8.3 动能和动能定理 教学设计 -2022-2023学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册
文档属性
| 名称 | 8.3 动能和动能定理 教学设计 -2022-2023学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册 |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 25.8KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2023-03-13 18:40:22 | ||
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文档简介
动能和动能定理教学设计
【课程标准分析】
理解动能和动能定理。能用动能定理解释生产生活中的现象。要理解动能和动能定理，需要了解引入动能概念的必要性；认识动能大小跟速率二次方成正比所带来的速率对动能影响的敏感关系；从公式及其现实含义领悟动能是标量；知道动能是描述物体能量状态的物理量。在理解和应用动能定理时，应该体会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；感受运用动能定理相比运用牛顿运动定律解决问题的不同特点，学会用动能定理解释和解决生产生活中的实际问题。
【教材分析】
从整个高中物理来看，动能和动能定理是最重要的概念和定理之一；从本章知识来看，他是对动力学知识学习的延续，是功和能在动力学中最重要的体现之一；从本节课的内容来看，可以帮助学生理解动能的表达式，掌握动能定理的内容，可以简单的应用动能定理解决生活问题，体会运动动能定理解题的优越性。通过本节课的学习和研究，为后面动能定理的实际应用打下基础，也为以后研究机械能守恒做好铺垫。因此本节课的学习要引导学生运用科学的思维和方法学习知识，体会到学习科学的思维的乐趣。
【教学目标分析】
1．使学生进一步理解动能的概念，掌握动能的表达式。
2．结合教学，对学生进行探索研究和科学思维能力的训练。
3．理解动能定理的确切含义，应用动能定理解决实际问题。
4．运用归纳推导方式推导动能定理的表达式。
5. 对比分析动力学知识与动能定理的应用。
【教学对象分析】
学生已经对利用牛顿运动定律解决动力学问题有了一定的知识积累，对物体受力已经运动过程也有了一定的分析能力。这个阶段的学生基础扎实、思维活跃、求知欲强，但对于知识系统性、逻辑性较差，分析综合处理问题能力不强。
【教学重难点分析】
重点：动能表达式的得出和推导，动能定理解题的优越性
难点：对于动能定理的理解和深化应用。
【教材处理】
基于以上分析，为了更好的实现教学目标，突出教学重难点，我对教材内容做了以下处理.
(1)结合创设情境，让学生通过实验自主探究动能的定性关系，并能够通过物理模型的一步步构建，引导学生推导动能的表达式。
(2)为了让学生能更形象的理解动能定理的得出，在这里我设计表格，帮助学生从动能的表达式推导过程，理解各力做功与动能变化之间的关系。
【教法和学法】
通过教师创设情境和情境扩充，教学上采用设疑提问，学生小组活动，让学生通过自主探究实验和理论推导，引导得出动能表达式和动能定理。通过实验探究和理论探究相结合的方式，让学生体验科学思维在物理学习中的重要性，激发学生的学习兴趣和课堂参与度。
【教学过程】
一、识动能
教学内容 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 视频：一则发生在身边的新闻报道。（高空抛物的危害） 以身边的新闻报道，创设情境
提问：如果一滴水从万米高空落下会造成什么样的危害呢？如果是一块冰，一颗子弹呢？ 讨论，思考后给出答案 以生活化问题，活跃课堂气氛，同时激发学生认知冲突带入课堂。
识动能 播放视频： 一颗子弹的破坏性。 总结动能定义 教师引导学生更新概念
提问： 为什么飞行的子弹能轻易的击碎物体呢？ 物体由于运动而具有了能量就是动能。 （英文Kinetic energy，简称Ek）
（观看海啸的视频） [提出问题]：相比较海啸要比子弹的速度小为什么依然有如此大的破坏力呢？ 引发学生对于动能大小因素的思考.
探动能 [自主探究]：探究动能的大小可能与哪些因素有关 你能否举例说明呢 (学生自主实验)控制变量法演示不同物体下落对米堆的破坏，验证猜想。 学生能够通过自主探究体会到动能的大小的特点，再让学生通过自主设计实验的方式去验证猜想，得到关于动能的定性关系，增强学生的合作探究能力，掌握科学的思维方法。
那么动能与物体的质量和速度之间有什么定量的关系呢 我们接下来就来探究这个问题。 让学生建模进行理论分析 从定性认识过渡到定量的关系讨论上来
创设物理情景一：光滑平面上，质量为m 的物体在与运动方向相同的恒力F 的作用下发生一段位移l ，速度从0 增加到v2 合作交流：通过思考和推导，试图找到关于动能的表达式 将生活简化到物理模型上来进行数学分析，强化学生对于物理模型构建能力
提出问题： 1.力F对物体所做的功多大 ？ 2.物体加速度为多大？ 3.物体的位移可以怎样表示？ 4.结合上述三式你能综合推导得到什么样的式子 学生按照问题进行推导WF = 通过适当设问，一步步引导学生进行理论探究
情景二：光滑平面上，质量为m 的物体在与运动方向相同的恒力F 的作用下发生一段位移l ，速度从v1 减小到v2 扩充情景，进行推导 WF = 拓展情境，让学生理解，为动能定理的得出做好铺垫
情景三：质量为m 的物体在与运动方向相同的恒力F 的作用下，沿粗糙水平面运动了一段位移l ，受到的摩擦力为Ff ，速度从v1 变为v2 扩充情景，进行推导 W合=
找动能 重力做的功： 表明重力做的功等于“mgh”的变化， 合力做功： W合= 同理这个式子可以用文字叙述成什么？ ［学生归纳］ 用文字语言表述表中的结论：合力F所做的功等于“mv2”这个物理量的变化。 物理学上就把这个具有特定意义的物理量叫动能。 通过类比分析得到动能表达式，并深刻理解其中各物理量的含义。
析动能 动能的表达式： 一个新的物理量的学习，除了对它的概念和表达式的学习以外，还要掌握它的其他什么相关内容？请同学们类比“重力势能”这个物理量的学习过程，总结还应掌握哪些动能的相关内容。 重力势能和弹簧的弹性势能都与相对位置有关，那么动能有没有相对性呢 动能也应该有相对性，它与参考系的选取有关。以后再研究这个问题时，如果不加以特别的说明，都是以地面为参考系来研究问题的。 动能的单位、动能的矢量性、是状态量还是过程量、正负性。 1.单位：焦耳（J） 2.矢标性：标量 3.状态量 只有正值 4.同一参考系 这部分引导学生类比重力势能和弹性势能概括出动能的相关性质。
拉力做的功 摩擦力做功 合力做的功 末状态的动能 初状态的动能 动能的变化量 对前面情景中的推导过程进行总结，直观的发现动能变化与做功之间的关系。
情景一
情景二
情景三
动能定理 动能定理内容：力（合外力）)在一个过程中对物体做的功，等于物体在这个过程中动能的变化。 1.物体动能的变化： 2.表达式： 3.公式中各量的物理意义及单位 填写上面的表格，让学生读动能定理的内容，找到动能定理表达式。
提出问题： 怎么求合力做的功？ 1、先求物体所受的合外力，在求合外力做的功； 2、外力做功之和（这里的力都应该是恒力）。（那如果我们遇到的是变力怎么办？如动力机器在一恒定功率启动的时候，牵引力随着速度的增大而变小，那怎么求这时合力做的功？ 那中间还有一个“等于”表示什么意思？ “=”反映了动能的变化用合外力对物体所做的功来量度。 小组合作讨论： 1.当力对物体做正功时，物体动能如何变化？ 2.当力对物体做负功时，物体动能如何变化？ 通过对动能定理各物理量的理解，加深学生对于功能关系的理解
问题拓展： 如果物体受到变力作用，可以推导出来动能定理吗？ 学生讨论，利用好微分思想。 当物体受到的力是变力，或者物体的运动轨迹是曲线时，我们仍然采用过去的方法，把过程分解为很多小段，认为物体在每小段运动中受到的力是恒力，运动的轨迹是直线，这样也能得到动能定理． 正是因为动能定理适用于变力做功和曲线运动的情况，所以在解决一些实际问题中才得到了更为广泛的应用．
学以致用 例题：一架喷气式飞机，质量ｍ＝5×103 kg，起飞过程中从静止开始滑跑 的位移为L＝500ｍ时，达到起飞速度ｖ＝60ｍ/s，在此过程中飞机受到的平均阻力是飞机重量的0.02倍(ｋ＝0.02)，求飞机受到的牵引力. 让学生通过牛顿运动定律和动能定理两种解法上黑板展示解决过程。 体会动能定理结题的优越性
补充例题：质量为50kg的跳水运动员，从离水10m高的跳台上以4m/s的速度跳出。 求：（1）运动员起跳时做了多少功？ （2）若不计空气阻力，跳水运动员入水时的速度是多少？ （3）若该运动员落水时速度为13m/s,则他克服空气阻力做了多少功？ 让学生通过动能定理求解变力做功。 目的是让学生找到动能定理的适用范围和条件，从而加深学生对于动能定理优越性的理解。
引导学生总结动能定理的应用要点
【课堂小结】（让学生自己小结，在屏幕上展示小结内容）
动能的表达式
1．动能的表达式：Ek=．
2．动能的单位和标矢性
动能定理
1．推导过程
2．内容：合力在一个过程中对物体所做的功，等于物体在这个过程中动能的变化．
3．公式表示：W合＝△Ek
动能定理的应用
【课外活动】
请同学们收集在实际生活中，什么情况下人们需要增加物体的“动能”，什么情况人们想要减少物体的“动能”？
【布置作业】
问题与练习：P74 2.3.4
【板书设计】
7.7 动能和动能定理
一．动能
1.识动能：猜想 m v
2.探动能：实验探究
3.找动能：Ek=
4.析动能：标量，状态量，单位焦耳。
二．动能定理
1．内容：
2．公式表示：W合＝△Ek
3. 理解：
三．课堂小结
【课程标准分析】
理解动能和动能定理。能用动能定理解释生产生活中的现象。要理解动能和动能定理，需要了解引入动能概念的必要性；认识动能大小跟速率二次方成正比所带来的速率对动能影响的敏感关系；从公式及其现实含义领悟动能是标量；知道动能是描述物体能量状态的物理量。在理解和应用动能定理时，应该体会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；感受运用动能定理相比运用牛顿运动定律解决问题的不同特点，学会用动能定理解释和解决生产生活中的实际问题。
【教材分析】
从整个高中物理来看，动能和动能定理是最重要的概念和定理之一；从本章知识来看，他是对动力学知识学习的延续，是功和能在动力学中最重要的体现之一；从本节课的内容来看，可以帮助学生理解动能的表达式，掌握动能定理的内容，可以简单的应用动能定理解决生活问题，体会运动动能定理解题的优越性。通过本节课的学习和研究，为后面动能定理的实际应用打下基础，也为以后研究机械能守恒做好铺垫。因此本节课的学习要引导学生运用科学的思维和方法学习知识，体会到学习科学的思维的乐趣。
【教学目标分析】
1．使学生进一步理解动能的概念，掌握动能的表达式。
2．结合教学，对学生进行探索研究和科学思维能力的训练。
3．理解动能定理的确切含义，应用动能定理解决实际问题。
4．运用归纳推导方式推导动能定理的表达式。
5. 对比分析动力学知识与动能定理的应用。
【教学对象分析】
学生已经对利用牛顿运动定律解决动力学问题有了一定的知识积累，对物体受力已经运动过程也有了一定的分析能力。这个阶段的学生基础扎实、思维活跃、求知欲强，但对于知识系统性、逻辑性较差，分析综合处理问题能力不强。
【教学重难点分析】
重点：动能表达式的得出和推导，动能定理解题的优越性
难点：对于动能定理的理解和深化应用。
【教材处理】
基于以上分析，为了更好的实现教学目标，突出教学重难点，我对教材内容做了以下处理.
(1)结合创设情境，让学生通过实验自主探究动能的定性关系，并能够通过物理模型的一步步构建，引导学生推导动能的表达式。
(2)为了让学生能更形象的理解动能定理的得出，在这里我设计表格，帮助学生从动能的表达式推导过程，理解各力做功与动能变化之间的关系。
【教法和学法】
通过教师创设情境和情境扩充，教学上采用设疑提问，学生小组活动，让学生通过自主探究实验和理论推导，引导得出动能表达式和动能定理。通过实验探究和理论探究相结合的方式，让学生体验科学思维在物理学习中的重要性，激发学生的学习兴趣和课堂参与度。
【教学过程】
一、识动能
教学内容 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 视频：一则发生在身边的新闻报道。（高空抛物的危害） 以身边的新闻报道，创设情境
提问：如果一滴水从万米高空落下会造成什么样的危害呢？如果是一块冰，一颗子弹呢？ 讨论，思考后给出答案 以生活化问题，活跃课堂气氛，同时激发学生认知冲突带入课堂。
识动能 播放视频： 一颗子弹的破坏性。 总结动能定义 教师引导学生更新概念
提问： 为什么飞行的子弹能轻易的击碎物体呢？ 物体由于运动而具有了能量就是动能。 （英文Kinetic energy，简称Ek）
（观看海啸的视频） [提出问题]：相比较海啸要比子弹的速度小为什么依然有如此大的破坏力呢？ 引发学生对于动能大小因素的思考.
探动能 [自主探究]：探究动能的大小可能与哪些因素有关 你能否举例说明呢 (学生自主实验)控制变量法演示不同物体下落对米堆的破坏，验证猜想。 学生能够通过自主探究体会到动能的大小的特点，再让学生通过自主设计实验的方式去验证猜想，得到关于动能的定性关系，增强学生的合作探究能力，掌握科学的思维方法。
那么动能与物体的质量和速度之间有什么定量的关系呢 我们接下来就来探究这个问题。 让学生建模进行理论分析 从定性认识过渡到定量的关系讨论上来
创设物理情景一：光滑平面上，质量为m 的物体在与运动方向相同的恒力F 的作用下发生一段位移l ，速度从0 增加到v2 合作交流：通过思考和推导，试图找到关于动能的表达式 将生活简化到物理模型上来进行数学分析，强化学生对于物理模型构建能力
提出问题： 1.力F对物体所做的功多大 ？ 2.物体加速度为多大？ 3.物体的位移可以怎样表示？ 4.结合上述三式你能综合推导得到什么样的式子 学生按照问题进行推导WF = 通过适当设问，一步步引导学生进行理论探究
情景二：光滑平面上，质量为m 的物体在与运动方向相同的恒力F 的作用下发生一段位移l ，速度从v1 减小到v2 扩充情景，进行推导 WF = 拓展情境，让学生理解，为动能定理的得出做好铺垫
情景三：质量为m 的物体在与运动方向相同的恒力F 的作用下，沿粗糙水平面运动了一段位移l ，受到的摩擦力为Ff ，速度从v1 变为v2 扩充情景，进行推导 W合=
找动能 重力做的功： 表明重力做的功等于“mgh”的变化， 合力做功： W合= 同理这个式子可以用文字叙述成什么？ ［学生归纳］ 用文字语言表述表中的结论：合力F所做的功等于“mv2”这个物理量的变化。 物理学上就把这个具有特定意义的物理量叫动能。 通过类比分析得到动能表达式，并深刻理解其中各物理量的含义。
析动能 动能的表达式： 一个新的物理量的学习，除了对它的概念和表达式的学习以外，还要掌握它的其他什么相关内容？请同学们类比“重力势能”这个物理量的学习过程，总结还应掌握哪些动能的相关内容。 重力势能和弹簧的弹性势能都与相对位置有关，那么动能有没有相对性呢 动能也应该有相对性，它与参考系的选取有关。以后再研究这个问题时，如果不加以特别的说明，都是以地面为参考系来研究问题的。 动能的单位、动能的矢量性、是状态量还是过程量、正负性。 1.单位：焦耳（J） 2.矢标性：标量 3.状态量 只有正值 4.同一参考系 这部分引导学生类比重力势能和弹性势能概括出动能的相关性质。
拉力做的功 摩擦力做功 合力做的功 末状态的动能 初状态的动能 动能的变化量 对前面情景中的推导过程进行总结，直观的发现动能变化与做功之间的关系。
情景一
情景二
情景三
动能定理 动能定理内容：力（合外力）)在一个过程中对物体做的功，等于物体在这个过程中动能的变化。 1.物体动能的变化： 2.表达式： 3.公式中各量的物理意义及单位 填写上面的表格，让学生读动能定理的内容，找到动能定理表达式。
提出问题： 怎么求合力做的功？ 1、先求物体所受的合外力，在求合外力做的功； 2、外力做功之和（这里的力都应该是恒力）。（那如果我们遇到的是变力怎么办？如动力机器在一恒定功率启动的时候，牵引力随着速度的增大而变小，那怎么求这时合力做的功？ 那中间还有一个“等于”表示什么意思？ “=”反映了动能的变化用合外力对物体所做的功来量度。 小组合作讨论： 1.当力对物体做正功时，物体动能如何变化？ 2.当力对物体做负功时，物体动能如何变化？ 通过对动能定理各物理量的理解，加深学生对于功能关系的理解
问题拓展： 如果物体受到变力作用，可以推导出来动能定理吗？ 学生讨论，利用好微分思想。 当物体受到的力是变力，或者物体的运动轨迹是曲线时，我们仍然采用过去的方法，把过程分解为很多小段，认为物体在每小段运动中受到的力是恒力，运动的轨迹是直线，这样也能得到动能定理． 正是因为动能定理适用于变力做功和曲线运动的情况，所以在解决一些实际问题中才得到了更为广泛的应用．
学以致用 例题：一架喷气式飞机，质量ｍ＝5×103 kg，起飞过程中从静止开始滑跑 的位移为L＝500ｍ时，达到起飞速度ｖ＝60ｍ/s，在此过程中飞机受到的平均阻力是飞机重量的0.02倍(ｋ＝0.02)，求飞机受到的牵引力. 让学生通过牛顿运动定律和动能定理两种解法上黑板展示解决过程。 体会动能定理结题的优越性
补充例题：质量为50kg的跳水运动员，从离水10m高的跳台上以4m/s的速度跳出。 求：（1）运动员起跳时做了多少功？ （2）若不计空气阻力，跳水运动员入水时的速度是多少？ （3）若该运动员落水时速度为13m/s,则他克服空气阻力做了多少功？ 让学生通过动能定理求解变力做功。 目的是让学生找到动能定理的适用范围和条件，从而加深学生对于动能定理优越性的理解。
引导学生总结动能定理的应用要点
【课堂小结】（让学生自己小结，在屏幕上展示小结内容）
动能的表达式
1．动能的表达式：Ek=．
2．动能的单位和标矢性
动能定理
1．推导过程
2．内容：合力在一个过程中对物体所做的功，等于物体在这个过程中动能的变化．
3．公式表示：W合＝△Ek
动能定理的应用
【课外活动】
请同学们收集在实际生活中，什么情况下人们需要增加物体的“动能”，什么情况人们想要减少物体的“动能”？
【布置作业】
问题与练习：P74 2.3.4
【板书设计】
7.7 动能和动能定理
一．动能
1.识动能：猜想 m v
2.探动能：实验探究
3.找动能：Ek=
4.析动能：标量，状态量，单位焦耳。
二．动能定理
1．内容：
2．公式表示：W合＝△Ek
3. 理解：
三．课堂小结