动能和动能定理教学设计

《动能和动能定理》教学设计西安市第五十五中学樊首望2010年5月《动能和动能定理》教学设计西安市第五十五中学樊首望一、设计理念：本教学设计以新课程的三维目标为依据，重视学生的学习过程，体现“以学生为主体，以教师为主导”的新型师生关系，强化情感、态度与价值观的教育，发展学生的科学素养。力图在教学中营造活跃、宽松的学习氛围，鼓励学生合作探究，为学生与学生、教师与学生的交流与合作创设更多的机会，也为教学活动中的“生成”搭建舞台。其设计特色有二，其一，密切联系实际，从特殊简单问题到一般较复杂问题的循序渐进的研究；其二，教师精心设计引导，学生自然的自主探索，推理，师生互动贯穿整个教学过程。二、教材分析：1．内容：《动能和动能定理》是高中物理（新人教版）必修二的第七章的第7节内容。是本章教学的重点。通过前面几节的学习，学生已认识到某个力对物体做功就一定对应着某种能量的变化。而在初二学生已知道物体由于运动所具有的能叫动能。那么，物体的动能跟哪些因素有关？引起动能变化的原因是什么？就是本节要研究的内容。2．作用：本节内容是上一节内容的一个延伸，也是下一节推导机械能守恒定律的依据，具有承前启后作用。通过本节内容的学习，既深化了对功的概念的理解，使学生对“功是能量转化的量度”有了进一步地理解。拓展了求功的思路并为用功能关系处理问题打开了思维通道。作为力学中最重要的规律之一，它的应用更是贯穿于以后的很多章节。由于动能定理适用于恒力、变力做功，应用十分广泛，所以必须使学生真正的掌握好它。三、学情分析：学生在初中阶段已学习过动能的概念，并知道运动物体的速度越大质量越大，动能就越大。而且通过前面的学习，学生已经初步掌握了“功是能量转化的量度”，知道能量的转化可以通过力做功来实现，这为“动能”“动能定理”的推导埋下了伏笔。但普通中学学生的学习积极性不高，主动性不强，注意力也不够集中，再加上他们数学基础较差，逻辑思维能力和运算能力较弱，所以我在本节课的设计中充分考虑了上述因素。四、三维目标：1、知识与技能目标（1）知道动能的符号、单位和表达式，会根据动能的表达式计算物体的动能。（2）能从牛顿第二定律与运动学公式导出动能定理，理解动能定律的物理意义。（3）领会运用动能定理解题的优越性，理解做功过程就是能量转化或转移的过程。会用动能定理处理单个物体的有关问题。（4）知道动能定理也可用于变力做功与曲线运动的情景，能用动能定理计算变力所做的功。2、过程与方法目标⑴设置情景问题启发学生的思考，让学生掌握解决问题的思维方法。⑵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。⑶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。3、情感态度与价值观目标（1）通过动能定理的推导演绎，培养学生的科学探究的兴趣。（2）激发学生用不同方法处理同一问题的兴趣，会选择用最优的方法处理问题。（3）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。五、教学重点和难点：1.教学重点动能的概念，动能定理及其应用动能的定量化是学生思维突破的障碍，突破的方法是通过复习前面学过的有关知识引导学生通过大胆猜想、推导、类比得出动能的表达式，利用两道经典例题加深学生对动能概念的理解。再以推导动能表达式的方法为依据，通过实例学生可以轻松地推导出动能定理的内容。最后用一道典型例题使学生学会如何用动能定理解决实际问题。2.教学难点动能定理的理解和应用对动能定理深刻的理解比较困难，尤其是动能定理中总功的分析与计算在初学时比较困难，通过例题逐步提高学生解决该问题的能力。通过师生共同讨论动能定理，进一步加深对功与能的关系的理解，让学生对功能关系有更全面、深刻的认识。最后设置情景例题加强学生对动能定理的应用能力。六、教学方法分析：基于上面的教材分析，我运用探究性互助学习教学模式和新课改的理念，结合本校学生特点，以学生为主体，从学生的实际情况出发，使教师能站在学生的角度去与学生一起学习本节内容。因为有前几节的基础，本节可以放手让学生自己去推理和定义动能的表达式，让学生经过感性认识到理性认识的过程，教学的开始要求不能太高，（尤其对于我校学生）要循序渐进，从生活中众多实例出发，通过分析、感受真正体验动能定理的内涵。通过实例分析，引导学生一起推导、讨论、实际检验等环节，让每一位学生都积极参与到课堂教学中来，每一位学生都能享受成功的喜悦。具体用到了“诱导思维法、”“猜想法”、“推理法”、“讨论法”、“讲练结合法”、“归纳法”。七、学习方法分析：学生学习的过程实际上应该是学生主动获取、整理、贮存、运用知识和获得学习能力的过程，因此，在教学中指导学生学习时，应尽量避免单纯地、直接地向学生灌输知识和特定的学习方法。有效的学习方法应该渗透在具体的教学过程中进行。本节课主要渗透以下几个方面的学法指导。1.通过情景实例引导学生用自己已具备的知识去自主的探究、推理、讨论总结、归纳出新的知识和规律。当然教师的合理有效的引导是非常重要的。一定要让学生感觉到学习过程是很自然、很合乎情理的，最终新的物理规律也就水到渠成的得到了。这样学生才能感觉到学习起来比较舒服，也就有了成就感和自信心。2.问题的涉入要由简单到复杂，由特殊到一般，循序渐进，让学生在探究学习过程中有缓冲的机会。通过问题的层层深入，让学生有一步一步向前探索的欲望和兴趣。这也符合人们认知的规律。3.新知识的获取之时正是需要巩固的时候，要准备好典型的例题让刚掌握这一本领的学生一试身手，让他们学会用知识去解决实际问题，并从中总结出处理问题方法。最后做以总结归纳。八、教学过程设计：步骤教学内容设计意图创设情景引入提问：在初中我们学过动能的初步知识，那么什么是物体的动能？物体由于运动而具有的能量叫动能。开门见山，直接点题。课题动能和动能定理问题1、动能的概念进行新课巩固练习1、提问：物体的动能大小和哪些因素有关呢？学生回答：物体的质量和速度越大，它的动能就越大。你有什么方法可以证明？引导学生重复初中所做得滑块撞击木块的实验。演示滑块从斜面上滑下：同一滑块，高度越高，滑块把木块推得越远；同一高度，质量越大，滑块把木块推得越远。教师引导学生得出结论：质量越大、速度越大，物体的动能就越大2、那怎样来定量的表示动能呢？设原来静止在光滑平面上的物体，在一水平外力作用下，获得了一定的速度，即获得了动能，动能由无到有，就是由外力做功实现的。那么我们通过学过的牛顿第二定律和运动学方程在寻找一下功与获得动能的关系。W=Fll=av22=mFv22l=Fmv22W=Fl=221mv板书：公式：Ek=221mv(其中速度v为即时速率)说明：（1）动能的单位：J22111/JNmkgms（2）动能是一个标量，无方向，求和只需用代数相加减3、经典练习强化：例题1、判断：运动物体所具有的能就是动能？分析：错。因为运动的物体除了具有动能以外，还可以具有势能、内能、电能等其他形式的能。所以在运动着的物体所具有的能量中，仅仅由于运动而引起的那部分能量才是动能。例题2、质量10g、以0.8km/s的速度飞行的子弹，质量在初中所学内容的基础上深入探究，激发学生的学习兴趣。学生直接参与探究过程，增加感性认识。设计问题，引导学生分析归纳概括，形成概念，激发探索欲望。这一过程中，对学生的归纳，要给充分的肯定和鼓励，以培养他们大胆猜想的意识和习惯。教会学生得出概念公式后要对他的特性做一个分析，比如单位、矢量性、适用性等等60kg、以10m/s的速度奔跑的运动员，二者相比，那一个的动能大？分析：对子弹：2-3211mv(1010)(0.81000)3200J22kE子弹子弹子弹对运动员：2211mv60103000J22kE运动员运动员运动员可见子弹比运动员的动能大，和我们同学想象的不一样启示：（1）求解题目时不能凭感觉，应带入相应的物理公式（2）求解动能时，各物理量必须用国际单位，即质量用kg、速度用m/s图2物理概念是物理思维的基础，通过两道典型例题的分析，培养学生利用定义解决问题的能力，同时强化对物理概念的理解，并告诫学生在处理概念性题目时应该注意的事项问题2：动能定理的分析4、过渡：我们将刚才推导动能公式的例子改动一下：假设物体原来就具有速度v1，在外力F作用下，经过一段位移l，速度达到v2，如图2，则此过程中，外力做功与动能间又存在什么关系呢？引导学生分析：外力F做功：WF＝Fl外力做的功：FlWK122122EEE2121mvmv结论：可见，外力对物体做的功等于物体在这一运动过程中动能的增量。其中F与物体运动同向，它做的功使物体动能增大。它作用的结果，导致了物体动能的变化。创设情境，让学生自己利用刚才的方法导出动能定理，体验知识的形成过程。实践证明，亲身探究得来的知识印象最深刻，它不仅让学生自然的将上述问题再推广一步：若物体同时受几个方向任意的外力作用，情况又如何呢？如果物体受到几个力的共同作用，动能定理中的W即为这几个力的总功。引导学生推导出正确结论并板书：（1）内容：力在一个过程中对物体所做的功，等于物体在这个过程中动能的变化，这个结论叫做动能定理。用W总表示外力对物体做的总功，用Ek1表示物体初态的动能，用Ek2表示末态动能，则动能定理表示为：W总＝Ek2-Ek1＝ΔEk（2）表达式：W总＝Ek2-Ek1＝ΔEk5、教师强调对动能定理的理解a．外力对物体做的总功的理解有的力促进物体运动，而有的力则阻碍物体运动。因此它们做的功就有正、负之分，总功指的是各外力做功的代数和；又因为W总＝W1+W2+…＝F1·l+F2·l+…＝F合·l，所以总功也可理解为合外力的功W=F合l。b．对该定理标量性的认识因动能定理中各项均为标量，因此单纯速度方向改变不影响动能大小。如匀速圆周运动过程中，合外力方向指向圆心，与位移方向始终保持垂直，所以合外力做功为零，动能变化亦为零，并不因速度方向改变而改变。c．对定理中“变化”一词的理解由于外力做功可正、可负，因此物体在一运动过程中动能可能增加，也可能减少。因而定理中“变化”一词的确切含义为末态与初态的动能差，或称为“改变量”。数值可正，可负。具体表现为：①W合＞0，Ek2＞Ek1，△Ek＞0动能增加②W合＜0，Ek2＜Ek1，△Ek＜0动能减少体会到“发现”的乐趣，而且可以培养学生知识迁移的能力和逻辑推理能力层层深入，步步拓展，从特殊的理想情况到一般的实际情况，进一步推导动能定理的内容概念定律的出来后，引导学生对其内涵和外延作分析，这是正确利用概念定律解体的先决条件，尤其是要特别强调易错和易忘的知识点，要在练习归纳d．对状态与过程关系的理解功是伴随一个物理过程而产生的，是过程量；而动能是状态量。动能定理表示了过程量等于状态量的改变量的关系。e.动能定理是一种求功的方法.f.适用范围既适合于直线运动，也适合于曲线运动；既适用于恒力做功，也适合于变力做功经典练习强化：例3一架喷气式飞机，质量ｍ＝5×103kg，起飞过程中从静止开始滑跑的路程为l＝5.3×102ｍ时，达到起飞速度ｖ＝60ｍ/s，在此过程中飞机受到的平均阻力是飞机重量的0.02倍，求飞机受到的牵引力.解法一：以飞机为研究对象，它做匀加速直线运动受到重力、支持力、牵引力和阻力作用.由牛二：F合＝F1－kmg＝ｍa①运动学公式：ｖ２－０２＝２al②由①和②得lvmkmgF221所以NNlvmkmgF4223321108.1103.52601051010502.02解法二：以飞机为研究对象，它受到重力、支持力、牵引力和阻力作用，这四个力做的功分别为WＧ＝０，W支＝０，W牵＝F1s，W阻＝－ｋｍｇl.据动能定理得：21221212100mvmvkmgllF不同时候不同地方不断加以强化能力不是靠教的，而是要靠耐心时刻培养的，抓住机会，让学生根据动能定理的概念尝试自己解决问题在这道例题中，我利用电脑模拟飞机起跑阶段的情境，从而更直观的说明问题。通过比较，激发学生用不同22val即：lvmkmgF221代入数据