PAGE 2 第八章 機械能守恒定律 第三節 動能與動能定理教學內容分析 “動能與動能定理”是《普通高中物理課程標準（2017年版，2020年修訂）》必修課必修模塊2中“機械能及其守恒定律”主題下的內容，課程標準要求：“理解動能和動能定理。能運用動能定理解釋生產生活中的現象。”《普通高中物理課程標準（2017年版）解讀》對此條解讀如下： 理解動能與動能定理，需要理解引入動能概念的必要性；認識到動能的大小與速度的平方成正比所帶來的速度對動能影響的敏感關系； 從公式及其實際意義理解動能是一個標量；知道動能是描述物體能量狀態的物理量。學生在理解和運用動能定理時，應了解運用動能定理解決問題的思路——一個過程（功）引起物體狀態（動能）的變化；感受運用動能定理解決問題與運用牛頓運動定律解決問題的不同特點，學會運用動能定理解釋和解決生產生活中的實際問題。本節教學內容起著承上啟下的作用，通過本節的學習，學生加深了對功的概念的理解，進一步理解了“功是能量變化的量度”，拓展了求功的思路，為學生運用函數關系解決問題開辟了思維通道。 教材從分析恒定力所作的功開始，在推導動能表達式的基礎上，引入動能定理。動能定理推導的出發點是已知的牛頓第二定律。結合運動學公式，經過數學推導，得出動能定理的結論。
學習情況分析：知識方面，初中階段學生已通過實驗了解到動能與物體的質量、速度有關，質量越大、速度越大，物體所具有的動能就越大。在初中的基礎上，進一步學習了動能的量化表達。學生了解了功的意義，能計算力與速度形成一定角度時力所作的功，知道如何計算合力所作的功。學生對物體受力做功后動能的變化有了初步的認識，例如，當用力推物體時，物體由靜止開始運動，動能增大。對函數關系的初步了解，對牛頓第二定律、勻加速直線運動定律的學習，為學生從所學知識推導出功與動能的關系打下了良好的基礎，為建立動能概念、動能定理做好了準備。 學生模型建構能力較弱，應引導學生由易到難、由簡到繁，搭建勻速加速直線運動模型，并利用牛頓第二定律和勻速加速公式建構動能的意義。教師應給予學生適當的提示和幫助，協助學生順利完成自主建構和新知識的學習。教學目標學生通過對物體受力所作功的分析，體驗動能表達式的確定，加深對函數關系的理解。學生能由功的表達式、牛頓第二定律及運動學公式推導出動能定理。學生理解動能定理，并能運用動能定理解釋生產生活中的現象或解決實際問題。 教學重點 教學重點：動能量化表達的推導過程、理解動能定理的意義 教學難點：動能表達式的推導過程，動能定理的推導過程，運用動能定理分析解決實際問題 教學方式：講授法、啟發式教學、師生討論法 教學環節 新課引入 利用PPT投影高速公路限速標志照片。老師提問：高速公路上的標志是什么意思？圖中的“120”“100”“90”“60”分別代表什么意思？不同車型的最高時速是否相同？為什么？ 播放視頻素材：8.26包茂高速重大交通事故 設計意圖：通過真實場景引入此話題。
在高速公路上限制車輛的車速是必要的，如果車速過快，汽車不能及時剎車，從而引發重大交通事故，給人民群眾的生命財產造成損失。通過真實交通事故案例的嚴重損失，引起學生的注意，認識到限速的必要性，同時教育學生遵守交通法規。展示車禍中車身嚴重變形的圖片。師：汽車發生碰撞時，車身為什么會嚴重變形？生：汽車的速度很高，發生碰撞時就變形了。師：汽車發生碰撞時，為什么會變形？從能量的角度來說，運動中的汽車具有哪些能量？在這個過程中，能量是如何轉化的？生：運動中的汽車具有很大的動能，動能又轉化成其他的能量。師：您提到了動能，什么是動能？與動能有關的因素有哪些？新課教學1.動能的表達提出問題：動能是什么意思？ 我站在這里不動，動能有多少？有哪些因素和動能有關？能舉些例子來說明嗎？ 演示實驗（模擬動畫） 影響動能的因素 問題2：動能和物體的質量m、速度v有關，怎樣研究動能與質量、速度三者之間更準確的關系？你有什么解題思路？ 學生活動： 給學生2分鐘時間思考解答。 老師引導學生從物理單位的角度分析，動能的單位是焦耳，質量和速度的結合應該有能量的單位。第二種思路是從力做功引起的動能變化的角度來分析。 問題3：動能Ek是否可以用（mx+vy）的形式來表示？為什么？動能與質量、速度關系的表達式形式是什么？怎樣從物理單位確定動能的表達形式？ 引導學生假設動能Ek∝mxvy，動能的單位為1J=1N·m=1kg·m2·s-2，mx的單位為（kgx），vy的單位為（my·sy）。
利用單位冪相等，可得x=1 y=2演示一粉筆做自由落體演示二老師突然用力，將粉筆頭向墻壁拋出。（注意實驗安全）演示三老師輕輕地拋出粉筆師：物體做自由落體時，動能有沒有變化？生：動能增加了。師：動能怎么增加？生：物體下落時，重力做正功，動能增加了。師：當粉筆快速拋出時，人對粉筆做功了嗎？生：做功了。師：怎么知道做功了？生：粉筆本來是靜止的，然后它移動并飛得非?？欤膭幽茉黾恿恕煟簩嶒炄?，人對粉筆做功了嗎？ （學生意見不一物理高中必修二8-3動能和動能定理 教案，如果粉筆很快地拋出去，學生不會懷疑，但如果拋得慢一些，有的學生就不確定人是否對粉筆做了功。學生根據表面現象來判斷做了功，卻沒有上升到理性思考和推理的層次，對做功引起動能的變化沒有深刻的認識。） 師：粉筆本來是靜止的，當它慢慢地拋出去時，粉筆的動能有沒有變化？ 生：變了，動能增加了。 師：哪些物體或力對粉筆做功？ 生：重力對粉筆做正功。 師：我們只研究粉筆本來靜止，剛離開手的過程，這個過程有什么特點？重力所作的功可以忽略嗎？ 生：粉筆的位移很小，重力所作的功很小，可以忽略。 師：粉筆離開手的時候，獲得了動能網校頭條，誰對粉筆做了功？ 學生：人對粉筆做正功，粉筆的動能增大。設計意圖：依托情境，從力做功引起物體動能變化的角度，構建動能表達式。問題五：應建立怎樣的運動情境，便于計算力對物體所作的功？物體應做怎樣的運動才容易解題？畫出情境示意圖，建立物理模型。模型構建問題一：木塊在恒定力F作用下，沿光滑表面運動，位移為l。
木塊所受的凈力是多少？加速度是多??少？ 問題2：木塊的速度、加速度和位移之間有什么關系？ 問題3：將加速度代入速度-位移表達式，可得什么結果？F所作的功W是多少？ 問題4：如果地面凹凸不平，木塊與地面之間的動摩擦系數為μ，還能得到上述結果嗎？這個力是拉力還是凈力？ 問題5：如果木塊所受的拉力是傾斜向上的，上述結論還成立嗎？凈力怎樣算？ 問題6：物體做曲線運動時，能得到類似的結論嗎？怎樣把曲線運動轉化為直線運動？ vv1v2 設計意圖：拓展改進，用微分法處理曲線運動，提高學生的科學思維能力。 問題7：通過對這些情境案例的分析物理高中必修二8-3動能和動能定理 教案，我們得到：。W是什么意思？ 力所作的功引起動能的變化。 你認為怎樣定義動能最方便？ 師生活動： 分析表達式的含義，與動能的含義一致，并且與質量、速度有關，質量和速度越大，表達式的值越大。 小結： 1.動能的含義 2.動能的表達 3.動能的理解 ①標量 ②狀態量 ③應用范圍 課堂練習1 教材第88頁 練習與應用 問題1 2.動能定理 問題1：?mv22為物體的終狀態動能，?mv12代表物體的初狀態動能。(?mv22-?mv12)的物理含義是什么？ 問題2：的物理含義是什么？你怎樣理解這個表達式的含義？ 學生活動： 學生用自己的語言表達公式的物理含義。注意W為某一運動過程中合力所作的功。 合力所作的功等于最終狀態動能與初始狀態動能之差。
設計意圖：鍛煉學生語言表達能力，自主建構對物理公式含義的理解，增強學生對能量物理概念的理解。歸納總結：動能定理表達式②表達式③把做功的過程量和動能狀態量聯系起來。④適用于直線運動與曲線運動，勻速加速運動與非勻速加速運動。例1 （1）一物體從靜止沿光滑固定斜面（斜面高為h）開始從上往下運動。求在底部的速度。利用運動學公式和動能定理分別求解。重力加速度為g。 （2）一物體沿四分之一光滑圓形軌道從圓心運動到最低點。求在最低點的速度。軌道半徑為h。在最低點軌道上的壓強。 設計意圖：比較用運動學公式和動能定理求解速度的特點，體會動能定理的優勢。 例2 垂直平面內的圓周運動（見PPT） 設計意圖：了解臨界條件，學習運用動能定理解決問題的基本思想，綜合運用圓周運動知識和牛頓第二定律分析、解決問題。 板書設計 §8.3 動能與動能定理 動能的表達式 Ek= eq f(1,2)mv2 ①標量 ②狀態量 ③低速物體 2.動能定理 1.內容 2.表達式：eq f(1,2)mv22
