PAGE1-第3節(jié)動(dòng)能和動(dòng)能定理本節(jié)內(nèi)容主要包括動(dòng)能和動(dòng)能定理兩部分內(nèi)容，是在學(xué)習(xí)了“功和功率”的基礎(chǔ)上的學(xué)問。動(dòng)能定理是中學(xué)物理內(nèi)容中特別重要的內(nèi)容之一，是中學(xué)階段處理功能問題運(yùn)用頻率最高的物理規(guī)律，是對(duì)前面探討恒力做功做了一個(gè)深化，對(duì)變力做功也適用，并為進(jìn)一步學(xué)習(xí)機(jī)械能守恒打下了基礎(chǔ)，因此這一節(jié)有承上啟下的作用。【物理觀念】理解動(dòng)能的內(nèi)涵，能用動(dòng)能定理分析說明生產(chǎn)生活中的相關(guān)現(xiàn)象，解決一些相關(guān)的實(shí)際問題?！究茖W(xué)思維】能利用動(dòng)能定理解決動(dòng)力學(xué)問題和變力做功問題?！究茖W(xué)探究】能通過理論推導(dǎo)得出動(dòng)能定理的內(nèi)容?！究茖W(xué)看法與責(zé)任】通過對(duì)動(dòng)能和動(dòng)能定理的演繹推理，使學(xué)生從中領(lǐng)會(huì)到物理等自然科學(xué)中所蘊(yùn)含的嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪壿嬯P(guān)系，有較強(qiáng)的學(xué)習(xí)和探討物理的愛好。【教學(xué)重點(diǎn)】能科學(xué)探究功與動(dòng)能變更的關(guān)系，借助牛頓其次定律，推到出動(dòng)能定理?！窘虒W(xué)難點(diǎn)】會(huì)用動(dòng)能定理處理有關(guān)實(shí)際問題，特殊是動(dòng)能定理在變力做功和曲線運(yùn)動(dòng)中的應(yīng)用，領(lǐng)悟運(yùn)用動(dòng)能定理解題的優(yōu)越性?！緦?dǎo)入新課】龍卷風(fēng)具有巨大的能量，可以拔起大樹、掀翻汽車、摧毀房屋。龍卷風(fēng)具有的能量是什么能？這種能與哪些因素有關(guān)？（圖片引入“動(dòng)能”）【新課講授】動(dòng)能1、定義：物體因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)而具有的能量稱為動(dòng)能。（展示生產(chǎn)生活中利用動(dòng)能的實(shí)例，既貼近生活又加深學(xué)生對(duì)動(dòng)能這一抽象概念的理解）思索：動(dòng)能的大小與什么有關(guān)？（通過小試驗(yàn)來體驗(yàn)影響動(dòng)能大小的因素，讓學(xué)生對(duì)影響動(dòng)能大小的因素有個(gè)定性的相識(shí)）過程介紹：從某一高度由靜止釋放的小球去碰撞靜止在水平桌面上的物塊，木塊被撞擊后起先運(yùn)動(dòng)，最終停下來。木塊撞擊后運(yùn)動(dòng)的距離反映小球在水平桌面上的動(dòng)能大小。（分析試驗(yàn)現(xiàn)象，得出試驗(yàn)結(jié)論）甲：質(zhì)量不同的小球從同一高度釋放。乙：同一小球從不同高度釋放。【結(jié)論】速度肯定時(shí)，質(zhì)量越大，動(dòng)能就越大；質(zhì)量肯定時(shí)，速度越大，動(dòng)能就越大由以上試驗(yàn)可以看出，物體的質(zhì)量m越大，速度v越大，動(dòng)能也就越大。2、動(dòng)能表達(dá)式：3、動(dòng)能是標(biāo)量，是一個(gè)狀態(tài)量，單位是焦耳（J）4、動(dòng)能只有正值，沒有負(fù)值。5、動(dòng)能具有瞬時(shí)性。二、探究恒力做功與動(dòng)能變更的關(guān)系碰撞過程中，小球?qū)δ緣K做功，木塊的動(dòng)能從無到有。碰撞過程中，保齡球克服球瓶阻力做功，保齡球動(dòng)能削減。思索：做功與動(dòng)能的變更之間什么關(guān)系？（引出接下來的探究試驗(yàn)）試驗(yàn)?zāi)康模汉懔ψ龉εc動(dòng)能變更的關(guān)系（試驗(yàn)起先前，先思索以下三個(gè)問題）問題一：這個(gè)試驗(yàn)要測(cè)量那些物理量？作用于物體的力、物體的位移、物體的質(zhì)量及速度問題二：如何測(cè)得這些物理量？用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)速度和位移，用天平測(cè)質(zhì)量，用鉤碼給小車供應(yīng)作用力問題三：如何設(shè)計(jì)試驗(yàn)方案？類比“探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系”試驗(yàn)2.試驗(yàn)器材：打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，紙帶及復(fù)寫紙，小車，一端附有滑輪的長(zhǎng)木板，小盤和砝碼，細(xì)繩，低壓溝通電源，導(dǎo)線，天平，刻度尺3.試驗(yàn)思路：小車在砝碼的拉動(dòng)下由靜止起先運(yùn)動(dòng)的過程中，小車的合外力（即拉力）對(duì)小車做功,小車動(dòng)能增加,利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器記錄它的運(yùn)動(dòng)狀況。分析紙帶的點(diǎn)跡的分布，計(jì)算出紙帶上某兩點(diǎn)的瞬時(shí)速度及對(duì)應(yīng)的動(dòng)能。比較合外力做功W合和動(dòng)能變更ΔEK的關(guān)系小車：探討對(duì)象，可用天平稱其質(zhì)量M打點(diǎn)計(jì)時(shí)器：測(cè)量小車運(yùn)動(dòng)過程中的速度.砝碼盤和砝碼：重力mg供應(yīng)拉力思索：如何使小車的合力等于鉤碼的重力？（平衡摩擦力）當(dāng)M>>m時(shí)，可近似認(rèn)為小車所受的拉力F等于mg.4.試驗(yàn)步驟：（1）用天平測(cè)出小車的質(zhì)量M,小盤和砝碼的總質(zhì)量m,把數(shù)值記錄下來.（2）按如圖所示把試驗(yàn)器材安裝好,只是不把懸掛小盤的細(xì)繩系在車上,即不給小車施加牽引力.（3）平衡摩擦力:在長(zhǎng)木板不帶定滑輪的一端下面墊一塊木板.反復(fù)移動(dòng)木板的位置,直至小車在斜面上運(yùn)動(dòng)時(shí)可以保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài).這時(shí),小車拖著紙帶運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的摩擦阻力恰好與小車所受的重力在斜面方向上的分力平衡.（4）把細(xì)繩系在小車上并繞過滑輪懸掛小盤,先接通電源再放開小車,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下一系列的點(diǎn),打完點(diǎn)后切斷電源,取下紙帶,在紙帶上標(biāo)上紙帶號(hào)碼。（5）保持的質(zhì)量不變,在小盤里放入適量的砝碼,把小盤和砝碼的總質(zhì)量m′記錄下來,重復(fù)步驟4.在小桶內(nèi)再放入適量砝碼,記錄下小盤和砝碼的總質(zhì)量m″,再重復(fù)步驟4,得到三條紙帶.（6）在每條紙帶上都選取一段比較志向的部分,標(biāo)明計(jì)數(shù)點(diǎn),測(cè)量計(jì)數(shù)點(diǎn)A、C間的距離,算出計(jì)數(shù)點(diǎn)的速度.5.數(shù)據(jù)處理：試驗(yàn)數(shù)據(jù)試驗(yàn)次數(shù)vAvCEkAEkCW第一次其次次第三次6.試驗(yàn)結(jié)論：合外力做的功等于動(dòng)能的變更三、動(dòng)能定理思索：事實(shí)真是這樣么？能否進(jìn)行理論推導(dǎo)？設(shè)質(zhì)量為m的某物體，在與運(yùn)動(dòng)方向總相同的恒力F的作用下發(fā)生一段位移l，速度由v1增加到v2，如圖所示。試尋求這個(gè)過程中力F做的功與v1、v2的關(guān)系？依據(jù)牛頓其次定律：由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式：把F和l的表達(dá)式代入W=Fl得:留意：動(dòng)能定理說明白功和能的親密關(guān)系，即做功的過程是能量轉(zhuǎn)化的過程。等號(hào)并不意味著“功轉(zhuǎn)化成動(dòng)能”，也不是“功是動(dòng)能的增量”，而是“功引起動(dòng)能的變更”。體會(huì)“功是能量轉(zhuǎn)化的量度”對(duì)動(dòng)能定理的理解：（1）既適用于直線運(yùn)動(dòng)，也適用于曲線運(yùn)動(dòng)；既適用于恒力做功，也適用于變力做功；既適用于單個(gè)物體，也適用于多個(gè)物體；既適用于一個(gè)過程，也適用于整個(gè)過程。（2）動(dòng)能只有正值，但動(dòng)能的變更卻有正負(fù)，動(dòng)能的變更量為正值，說明合力對(duì)物體做正功；假如為負(fù)值，說明合力對(duì)物體做負(fù)功，或者說物體克服合力做功四、動(dòng)能定理的應(yīng)用【例一】如圖所示，一輛汽車正以的速度勻速直線行駛，司機(jī)發(fā)覺在前方150m處停有一輛故障車輛，立刻進(jìn)行剎車操作。該司機(jī)的反應(yīng)時(shí)間，剎車時(shí)汽車受到的阻力是重力的。取重力加速度。請(qǐng)計(jì)算從發(fā)覺故障車至停下，汽車在這段時(shí)間內(nèi)發(fā)生的位移，據(jù)此推斷兩輛車是否會(huì)相撞。方法一：運(yùn)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律及動(dòng)力學(xué)學(xué)問（1）反應(yīng)時(shí)間內(nèi)，汽車以的速度勻速運(yùn)動(dòng)該段時(shí)間內(nèi)的位移（2）剎車后，汽車做初速度為勻減速直線運(yùn)動(dòng)，對(duì)其受力分析，利用牛頓其次定律可得加速度，依據(jù)動(dòng)力學(xué)公式可得發(fā)覺故障車至停下，汽車的位移，所以不會(huì)撞上。方法二：利用動(dòng)能定理（1）反應(yīng)時(shí)間內(nèi)，汽車以的速度勻速運(yùn)動(dòng)該段時(shí)間內(nèi)的位移（2）剎車后，由動(dòng)能定理可得整理可得發(fā)覺故障車至停下，汽車的位移，所以不會(huì)撞上。【例題小結(jié)】此類問題，牛頓定律和動(dòng)能定理都適用，但動(dòng)能定理更簡(jiǎn)潔明白。思索：動(dòng)能定理的優(yōu)點(diǎn)在哪里呢?動(dòng)能定理不涉及運(yùn)動(dòng)過程中的加速度和時(shí)間，用它來處理問題要比牛頓定律便利。動(dòng)能定理能夠解決變力做功和曲線運(yùn)動(dòng)問題，而牛頓運(yùn)動(dòng)解決這樣一類問題特別困難。【例二】某同學(xué)從高為h處以速度v0水平拋出一個(gè)鉛球，求鉛球落地時(shí)速度大小。利用動(dòng)能定理解決曲線運(yùn)動(dòng)問題【例三】一質(zhì)量為m的小球，用長(zhǎng)為L(zhǎng)的輕繩懸掛于天花板上，小球在水平力F的作用下，從最低點(diǎn)P點(diǎn)緩慢地移到Q點(diǎn)，此時(shí)繩子轉(zhuǎn)過了θ角，如圖所示，則力F做的功為（）A．mgLcosθB．mgL(1－cosθ)C．FLsinθD．FLcosθh=L(1－cosθ)；WG=－mgL(1－cosθ)；依據(jù)動(dòng)能定理WF＋WG=0－0所以，WF=－WG=mgL(1－cosθ)利用動(dòng)能定理解決變力做功問題【總結(jié)】用動(dòng)能定理解題的一般步驟：①確定探討對(duì)象和探討過程。②分析物理過程，分析探討對(duì)象在運(yùn)動(dòng)過程中的受力狀況，畫受力示意圖，及過程狀態(tài)草圖，明確各力做功狀況，即是否做功，是正功還是負(fù)功