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1、认识动能势能教学设计 (说课) 【课程教学目的与要求】1. 理解功与能间的关系;2. 理解动能、势能的概念;3. 掌握动能与重力势能的计算、动能定理、重力做功与重力势能之间的关系。【课程重点与难点】1. 重点(1)动能定理的应用;(2)重力势能零势面(参考面)的选取;(3)重力做功与重力势能变化之间的关系。2. 难点复杂受力物体动能定理的运用【课堂教学方法】启发引导【专业能力以外的能力的培养】1. 草图绘制能力;2. 数学推理能力;3. 分析问题和解决问题的能力。导入1能量是什么? 2功与能有什么关系?一、功与能的关系1. 做功的过程就是能量转化和传递的过程。2. 做了多少功,就有多少能量转化
2、。3. 功是能量转化的量度。 W=E 自然界最常见的一种能量机械能二、动能1定义:物体由于运动而具有的能量叫做动能。2物体的动能取决于物体的质量和它的速度大小(1)定性:物体的质量越大,速度越大,动能越大(2)探究物体的动能与其质量和速度的定量关系?探究物体的动能与其质量和速度的定量关系?推导过程:; 动能表达式: Ek=;问题:一个质量为m、初速度为v的物体,在水平桌面上运动,因受摩擦阻力f 的作用, 运动一段位移S后静止下来。在这一过程中,物体克服摩擦力做了功,根据功能关动能势能重力势能弹性势能机械能精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -
3、第 1 页,共 6 页系,这个功在数值上就等于物体初始所具有动能。推导过程:取物体运动方向为正方向0-f=ma Wf=-1/2mv20-V2=2aS Wf 克=1/2mv2Wf=fScos180按照上述推理过程,根据牛顿第二定律和运动学公式,试导出动能的表达式:(3)动能是标量 m与 v2都是标量( 4)动能的单位:焦耳(J)推导 kg ( m/s )2=kg m2/s2=kg (m/ s2) m=N m=J 例 1、改变汽车的质量和速度,都能使汽车的动能发生改变, 在下列情况下, 汽车的动能各是原来的几倍。(设汽车原来的动能为Ek0,质量为m ,速度为V,则质量、速度改变之后的动能为Ek)质
4、量速度动能( Ek) A、质量不变,速度增大为原来的2 倍; m 2v 4 Ek0 B、速度不变,质量增大为原来的2 倍; 2m v 2 Ek0 C 、质量减半,速度增大到原来的4 倍; 1/2m 4V 8 Ek0 D、速度减半,质量增大到原来的4 倍。 4m 1/2 1 Ek0 3. 动能定理( 1)动能定理内容:合力对物体所做的功,等于物体动能的改变量;( 2) 动能定理的表达式:F合S=1/2mvt2-1/2mv02或 W合= Ek;( 3)动能定理的推导利用牛顿第二定律和功的计算公式;模型:在水平面形式的汽车,速度从v0变化到 Vt 的过程中,合力(水平方向上牵引力与阻力的合力)所做的
5、功等于汽车动能的改变量。运 动 物 体静 止 物 体kfEW0,0kEv0, 0kEv利用功能关系 W克f=Ek221mvEk精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 6 页( 4)计算变力在某个过程中所作的功或求变力的均值。( 5)例题 2 质量为 8g 的子弹,以400m/s 的速度打穿厚度为 5cm的木板,穿出后的速度为100m/s, 如下图所示,求子弹克服阻力所做的功;木板对子弹的平均阻力。三、重力势能1定义:由物体所处位置的高度决定的能量称为重力势能。 2 公式(推导) :Ep=mgh3重力势能是标量4重力势能的单位:焦
6、耳(J)5重力势能的相对性(1) 物体具有重力势能mgh (克服重力做的功) ,总是相对于某一水平面来说的;(重力势能为零的水平面叫做参考平面)(2) 选用不同的参考平面,同一物体在空间同一位置的重力势能就不同。(3) 参考平面的选取是任意的,通常选地面为参考平面(4) 不管零势面如何选取,物体从某一高处h1 到达另一高 处h2所 引 起 的 重 力 势 能 的 变 化 是 不 变 的 。?Ep=mgh2-mgh1讨论与交流1 :放在书柜中第二层的一本书选用不同的参考平面,它的重力势能有什么不同?根据动能定理,阻力做功Wf=1/2mv22-1/2mv12=1/2810-3(1002-4002)
7、=-600(J) 子弹克服木板阻力所做的功为600J。设子弹受木板的平均阻力为,其方向与运动方向相反,子弹穿过厚度为S的木块时,平均阻力做的功为 Wf =SCOS180 =-S = Wf/(-S)=-600/(-510-3)=1.2 104(N) 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 6 页讨论与交流2: 重力做功与物体运动的路径有关吗?讨论与交流3:试以自由落体和竖直上抛为例,导出重力做功WG与重力势能变化的关系。四、弹性势能1定义:发生形变的物体具有的能量叫做弹性势能2弹性势能跟形变的大小有关3弹性势能的变化与弹力作用有关
8、(弹力做正功,弹性势能减少,弹力做负功,弹性势能增加)五、势能1. 重力势能是由地球和地面上物体的相对位置决定2. 弹性势能是由发生弹性形变物体各部分的相对位置决定。3. 与相互作用物体的相对位置有关的能量叫做势能。其他形式的势能,如电势能。例 2关于重力势能,下列说法正确的是(D)A.物体的位置一旦确定,它的重力势能的大小也随之确定B.物体与零势面的距离越大,它的重力势能也越大C.一个物体的重力势能从5J 变化到 3J,重力势能变小了D.重力势能的减少量等于重力对物体做的功例 3. 关于重力做功和物体的重力势能,下列说法正确的是: ( ABD ) 。重力做功与路径无关,仅取决于始点和终点的高
9、度h。hmgWG)()(1212mghmghEEEWpppGmghWG精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 6 页 A、 当重力对物体做正功时,物体的重力势能一定减少; B、物体克服重力做功时,物体的重力势能一定增加; C 、地球上物体一个物体的重力势能都有一个确定值; D 、重力做功的多少与参考平面的选取无关。例 4、物体在运动过程中,克服重力做功为50J,则:( BD ) A、重力做功为50J; B、物体的重力势能一定增加了50J; C 、物体的动能一定减少了50J; D 、重力做了50J 的负功。例 5如右图所示, 桌面
10、距地面0.8m,一物体质量为2kg,放在距桌面高为0.4m 的支架上。(1)以地面为零势面,试计算物体具有的重力势能,并计算物体由支架下落到桌面的过程中,重力做功多少?重力势能减少多少? (2)若以桌面为零势面,上述结果又如何?例 6下图表示一个斜抛物体的运动,当物体由抛出位置1 运动到最高位置2 时,重力做功是多少?重力势能改变了多少?由位置2 运动到跟位置1 在同一水平面上的位置3 时,重力做功和重力势能的变化是多少?由位置1 运动到位置 3 呢?例 7 一个质量为m的物体,从 40 米高处由静止开始落下,不计空气阻力,当它的动能和势能相等时,物体下落经过的时间是()A.1秒B.1.5秒C
11、.2秒 D.2.5秒例 8如图,一个通过定滑轮拉着质量为10kg 的物体从A点到达 B点, A和 B在同一水平面上,且AB=4m ,AC=3m ,求这一过程中物体增加的重力势能。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 6 页六、动能、势能的应用1. 骑自行车上坡时在坡底加速的作用2. 射击时为什么一般把弓拉得很满(弓被拉得很弯)七、作业1. 课本 P125. 第 7 题、第 9 题, P127.第 4 题(作业本)2. 思考物体的动能和势能(重力势能、弹性势能)之间有没有联系?如果有,他们的关系是怎样的?分析:重力做功仅与物体初末位置的高度差有关WG=mgh 重物上升的高度等于绳子移动的长度h=BC-AC=(AC2+AB2)1/2-AC=(32+42)1/2-3=2(m) WG=mg h=10102=200( J)精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 6 页