块从不同的高度滑下，可以看到：高度大时滑块把木块推得远，对木块做的功多.
2.让质量不同的木块从同一高度滑下，可以看到：质量大的滑块把木块推得远，对木块做的功多.
师生总结：物体的质量越大，速度越大，它的动能就越大.即质量、速度是动能的两个影响因素.
问题：动能到底跟质量和速度有什么定量的关系呢？动能的表达式是怎样的？
情景设置一：大屏幕投影问题
一架飞机在牵引力的作用下（不计阻力），在起飞跑道上加速运动，速度越来越大，问：
1.飞机的动能如何变化？为什么？
2.飞机的动能变化的原因是什么？
3.牵引力对飞机所做的功与飞机动能的变化之间有什么关系？
学生讨论并总结回答：
1.在起飞过程中，飞机的动能越来越大，因为飞机的速度在不断增大.
2.由于牵引力对飞机做功，导致飞机的动能不断增大.
3.据功能关系：牵引力做了多少功，飞机的动能就增大多少.由于牵引力所做的功和动能变化之间的等量关系，我们可以根据做功的多少，来定量地确定动能.
情景设置二：大屏幕投影问题，可设计如下理想化的过程模型:
设某物体的质量为m，在与运动方向相同的恒力F的作用下发生一段位移l,速度由v1增加到v2，如图所示.
提出问题：
1.力F对物体所做的功是多大？
2.物体的加速度是多大？
3.物体的初速度、末速度、位移之间有什么关系？
4.结合上述三式你能综合推导得到什么样的式子？
推导：这个过程中，力F所做的功为W=Fl
根据牛顿第二定律F=ma
而=2al,即l=
把F、l的表达式代入W=Fl,可得F做的功W=
也就是W=
根据推导过程教师重点提示：
1.mv2是一个新的物理量.
2.是物体末状态的一个物理量，是物体初状态的一个物理量,其差值正好等于合力对物体做的功.合力F所做的功等于这个物理量的变化，所以在物理学中就用这个物理量表示物体的动能.
总结：1.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.
2.动能的公式：Ek=mv2.
3.动能的标矢性：标量.
4.动能的单位：焦（J）.
教师引导学生分析动能具有瞬时性，是个状态量：对应一个物体的质量和速度就有一个动能的值.引导学生学会从实验现象中思考分析，最终总结归纳出结论.同时注意实验方法——控制变量法.
例质量为2kg的石块做自由落体运动，求石块在第1s末、第2s末的动能是多少？
答案：100J400J
或者先求出石块1s内和2s内的位移，再确定重力做功的对应值，重力做功的值就是石块动能的增加量，即石块的动能值（因为石块的初动能为0）,从而进一步理解功是能量转化