《动能和动能定理》教学设计剖析_动能和动能定理教案
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《动能和动能定理》教学设计
教材内容的地位
动能定理是功能关系的重要体现,是推导机械能守恒定律的依据,因此是本章的重中之重。在整个经典物理学中,动能定理又与牛顿运动定律、动量定理并称为解决动力学问题的三大支柱。也是每年高考必考内容。因此学好动能定理对
每个学生都尤为重要。
新课标要求
(一)知识与技能
1、掌握动能的表达式,理解动能的概念,利用动能定义式进行计算,并能比较不同物体的动能;
2、掌握动能定理的表达式,理解动能定理表述的物理意义,并能进行相关分析与计算;
3、理解动能定理的确切含义,应用动能定理解决实际问题。
4、培养学生探究过程中获取知识、分析实验现象、处理数据的能力。
5、理论联系实际,学习运用动能定理分析解决问题的方法。
(二)过程与方法
1、设置问题启发学生的思考,让学生掌握解决问题的思维方法。
2、探究和验证过程中掌握观察、总结、用数学处理物理问题的方法。
3、经历科学规律探究的过程、认识探究的意义、尝试探究的方法、培养探究的能力。
4、掌握恒力作用下利用牛顿运动定律和功的公式推导动能定理;
(三)情感、态度与价值观
1、感受物理学中定性分析与定量表述的关系,学会用数学语言推理的简洁美;
2、感受成功实验、团结、协作的的魅力,体验探究的愉悦,激发了探究意识,培养学生对科学研究的兴趣;
3、体会从特殊到一般的研究方法,领略自然的奇妙和谐,培养好奇心与求知欲使学生乐于探索。学情分析
1、学生在初中对动能有了感性认识,在高中要定量分析。
2、高中生的认识规律是从感性认识到理性认识,从定性到定量。
3、通过前几节的学习,了解了功并能进行简单的计算初步了解了功能关系。但对物体做的功与其动能的具体关系还不清楚,这就是本节重点解决的问题。教学重点
1、利用实验法探究动能定理;
2、动能定理及其应用。教学难点
1、利用实验法探究动能定理;
2、动能定理及其应用。教学方法
启发式、实验探究、推理归纳法、类比讨论等 教学工具
铁架台(附铁夹)、打点计时器、低压交流电源、导线、纸带、重物(带夹子)、刻度尺、多媒体 教学过程 导入新课
(一)演示实验:(可利用媒体资料中的动画)①介绍实验装置: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.②演示并观察现象
a.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.b.让质量不同的滑块从同一高度滑下,可以看到:质量大的滑块把木块推得远,对木块做的功多.③从功能关系定性分析得到:一个物体能够对外做功,它就具有能量。功是能量转化的量度。做了多少功就有多少能量发生转化。
④由于物体运动而具有的能。物体的质量越大,速度越大,它的动能就越大.那么动能与物体的质量和速度之间有什么定量关系呢? 那么,如何设计一个简便易行的实验,探究功与速度的数量关系呢?
(二)实验探究
根据前面所学的知识,我们知道最容易计算和测量的功是mgh,利用打点计时器可以测量v。因此,在教学中模拟验证机械能守恒定律的实验,为学生创设科学探究的情境,采取回顾旧知识——提出新问题——科学猜想——数学类比推理——分析归纳——实验验证——总结规律——解决实际问题的探究策略,引导学生设计实验方案,归纳实验目的、方法、步骤等展开探究活动。处理数据时通过计算机系统进行,以简化过程节省时间。具体操作如下:
一、回顾旧知识——提出新问题
1.如何计算和测量重力做功?如何测量物体的速度? 2.重力对物体做功,物体的运动速度如何变化呢?
二、创设情境——设计实验——制定计划
1.为避免漫无边际的乱猜,引导学生联想自由落体运动的特点,讨论重力做功和速度变化的关系。根据mgh和测量v的方法制定、设计实验方案。
2.展示学生的设计成果,选择最佳方案分析、补充,归纳出实验目的、原理、器材,装置图:
三、讨论、分析注意事项:
1.装置要竖直,尽量减小纸带与限位孔间的摩擦,纸带无初速释放,重物的质量和密度应较大, 以减小阻力,确保自由落体运动。
2.纸带30F合s = 也可以引导部分学生利用牛顿运动定律解决,并加以比较优劣。【媒体展示——应用总结】 引导学生总结一下动能定理的应用步骤:(1)明确研究对象及所研究的物理过程。
(2)分析物理过程,分析研究对象在运动过程中的受力情况,画受力示意图,及过程状态草图,明确各力做功情况,即是否做功,是正功还是负功。求出这些力的功的代数和。(3)确定始、末态的动能。(未知量用符号表示),根据动能定理列出方程 W总=Ek2—Ek1
(4)根据动能定理建立方程,代入数据求解,对结果进行分析、说明或讨论。课堂总结: 学生叙述
【媒体展示】
1、Ek=m v22、W总= mv22-mv123、动能定理的应用步骤:
(1)明确研究对象及所研究的物理过程。
(2)分析物理过程,分析研究对象在运动过程中的受力情况,画受力示意图,及过程状态草图,明确各力做功情况,即是否做功,是正功还是负功。求出这些力的功的代数和。(3)确定始、末态的动能。(未知量用符号表示),根据动能定理列出方程 W总=Ek2—Ek1(4)根据动能定理建立方程,代入数据求解,对结果进行分析、说明或讨论。布置作业
1.一物体速度由0增加到v,再从v增加到2v,外力做功分别为W1和W2,则W1和W2关系正确的是()A.W1=W2 B.W2=2W1 C.W2=3W1 D.W2=4W1 2.一质量为2 kg的滑块,以4 m/s的速度在光滑的水平面上向左滑行,从某一时刻起,在滑块上作用一向右的水平力,经过一段时间,滑块的速度方向变为向右,大小为4 m/s,在这段时间里水平力做的功为()A.0 B.8 J C.16 J D.32 J 3.物体A和B质量相等,A置于光滑的水平面上,B置于粗糙水平面上,开始时都处于静止状态,在相同的水平力F作用下移动相同的位移,则()A.力F对A做功较多,A的动能较大 B.力F对B做功较多,B的动能较大
C.力F对A和B做功相同,A和B的动能相同 D.力F对A和B做功相同,但A的动能较大
4.一物体静止在不光滑的水平面上,已知m=1 kg,μ=0.1,现用水平外力F=2 N拉其运动5 m,后立即撤去水平外力F,求其还能滑多远?(g取10 m/s2)5.从离地面H高处落下一只小球,小球在运动过程中所受到的空气阻力是它重力的k倍,而小球与地面相碰后,能以相同大小的速率反弹,求小球从释放开始,直至停止弹跳为止,所通过的总路程是多少? 教学后记
这样的探究实验可测量性强,易于操作,便于处理数据,误差较小,既满足了学生的探索情趣——获得新知识,又复习巩固了旧知识,也为验证机械能守恒定律的实验奠定了基础;同时这样开展教学也培养了学生科学、严谨的创新、探索精神,还激发了学生的学习兴趣,体验了探索的艰辛与快乐,启迪了学生的思维,达到了综合运用物理知识和数学工具解决物理问题的目的,可谓一石多鸟。