3.1探究动能变化和做功的关系

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1、3.1探究动能变化和做功的关系【教学目标】1.让学生通过理论分析和实验探究，经历动能定理的探究过程并理解动能定理的物理意义。2.通过动能定律的探究，认识动能的变化必须经过做功的过程，近一步加深对功的理解，以及对功、能关系的认识。从能量变化的角度认识正功和负功。3.通过学生自己设计实验方案、完成实验操作、进行数据收集和处理、归纳总结出实验结论并进行误差分析的一系列过程，从而提高学生的实验能力。【教学方法】本节课采用教师引导和学生探究相结合的方式，同时用多媒体手段辅助教学。【教学准备】1.自由落体运动或平抛运动的频闪照片（来自教材）。2.用打点计时器研究加速

2、运动的小车（来自验证牛顿第二定律的实验）。3.气垫导轨。【教学过程】本节课按2课时进行。第一课时：通过理论分析，探究动能定律，建立动能的概念。第二课时：通过实验探究动能定律。第一课时教学过程说明【教师设疑】（展示图片）请看教材P41图3-2，汽车在不变的牵引力作用下运动，以前我们是从什么角度来研究这一物理现象的？牛顿定律和运动学规律。这是不是唯一的研究方法呢？高中阶段我们还可以从能量的角度去研究。这样，我们才能全面而又深刻的揭示物理现象的内在本质。也就是说我们这一章所学有关功和能量的知识使我们能够从另一个角度研究物体运动。【教师引入课题】（用多媒体展示三

3、幅图片。）其实在初中我们就学过功和能的相关知识，请看教材P46图3-7，你能不能从功和能的角度解释在高速公路上为什么要对汽车限速?教材P77图4-29是大型露天游乐场中的过山车，你能从能量守恒的角度来说明过山车为什么要从很高的轨道顶端释放吗？教材P65图4-13所示的是上海“轨道交通3号线”某车站的设计方案，这样的设计为什么能节省能源？当然实际生活中还有许多例子与功和能密切相关，从这节课开始老师将会带领大家沿着前人的足迹去探究这片未知的邻域，去揭开功和能神秘的面纱。【老师引导】展示教材P42图3-3。如图所示，在平直公路上，一辆汽车在牵引力的作用下（不计

4、阻力），随着位移的增大，牵引力做的功越来越大，汽车的速度越来越大，汽车的动能也越来越大，那么汽车动能的变化跟牵引力做的功究竟有什么关系呢？【教师板书】探究动能变化和功的关系。【教师提问】出示幻灯片：假设有一辆质量为m的汽车，在不变的牵引力F的作用下行驶速度由v1增加到v2，相应的行驶距离为s。那么在此过程中，汽车的加速度多大？始末运动的速度v1、v2跟加速度a、距离s的关系如何？由此自己能否推导出下式：Fs=mv222-mv122，请试一试。【学生探究】F=maa=v22-v122s由可得Fs=mv222-mv122【学生交流】请一位同学用多媒体展台演示

5、并阐述他的分析过程。【教师提问】下面我们来讨论一下式的物理意义。由初中知识我们知道等式的左边是牵引力的功。那么等式右边是什么？仔细观察并谈谈你的想法。【学生讨论并交流】学生各抒己见。【教师分析归纳】大家都谈的很好。我们一起来归纳一下：mv22是一个以前我们从未见过的新的物理量，他描述了汽车运动的初始、末状态，不仅与速度v有关还与物体的质量m有关。mv222-mv122是这个新物理量的变化，从整个等式来看牵引力做的功等于这个新物体质量的变化。通过以上对汽车运动现象的研究我们发现了某种规律：牵引力做的功等于一个新物理量的变化。而且牵引力做的功越多这个新物理量

6、的变化就越大。这个新物理量是一个与物体运动有关的量，叫做物体的动能。【教师提问】那么，对于一个新的物理量一般我们应该了解他的那些方面？【学生回答】定义，表达式，单位，标量还是矢量等。【学生阅读】让学生自己学习书本相关内容（教材P42页段标“动能动能定理”内容）。【教师引导】引入动能这个新概念后，式右边的mv222、mv122反映了什么？（反映了汽车初状态、末状态的动能。）mv222-mv122又反映了什么？（反映了汽车从初状态到末状态的动能变化。）它也可以表示为Ek2-Ek1或△Ek，我们称它为汽车动能的增量。这样一来式就可以简洁的表达为W=△Ek，大家

7、能不能用语言表达此式的物理意义？【学生交流】此时表明：力对物体所做的功等于物体动能的增量。【教师提问】大家应重点理解这句话中的那些词那？如何理解？【学生讨论并回答】（让学生各抒己见。）【教师归纳】很好，如果把各位的见解归纳一下应该有以下三点；1.力F不仅是动力，可以是阻力，还可以是合力，关于这点以后会专题讨论。2.大家应该注意我们引入动能的概念后对式右边的两次演变，要注意动能是为了便于描述规律而引入的。让学生体会粗、从mv22到Ek再到△Ek这种概念的演变过程。培养学生对物理规律的物理意义的理动能和动能增量之间的区别。3.“等于”这个词的多重含义：（1）

8、从数学角度可以理解为“等值”。（2）从物理角度可以理解为“引起“、”量度”，所以