高中物理第四章机械能和能源4动能动能定理教案2教科版必修2

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1、第4节动能动能定理教学准备：多媒体电脑及大屏幕投影、打点计时器、小车、测力计、纸带、砝码．教学过程：一、引入新课：创设物理情境，引发学生思考2．对“动能的变化”原因的初步探究．教师启发：前边我们学过，力对物体做功会对应某种形式的能的变化，例如重力做功对应于重力势能的变化，弹簧弹力做功对应于弹性势能的变化，那么什么原因使物体的动能发生变化呢？（1）多媒体演示实验．实验1：小球在空中下落的过程，重力做正功，动能增大．实验2：沿粗糙平面滑动的小车由运动到静止，由于摩擦阻力做负功，小车的动能减小．（2）学生观察实验现象．（要求学生观察物体在

2、运动过程中的受力情况、各力做功情况，及物体动能的变化情况，对于现象进行讨论，由学生代表说出．）（3）引导学生得出：外力做功（牵引力、阻力或其他力等）是物体的动能改变的原因．二、探究过程：合外力做功和物体动能的变化1．理论探究外力做功与物体动能的变化之间的定量关系．教师提供以下几种物理情境，运用牛顿运动定律推导外力做功与物体动能的变化之间的定量关系．用多媒体展示情境1：质量为m的物体，在光滑水平面上，在与运动方向相同的水平外力F的作用下，发生一段位移L，速度由v1增加到v2．情境2：质量为m的物体，在粗糙水平面上，在摩擦力Ff的作用下

3、，发生一段位移L，速度由v1增加到v2．情境3：质量为m的物体，在粗糙水平面上，在与运动方向相同的水平外力F和摩擦力Ff的作用下，发生一段位移L，速度由v1增加到v2．学生分组推导，将结论填入下面的表格中，并用语言表述本小组的结论．教师在学生表述自己得出的结论（各组的结论）后，引导学生得出动能定理的具体内容，即合外力对物体所做的功等于物体动能的变化，可以表示为：2．实验探究（分组实验研究）合外力做功和动能变化的关系．教师指导学生进行实验．（1）实验目的：研究合外力做功和物体动能变化之间的定量关系，得出关系式．（2）介绍实验器材：电磁

4、打点计时器，一端附有滑轮的光滑长木板，小车，纸带，细绳，砝码，弹簧测力计，小盘，刻度尺，导线，电源．（3）实验过程：把附有滑轮的长木板放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面，把打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端，连接好电路．在实验小车上先固定一个弹簧测力计，测力计的一端连接轻绳，使细绳跨过定滑轮，挂一个小盘，盘内放上砝码，盘与砝码的总质量远小于小车的质量，测力计的示数为小车受到的拉力F，把纸带穿过打点计时器，并把纸带的一端固定在小车的后端．把小车停在靠近打点计时器处，接通打点计时器电源后，放开小车，小车在细绳拉力作用下拖着纸带运动，打点

5、计时器就在纸带上打下一列小点，记录下纸带（即小车）移动的规律．换上新纸带，重复实验几次，从几条纸带中挑选点迹清晰的纸带进行测量．在挑选的纸带上，记下第一个点的位置O，并在纸带上从任意点开始依次选取几个点1、2、3、4、……并量出各点到位置O的距离，这些距离就是小车运动到点1、2、3、4……时经过的距离x1、x2、x3、x4……小车的运动可认为是匀变速直线运动，因此可根据时间t内的平均速度等于该时间中点t/2时刻的瞬时速度，计算出小车在打下点2、3、4……时的瞬时速度v2、v3、v4……进而计算出小车运动到2、3、4……过程中合外力对

6、它做的功W以及所增加的动能，并填入表格，在图上再出图像．从实验数据和图像可以得出什么结论？学生讨论：如果长木板表面比较粗糙，小车与木板之间的摩擦不可忽略，需要采取哪些措施？通过上面的实验可以得到合外力所做的功W与物体动能的改变量ΔEk之间的关系是W＝ΔEk这与通过理论推导得出的结论是一致的．3．结论：合外力所做的功等于物体动能的变化，这称为动能定理．表达式W＝ΔEk（1）学生讨论：①当合外力做正功时，物体动能如何变化？②当合外力做负功时，物体动能如何变化？学生回答：①当合外力做正功时，物体动能增加．②当合外力做负功时，物体动能减小．

7、（2）教师提出问题：当物体受变力作用，或物体做曲线运动时，如何计算物体动能的变化？教师引导学生分析，当物体受变力作用，或物体做曲线运动时，可把过程分解成许多小段，按照受恒力作用的直线运动求解．通过理论分析和实验证明，同样能得到动能定理．（三）动能定理的应用应用一：为了安全，在公路上行驶的汽车之间应保持必要的距离．已知某高速公路的最高限速vmax＝120km/h，假设前方车突然停止，后面车司机发现这一情况，从制动操作到汽车开始减速需要通过的位移为17m，制动时汽车受到的阻力为汽车受到的重力的0.5倍，该高速公路上汽车间的距离至少应为多

8、大？（g＝10m/s2）分析：路面阻力对汽车做负功W＝－0.5mgx,汽车的动能减小直至为零．由动能定理W＝ΔEk,则可得汽车制动后的滑行距离为：所以汽车之间的距离至少是x总＝128m应用二：足球被运动员踢出时的瞬间速度达到了216k