动能 势能 教案.doc

教 案（欢迎各位老师光临指导）题目：动能 势能【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。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动能势能重力势能弹性势能机械能二、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，根据功能关系，这个功在数值上就等于物体初始所具有动能。推导过程：运 动 物 体静 止 物 体取物体运动方向为正方向0-f=ma Wf=-1/2mv20-V2=2aS Wf克=1/2mv2Wf=fScos180利用功能关系W克f =Ek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=kgm2/s2=kg（m/ s2）m=Nm=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 Ek03.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）所做的功等于汽车动能的改变量。 （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。根据动能定理，阻力做功Wf=1/2mv22-1/2mv12=1/2810-3(1002-4002)=-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)=1.2104(N) 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？ 讨论与交流2: 重力做功与物体运动的路径有关吗？重力做功与路径无关，仅取决于始点和终点的高度h。 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（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 ）。 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.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。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=