如何做好动能定理教学

∧∞∧ 2023-03-18 13:14

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  2023-03-18 14:05

  动能定理的内容看似简单，即“合外力对物体所做的功等于物体动能的变化量”，用数学表达式即可表示为：W总=ΔEk=Ekt-Ek0，但其包含的物理内容却十分丰富，很多学生就是对其没有理解透，导致在运用时出错。 　　一、理解动能定理的概念 　　动能定理表达式的左边是指合外力所做的总功，如果学生理解困难的话，可结合例子验证一下，比如：质量M=2kg的物块，在水平推力F=8N的恒力作用下，在动摩擦因数为025的粗糙水平地面上发生一段位移x=4m，速度由v0=2m/s增加到vt=4m/s。这时学生发现了矛盾，自然而然就会去找原因，将会发现原来物块与水平面之间还存在摩擦力，原来动能定理表达式中的W是指合外力对物体所做的总功。这样可能会更有助于学生理解，而且印象会深刻一点。对于合外力对物体所做的总功，可以先求出各个力做的功，再求出各个力做功的代数和；也可以先求出物体所受的合外力，再求出合外力所做的功，即有两种计算方法：①W总=W1+W2+……+Wn，②W总=F合scosθ，至于选用哪一种方法简单方便，要视具体题目而定。 　　动能定理表达式的右边ΔEk是指动能的变化量，即末状态的动能Ekt减去初状态的动能Eko。这就要求学生在求解时，一定要找准运动的过程及对应的初末状态。动能定理虽然只与运动的初末状态有关，但是我们在解题时还是要弄清各个运动状态的受力情况和各个力所做的功。如果研究过程中物体的受力情况有变化，我们要分别写出该力在各个阶段所做的功。在用动能定理求解时，一定要强调等式的左边是合外力所做的总功，等式的右边是动能的变化。 　　动能定理表示合外力的作用效果。动能的变化量是一个标量，表示合外力在一段位移内的作用效果。事实上，无论是处于什么运动状态的物体，它们都具有一定的动能。只是各自运动形式和规律的不同，在物体动能的变化上和物体能量的转换上，也必然存在一定的差异。动能定理是在某一过程中，力在空间上的积累，强调的是能量变化与做功的关系。从表达式中可以看出，当合外力对物体做正功时，末动能大于初动能，物体的动能增大。例如，在汽车起动的过程中，牵引力对汽车做正功，汽车的动能增大。当合外力对物体做负功，或者说物体克服合外力做功时，末动能小于初动能，物体的动能减小。例如，在汽车刹车的过程中，摩擦阻力对汽车做负功，汽车的动能减小。可见，我们可以用外力做功的多少来量度物体动能的改变量。 　　二、用“微元法”推导，帮助学生理解 　　教材在推导动能定理时，物块是在恒力作用下做直线运动的。如果直接将动能定理推广到在变力做功以及曲线运动中，学生不容易理三、在与牛顿运动定律比较中理解 　　教材在运用牛顿运动定律和运动学公式推导出力F对物体做的功以后，直接得到动能定理的表达式。这时我们不妨用几个例题，让学生先试着用牛顿运动定律和运动学公式去做，然后用动能定理去做，比较两种方法的优劣，使他们感受到：在不涉及运动加速度和运动时间时，利用动能定理解决力学问题更简捷。让学生体会应用动能定理的优点。动能定理将状态量的变化与过程相联系，在不需关注具体过程的情况下是比较方便的。 　　有些问题用牛顿定律与运动学知识是很难解决的，但用动能定理却可以很方便地解决。我们知道，当变力对物体做功时，很难根据公式W=Fs求出功，但根据功与动能变化的关系就可以方便地求出功。 　　动能定理不仅可以应用于一个物体，也可以应用于一个系统。在对系统运用动能定理时，一定要注意：这时系统内物体之间的相互作用力不必考虑，应找出系统以外的其他物体对系统整体的各个力所做的功；而且等式左边动能的变化，应该是系统内各个物体动能变化的代数和。 　　总之，在高中物理教学中，教师应该充分考虑学生对于动能定理的理解程度，结合学生的实际情况来开展教学工作。

  首要的任务是要摆正师生以往不平等的关系，创设宽松和谐的教学氛围。特别在中学，由于中学生的心理发展还极不成熟，教师的言行对学生的影响会产生很大的正向作用，所以在课堂上，教师不能摆着“师尊”的“架子”，语言应该友善亲切，态度应该和蔼可亲，一改自上而下的传授方式，无论是讲授知识还是与学生交谈，辅导学生时，都应充分尊重和热爱学生的一切需要，努力成为学生学习的引路人。
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