4第8章 第3节 动能和动能定理-【优学精讲】2025-2026学年高中物理必修第二册教用课件(人教版)

该高中物理课件聚焦动能和动能定理，涵盖动能的定义、表达式、单位及动能定理的推导、内容、适用范围，通过课前知识梳理奠定基础，课堂以问题探究驱动，结合牛顿第二定律与运动学公式推导定理，构建从已有知识到新内容的学习支架。 其特色在于以能量观念为核心，融合科学推理与科学探究。推导过程严谨结合运动学公式，例题解析通过错误判断培养质疑创新，多过程问题（如斜面与圆弧轨道组合）提升模型建构能力。助力学生深化物理观念，教师可借助分层例题高效教学。

第3节　动能和动能定理 1 学习目标 1．知道动能的符号、单位和表达式，会根据动能的表达式计算物体的动能。 2．能运用牛顿第二定律与运动学公式导出动能定理，理解动能定理的物理意义。 3．能应用动能定理解决简单的问题。 返回导航 课前知识梳理 1 课堂深度探究 2 内 容 索 引 随堂巩固落实 3 课前知识梳理 PART 01 第一部分 4 一、动能的表达式 1．定义：物体由于运动而具有的能量。 2．表达式：Ek＝______。 3．单位：与功的单位相同，在国际单位制中都是______，这是因为 1 kg(m/s)2＝1 N·m＝1 J。 4．动能是_____量。 焦耳 标 返回导航 二、动能定理 1．推导：质量为m的某物体在光滑水平面上运动，在与运动方向相同的恒力F的作用下发生一段位移l，速度由v1增加到v2，如图所示。   在这个过程中，恒力F做的功W＝Fl，根据牛顿第二定律，有F＝______ 再根据匀变速直线运动的速度与位移的关系式，有l＝____________ 把F、l的表达式代入W＝Fl中，可得F做的功W＝__________________。 ma 返回导航 2．内容：力在一个过程中对物体做的功，等于物体在这个过程中____________。 3．表达式：W＝____________。 说明：式中W为____________，它等于各力做功的____________。 4．适用范围 不仅适用于______做功和______运动，也适用于______做功和______运动的情况。 动能的变化 Ek2－Ek1 合力做的功 代数和 恒力 直线 变力 曲线 返回导航 判断下列说法是否正确。 (1)速度大的物体动能也大。(　　) (2)某物体的速度加倍，它的动能也加倍。(　　) (3)两质量相同的物体，动能相同，速度一定相同。　(　　) (4)做匀速圆周运动的物体，速度改变，动能不变。　(　　) (5)合外力做功不等于零，物体的动能一定变化。(　　) (6)物体的速度发生变化，合外力做功一定不等于零。(　　) (7)物体的动能增加，合外力做正功。(　　) ×　 √ ×　 ×　 ×　 √ √ 返回导航 课堂深度探究 PART 02 第二部分 9 知识点一　动能和动能定理 如图所示，一个物体的质量为m、初速度为v1，在与运动方向相同的恒力F(不计摩擦阻力)的作用下发生一段位移l，速度增大到v2，则： (1)力F对物体所做的功是多少？ [提示]　W＝Fl。 返回导航 (2)物体的加速度是多少？ (3)物体的初速、末速、位移之间有什么关系？ (4)结合上述三式你能综合推导得到什么样的式子？ 返回导航 1．动能 (1)对动能的理解 ①动能是标量，没有负值，与物体的速度方向无关。 ②动能是状态量，具有瞬时性，与物体的运动状态(或某一时刻的速度)相对应。 ③动能具有相对性，选取不同的参考系，物体的速度不同，动能也不同，一般以地面为参考系。 返回导航 返回导航   2．动能定理 (1)表达式W＝ΔEk中的W为外力对物体做的总功。 返回导航 (2)动能定理描述了做功和动能变化的两种关系。 ①等值关系：物体动能的变化量等于合力对它做的功。   ②因果关系：合力对物体做功是引起物体动能变化的原因，做功的过程实质上是其他形式的能与动能相互转化的过程，转化了多少由合力做的功来度量。 返回导航 　 关于动能，下列说法错误的是(　　) A．凡是运动的物体都具有动能 B．动能没有负值 C．质量一定的物体，动能变化时，速度一定变化，但速度变化时，动能却不一定变化 D．动能不变的物体一定处于平衡状态 √ 返回导航 返回导航 　下列关于动能定理的说法正确的是(　　) A．合外力对物体做多少正功，动能就增加多少 B．合外力对物体做多少负功，动能就增加多少 C．合外力对物体做正功，动能也可能保持不变 D．不管合外力对物体做多少正功，动能均保持不变 √ 返回导航 [解析]　合外力做正功时，物体的动能增加，增加量等于合外力所做的功，故A正确；合外力做负功时，物体的动能减少，减少量等于合外力做功的绝对值，故B错误；只要合外力做功，物体的动能就一定会发生改变，故C、D错误。 返回导航 知识点二　动能定理的基本应用 1．解题步骤 (1)选取研究对象(通常是单个物体)，明确它的运动过程。 (2)对研究对象进行受力分析，明确各力做功的情况，求出外力做功的代数和。 (3)明确物体在初、末状态的动能Ek1、Ek2。 (4)列出动能定理的方程W＝Ek2－Ek1，结合其他必要的辅助方程求解并验算。 返回导航 2．优先应用动能定理的情况 (1)不涉及物体运动过程中的加速度和时间的问题。 (2)变力做功或曲线运动问题。 (3)涉及F、l、m、v、W、Ek等物理量的问题。 (4)有多个运动过程且不需要研究整个过程的中间状态的问题。 返回导航 √ 返回导航 返回导航 √ 返回导航 返回导航 知识点三　应用动能定理处理多过程问题 力学综合题中的多过程问题，关键是抓住物理情境中出现的运动状态与运动过程，将全过程分解成几个简单的子过程。找出各过程是由什么物理量联系起来的，然后分别对每个子过程进行受力分析、过程分析和能量分析，选择合适的规律列出相应的方程求解。 返回导航 (1)动能定理往往用于分析单个研究对象(可以是单个物体，也可以是多个物体组成的系统)的运动过程，当物体的运动包含多个不同过程时，分析每个过程各力的做功情况和物体的初、末动能，可分段应用动能定理求解；当所求解的问题不涉及中间过程的速度时，也可以对整个过程应用动能定理求解。 (2)应用动能定理时，必须明确各个力做功的正、负。当一个力做负功时，可设物体克服该力做的功为W，将该力做的功表示为－W，也可以直接用字母W表示该力做的功，使其字母本身含有负号。 返回导航 　【教材经典P99第6题改编】如图所示，粗糙水平面AB与竖直面内的粗糙半圆形导轨在B点相接，导轨半径R＝0.4 m。质量m＝1 kg的物体将弹簧压缩至A点后由静止释放，在弹力作用下物体获得某一向右速度后脱离弹簧，它经过B点的速度v1＝5 m/s，之后沿半圆形导轨运动，到达C点的速度v2＝2 m/s。已知物体与水平面间的动摩擦因数μ＝0.5，AB间长度L＝1 m，重力加速度g取10 m/s2，求： 返回导航 (1)物体沿半圆形导轨运动过程中克服阻力所做的功； [答案]　2.5 J　 返回导航 (2)弹簧压缩至A点时的弹性势能。 [答案]　17.5 J 返回导航 返回导航 (1)物体首次滑入圆轨道C点时对轨道的压力大小； [答案]　84 N　 返回导航 (2)释放点A的高度H； [答案]　1.02 m　 返回导航 (3)物体最终停止的位置到C点的距离s。 [解析]　对全过程，由动能定理可得 mgH－μmgl＝0 解得l＝5.1 m 且l＝4×1.1 m＋x 可得x＝0.7 m 则物体最终停止的位置到C点的距离 s＝lBC－x＝0.4 m。 [答案]　0.4 m 返回导航 随堂巩固落实 PART 03 第三部分 35 1．(动能和动能定理)关于运动物体的受力、速度和动能，下列说法正确的是(　　) A．物体受到的合外力不为零，其速度必定变化 B．物体的动能不变，其所受的合外力必定为零 C．物体受到的合外力对物体做功，它的速度一定变大 D．物体受到的合外力对物体不做功，它的速度必定不变 √ 返回导航 解析：物体受到的合外力不为零，则具有加速度，其速度必定变化，故A正确；物体的动能不变，只能说明物体速度大小不变，而物体速度方向可能改变，所以其所受合外力不一定为零，例如匀速圆周运动，故B错误；物体受到的合外力对物体做正功，它的速度一定变大，物体受到的合外力对物体做负功，它的速度一定变小，故C错误；物体受到的合外力对物体不做功，它的速度大小一定不变，但方向可能改变，例如匀速圆周运动，故D错误。 返回导航 √ 返回导航 解析：结合题意可知，雨滴在地面附近下落过程做匀速运动，对雨滴下落高度h的过程分析，由动能定理有mgh－Wf＝0，即Wf＝mgh，B正确，A、C、D错误。 返回导航 √ 返回导航 返回导航 mv2 mv－mv [提示]　由牛顿第二定律得F＝ma，则a＝。 [提示]　由运动学公式得2al＝v－v，即l＝。 [提示]　把上面F、l的表达式代入W＝Fl得W＝，也就是W＝mv－mv。 (2)动能变化量ΔEk 物体动能的变化量是末动能与初动能之差，即ΔEk＝mv－mv，若ΔEk>0，则表示物体的动能增加，若ΔEk<0，则表示物体的动能减少。 [解析]　物体由于运动而具有的能量叫作动能，A正确，不符合题意；由Ek＝mv2知，Ek≥0，B正确，不符合题意；速度是矢量，当速度大小不变而方向变化时，动能不变，但动能变化时，速度的大小一定发生了改变，C正确，不符合题意；物体做匀速圆周运动时，其动能不变，但物体却处于非平衡状态，D错误，符合题意。 角度1　应用动能定理求恒力做功 　(2024·安徽卷，T2)某同学参加户外拓展活动，遵照安全规范，坐在滑板上，从高为h的粗糙斜坡顶端由静止下滑，至底端时速度为v。已知人与滑板的总质量为m，可视为质点。重力加速度大小为g，不计空气阻力。则此过程中人与滑板克服摩擦力做的功为(　　) A．mgh　　　　　　　　 B．mv2 C．mgh＋mv2 D．mgh－mv2 [解析]　人在下滑的过程中，由动能定理可得mgh－Wf＝mv2－0，可得此过程中人与滑板克服摩擦力做的功Wf＝mgh－mv2。 角度2　应用动能定理求变力做功 　如图所示，一质量为m的小球以大小为v0的初速度从地面竖直上抛，刚落回地面时的速度大小为，已知小球在运动过程中所受空气阻力大小恒定，重力加速度为g，下列说法正确的是(　　) A．小球在运动过程中所受空气阻力大小为 B．小球在运动过程中所受空气阻力大小为mg C．小球能到达的最高点距地面 D．小球能到达的最高点距地面 [解析]　设小球所受的空气阻力大小为f，上升的最大高度为h。根据动能定理得上升过程有－(mg＋f)h＝0－mv，下落过程有(mg－f)h＝m－0，联立解得f＝mg，h＝。 [解析]　物体从B至C的过程中，由动能定理得 －2mgR－W＝mv－mv 代入数据解得W＝2.5 J。 [解析]　物块从A至B的过程中，由动能定理得 W弹－μmgL＝mv－0 代入数据解得W弹＝17.5 J 由W弹＝－ΔEp＝－(0－Ep)，得Ep＝17.5 J。 规范一练　应用动能定理解决多过程问题 　如图所示，固定光滑斜面AB的倾角θ＝53°，BC为水平面，BC长度lBC＝1.1 m，CD为光滑的竖直圆弧轨道，半径R＝0.5 m。一个质量m＝2 kg的物体，从斜面上A点由静止开始下滑，物体与水平面BC间的动摩擦因数μ＝0.2，轨道在B、C两点平滑连接。物体到达D点后，继续竖直向上运动，最高点到D点的高度h＝0.3 m。不计空气阻力，sin 53°＝0.8，cos 53°＝0.6，g取10 m/s2。求： [解析]　对首次由C到最高点的过程，由动能定理得－mg(h＋R)＝0－mv 解得vC＝4 m/s 在C点时由牛顿第二定律可得 FN－mg＝ 解得FN＝84 N 根据牛顿第三定律可知，物体首次滑入圆轨道C点时对轨道的压力大小为84 N。 [解析]　对由A到C的过程，由动能定理可得 mgH－μmglBC＝mv 解得H＝1.02 m。 2．(动能定理的基本应用)(2023·新课标卷，T15)无风时，雨滴受空气阻力的作用在地面附近会以恒定的速率竖直下落。一质量为m的雨滴在地面附近以速率v下落高度h的过程中，克服空气阻力做的功为(重力加速度大小为g)(　　) A. 0　　　　　　　　　 B．mgh C．mv2－mgh D．mv2＋mgh 3．(动能定理解决多过程问题)(2025·辽宁沈阳市期末)冰壶比赛是冬奥会比赛项目之一，如图所示，运动员把冰壶沿平直冰面投出，冰壶先在冰面AB段自由滑行，再进入冰刷刷过的冰面BC段并最终停在C点。已知冰壶与AB段、BC段间的动摩擦因数之比为3∶2，冰壶在AB段和BC段滑行的位移大小之比为2∶1，则冰壶在A点和B点速度大小的比值为(　　) A．4 B．3 C．2 D． 解析：设冰壶与AB段、BC段间的动摩擦因数分别为μ1、μ2，冰壶在AB段和BC段滑行的位移大小分别为x1、x2。冰壶在AB段滑行时，根据动能定理得－μ1mgx1＝mv－mv，冰壶在BC段滑行时，根据动能定理得－μ2mgx2＝0－mv，依题意μ1∶μ2＝3∶2，x1∶x2＝2∶1，联立解得＝2。 $