[教材]动能和动能定理教学设计[1]

[教材]动能和动能定理教学[1] 《动能和动能定理》 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、过程与目标 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。? ?探究和验证过程中掌握观察、、用数学处理物理问题的方法。 ?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 创设提问:在初中我们学过动能的初步知识，那么什么是物开门见情景 体的动能, 山，直接点引入物体由于运动而具有的能量叫动能。 题。 课 题 动能和动能定理 在初中所问题1、提问:物体的动能大小和哪些因素有关呢, 学内容的基础1、动学生回答:物体的质量和速度越大，它的动能就越大。 上深入探究，激 发学生的学习能的你有什么方法可以证明, 兴趣。 概念 引导学生重复初中所做得滑块撞击木块的实验。 学生直接参 与探究过程，增 演示滑块从斜面上滑下:同一滑块，高度越高，滑块把 加感性认识。 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，物体的设计问 动能就越大 题，引导学生进行2、那怎样来定量的表示动能呢, 分析归纳概新 课 设原来静止在光滑平面上的物体，在一水平外力作用下，括，形成概 获得了一定的速度，即获得了动能，动能由无到有，就是由 念，激发探索 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 欲望。这一过 学方程在寻找一下功与获得动能的关系。 程中，对学生 的归纳，要给 W = Fl 充分的肯定222vmv1v 2mvl = = l= W = F l= 和鼓励，以培F22F2a2 m养他们大胆 12猜想的意识 板:公式:E = (其中速度v为即时速率) mvk2 和习惯。 说明:(1)动能的单位:J 教会学 22 111/JNmkgms,,,, 生得出概念 (2)动能是一个标量，无方向，求和只需用代数相加减 公式后要对 3、经典练习强化: 他的特性做 例题1、判断:运动物体所具有的能就是动能, 巩固一个分析，比 分析:错。因为运动的物体除了具有动能以外，还练 习 如单位、矢量可以具有势能、内能、电能等其他形式的能。所以在运动着性、适用性等 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等 才是动能。 例题2、质量10g、以0.8km/s的速度飞行的子弹，质量物理概60kg、以10m/s的速度奔跑的运动员，二者相比，那一个的念是物理思 分析:对子弹:动能大, 维的基础，通 112-32过两道典型E,,，，，，,mv(1010)(0.81000)3200J k子弹子弹子弹22 例题的分析， 对运动员:培养学生利 1122 E,,，，,mv60103000Jk运动员运动员运动员用定义解决22 可见子弹比运动员的动能大，和我们同学想象的不一样 问题的能力， 启示:(1)求解题目时不能凭感觉，应带入相应的物同时强化对理公式 物理概念的 (2)求解动能时，各物理量必须用国际单位，即质量用理解，并告诫kg、速度用m/s 学生在处理 概念性题目 时应该注意 的事项 图2 问题4、过渡:我们将刚才推导动能公式的例子改动一下:假创设情 2:动设物体原来就具有速度v，在外力F作用下，经过一段位移l，境，让学生自1 能定速度达到v，如图2，则此过程中，外力做功与动能间又存在己利用刚才2 理的什么关系呢, 的方法导出 分析 引导学生分析: 动能定理，体 外力F做功:W,Fl 验知识的形F 外力做的功: 成过程。实践 W,Fl 证明，亲身探 1122 究得来的知 ,mv,mv,E,E,,E2121K22 识印象最深结论:可见，外力对物体做的功等于物体在这一运动过 刻，它不仅让程中动能的增量。其中F与物体运动同向，它做的功使物体 学生自然的动能增大。它作用的结果，导致了物体动能的变化。 体会到“发将上述问题再推广一步:若物体同时受几个方向任意的 现”的乐趣，外力作用，情况又如何呢, 而且可以培如果物体受到几个力的共同作用，动能定理中的W即为 养学生知识这几个力的总功。 迁移的能力引导学生推导出正确结论并板书: 和逻辑推理(1)内容:力在一个过程中对物体所做的功，等于物体 能力 在这个过程中动能的变化，这个结论叫做动能定理。 层层深用W表示外力对物体做的总功，用E表示物体初态的总k1 入，步步拓动能，用E表示末态动能，则动能定理表示为: k2 展，从特殊的W,E-E,ΔE 总k2k1k 理想情况到(2)表达式:W,E-E,ΔE 总k2k1k 一般的实际5、教师强调对动能定理的理解 情况，进一步a(外力对物体做的总功的理解 推导动能定有的力促进物体运动，而有的力则阻碍物体运动。因此 理的内容 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,W+W+„,F?l+F?l+„,F?l，所以总1212合 功也可理解为合外力的功W=Fl。 合 概念定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律的出来后， 影响动能大小。如匀速圆周运动过程中，合外力方向指向圆引导学生对 心，与位移方向始终保持垂直，所以合外力做功为零，动能其内涵和外 变化亦为零，并不因速度方向改变而改变。 延作分析，这 c(对定理中“变化”一词的理解 是正确利用 由于外力做功可正、可负，因此物体在一运动过程中动概念定律解 能可能增加，也可能减少。因而定理中“变化”一词的确切体的先决条 含义为末态与初态的动能差，或称为“改变量”。数值可正，件，尤其是要 可负。具体表现为: 特别强调易 错和易忘的?W,0， E,E?E,0 动能增加 合k2k1 ， k 知识点，要在 ?W,0， E,E?E,0 动能减少 合k2k1 ， k 不同时候不 d(对状态与过程关系的理解 同地方不断 功是伴随一个物理过程而产生的，是过程量;而动能是 加以强化 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: 练习 3例3一架喷气式飞机，质量,,5×10 kg，起飞过程中归纳 2能力不从静止开始滑跑的路程为l,5.3×10,时，达到起飞速度, 是靠教的，而,60,/s，在此过程中飞机受到的平均阻力是飞机重量的 是要靠耐心0.02倍，求飞机受到的牵引力. 时刻培养的，解法一:以飞机为研 抓住机会，让究对象，它做匀加速直线 学生根据动运动受到重力、支持力、 能定理的概牵引力和阻力作用. 念尝试自己由牛二:F, F ,kmg,,a ? 合1 解决问题 ,,运动学公式:,,,,,al ? v2 2 v Fkmgm, a 由?和?得 ,,2l 2l在这道12vF,kmg，m12l例题中，我利 26033所以 用电脑模拟,0.02，5，10，10，5，10，N22，5.3，10 4飞机起跑阶,1.8，10N 解法二:以飞机为研究对象，它受到重力、支持力、牵段的情境，从 而更直观的引力和阻力作用，这四个力做的功分别为W,,，W,,，支, 说明问题。 W,Fs，W,,,,,l . 1牵阻通过比较，激 11220，0，Fl,kmgl,mv,mv据动能定理得: 121发学生用不同22 2方法处理同一vFkmgm即:,, 12l问题的兴趣。通 4 过比较，突出动代入数据解得 ,1.8×10, F1 能定理的优点，启示:由于动能定理本身不需要分析具体的运动过程， 增强学生对知往往能给解题带来方便 识的内化。 另外强 调正功，负功 的判断。从而 达到突破难 点。 教师通过以上例题引导学生总结动能定理的应用步骤: 让学生(1)研究对象及所研究的物理过程。 自己总结，自(2)对研究对象进行受力分析，并确定各力所做的功，求己构建知识 出这些力的功的代数和。 体系，教师加(3)确定始、末态的动能。(未知量用符号表示)，根据动以补充和修 能定理列出方程 W,E-E 正，体现“教总k2k1 (4)求解方程、分析结果 师主导，学生 主体”的教学 思想 三、作业 巩固和 1、课本p69 (2) 应用所学知 2、课本p69 (4) 识，选择代表 3、(补充) 质量为50kg的游泳运动员，从离水10米高性强的问题 的跳台上以4m/s的速度跳出。求:运动员起跳时做了多少功,作为课后作 若不计空气阻力，运动员入水时的速度是多少,若该运动员业 落水时速度为13m/s，则他克服空气阻力做了多少功, 板书设计: 第七节 动能 动能定理 一、 动能 二、动能定理 1定义:物体由于运动所具有的能量。 1内容:外力对物体所做的总功等于物体动能的变化 12mv2公式:E = (其中速度v为即时速率) 2表达式:W,E-E,ΔE k总k2k1k2 3单位:J 3对动能定理的理解: 4矢量性:标量 (就和时遵循代数加减) a、总功的理解 b、定理标量性的理解 c、定理中“变化”的理解 d、状态与过程关系的理解 e、是一种求功的方法 f、适用范围 三、解题步骤 (多媒体演示) 九、教学反思: 这节课始终以学生为主体精心设计学习活动。没有让学生机械的记忆，而且给学生主动探索、自主学习的空间，通过学生的思考、动手、观察、讨论，激发学生的学习热情，使学生由被动接受知识转化为主动的获取知识，让学生真正学会如何学习，使学生的创新潜能得到最大发挥。在整体的教学过程中，发现学生对于动能概念及定义式接受较快，但在动能定理的理解上存在较大的障碍，深究其原因，应该是学生对功能关系的认识不够深刻，还有就是在功能关系的教学过程中，没有阐述清楚功能的关系，学生能知道功是能量转化的量度的 事实，但无法在功和动能的变化量之间建立联系点。从这一点上看来，教师在功能关系的教 学中必须要花大力气去引导学生理解功能之间的关系。