人教版高中物理必修2教學設計

課題動能和動能定理單元8學科物理年級高一

本節課所采用的教材是人教版高中物理必修2第八章第3節的內容,本節內容是本章的

重點,本節在講述動能和動能定理時，沒有把二者分開講述，而是以功能關系為線索，同時

引入了動能的定義式和動能定理，這樣敘述，思路簡明，能充分體現功能關系這一線索，同

教材時考慮到初中已經學過動能的概念，這樣敘述，學生容易接受.

分析通過本節的學習，應使學生理解動能定理的推導過程.清楚動能定理的適用條件，通過

對比分析使學生體會到應用動能定理解題較牛頓運動定律與運動學公式解題的不同點：即運

用動能定理解題由于不涉及物體運動過程中的加速度和時間，因此用它來處理問題有時比較

方便.

一、教學目標

1.理解動能的概念，利用動能定義式進行計算；

2.理解動能定理表述的物理意義，并能進行相關分析與計算；

3.恒力作用下利用牛頓運動定律和功的公式推導動能定理；

4.理解恒力作用下的直線運動牛頓運動定律理與動能定理處理問題的異同點，體會對于

教學

變力作用、曲線運動動能定理解決問題的優越性。

目標

與核二、核心素養

心素物理觀念：樹立動能的觀念，理解動能定理的表達式

養

科學思維：培養學生的創造能力和創造性思維，培養學生演繹推理的能力。

科學探究：通過探究外力對物體所做的功與物體動能的變化關系，學會獲取知識與實驗

技能的方法。

科學態度與責任：通過對動能和動能定理的演繹推理，使學生從中領略到物理等自然學

科中所蘊含的嚴謹的邏輯關系。反映了自然界的真實美。

重點理解動能定理，應用動能定理解決問題

難點通過研究外力做功來推導得出動能定理的表達式

教學過程

教學環節教師活動學生活動設計意圖

導入新課我們知道功是能量轉化的量度，重力做功對應

于重力勢能的變化，彈簧彈力做功對應于彈性勢能

的變化。那么動能和力的做功有關嗎？學生觀察圖片通過從所學知識

例如：炮彈在炮筒內推力的作用下速度越來越思考動能和力入手，通過問題

大，動能增加，這種情況下推力對物體做了功。的做功是否有激發學生的好奇

出示圖片:炮彈在炮筒的推力的作用下運動關心和探索欲望

本節我們就來探尋動能的表達式以及動能的

變化與力的做功的關系。

講授新課一、動能的表達式

1、物體由于運動而具有的能量叫做動能。

出示圖片:行駛的汽車、飛行的炮彈、無規則運學生觀察圖片體會動能是由于

動的分子。物體的運動而具

它們都具有一定的動能。有的能量

2、探究動能的表達式

為了探究動能的表達式，讓我們來分析二個具

體問題：

問題1：光滑水平面上一物體原來靜止，質量

為m，此時動能是多少？在教師引導下鍛煉學生的邏輯

學生分析推導思維能力

因為物體沒有運動，所以沒有動能。

問題2：質量為m的某物體在光滑水平面上運

動，在與運動方向相同的恒力F的作用下發生一

段位移L，速度由速度由v1增加到v2，外力做

功多少？

物體在恒力作用下運動

解：根據牛頓第二定律，有F＝ma

勻變速直線運動的速度與位移的關系式：

得：

W＝FL=ma×

整理后得：

從上式可以看出，“”

“很可能是一個具有特定意義的物理量，

因為這個量在過程終了與過程開始時的差，正好等

于力對物體做的功。

（1）動能表達式學生閱讀課文鍛煉學生的自主

說出動能表達學習能力

在物理學中就用“”這個量表示物體

式

的動能。

用符號Ek表示：

說明：①動能只有正值只與速度的大小有關，

而與速度的方向無關。

②動能是標量，它的單位與功的單位相同，在

國際單位制中都是焦耳，這是因為：1kg（m/s）2＝

1N·m＝1J

③動能具有相對性與參考系的選擇有關，一般

選地面為參考系。

學生思考討論鍛煉學生的計算

思考討論：2016年8月16日，我國成功發射

并計算能力

首顆量子科學實驗衛星“墨子號”，它的質量為631

kg，某時刻它的速度大小為7.6km/s，此時它的動

能是多少？

解：7.6km/s=7.6×103m/s

答：它的動能是7.3×1010J

二、動能定理

1、動能定理：閱讀課文說出鍛煉學生的自主

可以寫成：W＝Ek2－Ek1動能定理的表學習能力掌握動

Ek2：末動能，Ek1：初動能。達式能定理

這個關系表明，力在一個過程中對物體做的

功，等于物體在這個過程中動能的變化。這個結論

叫作動能定理。

說明：如果物體受到幾個力的共同作用，動能

定理中的力對物體做的功W即為合力做的功，它

等于各個力做功的代數和。

2、動能定理理解

（1）動能定理的的研究對象既可以是單一物

體也可以看成是單一物體的物體系。

（2）動能定理主要用于解決:變力做功、曲線

運動和多過程的動力學問題.

（3）動能定理的實質說明了物體動能的變化

是通過外力做功的過程來實現的。

【例題1】一架噴氣式飛機，質量m為

7.0×104kg，起飛過程中從靜止開始滑跑。當位移l

達到2.5×103m時，速度達到起飛速度80m/s。在在教師引導下鍛煉學生的計算

此過程中，飛機受到的平均阻力是飛機所受重力的認真審題，解能力和培養學生

答，并闡述自觀察問題分析問

。g取10m/s2，求飛機平均牽引力的大小。己的解題方題的習慣并規范

分析本題已知飛機滑跑過程的始、末速度，法。解題步驟

因而能夠知道它在滑跑過

程中增加的動能。根據動能定理，動能的增加

等于牽引力做功和阻力做功的代數和。

如圖所示，在整個過程中，牽引力對飛機做正

功、阻力做負功。由于飛機的位移和所受阻力已知，

因而可以求得牽引力的大小。

解:以飛機為研究對象，設飛機滑跑的方向為

x軸正方向。飛機的初動能Ek1＝0，末動能

，合力F做的功W＝Fl

根據動能定理:W＝Ek2－Ek1有:

由于F＝F牽－F阻，F阻＝kmg，

則

5

把數值代入后得到:F牽＝1.04×10N

飛機平均牽引力的大小是1.04×105N。

教師總結學生讓學生對動能定

總結：

思考理有一個更深層

1、應用動能定理優點：動能定理不涉及物體

的理解

運動過程中的加速度和時間，因此用它處理問題常

常比較方便。

2、注意：力對物體做的功可以為正值，也可

以為負值。合力做正功時，物體的動能增加；合力

通過例題學生鍛煉學生的總結

做負功時，物體的動能減少。

總結解題步驟能力

3、應用動能定理解題的一般步驟

①明確研究對象，明確運動過程。

②分析研究對象的受力情況和各個力的做功

情況，然后求各個力做功的代數和:W總

③明確始末狀態初動能Ek1，末動能Ek2根據

動能定理列出方程:W總＝Ek2—Ek1

④根據動能定理列方程求解并檢驗。

【例題2】人們有時用“打夯”的方式把松散

教師引導下認鍛煉學生的分析

的地面夯實。設某次打夯符合以下模型：兩人同時

真審題，解答，計算能力

通過繩子對重物各施加一個力，力的大小均為320

并闡述自己的

N，方向都與豎直方向成37°，重物離開地面30cm

解題方法。

后人停止施力，最后重物自由下落把地面砸深2

cm。已知重物的質量為50kg，g取10m/s2，cos37°

＝0.8。

求：（1）重物剛落地時的速度是多大？

（2）重物對地面的平均沖擊力是多大？

分析如圖所示，甲表示重物在地面上受到人

的作用力，乙表示上升30cm后人停止施力，丙表

示剛落地，丁表示砸深地面2cm后靜止。

甲乙丙丁

重物落地時的速度，即丙中重物的速度，可以

對從甲至丙這一過程應用動能定理來求解。重物對

地面沖擊力的大小與從丙至丁這一過程中重物所

受阻力的大小相等，可以對這一過程應用動能定理

來求解。

解：（1）兩根繩子對重物的合力

F合＝2Fcos37°＝2×320×0.8N＝512N

由甲至丙只有繩子的拉力做功，應用動能定理

可得

（2）由丙到丁的過程中，應用動能定理可得：

mgL′－F阻L′＝0－

F阻＝mg＋＝(50×10＋）N=

8.3×103N重物落地時的速度大小為2.5ｍ/s，對地

面的平均沖擊力的大小為8.3×103Ｎ。

科學方法演繹推理

學生閱讀課文拓展學生的知識

演繹推理是從一般性結論推出個別性結論的

了解演繹推理面

方法，即從已知的某些一般原理、定理、法則、公

理或科學概念出發，推出新結論的一種思維活動。

比如，在“動能定理”的推導過程中，其出發

點是將牛頓第二定律作為已知的知識來考慮，然后

經歷一系列數學推導，從而得到新的結論—動能定

理。

1、戰斗機以一定的水平初速度著陸甲板時，

若飛機勾住阻攔索減速，飛機在甲板上滑行的距離

將大大減小。著艦使用阻攔索時，下列說法正確的

是（）

A．戰斗機的動能變化量變大

B．戰斗機的慣性減少得快學生練習鞏固所學的知識

C．戰斗機的加速度變大

D．戰斗機的速度減少得多

答案C

2．質量不等，但有相同動能的兩個物體，在

動摩擦因數相同的水平地面上滑行，直至停止，下

列說法正確的是（）

A．質量大的物體滑行的距離大

B．質量大的物體滑行的時間長

C．質量大的物體滑行的加速度大

D．它們克服摩擦力所做的功一樣多

答案：D

3、如圖所示，豎直固定的半徑為R的光滑圓

形軌道內，一可視為質點的小球通過軌道最低點P

時，加速度大小為6g，不計空氣阻力，下列說法正

確的是（）

A．小球過P點時速度大小為

B．小球能沿軌道做完整的圓周運動

C．小球運動的最小加速度為零

D．小球運動的最小速度為零

答案：B

4、一運動的物體，某一時刻起，僅在恒定阻

力作用下直到停止。這段過程中物體的位移完全由

下列哪個物理量決定（）

A．物體的初速度

B．物體的初動能

C．物體的加速度

D．物體的質量

答案：B

拓展提高

1．如圖所示，靜止在水平地面上的物體在10N

的水平恒力F作用下做勻加速直線運動。若運動過

程中物體所受阻力的大小恒為2N，則物體運動了

5m時，其動能增加了（）

A．10J

B．40J

C．50J

D．60J

答案：B

2、一物體作初速度為零的勻加速直線運動，

則在啟動階段，該物體的動能（）

A．與它所經歷的時間成正比

B．與它的速度成正比

C．與它的位移成正比

D．與它的動量成正比

答案：C

3、某滑沙場有兩個坡度不同的滑道AB和

AB′（均可看作斜面），甲、乙兩名旅游者分別乘

兩個完全相同的滑沙橇從A點由靜止開始分別沿

AB和AB′滑下，最后甲停在水平沙面上的C處，

如圖所示。設滑沙橇和沙面間的動摩擦因數處處相

同，斜面與水平面連接處均可認為是圓滑的，滑沙

者保持一定姿勢坐在滑沙撬上不動。則下列說法中

正確的是（）

A．甲在B點的動能一定等于乙在B′點的動

能

B．甲在B點的速率一定大于乙在B′點的速

率

C．甲滑行的總路程一定等于乙滑行的總路程

D．最后乙停在C處的左邊