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《動(dòng)能的改變》教學(xué)設(shè)計(jì) [教材分析] 動(dòng)能定理是力學(xué)中的一條重要規(guī)律。本節(jié)課首先介紹動(dòng)能的概念，通過實(shí)例讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到運(yùn)動(dòng)的物體具有能量，稱為動(dòng)能。讓學(xué)生感受動(dòng)能的大小與哪些因素有關(guān)？再給出動(dòng)能的表達(dá)式。探究恒力做功與動(dòng)能改變的關(guān)系時(shí)，利用氣墊導(dǎo)軌老師操作學(xué)生讀數(shù)，有條件的話可以分組實(shí)驗(yàn)，通過分析數(shù)據(jù)讓學(xué)生得出結(jié)論。然后再根據(jù)牛頓第二定律讓學(xué)生自行通過理論推導(dǎo)得出動(dòng)能定理。 [教學(xué)設(shè)計(jì)] [教學(xué)目標(biāo)] [知識(shí)與技能] 1．理解動(dòng)能的概念： （1）知道什么是動(dòng)能。 （2）知道在國際單位制中動(dòng)能的單位是焦耳（J）；動(dòng)能是標(biāo)量，是狀態(tài)量。 2．掌握動(dòng)能定理： ?。?span lang=EN-US>1）掌握外力對(duì)物體所做的總功的計(jì)算，理解“代數(shù)和”的含義。 （2）理解和運(yùn)用動(dòng)能定理。 [過程與方法] 1．讓學(xué)生體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)與探究的方法 2．讓學(xué)生練習(xí)理論推導(dǎo)的方法 ［情感態(tài)度與價(jià)值觀］ 讓學(xué)生體會(huì)到生活中的物理現(xiàn)象，體會(huì)到理論與實(shí)踐相結(jié)合的研究和學(xué)習(xí)的方法。 ［教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)］ 1．本節(jié)重點(diǎn)是對(duì)動(dòng)能公式和動(dòng)能定理的理解與應(yīng)用。 2．動(dòng)能定理中總功的分析與計(jì)算在初學(xué)時(shí)比較困難，應(yīng)通過例題逐步提高學(xué)生解決該問題的能力。 3．通過動(dòng)能定理進(jìn)一步加深功與能的關(guān)系的理解，讓學(xué)生對(duì)功、能關(guān)系有更全面、深刻的認(rèn)識(shí)，這是本節(jié)的較高要求，也是難點(diǎn)。 ［教學(xué)用具］ 投影儀與幻燈片若干，氣墊導(dǎo)軌裝置。 ［教學(xué)時(shí)數(shù)］ 一課時(shí) ［教學(xué)過程］ 一、 引入新課 展示圖片：體會(huì)物體具有能量。 二、探究學(xué)習(xí) （一）動(dòng)能 1．什么是動(dòng)能？它與哪些因素有關(guān)？請(qǐng)學(xué)生舉例回答，然后總結(jié)作如下板書： 物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能叫動(dòng)能，它與物體的質(zhì)量和速度有關(guān)。 2．動(dòng)能公式： 動(dòng)能與功一樣，也是標(biāo)量，不受速度方向的影響。它在國際單位制中的單位也是焦耳（J）。一個(gè)物體處于某一確定運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，它的動(dòng)能也就對(duì)應(yīng)于某一確定值，因此動(dòng)能是狀態(tài)量 ?。ǘ┖懔ψ龉εc動(dòng)能改變的關(guān)系 １．實(shí)驗(yàn)與探究： ?。ǎ保┰O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn) 考慮測量哪些物理量？用什么方法和什么器材進(jìn)行實(shí)驗(yàn)？ ?。ǎ玻?shí)驗(yàn)方案?。裕?span lang=EN-US> ?。ǎ常┳约涸O(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表并將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)填寫在表中。
?。ǎ矗┯蓪?shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出結(jié)論： 恒力做功與動(dòng)能改變的關(guān)系是：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ ?。ㄈ﹦?dòng)能定理 １．動(dòng)能定理的推導(dǎo) 假設(shè)物體原來就具有速度v1，在合外力F作用下，經(jīng)過一段位移s，速度達(dá)到v2，如圖2，則此過程中，外力做功與動(dòng)能間又存在什么關(guān)系呢？ 根據(jù)牛頓第二定律學(xué)生自行推導(dǎo)： 合外力對(duì)物體所做功等于物體動(dòng)能的改變。這個(gè)結(jié)論叫動(dòng)能定理。 用W總表示合外力對(duì)物體做的功，用Ek1表示物體初態(tài)的動(dòng)能，用Ek2表示末態(tài)動(dòng)能，則動(dòng)能定理表示為： ?。玻畬?duì)動(dòng)能定理的理解： 動(dòng)能定理是學(xué)生新接觸的力學(xué)中又一條重要規(guī)律，應(yīng)立即通過舉例及分析加深對(duì)它的理解。 a．對(duì)合外力對(duì)物體做功的理解 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，合外力的功可理解為總功，總功指的是各外力做功的代數(shù)和；W總=W1＋W2＋…=F1·s＋F2·s＋…=F合·s。 b．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。如勻速圓周運(yùn)動(dòng)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(dòng)能變化亦為零，并不因速度方向改變而改變。 c．對(duì)定理中“變化”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)過程中動(dòng)能可增加，也可能減少。因而定理中“變化”一詞，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)。 d．對(duì)狀態(tài)與過程關(guān)系的理解 功是伴隨一個(gè)物理過程而產(chǎn)生的，是過程量；而動(dòng)能是狀態(tài)量。動(dòng)能定理表示了過程量等于狀態(tài)量的改變量的關(guān)系。 ?。常}講解或討論 主要針對(duì)本節(jié)重點(diǎn)難點(diǎn)——動(dòng)能定理，適當(dāng)舉例，加深學(xué)生對(duì)該定理的理解，提高應(yīng)用能力。 例．在水平放置的長直木板槽中，一木塊以 此例是為加深學(xué)生對(duì)負(fù)功使動(dòng)能減少的印象，需正確表示動(dòng)能定理中各物理量的正負(fù)。解題過程如下： 設(shè)木板槽對(duì)木塊摩擦力為f，木塊質(zhì)量為m，據(jù)題意使用動(dòng)能定理有： 二式聯(lián)立可得：s2= 此題也可用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式和牛頓定律來求解，但過程較繁，建議布置學(xué)生課后作業(yè)，并比較兩種方法的優(yōu)劣，看出動(dòng)能定理的優(yōu)勢。 ?。矗畡?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程。 ?。?span lang=EN-US>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 W總＝Ek2—Ek1 （4）求解方程、分析結(jié)果。 三、課堂小結(jié) 1．對(duì)動(dòng)能概念和計(jì)算公式再次重復(fù)強(qiáng)調(diào)。 2．對(duì)動(dòng)能定理的內(nèi)容，應(yīng)用步驟，適用問題類型做必要總結(jié)。 3．通過動(dòng)能定理，再次明確功和動(dòng)能兩個(gè)概念的區(qū)別和聯(lián)系、加深對(duì)兩個(gè)物理量的理解。 四、達(dá)標(biāo)檢測 １、試比較下列每種情況下，甲、乙兩物體的動(dòng)能：（除下列點(diǎn)外，其他情況相同） ?、傥矬w甲的速度是乙的兩倍；②物體甲向北運(yùn)動(dòng)，乙向南運(yùn)動(dòng)； ?、畚矬w甲做直線運(yùn)動(dòng)，乙做曲線運(yùn)動(dòng)；④物體甲的質(zhì)量是乙的一半。 ２、一物體做變速運(yùn)動(dòng)時(shí)，下列說法正確的是 [ ] A．合外力一定對(duì)物體做功，使物體動(dòng)能改變 B．物體所受合外力一定不為零 C．合外力一定對(duì)物體做功，但物體動(dòng)能可能不變 D．物體加速度一定不為零 ３、質(zhì)量m= |
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