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1、探究动能定理教学设计长沙麓山国际实验学校 李晓亮【教材分析】动能定理是力学中最重要的规律之一，它的应用贯穿于以后的许多章节，但该节内容又是学生第一次定量的研究能量，所以本节要求学生通过做功转化成其它能量的数学描述，了解动能的概念。【学情分析】初中时学生已学过了动能的初步知识，这为本节教学奠定了一定的基础。在此基础上，进一步了解物体的动能与物体的质量和速度的定量关系，为实验探究外力做功与物体动能变化的定量关系做好铺垫。【教学目标】1知识目标：掌握动能的概念，会利用实验探究认识外力做功与动能的变化关系。2能力目标：通过实验探究，锻炼学生的动手操作能力，培养学生对实验原理和方法的迁移能力和利用已知知
2、识解决实际问题的能力。3情感目标：在学生讨论与交流的基础上组织学生进行探究性实验，通过实际操作、数据记录、数据处理等培养学生利用实验解决物理问题的能力，激发学生学习物理的兴趣。【教学重点】建立动能的概念，实验探究外力做功与物体动能变化的定量关系，为理论推导动能定理奠定实验基础。【教学难点】实验探究外力（重力）做功与物体动能变化的定量关系。【教学手段】分组实验。【教学过程】一、课前预习【知识】1动能：物体由于运动而具有的能，叫动能。2动能的大小：（m为物体的质量，v为物体的速度）。可见，物体的动能跟物体的质量和速度有关。m越大越大：v越大越大。【问题】1自由落体运动物体动能如何变化？其原因是什么
3、？2自由落体运动的物体，重力所做的功与其动能的变化量有何关系？3你能否利用下面提供的器材设计一个实验来探究一下重力所做的功与动能的变化量的关系？提供的器材有：电火花式打点计时器、纸带、重锤、刻度尺。4如何设计实验？为什么这样设计？5需要测量和记录哪些数据？请设计一个记录实验数据的表格。6如何利用实验数据计算重力所做的功和动能的变化量？7如何正确处理实验数据？请设计一个数据处理结果的表格。8请发挥你的想象，猜测一下实验的结果是什么？二、课堂教学【师】什么是动能？【生】物体由于运动而具有的能叫动能。【师】一个运动的物体，其动能的大小如何计算？【生】物体的动能等于物体的质量与速度平方的乘积一半。【实
4、验演示】让一小球做自由落体运动。【师】小球的速度如何变化？动能如何变化？【生】小球速度越来越大，动能也越来越大。【生活实例】列车离站加速行驶时，速度越来越大，即动能越来越大：汽车刹车后，速度越来越小，即动能越来越小。【师】什么原因导致物体的动能发生变化？【生】是由于外力对物体做了功。【师】外力做功与物体动能改变量之间到底有什么定量关系？为了研究方便，以自由落体运动中的重力做功为例，研究重力所做的功与物体动能改变量之间的定量关系。你能否根据已有的知识对这种关系作出猜想，并设计一个实验来验证你的猜想？【实验探究】外力（重力）对物体所做的功与物体动能的变化关系1提供的实验器材有：电火花式打点计时器、
5、纸带、重锤，刻度尺。2请同学们根据已有的知识，结合提供的实验器材，在小组讨论的基础上，写出你们的实验方案。讨论时请围绕下列问题进行：（1）如何设计实验方案？（实验结束后叫学生上台演示其实验操作过程）【师生探讨】将打点计时器侧放于桌面上，使限位孔伸出桌面外，将夹有重锤的纸带从下向上穿过限位孔，用手压住打点计时器，另一手握住纸带的上端，使纸带竖直，重锤紧靠在下边的限位孔处，开启电源使打点计时器工作，然后放手，使纸带在重锤的带动下自由下落。可以看到，打点计时器在纸带上打下了一系列点，利用打了点的纸带来计算重力所做的功与动能变化量的定量关系。（2）如何计算重力所做的功和动能的变化量？【师生探讨】在纸带
6、上取两个合适的点（如下图4-4中纸带上的B点和E点），用刻度尺测出这两点间的距离，采用求平均速度的方法求出打点计时器打B、E两点时，重锤的速度和，再根据动能的计算式计算在B、E两点时的动能及其动能的差值。（3）需要测量和记录哪些实验数据？（实验后让学生用图示方式板书出来）（4）如何设计记录数据的表格？（学生板书并填入实验记录的数据）3操作实验，测量和记录实验数据。4数据处理表格（学生板书并填入数据处理结果）。5处理实验数据，得出实验结论。【生】通过数据处理可知：重力所做的功与物体动能的改变量在误差允许的范围内是相等的。6结论的推广：合外力对物体所做的功等于物体动能的增量。即：。说明：上面的表达式是物理学中一个非常重要的定理动能定量。三、课后思考1实验改进：你是否想到了其它实验方法？2注意事项：实验中有哪些因素可能影响实验结果？你打算如何控制这些因素？为了减小实验误差，实验中应注意哪些问题？3理论推导：请根据牛顿运动定律和运动学知识从理论上推导动能定理。
