1、用心 愛心 專心第五章 C 動(dòng)能一、教學(xué)任務(wù)分析動(dòng)能是牛頓力學(xué)中的核心能量，是學(xué)生在高中階段學(xué)習(xí)的第一種能量。由于動(dòng)能在生活中普遍存在，且較易被理解，因此對該概念的學(xué)習(xí)和理解，能幫助學(xué)生進(jìn)一步理解能量、做功等較抽象的物理概念。動(dòng)能的概念也是今后學(xué)習(xí)功能關(guān)系及動(dòng)能定律的基礎(chǔ)與關(guān)鍵。在初 中已學(xué)過動(dòng)能的定性知識(shí)的基礎(chǔ)上，本節(jié)內(nèi)容要求學(xué)生進(jìn)一步掌握動(dòng)能的定量表達(dá)。學(xué)習(xí)動(dòng)能的概念需要以初中的相關(guān)知識(shí)、功的概念、運(yùn)動(dòng)學(xué)和牛頓第二定律等知識(shí)為基 礎(chǔ)。從擺球撞擊木塊實(shí)驗(yàn)入手，使學(xué)生不僅能從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象中猜想出物體動(dòng)能與哪些因素有關(guān)， 而且能定性地了解：物體的質(zhì)量越大，動(dòng)能越大；物體的速度越大，動(dòng)能越大。然后用

2、DISDIS 實(shí)驗(yàn)定量研究物體的動(dòng)能與物體的質(zhì)量、速度的關(guān)系。根據(jù)物體具有的能越多，做功的本領(lǐng)越大的原理，以測量滑塊被推動(dòng)的位移來代替小車的動(dòng)能，猜想變量之間的函數(shù)關(guān)系，并將此關(guān)系通過計(jì)算機(jī)對測量出的數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像擬合，以尋找到最符合實(shí)際情況的變量關(guān)系。根據(jù)實(shí)驗(yàn)歸納得出物體動(dòng)能大小的粗略表達(dá)：物體的動(dòng)能與物體的質(zhì)量成正比， 與物體的速度的平方成正比。根據(jù)實(shí)際情景進(jìn)一步理論推導(dǎo)得出物體動(dòng)能大小的精確表達(dá)：動(dòng)能等于物體質(zhì)量與速度的二次方的乘積的一半。通過簡單的實(shí)例訓(xùn)練，練習(xí)使用動(dòng)能的表達(dá)式計(jì)算物體的動(dòng)能大小。通過了解人類在生活中利用動(dòng)能的實(shí)例及動(dòng)能帶來的危害，感悟?qū)Υ匀槐孀C的唯物觀 點(diǎn)。在得到物體

3、的動(dòng)能與物體的質(zhì)量、速度精確的定量關(guān)系的過程中，使學(xué)生體驗(yàn)“科學(xué)猜想”、“圖像擬合”、“歸納推理”等多種物理學(xué)研究方法，培養(yǎng)學(xué)生觀察分析、比較判斷、歸 納總結(jié)及處理實(shí)際問題的能力。通過小組討論、實(shí)驗(yàn)探究、相互交流等方式，創(chuàng)設(shè)平臺(tái)，讓學(xué)生對生活中常見的一些事例討論分析，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的情感，感受辨證唯物的科學(xué)品質(zhì)。二、 教學(xué)目標(biāo)1 1 知識(shí)與技能(1)(1) 理解動(dòng)能的概念，理解物體的動(dòng)能與質(zhì)量、速度間的定量關(guān)系式。(2)(2) 知道動(dòng)能是標(biāo)量，知道動(dòng)能的單位。(3)(3) 能用動(dòng)能表達(dá)式計(jì)算物體的動(dòng)能。(4)(4) 知道在生活中人類對動(dòng)能利用的實(shí)際事例。2.2.過程與方法(1)(1) 通過實(shí)驗(yàn)探

4、究獲得 動(dòng)能表達(dá)式的過程，認(rèn)識(shí)圖像擬合方法在得出物理規(guī)律中的作用。(2)(2) 在得出動(dòng)能表達(dá)式的過程中，認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)探究和理論演繹的方法。3 3 情感、態(tài)度與價(jià)值觀（1 1）在探究物體的動(dòng)能與質(zhì)量、速度的定量關(guān)系的過程中，體驗(yàn)“大膽猜想、小心求證” 的科學(xué)實(shí)用心 愛心 專心驗(yàn)態(tài)度。（2 2） 從動(dòng)能的危害和利用了解事物的兩面性，感悟辨證唯物思想。三、 教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)重點(diǎn)：理解動(dòng)能的概念，知道動(dòng)能與哪些因素有關(guān)，并用動(dòng)能的定義式進(jìn)行計(jì)算。難點(diǎn)：對動(dòng)能定義式的實(shí)驗(yàn)探究和理論探究。四、 教學(xué)資源1 1、器材:（1 1） 定性研究物體的動(dòng)能與什么因素有關(guān)：木塊、擺球（大小各1 1 個(gè)）、鐵架臺(tái)。（2 2

5、） 定量研究物體的動(dòng)能與質(zhì)量、速度間關(guān)系：小車、摩擦塊、軌道、DISDIS 實(shí)驗(yàn)器材（包括：光電門傳感器、電腦、數(shù)據(jù)采集器等）。2 2、信息化平臺(tái)：多人一機(jī)的網(wǎng)絡(luò)教室、文件管理展示平臺(tái)。3 3、 課件：動(dòng)能的存在、生活中的動(dòng)能的圖片、儲(chǔ)能飛輪的flashflash 課件。五、 教學(xué)設(shè)計(jì)思路本設(shè)計(jì)的內(nèi)容包括三個(gè)方面：一是定性探究物體的動(dòng)能與哪些因素有關(guān)，二是通過定量 探究實(shí)驗(yàn)與理論探究方法得出動(dòng)能的表達(dá)式，三是利用動(dòng)能表達(dá)式練習(xí)計(jì)算物體的動(dòng)能大小， 并了解動(dòng)能的利用和危害。本設(shè)計(jì)的基本思路是：從定性實(shí)驗(yàn)入手，先猜想出物體動(dòng)能與哪些因素有關(guān)，然后用DISDIS實(shí)驗(yàn)定量研究物體的動(dòng)能與物體的質(zhì)量、速

6、度的關(guān)系，最后根據(jù)實(shí)際情景進(jìn)一步理論推導(dǎo)得 出物體動(dòng)能大小的精確表達(dá)式。通過對實(shí)際事例的計(jì)算、了解，進(jìn)一步深入理解動(dòng)能的概念。本設(shè)計(jì)要突出的重點(diǎn)是：理解動(dòng)能的概念，知道動(dòng)能與哪些因素有關(guān)。方法是：通過定性實(shí)驗(yàn)、定量實(shí)驗(yàn)、理論推導(dǎo)等多種方式逐步建立準(zhǔn)確的動(dòng)能表達(dá)式，并用定義式計(jì)算物體 的動(dòng)能，從而從理論到實(shí)際來理解動(dòng)能的概念。本設(shè)計(jì)要突破的難點(diǎn)是：對動(dòng)能定義式的實(shí)驗(yàn)探究和理論探究。方法是：在復(fù)習(xí)初中所學(xué)相關(guān)知識(shí)的基礎(chǔ)上，通過對小車的動(dòng)能與摩擦塊滑行距離之間的關(guān)系的分析討論，幫助同 學(xué)突破實(shí)驗(yàn)中存在的理解“瓶頸”。在學(xué)生猜想物體的動(dòng)能與質(zhì)量、速度的函數(shù)關(guān)系時(shí)，引導(dǎo) 學(xué)生從簡單的猜想起步，逐步驗(yàn)證，

7、以突破對變量函數(shù)關(guān)系的求證。本設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)用定性、定量實(shí)驗(yàn)探究與理論演繹等多種科學(xué)探究手段相結(jié)合的方法來得出 正確結(jié)論；強(qiáng)調(diào)通過學(xué)生主動(dòng)的參與、大膽的猜想，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)、分析判斷、歸納概括的 能力；使學(xué)生通過運(yùn)用電腦分析和處理數(shù)據(jù)，掌握用物理圖像擬合的方法研究歸納物理量間 函數(shù)關(guān)系的數(shù)據(jù)處理方法，使之感受“實(shí)驗(yàn)探究”、“歸納總結(jié)”等科學(xué)方法，提高探究學(xué)習(xí)的興趣。完成本設(shè)計(jì)的內(nèi)容約需 1 1 課時(shí)。用心 愛心 專心2 2 流程圖說明情景 動(dòng)能圖片，設(shè)問：物體的動(dòng)能大小究竟和哪些因素有關(guān)？活動(dòng)I學(xué)生實(shí)驗(yàn) 1 1擺球撞木塊。學(xué)生用提供的不同質(zhì)量的擺球撞擊小木塊，觀察木塊發(fā)生的位移大小， 思考并猜想物體的

8、動(dòng)能與什么因素有關(guān)?；顒?dòng)n學(xué)生實(shí)驗(yàn) 2 2利用 DISDIS 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，尋找物體的動(dòng)能與質(zhì)量、速度的定量關(guān)系。根據(jù)初中已經(jīng)學(xué)過的物體具有的能越多，對其他物體做功的本領(lǐng)越大的原理，可用小車對摩擦塊做功后，摩擦塊滑行的距離表示小車動(dòng)能的大小。測量記錄下不同情況下小車的質(zhì)量、速度的數(shù)值，來尋找位移與這兩者的定量關(guān)系。瞬時(shí)速度由DISDIS 直接測量,質(zhì)量事先已知。本實(shí)驗(yàn)要得出動(dòng)能與質(zhì)量、速度的關(guān)系，由于DISDIS 處理數(shù)據(jù)的能力較強(qiáng),本實(shí)驗(yàn)不采用控制變量法，短時(shí)間可以得出多組s(Ek)m v的數(shù)據(jù)，為找出它們的關(guān)系，可提出不同的猜想。用不同猜想對應(yīng)的圖線與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)呈現(xiàn)的圖線相對照，得出合 理的結(jié)論

9、。活動(dòng)川 學(xué)生理論探究為了理論得出完整的動(dòng)能表達(dá)式，必須經(jīng)過理論推導(dǎo)， 推導(dǎo)過程也是一個(gè)探究的過程。推導(dǎo)的出發(fā)點(diǎn)是外力對靜止物體做多少功，物體就具有多少動(dòng)能。這是物體具有多少動(dòng)能，就可對外做多少功的逆過程。學(xué)生自行運(yùn)用運(yùn)動(dòng)學(xué)和牛頓第二定律完成探究，教師可適當(dāng)啟發(fā)點(diǎn)撥。用心 愛心 專心活動(dòng)W應(yīng)用動(dòng)能表達(dá)式進(jìn)行計(jì)算“自主活動(dòng)”估算子彈和人騎自行車的速度時(shí)，提供一定的數(shù)據(jù)。儲(chǔ)能飛輪是一種存儲(chǔ)利用動(dòng)能的裝置，只能用在能耗不大的場合。3 3、教學(xué)主要環(huán)節(jié)本設(shè)計(jì)采用情景一一問題一一猜想一一活動(dòng)一一歸納一一應(yīng)用的模式組織教學(xué)，整個(gè)教學(xué)過程可分為三個(gè)主要的教學(xué)環(huán)節(jié)：第一環(huán)節(jié)，通過情景、提出問題和學(xué)生探究實(shí)驗(yàn)，

10、 定性得到物體的動(dòng)能與質(zhì)量、 速度有關(guān)。 第二環(huán)節(jié)，通過 DISDIS 實(shí)驗(yàn)與理論推導(dǎo)，定量得到物體的動(dòng)能與質(zhì)量、速度間的關(guān)系，得出動(dòng)能的表達(dá)式。第三環(huán)節(jié)，利用動(dòng)能表達(dá)式計(jì)算物體的動(dòng)能大小，并了解動(dòng)能的利用和危害，以深入理 解動(dòng)能的概念。七、教案示例（一）引入。1 1、復(fù)習(xí)舊知，設(shè)立情景。圖片資料：生活中動(dòng)能存在的事例展示。初中已經(jīng)學(xué)過：機(jī)械可以做功，是因?yàn)樗哂心芰俊Ｄ芰康男问蕉喾N多樣，圖片展示的 事例都是處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的物體對其他物體做功，這說明處于運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的物體具有能量，這種 能量叫做動(dòng)能。2 2、提問設(shè)疑，導(dǎo)入新課。物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能量叫做動(dòng)能，動(dòng)能是我們生活中常見的一種能量。那么物

11、體的 動(dòng)能大小究竟和哪些因素有關(guān)？和這些相關(guān)的因素又是什么樣的定量關(guān)系？根據(jù)初中學(xué)過的 物體具有的能量大小和物體做功的本領(lǐng)有關(guān)這條規(guī)律，今天我們來深入研究物體的動(dòng)能。（二）定性探究。1 1、實(shí)驗(yàn)探究、提出猜想。學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)：擺球撞木塊。學(xué)生用提供的不同質(zhì)量的擺球撞擊小木塊，觀察木塊發(fā)生 的位移大小，思考并猜想物體的動(dòng)能與什么因素有關(guān)。速度和質(zhì)量。2 2、聯(lián)系實(shí)際，印證猜想。分析討論：一輛水平行駛的肇事車輛撞上護(hù)欄，造成的物體損壞是否和物體的質(zhì)量與速 度有關(guān)？同樣的汽車，速度越快，撞到某物時(shí)對這個(gè)物體破壞力越大，說明對外作功能力強(qiáng)，即 動(dòng)能大；一輛小轎車與一輛集裝箱卡車以相同速度撞擊某物時(shí)，顯然

12、卡車破壞力大，即動(dòng)能大。從而印證前面探究實(shí)驗(yàn)中猜想的結(jié)論是否合理。小組交流：生活中還能舉出類似的事例嗎？激疑：一顆出膛的子彈與一位騎著自行車的人，哪個(gè)動(dòng)能大？如果說子彈動(dòng)能大，你們肯定會(huì)說子彈速度快，而說騎著自行車的人動(dòng)能大，是因?yàn)橘|(zhì) 量大；但是，用心 愛心 專心動(dòng)能與質(zhì)量和速度都有關(guān)，我們不能只看其中某一方面的因素就下結(jié)論，看問 題要全面，應(yīng)該把速度和質(zhì)量兩個(gè)因素都考慮在內(nèi)。要解決這個(gè)問題，必須要知道動(dòng)能與這兩個(gè)因素有怎樣的定量關(guān)系，這就是今天這節(jié)課 我們要研究的主要問題。(三)定量探究。1 1 學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)探究：利用 DISDIS 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，尋找物體的動(dòng)能與質(zhì)量、速度的定量關(guān)系。(1 1

13、)教師對實(shí)驗(yàn)裝置、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、操作方法和注意事?xiàng)作簡要說明。根據(jù)初中已經(jīng)學(xué)過的物體具有的能越多，對其他物體做功的本領(lǐng)越大的原理，可用小 車對摩擦塊做功后，摩擦塊滑行的距離表示小車動(dòng)能的大小。測量記錄下不同情況下小車的質(zhì)量、速度的數(shù)值，來尋找位移與這兩者的定量關(guān)系。(2 2)學(xué)生進(jìn)行操作、觀察、記錄、分析、歸納和探討。本實(shí)驗(yàn)采用計(jì)算機(jī)擬合曲線的技術(shù)，不需控制變量。測量記錄多組數(shù)據(jù)后，根據(jù)數(shù)據(jù)提 供的信息，猜想摩擦塊的位移與小車的質(zhì)量和速度的關(guān)系。將猜想的可能的三者的函數(shù)關(guān)系輸入計(jì)算機(jī)，通過計(jì)算機(jī)擬合得到不同猜想的函數(shù)關(guān)系曲線，從多種可能的猜想中，觀察歸 納出最合理的變量間的關(guān)系。(3 3 )結(jié)合學(xué)

14、生分組實(shí)驗(yàn)情況，應(yīng)用展示平臺(tái)進(jìn)行交流總結(jié)，形成初步結(jié)論。即：物體的動(dòng)能與物體的質(zhì)量成正比，與速度平方成正比，表示為H*mV。2、創(chuàng)設(shè)情景，理論推導(dǎo)探究：前面通過 DISDIS 實(shí)驗(yàn)，根據(jù)小車所做的功與小車動(dòng)能相等的事實(shí)，掌握了物體的動(dòng)能與它 的速度、質(zhì)量間的關(guān)系。但這個(gè)關(guān)系還不精確。在歷史上，動(dòng)能最初叫做“活力”，并認(rèn)為 它等于 m m 后來發(fā)現(xiàn)這個(gè)表示是不對的，那么正確的表示應(yīng)怎樣的呢？下面我們就來推導(dǎo)得 出動(dòng)能的精確的表達(dá)式。書圖 5-215-21 中有一顆質(zhì)量為m靜止在槍膛中的子 彈，要知道它被射出槍口時(shí)有多少動(dòng)能, 只要看擊發(fā)后火藥氣體推力對它做了多少功。設(shè)火藥氣體對子彈的推力F不變，

15、子彈在槍膛中做初速為零的勻加速運(yùn)動(dòng)，從靜止到離開槍口，發(fā)生的位移為s,到達(dá)槍口時(shí)子彈速度為v。請同學(xué)自行推導(dǎo)出子彈到達(dá)槍口時(shí)所具 有的動(dòng)能&的大小。V1 1o由功的定義和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有W=Fs=m=mv2 2a2 21 12因?yàn)樽訌椀膭?dòng)能等于火藥氣體對它所做的功，由E=W，可得 壓=q qmv這就是物體的動(dòng)能與它的質(zhì)量、速度間的定量關(guān)系式，也是動(dòng)能表達(dá)式。（說明：該理論推導(dǎo)也可直接利用前DISDIS 實(shí)驗(yàn)的情景，由小車撞擊摩擦塊時(shí)具有的動(dòng)能2V等于小車和摩擦塊克服阻力所做的功，得小車的動(dòng)能E=fs=（m車+m摩擦塊）a，再由2 2a1 12用心 愛心 專心小車的質(zhì)量遠(yuǎn)大于滑塊的質(zhì)量，可得小車的動(dòng)

16、能E= 2 2m車V2。這個(gè)推導(dǎo)也可進(jìn)一步說明前面實(shí)驗(yàn)可能產(chǎn)生的誤差來源。）3 3 概念鞏固，公式理解。（1 1 ）動(dòng)能是標(biāo) 量。它的單位與功的單位相同，在國際單位制中都是焦耳（J J）。從動(dòng)能2 2表達(dá)式也可看出， 1kg1kg （ m/sm/s） = 1kg1kg （ m/sm/s ） m m= 1N1N m m= 1J1J。（2 2）動(dòng)能是描述物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的一個(gè)物理量，是一種基本形式的能。（3 3）動(dòng)能計(jì)算公式中的v是瞬時(shí)速度，計(jì)算出來的動(dòng)能是某一時(shí)刻或某一位置的動(dòng)能，所以變速運(yùn)動(dòng)中計(jì)算的動(dòng)能必須指出是哪一時(shí)刻或哪一位置的，不能用平均速度代入動(dòng)能公式中而求所謂的平均動(dòng)能。（四）運(yùn)用動(dòng)能表達(dá)式計(jì)算物體的動(dòng)能1 1 回到前面提出的問題：一顆出膛的子彈與一位騎著自行車的人，哪個(gè)動(dòng)能大？假設(shè)子彈質(zhì)量 50g50g，出膛速度可達(dá) 700m/s700m/s，人加自行車的總質(zhì)量約為80kg80kg，行駛速度