PAGE 2 第八章 机械能守恒定律 第三节 动能与动能定理教学内容分析 “动能与动能定理”是《普通高中物理课程标准（2017年版，2020年修订）》必修课必修模块2中“机械能及其守恒定律”主题下的内容，课程标准要求：“理解动能和动能定理。能运用动能定理解释生产生活中的现象。”《普通高中物理课程标准（2017年版）解读》对此条解读如下： 理解动能与动能定理，需要理解引入动能概念的必要性；认识到动能的大小与速度的平方成正比所带来的速度对动能影响的敏感关系； 从公式及其实际意义理解动能是一个标量；知道动能是描述物体能量状态的物理量。学生在理解和运用动能定理时，应了解运用动能定理解决问题的思路——一个过程（功）引起物体状态（动能）的变化；感受运用动能定理解决问题与运用牛顿运动定律解决问题的不同特点，学会运用动能定理解释和解决生产生活中的实际问题。本节教学内容起着承上启下的作用，通过本节的学习，学生加深了对功的概念的理解，进一步理解了“功是能量变化的量度”，拓展了求功的思路，为学生运用函数关系解决问题开辟了思维通道。 教材从分析恒定力所作的功开始，在推导动能表达式的基础上，引入动能定理。动能定理推导的出发点是已知的牛顿第二定律。结合运动学公式，经过数学推导，得出动能定理的结论。
学习情况分析：知识方面，初中阶段学生已通过实验了解到动能与物体的质量、速度有关，质量越大、速度越大，物体所具有的动能就越大。在初中的基础上，进一步学习了动能的量化表达。学生了解了功的意义，能计算力与速度形成一定角度时力所作的功，知道如何计算合力所作的功。学生对物体受力做功后动能的变化有了初步的认识，例如，当用力推物体时，物体由静止开始运动，动能增大。对函数关系的初步了解，对牛顿第二定律、匀加速直线运动定律的学习，为学生从所学知识推导出功与动能的关系打下了良好的基础，为建立动能概念、动能定理做好了准备。 学生模型建构能力较弱，应引导学生由易到难、由简到繁，搭建匀速加速直线运动模型，并利用牛顿第二定律和匀速加速公式建构动能的意义。教师应给予学生适当的提示和帮助，协助学生顺利完成自主建构和新知识的学习。教学目标学生通过对物体受力所作功的分析，体验动能表达式的确定，加深对函数关系的理解。学生能由功的表达式、牛顿第二定律及运动学公式推导出动能定理。学生理解动能定理，并能运用动能定理解释生产生活中的现象或解决实际问题。 教学重点 教学重点：动能量化表达的推导过程、理解动能定理的意义 教学难点：动能表达式的推导过程，动能定理的推导过程，运用动能定理分析解决实际问题 教学方式：讲授法、启发式教学、师生讨论法 教学环节 新课引入 利用PPT投影高速公路限速标志照片。老师提问：高速公路上的标志是什么意思？图中的“120”“100”“90”“60”分别代表什么意思？不同车型的最高时速是否相同？为什么？ 播放视频素材：8.26包茂高速重大交通事故 设计意图：通过真实场景引入此话题。
在高速公路上限制车辆的车速是必要的，如果车速过快，汽车不能及时刹车，从而引发重大交通事故，给人民群众的生命财产造成损失。通过真实交通事故案例的严重损失，引起学生的注意，认识到限速的必要性，同时教育学生遵守交通法规。展示车祸中车身严重变形的图片。师：汽车发生碰撞时，车身为什么会严重变形？生：汽车的速度很高，发生碰撞时就变形了。师：汽车发生碰撞时，为什么会变形？从能量的角度来说，运动中的汽车具有哪些能量？在这个过程中，能量是如何转化的？生：运动中的汽车具有很大的动能，动能又转化成其他的能量。师：您提到了动能，什么是动能？与动能有关的因素有哪些？新课教学1.动能的表达提出问题：动能是什么意思？ 我站在这里不动，动能有多少？有哪些因素和动能有关？能举些例子来说明吗？ 演示实验（模拟动画） 影响动能的因素 问题2：动能和物体的质量m、速度v有关，怎样研究动能与质量、速度三者之间更准确的关系？你有什么解题思路？ 学生活动： 给学生2分钟时间思考解答。 老师引导学生从物理单位的角度分析，动能的单位是焦耳，质量和速度的结合应该有能量的单位。第二种思路是从力做功引起的动能变化的角度来分析。 问题3：动能Ek是否可以用（mx+vy）的形式来表示？为什么？动能与质量、速度关系的表达式形式是什么？怎样从物理单位确定动能的表达形式？ 引导学生假设动能Ek∝mxvy，动能的单位为1J=1N·m=1kg·m2·s-2，mx的单位为（kgx），vy的单位为（my·sy）。
利用单位幂相等，可得x=1 y=2演示一粉笔做自由落体演示二老师突然用力，将粉笔头向墙壁抛出。（注意实验安全）演示三老师轻轻地抛出粉笔师：物体做自由落体时，动能有没有变化？生：动能增加了。师：动能怎么增加？生：物体下落时，重力做正功，动能增加了。师：当粉笔快速抛出时，人对粉笔做功了吗？生：做功了。师：怎么知道做功了？生：粉笔本来是静止的，然后它移动并飞得非常快，它的动能增加了。师：实验三中，人对粉笔做功了吗？ （学生意见不一物理高中必修二8-3动能和动能定理 教案，如果粉笔很快地抛出去，学生不会怀疑，但如果抛得慢一些，有的学生就不确定人是否对粉笔做了功。学生根据表面现象来判断做了功，却没有上升到理性思考和推理的层次，对做功引起动能的变化没有深刻的认识。） 师：粉笔本来是静止的，当它慢慢地抛出去时，粉笔的动能有没有变化？ 生：变了，动能增加了。 师：哪些物体或力对粉笔做功？ 生：重力对粉笔做正功。 师：我们只研究粉笔本来静止，刚离开手的过程，这个过程有什么特点？重力所作的功可以忽略吗？ 生：粉笔的位移很小，重力所作的功很小，可以忽略。 师：粉笔离开手的时候，获得了动能网校头条，谁对粉笔做了功？ 学生：人对粉笔做正功，粉笔的动能增大。设计意图：依托情境，从力做功引起物体动能变化的角度，构建动能表达式。问题五：应建立怎样的运动情境，便于计算力对物体所作的功？物体应做怎样的运动才容易解题？画出情境示意图，建立物理模型。模型构建问题一：木块在恒定力F作用下，沿光滑表面运动，位移为l。
木块所受的净力是多少？加速度是多少？ 问题2：木块的速度、加速度和位移之间有什么关系？ 问题3：将加速度代入速度-位移表达式，可得什么结果？F所作的功W是多少？ 问题4：如果地面凹凸不平，木块与地面之间的动摩擦系数为μ，还能得到上述结果吗？这个力是拉力还是净力？ 问题5：如果木块所受的拉力是倾斜向上的，上述结论还成立吗？净力怎样算？ 问题6：物体做曲线运动时，能得到类似的结论吗？怎样把曲线运动转化为直线运动？ vv1v2 设计意图：拓展改进，用微分法处理曲线运动，提高学生的科学思维能力。 问题7：通过对这些情境案例的分析物理高中必修二8-3动能和动能定理 教案，我们得到：。W是什么意思？ 力所作的功引起动能的变化。 你认为怎样定义动能最方便？ 师生活动： 分析表达式的含义，与动能的含义一致，并且与质量、速度有关，质量和速度越大，表达式的值越大。 小结： 1.动能的含义 2.动能的表达 3.动能的理解 ①标量 ②状态量 ③应用范围 课堂练习1 教材第88页 练习与应用 问题1 2.动能定理 问题1：?mv22为物体的终状态动能，?mv12代表物体的初状态动能。(?mv22-?mv12)的物理含义是什么？ 问题2：的物理含义是什么？你怎样理解这个表达式的含义？ 学生活动： 学生用自己的语言表达公式的物理含义。注意W为某一运动过程中合力所作的功。 合力所作的功等于最终状态动能与初始状态动能之差。
设计意图：锻炼学生语言表达能力，自主建构对物理公式含义的理解，增强学生对能量物理概念的理解。归纳总结：动能定理表达式②表达式③把做功的过程量和动能状态量联系起来。④适用于直线运动与曲线运动，匀速加速运动与非匀速加速运动。例1 （1）一物体从静止沿光滑固定斜面（斜面高为h）开始从上往下运动。求在底部的速度。利用运动学公式和动能定理分别求解。重力加速度为g。 （2）一物体沿四分之一光滑圆形轨道从圆心运动到最低点。求在最低点的速度。轨道半径为h。在最低点轨道上的压强。 设计意图：比较用运动学公式和动能定理求解速度的特点，体会动能定理的优势。 例2 垂直平面内的圆周运动（见PPT） 设计意图：了解临界条件，学习运用动能定理解决问题的基本思想，综合运用圆周运动知识和牛顿第二定律分析、解决问题。 板书设计 §8.3 动能与动能定理 动能的表达式 Ek= eq f(1,2)mv2 ①标量 ②状态量 ③低速物体 2.动能定理 1.内容 2.表达式：eq f(1,2)mv22
