验证动能定理实验教案

验证动能定理实验教案（精选5篇）

验证动能定理实验教案 篇1

第四节

动能 动能定理

一．教学目标

1．知识目标

（1）理解什么是动能；（2）知道动能公式Ek12mv，会用动能公式进行计算； 2（3）理解动能定理及其推导过程，会用动能定理分析、解答有关问题。2．能力目标

（1）运用演绎推导方式推导动能定理的表达式；（2）理论联系实际，培养学生分析问题的能力。3．情感目标

培养学生对科学研究的兴趣

二．重点难点

重点：本节重点是对动能公式和动能定理的理解与应用。

难点：动能定理中总功的分析与计算在初学时比较困难，应通过例题逐步提高学生解决该问题的能力。

通过动能定理进一步加深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。

三．教具

投影仪与幻灯片若干。多媒体教学演示课件

四．教学过程

1．引入新课

初中我们曾对动能这一概念有简单、定性的了解，在学习了功的概念及功和能的关系之后，我们再进一步对动能进行研究，定量、深入地理解这一概念及其与功的关系。

2．内容组织

（1）什么是动能？它与哪些因素有关？（可请学生举例回答，然后总结作如下板书）物体由于运动而具有的能叫动能，它与物体的质量和速度有关。

举例：运动物体可对外做功，质量和速度越大，动能就越大，物体对外做功的能力也越强。所以说动能表征了运动物体做功的一种能力。

（2）动能公式

动能与质量和速度的定量关系如何呢？我们知道，功与能密切相关。因此我们可以通过做功来研究能量。外力对物体做功使物体运动而具有动能。

下面研究一个运动物体的动能是多少？

如图：光滑水平面上一物体原来静止，质量为m，此时动能是多少？（因为物体没有运动，所以没有动能）。

在恒定外力F作用下，物体发生一段位移s，得到速度v，这个过程中外力做功多少？物体获得了多少动能？

v212mv 外力做功W＝Fs＝ma×

2a2由于外力做功使物体得到动能，所以动能与质量和速度的定量关系：

用Ek表示动能，则计算动能的公式为：Ek它的速度平方的乘积的一半。

由以上推导过程可以看出，动能与功一样，也是标量，不受速度方向的影响。它在国际单位制中的单位也是焦耳（J）。一个物体处于某一确定运动状态，它的动能也就对应于某一确定值，因此动能是状态量。

下面通过一个简单的例子，加深同学对动能概念及公式的理解。

试比较下列每种情况下，甲、乙两物体的动能：（除下列点外，其他情况相同）① 物体甲的速度是乙的两倍；

② 物体甲向北运动，乙向南运动； ③ 物体甲做直线运动，乙做曲线运动；

④ 物体甲的质量是乙的一半。

总结：动能是标量，与速度方向无关；动能与速度的平方成正比，因此速度对动能的影响更大。

（3）动能定理

12mv就是物体获得的动能，这样我们就得到了212mv。即物体的动能等于它的质量跟2①动能定理的推导

将刚才推导动能公式的例子改动一下：假设物体原来就具有速度v1，且水平面存在摩擦力f，在外力F作用下，经过一段位移s，速度达到v2，如图2，则此过程中，外力做功与动能间又存在什么关系呢？

外力F做功：W1＝Fs 摩擦力f做功：W2＝－fs 外力做的总功为：

2v2v121212W总＝Fsfsmamv2mv1Ek2Ek1Ek

2a22可见，外力对物体做的总功等于物体在这一运动过程中动能的增量。其中F与物体运动同向，它做的功使物体动能增大；f与物体运动反向，它做的功使物体动能减少。它们共同作用的结果，导致了物体动能的变化。

问：若物体同时受几个方向任意的外力作用，情况又如何呢？引导学生推导出正确结论并板书：

外力对物体所做的总功等于物体动能的增加，这个结论叫动能定理。

用W总表示外力对物体做的总功，用Ek1表示物体初态的动能，用Ek2表示末态动能，则动能定理表示为：W总＝Ek2Ek1Ek

②对动能定理的理解

动能定理是学生新接触的力学中又一条重要规律，应立即通过举例及分析加深对它的理解。

a．对外力对物体做的总功的理解

有的力促进物体运动，而有的力则阻碍物体运动。因此它们做的功就有正、负之分，总功指的是各外力做功的代数和；又因为W总＝W1+W2+„＝F1·s+F2·s+„＝F合·s，所以总功也可理解为合外力的功。

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影响动能大小。如匀速圆周运动过程中，合外力方向指向圆心，与位移方向始终保持垂直，所以合外力做功为零，动能变化亦为零，并不因速度方向改变而改变。

c．对定理中“增加”一词的理解 由于外力做功可正、可负，因此物体在一运动过程中动能可增加，也可能减少。因而定理中“增加”一词，并不表示动能一定增大，它的确切含义为未态与初态的动能差，或称为“改变量”。数值可正，可负。

d．对状态与过程关系的理解

功是伴随一个物理过程而产生的，是过程量；而动能是状态量。动能定理表示了过程量等于状态量的改变量的关系。

（4）例题讲解或讨论

主要针对本节重点难点——动能定理，适当举例，加深学生对该定理的理解，提高应用能力。

例1．一物体做变速运动时，下列说法正确的是（）A．合外力一定对物体做功，使物体动能改变 B．物体所受合外力一定不为零

C．合外力一定对物体做功，但物体动能可能不变 D．物体加速度一定不为零

此例主要考察学生对涉及力、速度、加速度、功和动能各物理量的牛顿定律和动能定理的理解。只要考虑到匀速圆周运动的例子，很容易得到正确答案B、D。

例2．在水平放置的长直木板槽中，一木块以6.0米/秒的初速度开始滑动。滑行4.0米后速度减为4.0米/秒，若木板槽粗糙程度处处相同，此后木块还可以向前滑行多远？

此例是为加深学生对负功使动能减少的印象，需正确表示动能定理中各物理量的正负。解题过程如下：

设木板槽对木块摩擦力为f，木块质量为m，据题意使用动能定理有： －fs1＝Ek2－Ek1，即－f·4＝－fs2＝0－Ek2，即－fs2＝－

2m（4－6）212

m4 2二式联立可得：s2＝3.2米，即木块还可滑行3.2米。

此题也可用运动学公式和牛顿定律来求解，但过程较繁，建议布置学生课后作业，并比较两种方法的优劣，看出动能定理的优势。

例3．如图，在水平恒力F作用下，物体沿光滑曲面从高为h1的A处运动到高为h2的B处，若在A处的速度为vA，B处速度为vB，则AB的水平距离为多大？

可先让学生用牛顿定律考虑，遇到困难后，再指导使用动能定理。

A到B过程中，物体受水平恒力F，支持力N和重力mg的作用。三个力做功分别为Fs，0和－mg（h2－hl），所以动能定理写为：

122m(vBvA)2m122(vBvA)〕解得

s〔g（h2h1）

F2Fs－mg（h2－h1）＝从此例可以看出，以我们现在的知识水平，牛顿定律无能为力的问题，动能定理可以很方便地解决，其关键就在于动能定理不计运动过程中瞬时细节。

通过以上三例总结一下动能定理的应用步骤：（1）明确研究对象及所研究的物理过程。

（2）对研究对象进行受力分析，并确定各力所做的功，求出这些力的功的代数和。（3）确定始、末态的动能。（未知量用符号表示），根据动能定理列出方程

W总＝Ek2Ek1

（4）求解方程、分析结果 我们用上述步骤再分析一道例题。

例4．如图所示，用细绳连接的A、B两物体质量相等，A位于倾角为30°的斜面上，细绳跨过定滑轮后使A、B均保持静止，然后释放，设A与斜面间的滑动摩擦力为A受重力的0.3倍，不计滑轮质量和摩擦，求B下降1米时的速度大小。

让学生自由选择研究对象，那么可能有的同学分别选择A、B为研究对象，而有了则将A、B看成一个整体来分析，分别请两位方法不同的学生在黑板上写出解题过程：

解法一：对A使用动能定理 Ts－mgs·sin30°－fs＝

2mv 2对B使用动能定理（mg—T）s ＝三式联立解得：v＝1.4米/秒

mv

且f ＝0.3mg 2解法二：将A、B看成一整体。（因二者速度、加速度大小均一样），此时拉力T为内力，求外力做功时不计，则动能定理写为：

mgs－mgs·sin30°－fs＝f ＝0.3mg 解得：v＝1.4米/秒

可见，结论是一致的，而方法二中受力体的选择使解题过程简化，因而在使用动能定理时要适当选取研究对象。

3．课堂小结

1．对动能概念和计算公式再次重复强调。

2．对动能定理的内容，应用步骤，适用问题类型做必要总结。

3．通过动能定理，再次明确功和动能两个概念的区别和联系、加深对两个物理量的理解。

（北大附中

田大同）

·2mv 2

验证动能定理实验教案 篇2

关键词：回形针质量；平衡摩擦；摩擦力做功；动能定理

G633.7

一、动能定理

动能定理简单来说就是反映一个物体在运动过程中的受力情况，物体在运动过程中会受到各种各样的力，这些力综合起来会对运动的物体作出一个总功。物体所受的合外力可以大致分为两种，一种是恒力，另一种是变力，恒力做功是动能定理的基本原理。在传统的动能定理实验过程中，大多数是采用小车运动从而发力带动着纸带进行运动，在整个过程中会出现许许多多的数据。物理动能定理实验过程中，存在误差较大的就是平衡摩擦中出现的数据，所以，我们需要对动能定理实验过程進行优化，我们便可以将平衡摩擦中出现的误差降低到最小。过于理想化的实验也会导致忽略许多误差的存在，在一定程度上也大大降低了实验的难度，会误导学生在今后的学习。

二、分析实验原理

1.实验原理

已知动能定理：合外力所做的功等于动能的变化量，即W合=Ek2-Ek1

首先，我们要来了解一下动能定理的实验原理，对实验过程中所涉及到的每一个器材都要进行仔细的检查，首先要将回形针与滑轮进行牢固的连接。在动能定理的实验过程中，小车的运动完全依靠着回形针的拉力，当实验过程中所运用的回形针质量远远小于小车的质量时，小车在实验时所做的运动是匀速运动，也就是说小车所受的力是恒力。记录下小车通过两光电门的时间t1和t2测出挡光片的宽度d通过计算可得到经过两光电门的速度v1和v2进而得到小车经过两光电门的动能变化。如图所示就是动能定理的大致过程：

2.选择合适质量的回形针，提高实验精度

设小车的值为M，回形针的质量为m，细线对回形针的拉力为T，对小车和回形针作受力分析可得

由此可知，只有当M远远大于m时，才可认为回形针的重力等于细线的拉力，小车所受的合外力才可以用回形针的重力来代替。由此可以看出回形针的质量决定着整个实验的质量，笔者选取122.9g的小车和不同质量的回形针进行实验，得到如表1所示的实验结果：回形针的质量越小，实验误差越小，回形针的质量从17.0g到5.2g实验误差减小了1.3%。

三、实验改进措施

1.精准平衡摩擦

物理动能定理实验过程中，存在误差较大的就是平衡摩擦中出现的数据，所以改进实验过程的第一步就是要精准平衡摩擦，首先对于力学轨道的选择要认真仔细，断然不可以选择气垫导轨来进行实验。气垫导轨做出来的实验有时候会过于理想化，过于理想化的实验就会导致忽略许多误差的存在，在一定程度上也大大降低了实验的难度，会误导学生在今后的学习效率降低。如果选择了普通的力学轨道，在实验的过程中回形针的重力就会被理解成是小车受到的合外力，这样就可以精准的对小车进行平衡摩擦。

2.改进平衡摩擦方式

之前对于实验过程中摩擦的平衡过于简单和粗糙，所以在以后的实验过程中需要改进平衡摩擦的方式，原先在实验的过程中运用的是垫高轨道的方式来进行摩擦力的平衡，这样的方式对摩擦力的平衡效果不是很好，造成的实验误差也相对较大。究其原因是因为用于垫付轨道的物体具有一定的厚度，对于所垫物体的具体数量也不好掌握，多垫就会导致平衡摩擦过度，少垫则会影响平衡摩擦的效果，这两点都会导致数据存在较大的误差。为了改进实验，我们需要额外再提供一个拉力以便降低实验的误差，并且也不需要额外垫高轨道，只需要让小车在轨道上做匀速运动即可，这样就可以在一定程度上降低实验过程中的误差。

三、精准进行数据处理

在物理动能定理实验处理过程中，即便是将实验过程优化到最高点，也会出现大大小小的误差，实验过程中所出现的摩擦并不能被完全的平衡。实验来源于实践，在实际生活的过程中摩擦力做功处处可见，同时也是必不可少的一种力做功现象。在对动能定理实验过程进行优化改进的同时，我们还需要对实验过程中出现的数据进行精准的计算，我们需要对摩擦力做功进行仔细的数值计算，然后将该数值计入到合外力所做的总功。

四、结语

综上所述，利用数字化系统可以减少动能定理实验过程中的误差，通过不断对实验过程进行优化和改良，提高实验对于教学的现实意义，数字化信息系统可以精准的对试验中的数据进行计算与归类。传统的动能定理实验通过人工实际操作进行计算来得出结论，在一定程度上来说存在的误差较大，并且耗费大量的人力物力，降低了实验整体的效率。以上是本人的粗浅之见，文中如有不当之处，还望同学们和教师批评指正。

参考文献：

[1]吴志山.用DIS探究变力做功时的动能定理[J].物理教师，2010

[2]纪希弟.减少“探究动能定理实验”的系统误差[J].物理教学，2011

[3]倪妮，刘磊.动能定理实验过程的改进思考[J].物理教学探究，2013

高中物理动能定理教案 篇3

回顾势能和动能的概念，

由能源问题引出动能概念，动能大小由什么因素决定?

在城市道路上行驶的轿车与在高速道路上行驶的轿车，哪个动能大?100米比赛时运动员的动能与飞行的子弹的动能，哪个大?质量为5kg的铅球离手时的速度为了10m/s，铅球离手时的动能是多少?

活动2【活动】用投影片出示下列思考题

1.用投影片出示下列思考题：

一架飞机在牵引力的作用下(不计阻力)，在起飞跑道上加速运动，速度越来越大，问：

①飞机的动能如何变化?为什么?

②飞机的动能变化的原因是什么?

③牵引力对飞机所做的功与飞机动能的变化之间有什么关系?

2.学生讨论并回答

①在起飞过程中，飞机的动能越来越大，因为飞机的速度在不断增大

②由于牵引力对飞机做功，导致飞机的动能不断增大

③据功能关系：牵引力做了多少功，飞机的动能就增大多少

3.渗透研究方法：由于牵引力所做的功和动能变化之间的等量关系，我们可以根据做功的多少，来定量地确定动能

活动3【讲授】动能定理

通过例题让学生推导出来力对物体做工与动能变化量的关系，教师加以总结概括，再通过对原题变形，来开阔学生的思维。得出动能定理关系式。

活动4【练习】典型例题

例1：一架喷气式飞机，质量m =5×103kg，起飞过程中从静止开始滑跑的路程为s =5.3×102m时，达到起飞的速度 v =60m/s，在此过程中飞机受到的平均阻力是飞机重量的0.02倍(k=0.02)，求飞机受到的牵力。

例2：一球从高出地面H处由静止自由落下，不考虑空气阻力，落到地面后并深入地面h深处停止，若球的质量为m，求：球在落入地面以下的过程中受到的平均阻力。

7.动能和动能定理

课时设计 课堂实录

7.动能和动能定理

1第一学时 教学活动 活动1【导入】新课导入

回顾势能和动能的概念，由能源问题引出动能概念，动能大小由什么因素决定?

在城市道路上行驶的轿车与在高速道路上行驶的轿车，哪个动能大?100米比赛时运动员的动能与飞行的子弹的动能，哪个大?质量为5kg的铅球离手时的速度为了10m/s，铅球离手时的动能是多少?

活动2【活动】用投影片出示下列思考题

1.用投影片出示下列思考题：

一架飞机在牵引力的作用下(不计阻力)，在起飞跑道上加速运动，速度越来越大，问：

①飞机的动能如何变化?为什么?

②飞机的动能变化的原因是什么?

③牵引力对飞机所做的功与飞机动能的变化之间有什么关系?

2.学生讨论并回答

①在起飞过程中，飞机的动能越来越大，因为飞机的速度在不断增大

②由于牵引力对飞机做功，导致飞机的动能不断增大

③据功能关系：牵引力做了多少功，飞机的动能就增大多少

3.渗透研究方法：由于牵引力所做的功和动能变化之间的等量关系，我们可以根据做功的多少，来定量地确定动能

活动3【讲授】动能定理

通过例题让学生推导出来力对物体做工与动能变化量的关系，教师加以总结概括，再通过对原题变形，来开阔学生的思维。得出动能定理关系式。

活动4【练习】典型例题

例1：一架喷气式飞机，质量m =5×103kg，起飞过程中从静止开始滑跑的路程为s =5.3×102m时，达到起飞的速度 v =60m/s，在此过程中飞机受到的平均阻力是飞机重量的0.02倍(k=0.02)，求飞机受到的牵力。

动能和动能定理 说课稿 篇4

一、说教材

1、内容与地位

动能定理实际上是一个质点的功能关系，它贯穿于这一章教材，是这一章的重点．课本在讲述动能和动能定理时，没有把二者分开讲述，而是以功能关系为线索，同时引人了动能的定义式和动能定理．这样叙述，思路简明，能充分体现功能关系这一线索．考虑到初中已经讲过动能的概念，这样叙述，学生接受起来不会有什么困难，而且可以提高学习效率．

２、教学目标

知识目标：

（1）知道什么是动能。

（2）由做功与能量关系得出动能公式。（3）掌握外力对物体所做总功的计算。（4）理解和运用动能定理。

能力目标：灵活应用公式 WEk2Ek1Ek计算功。

情感目标：引导学生通过实验探究与理论推导相结合，培养学生正确的科学思 维方法。

３、重点：对动能公式和动能定理的理解和应用。４、难点：动能定理怎样揭示功与能的关系。

二、说学情

1、学情分析

学生在前面分别学习过做功和动能的概念, 动能定理常用于解决运动学问题，学习好动能定理非常重要，并为后一节的机械能守恒定律的掌握打下基础。在学习的过程中，学生已经知道实验探究和理论推导相结合的科学研究方法，在这里再次采用这种方法，使学生更加熟悉。

2、学习方法

为了使学生加深理解动能定理的推导过程，可建议学生课后独立进行推导，这样做，可以加深对功能关系的认识，提高学生的推导能力．

三、说教学方法和学法

讲授、自学、讨论并辅助电教手段等多种形式的教学方法。

四、说教学过程的设计

1、创设情镜、引入新课

地球旋转的卫星，流动的水都有动能，那么它们的动能是多少呢？

2、复习提问

（1）什么叫动能？

（2）动能与什么因素有关？

３、新课讲授

一、动能的表达式 [请你回答]: 我们在上节探究中已经知道了功与物体所获得的速度间的关系。那么，物体的动能的表达式究竟是怎样的呢？ [讨论话题归纳]:（1）物体的动能跟其速度的平方成正比。

（2）物体的动能还与其质量的大小有关。[思路导引]（1）请你说说这个推理的理由吗？

从斜面上滚下的钢球，质量越大时，能推动放在粗糙水平面上的木块的距离也越大。

（2）你能运用所学的知识来说明问题吗？

使物体速度发生变化的根本原因是由于物体受到力的作用而发生了位移。在前面几章的学习中，学生已经知道，用牛顿第二定律和运动学公式可以把力学量与运动量联系起来。[形成研究的课题] 给物体施加一个恒力F，使物体做匀加速直线运动，在物体发生位移L的过程中，力F对物体做了功W，物体的速度由V1变为V2。

[请你动动手] 根据牛顿第二定律： 由运动学公式：

把F和L的表达式代入 得： [请你想一想] 这个推导结果，说明了什么问题？

从结果 可以看出：第一，式中 与V有关，因而它与动能有关，且与V2成正比也与上节的探究结果相一致。第二，始末两态的 之

差与功相等，而功是能量变化的量度。因而可见，我们可以把 定义为物体的动能。[板书]:

一、动能

1、定义：物理由于运动而具有的能量叫做动能。

2、影响因素：质量和速度。

3、表达式：

4、单位：焦耳（J）

5、说明：

①动能是标量、也是状态量。

动能具有瞬时性，在某一时刻，物体具有一定的速度，也就具有一定的动能。②动能的大小与参照物的选择有关。即动能具有相对性，对不同的参考系，物体速度有不同的瞬时值，也就具有不同的动能，一般都以地面为参考系研究物体的运动。

二、动能定理

我们把 叫做动能定理 请你回答:

1、动能定理具有什么物理意义？

2、动能是标量还是矢量？

3、动能状态量还是过程量？

4、动能的单位是什么？ 思路引导: 动能定理尽管是在一个恒力做中推导出来的，但它在变力做功或多力作功的情形中仍然成立。请你回答:

1、在多力做功中，动能定理具有什么物理意义？

2、多力做功问题中，应怎样理解动能定理的物理意义？

3、如果做功过程中，对应一个曲线运动的路径，动能定理还成立吗？ [板书]:

二、动能定理

1、内容：合力所做的功等于动能的变化叫做动能定理。

2、表达式；

3、说明：

①W为外力对物体做的总功，包括正功和负功，也包括重力做的功。②知F和S，则可用W=FS求功，若不知F或S,可通过动能定理求功

③动能定理不仅适用于恒力做功和直线运动的情况，也适用于变力做功和曲线运动的情况。

三、动能定理的应用 例

1、（教材上，略）

动能定理的优点在哪里呢?

1、动能定理不涉及运动过程中的加速度和时间，用它来处理问题要比牛顿定律方便．

2、动能定理能够解决变力做功和曲线运动问题，而牛顿运动解决这样一类问题非常困难．

四、布置作业

五、重点总结

动能和动能定理教学反思 篇5

这节课我付出了自己的努力，也取得了一定的效果，从整体框架来看我能够开发教材，对教材二次处理，同时也能够突显学生为主体，老师为主导的教学理念，充分挖掘教学资源，让学生在获取知识的同时培养学生的自主探究意识，调动了学生的学习积极性。

当然这节课也有不少遗憾和漏洞，现结合其他老师的指导和个人的一些想法归纳如下：第一、新知识的引入我使用了有关动能的两个视频，但在视频所展示的物理现象中开发的深度和广度不够，利用率不高，同时我也发现也许选取学生身边的生活事例更能调动学生的学习兴趣和探究意识，今后我应该更多关注和收集这方面的信息和内容。第二、在对学生进行课堂评价是应该更多的使用一些赞赏性的语句，让他们在获得肯定的同时树立信心，为学习的持续性埋下伏笔。