动能和动能定律（课标）教学设计河南省卫辉一中课程总目标：学习科学探究方式，发展自主学习能力，养成良好的思维习惯，能运用数学知识和科学探究方式解决一些问题。课程标准：通过实验，探究恒力做功与物体动能变化的关系。理解动能和动能定律。用动能定律解释生活和生产中的现象。一、教材剖析新课程数学教材对“动能和动能定律”的编撰思路较过去教材作了调整。与往年所不同的是，新教材在用牛顿第二定理推论动能定律及提炼动能表达式前安排了“探究功与物体速率变化关系”的实验，其出发点在于愈发充分彰显探究教学的精神，培养中学生的思维能力。“动能和动能定律”这一节却缺少探究性，通过动能定律的推论后，直接给出动能的概二、学情剖析初一中学生缺少对动能概念的科学建构，但是还没有充分理解功能关系的科学思想，所以对动能表达式及动能定律接受上去感觉比较拗口。科学家对科学规律的认识最初总是与感性的、朴素的、经验的直观认识相联系，经过必要的逻辑推理和实验论证逐步发展为精确的科学观念。科学概念发展的规律与中学生的认知发展规律是一致的，都是从感性到理智的发展，从定性到定量的发展。三、学习目标知识与技能：1、能确切写出动能的符号、单位和表达式，感受动能的概念，并会按照动能的表达式估算运动物体的动能。
2、能从牛顿第二定理与运动学公式导入动能定律，理解动能定律的数学意义。3、会用动能定律处理和解释生活和生产中的数学问题，晓得动能定律也可以适用于曲线运动与变力做功的情景。4、体会运用动能定律解题的优越性，理解做功过程就是能量转化或转移的过程。过程与技巧1、通过探究过程感受科学思维方式：提出问题推测推理实验验证剖析讨论得出推论。2、通过运用所学知识推论新的推论，感受知识之间的内在的因果联系，从而感悟事物之间普遍联系的规律。情感、态度与价值观1、通过例题的对比求解，帮助中学生产生正确的化学思维，体会动能定律的优越性。2、通过动能定律的推论，体会成功的喜悦，感悟事物之间普遍联系的规律。四、学习重点感受动能概念的建构过程；会用动能定律处理和解释生活和生产中的化学问题。五、学习过程任务一：动能概念的引入问题1：自然界的具有各类方式的能量，观察下述图片，对自然界物体具有的某种“能力”获得一种强烈的体会和直观的认识。点评：对能量有一个直观的认识，假如物体能使自己或外界形成变化，我们就说物体具有能量。这样引入能量，尽管有些粗糙，不够精确，但中学生比较容易接受。有了能量的初步观念后，便容易接受动能的概念，即“运动物体因其位置随时间发生变化而具有能量”。
问题2：通过问题1的体验，试表述动能的概念，动能从某种程度上反映了运动物体的哪种“能力”？剖析：运动物体因其位置随时间发生变化而具有能量，称作动能，这从某种程度上反映了运动物体的运动能力。任务二：探究动能的表达式问题1（提出问题、猜想）：联系生活实际，猜想影响动能的诱因可能会有什么？剖析：同样速率飞行的篮球和标枪，那个敢用头去顶；同样的炮弹，静止在桌上时十分安全，而从枪口射出时动能很大可以穿透人体。比较容易想到质量和速率是影响动能的两个诱因。问题2（联想）：动能与推测的诱因存在哪些样的定量关系？能够找寻一种形式或一个数学量把动能表现下来，便于进行量度？参考情景1：将物体以一定初速率竖直抛出，所达到的最大高度可拿来反映物体抛出时动能的大小。参考情景2：将物体抛向光滑斜面，物体在斜面上所达到的最大高度可反映出抛出时动能的大小。参考情景3：在一足够大且粗糙的水平面上，给物体一定的水平初速率，因为磨擦阻力的存在，物体的运动越来越慢，最后停止，看物体在水平面上的运动才能维持多远，从物体最后所停的位置与出发点的距离可以反映出它开始时的动能大小。参考情景4：将运动的物体去压缩弹簧，从弹簧发生的形变量可以反映出物体抛出时动能的大小。
剖析：“物体的动能可表现为物体克服阻力运动多远或则使其他物体运动多远”，尽管不够科学，却是对动能进行定量研究的重要环节。问题3（推理）：结合所学知识动能定理，通过估算问题情景中的最大高度，剖析动能与速率之间的关系可能是哪些？剖析：引导中学生借助牛顿运动定理，推导入参考情景1-3中物体所能达到的最大距离分别为成反比，由此可知，动能与速率的平方成正相关。问题4（实验探究）：参考问题3中的数学情景，设计实验方案探究动能定律的表达式？（提示：问题3中早已推理出最大高度或最远距离与速率之间的关系，在探索与质量的关系的时侯，不妨先推测s比较容易操作，即让物体在某一水平面以一定的初速水平抛出，检测其能维持多长的距离，这个距离可以反映物体初始动能的大小。在实验方式：因为涉及到两个相关诱因，质量和速率，不少中学生按照往年的经验比较容易想到采用“控制变量法”。实验设计：先保持物体质量m不变，探究物体在水平面上维持的距离间的关系；再控制初速率v不变，探究和质量m之间的关系。忽略的问题：在探究和质量m之间的关系时，容易忽略一个问题，即不同质量的物体在同样水平面上的阻力是不相同的，因此未能拿来比较不同物体的动能。实验设计的关键：不同的物体在滑行时的磨擦阻力相实验仪器：气垫滑轨、滑块、摩擦块、挡光片、光电门、天平、直尺，若干橡皮条。
如图所示。测定的数学量：滑块质量；瞬时速率；滑块滑行的距离。实验设计的困难：保持速率不变无法实现。解决举措：提示中的内容。同时改变滑块质量和速率，经多次实验并测出每次实验时滑块质量、速度和滑行的距离，利用计算机进行拟合。问题5(剖析论证、得出推论)：通过对实验方案的剖析，对实验数据的处理，得出动能的表达式。剖析：利用实验数据，通过Excel软件，进行拟合，发觉（其中k为待定系数）。其实动能是一个标量。任务三：动能定律的理论推论问题1：“功”和“能”这两个概念的构建是独立的，并没有直接的关系，而当两个概念在具体的化学过程中交汇时，却发觉两者之间的联系，请选择以下数学情景中的一种，探究功和能之间的关系？情景1：如图1所示，光滑水平面上的质量为m的物体，在水平拉力F的作用下做匀加速直线运动，从A点到B点经历的位移是s，在A、B两点的速率分别为情景2：如图的物体沿斜面加速下降，从A点到B点经历的位移是s，在A、B两点的速率分别为情景3：如图3所示，在离地高度为h的平台上，一质量为m的物体以速率水平抛出，空气阻力不计，落地时速率为v情景4：如图4所示，在光滑水平面上有一轻质弹簧，弹簧的一端固定，另一自由端拴一个小球，将弹簧拉长后由静止释放小球，小球在弹簧拉力的作用下运动到弹簧原长位置时的速率为v分析：情景1得出：情景2得出：情景3得出：得出（提示：这是一个变力做功的情景，将运动过程分成许多小段，在每一段可近似处理成匀加速直线运动）：问题2：归纳问题1中不同的数学情景，确定动能表达式的系数，确切描述功能关系，理解功的重要的数学意义？得出动能定律，理解动能定律的数学意义。
剖析：力做功与物体动能的变化存在着一定的定量关系，假如将上面的动能表达式中，则这种推论结果可归纳为：“力在一个过程中所做的功，等于物体在这个过程中动能的变化量。”其中力指合力，这样一来，动能定律的产生便水到个情景中，从力做功的来看涉及到恒力做功、变力做功、一个力做功及多个力做功等多种情况；从物体的运动方式来看涉及到直线运动、曲线运动两种方式化，这或许也就是动能定律的适用范围。功的重要意义在于：它可以决定动能的变化，进而初步产生功能关系的科学思想，做功是因，动能变化是果，为前面进一步深入理解各类功能关系问题奠定基础。任务四：动能定律的应用问题1：请分别用动力学技巧与动能定律求解以下问题：例题：为了研究鱼所受水的阻力与其形状的关系，小明朋友用石蜡弄成两条质量均为m、形状不同的“A鱼”，如图所示。在高出水面H处分别静止释放“A后速率降低为零，“B鱼”竖直下潜h后速率降低为零。“鱼”在水底运动时，除受重力外，还遭到压强和水的阻力。已知“鱼”在水底所受压强是其重力的倍，重力加速度为g，“鱼”运动的位移值远小于“鱼”的厚度。假定“鱼”运动时所受水的阻力恒定，空气阻力不计。
求：方式一：动力学方式：略。技巧二：动能定律：略问题2：通过以上两种方式的对比，感受动能定律的优越性。剖析：动能定律的优越性在于不考虑过程的细节，只考虑过程的初末状态动能定理，不涉及运动的时间和加速度这两个化学量的估算。问题3：怎样理解动能定律是能量守恒的一个具体表现？做功的过程是能量从一种方式转化为另一种方式的过程，或从一个物体转移到另一个物体的过程。在前面的例题中，试分析做功和能量转化过程。剖析：两个过程，步入水的过程，只有重力做功，鱼的重力势能转化为鱼的动能；进入水到速率为零的过程，重力、浮力、阻力三个力做功，鱼的动能转化为鱼和水的内能。任务五：课堂总结与反省本节课学到了哪些？还有哪些担忧？