第8章 第3节 动能和动能定理（课件PPT）-【新课程学案】2025-2026学年高中物理必修第二册（人教版 江苏专用）

该高中物理课件聚焦动能和动能定理，通过课前预知梳理动能定义、表达式及特点，课堂精析结合龙卷风、歼-15战机等情境实例，衔接功和运动学知识，构建从概念理解到定理推导再到应用的学习支架。 其亮点在于以质疑辨析（如飞机动能判断）和任务驱动（如汽车上坡受力分析）培养科学思维，通过生活实例（如套圈、C919滑跑）强化能量观念，助力学生用物理视角解决问题，也为教师提供分层教学资源，提升教学效率。

动能和动能定理 (赋能课——精细培优科学思维) 第 3 节 课标要求 层级达标 1.理解动能和动能定理。 2.能用动能定理解释生产生活中的现象。 学考 层级 1.知道动能的定义和表达式。 2.知道动能定理的内容和表达式。 选考 层级 1.会用动能定理进行分析和计算。 2.领悟应用功的表达式、牛顿第二定律和运动学公式推导动能定理的过程。 课前预知教材 课堂精析重难 01 02 CONTENTS 目录 课时跟踪检测 03 课前预知教材 一、动能的表达式 1.定义：物体由于_______而具有的能量。 2.表达式：Ek=_______。 3.单位：与功的单位相同，在国际单位制中为______。1 J=1 kg·m2·s-2。 运动 mv2 4.特点 (1)具有瞬时性，是________。 (2)具有相对性，选取不同的参考系，同一物体的动能一般不同，通常是指物体相对于______的动能。 (3)动能是_______，没有方向。动能没有负值，动能的大小与速度的方向无关。 标量 [质疑辨析] 如图所示为正在空中飞行的飞机，请对以下结论作出判断： (1)运动的飞机具有的能量就是动能。 ( ) (2)飞机的速度发生变化时，动能也发生变化。 ( ) (3)飞机的动能发生变化时，速度一定发生了变化。 ( ) (4)速度越大的物体，具有的动能也越大。 ( ) × √ × × 二、动能定理 1.推导：如图所示，物体的质量为m，在运动方向上受到合外力F的作用发生了一段位移x，速度由v1增加到v2，此过程合外力F做的功为W。 ma Fx 2ax － 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=ΔEk=-。 4.适用范围：既适用于______做功，也适用于______做功；既适用于______运动，也适用于______运动。 动能的变化 恒力 直线 曲线 [情境思考] 歼-15战机是我国自主研发的一款舰载战斗机，已经实现了在“辽宁舰”上各种训练，形成战斗力，如图所示为正在起飞的歼-15战机。 (1)歼-15战机起飞时，合力做什么功?速度怎么变化?动能怎么变化? 提示：合力做正功，速度变大，动能增大。 (2)歼-15战机着舰时，阻拦索对战斗机做什么功?战斗机的动能怎么变化? 提示：做负功，动能减小。 课堂精析重难 龙卷风具有巨大的能量，可以拔起大树、掀翻汽车、摧毁房屋。龙卷风具有的能量是什么能?这种能与哪些因素有关? 任务驱动 强化点(一)　动能及动能变化 提示：动能。与质量和速度大小有关。 要点释解明 1.动能的“三性” 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 标量性 动能是标量，没有方向 瞬时性 动能是表征物体运动状态的物理量，与物体的某一位置(或某一时刻)的速度相对应 2.动能与动能变化量的区别 (1)动能与动能变化量是两个不同的概念。 ①动能描述的是物体在某一时刻或某一位置由于运动而具有的能量，具有瞬时性，是状态量。 ②动能变化量是物体从一个状态到另一个状态的动能的变化，即对应一个过程。 (2)动能为非负值，而动能变化量有正负之分。ΔEk>0表示物体的动能增大，ΔEk<0表示物体的动能减小。 1.对于动能的理解，下列说法正确的是 (　 ) A.动能是能量的一种表现形式，运动的物体也可能不具有动能 B.动能有可能为负值 C.一定质量的物体，动能变化时，速度一定变化，但速度变化时，动能不一定变化 D.动能不变的物体，一定处于平衡状态 题点全练清 √ 解析：动能是普遍存在的能量的一种基本形式，运动的物体都具有动能，故A错误；根据Ek=mv2知，质量为正值，速度的平方为正值或零，则动能不会为负值，故B错误；一定质量的物体，动能变化，则速度的大小一定变化，所以速度一定变化，但是速度变化时，有可能速度的大小不变，方向变化，所以动能不一定变化，故C正确；动能不变的物体，速度方向可能变化，则物体不一定处于平衡状态，故D错误。 2.一物体的速度为v0时，其动能为Ek，当其速度变为2v0时，其动能变为 (　 ) A.2Ek　　　　B.Ek C.4Ek D.Ek √ 解析：由动能的表达式Ek=m可知，当物体的速度增大为原来的2倍时，物体的动能Ek'=m·(2v0)2=4Ek，C正确。 3.一质量为0.1 kg的小球，以5 m/s的速度在光滑水平面上匀速运动，与竖直墙壁碰撞后以原速率弹回，若以弹回的速度方向为正方向，则小球碰墙过程中的速度变化量和动能变化量正确的是 (　 ) A.Δv=5 m/s B.Δv=0 C.ΔEk=2.5 J D.ΔEk=0 √ 解析：小球速度变化量Δv=v2-v1=5 m/s-(-5 m/s)=10 m/s，小球动能的变化量ΔEk=m-m=0。故D正确。 任务驱动 强化点(二)　动能定理的理解 如图所示，一辆汽车正在加速上坡。 (1)图中汽车上坡过程受哪些力作用?各个力做什么功? 提示：汽车受重力、支持力、牵引力及阻力作用，上坡过程中牵引力做正功，重力、阻力做负功，支持力不做功。 (2)图中汽车的动能怎样变化?其动能的变化与各个力做功有什么关系? 提示：由于汽车加速上坡，其动能增大，汽车动能的变化量等于重力、牵引力及阻力三个力做功的代数和。 要点释解明 1.动能定理的理解 名词 释疑 正负关系 W>0，ΔEk>0(动力做功多)；W<0，ΔEk<0(阻力做功多) 研究对象 一般是一个物体，也可以是一个系统 过程要求 适用于全过程，也适用于某一阶段 对应关系 一个过程量(做功)对应着两个状态量(动能) 2.动能定理的三个关系 因果关系 合外力做功是物体动能变化的原因 数量关系 合外力做的功与动能变化量相等 单位关系 功与动能的单位相同，在国际单位制中都是焦耳 [典例]　(2025·云南高考)如图所示，中老铁路国际旅客列车从云南某车站由静止出发，沿水平直轨道逐渐加速到144 km/h，在此过程中列车对座椅上的一高中生所做的功最接近 (　 ) A.4×105 J　　　　　 B.4×104 J C.4×103 J D.4×102 J [解析]　高中生的质量约为m=50 kg，144 km/h=40 m/s，根据动能定理有W=mv2=4×104 J，故选B。 √ 1.手提物体上升的过程中，拉力对物体做的功为6 J，物体克服重力做的功为4 J。不计空气阻力，此过程中物体的动能 (　 ) A.增加10 J　　　　　　 B.减小6 J C.增加2 J D.减小4 J 题点全练清 √ 解析：根据动能定理得ΔEk=W+WG=6 J+(-4) J=2 J，故物体的动能增加2 J，C正确。 2.(2025·丹徒高一期中)如图，我国古代的提水机械——桔槔，通过做功提升重物。轻绳拉着水桶减速上升的过程中，拉力对水桶做功为WF，合外力对水桶做功为W，下列判断正确的是 (　 ) A.WF>0，W>0 B.WF<0，W<0 C.WF>0，W<0 D.WF<0，W>0 √ 解析：水桶减速上升的过程中，水桶的位移向上，拉力方向向上，根据功的定义可知拉力对水桶做正功，即WF>0；水桶减速上升的过程中，动能减少，由动能定理可知合外力对水桶做负功，即W<0，故C正确，A、B、D错误。 1.应用动能定理解题的一般步骤 (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。 要点释解明 强化点(三)　动能定理的应用 2.动能定理与牛顿运动定律的比较   牛顿运动定律 动能定理 适用条件 只能研究物体在恒力作用下做直线运动的情况 对于物体在恒力或变力作用下做直线运动或曲线运动均适用 应用方法 要考虑运动过程的每一个细节 只考虑各力的做功情况及初、末状态的动能 运算方法 矢量运算 代数运算 相同点 确定研究对象，对物体进行受力分析和运动过程分析 结论 应用动能定理解题不涉及加速度、时间，不涉及矢量运算，运算简单，不易出错 [典例]　如图所示，用与水平方向成37°角的恒力F=10 N将质量为m=1 kg的物体由静止开始从A点拉到B点，在B点撤去力F，已知A、B间距L=2 m，物体与地面间的动摩擦因数μ=0.5。g取10 m/s2，sin 37°=0.6，求撤去外力后物体还能滑行多远? [答案]　2.4 m [解析]　解法一　牛顿运动定律法 在A→B过程中，物体受力如图所示 其中：FN=mg-Fsin θ① 由牛顿第二定律得Fcos θ-μFN=ma1② 设前进L=2 m时的速度为v，则v2=2a1L③ 撤去外力后，由牛顿第二定律得-μmg=ma2④ 设再前进的位移为x，则0-v2=2a2x⑤ 联立①②③④⑤式得x=2.4 m。 解法二　动能定理法 对全程利用动能定理，恒力F作用时，物体所受摩擦力Ff=μ(mg-Fsin 37°)=2 N 则FLcos 37°-FfL-μmgx=0，解得x=2.4 m。 [思维建模] 做匀变速直线运动的物体，若研究的过程中不牵扯到时间，可用运动学公式结合牛顿第二定律解题，也可用动能定理解题。一般来说，用动能定理要比运动学公式简单。 1.某同学用200 N的力将质量为0.44 kg的足球踢出，足球以10 m/s的初速度沿水平草坪滚出60 m后静止，则足球在水平草坪上滚动过程中，克服阻力做的功是 (　 ) A.4.4 J　　　　　　 B.22 J C.132 J D.12 000 J 题点全练清 √ 解析：足球在水平草坪上滚动过程中，根据动能定理得Wf=- mv2=-×0.44×102 J=-22 J，克服阻力做的功Wf克=22 J，故B正确。 2.(2024·安徽高考)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为Wf=mgh-mv2，故选D。 课时跟踪检测 (标 的为推荐讲评题目) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1.关于动能的理解，下列说法正确的是 (　 ) A.一般情况下，Ek=mv2中的v是相对于地面的速度 B.动能的大小由物体的质量和速度决定，与物体的运动方向有关 C.物体以相同的速率向东和向西运动，动能的大小相等、方向 相反 D.当物体以不变的速率做曲线运动时，其动能不断变化 √ 6 7 8 9 10 11 1 2 3 4 5 解析：动能是标量，由物体的质量和速率决定，与物体的运动方向无关。动能具有相对性，无特别说明，一般指相对于地面的动能，A正确。 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 2.(2025·丹徒高一期中)生活中人们积累了丰富的经验，从而提高工作效率。如图，将桶装水从距离地面高h=1 m的斜面顶端由静止释放，沿斜面运动到底端时动能Ek=90 J。已知桶装水的质量m=20 kg，g取10 m/s2。该过程中阻力做的功为 (　 ) A.-90 J B.-110 J C.-200 J D.-290 J √ 解析：由动能定理得mgh+W阻=Ek，解得W阻=-110 J，故B正确，A、C、D错误。 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 3.如图，某同学用绳子拉动木箱，使它从静止开始沿粗糙水平路面运动至具有某一速度。木箱获得的动能一定 (　 ) A.小于拉力所做的功 B.等于拉力所做的功 C.等于克服摩擦力所做的功 D.大于克服摩擦力所做的功 √ 解析：由动能定理得WF-Wf=Ek-0，可知木箱获得的动能一定小于拉力所做的功，A正确。 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 4.(2025·宿迁高一期末)枪杆岩景区位于毕节市纳雍县化作乡，罗炳辉将军曾在此留下“举枪射蜂窝”的神枪手传奇故事。假设故事中子弹以大小为v0的速度从枪口斜向上射出，速度方向与水平面的夹角为θ，子弹的质量为m，重力加速度为g，不计空气阻力。若子弹恰好在最高点射中“蜂窝”，则子弹从枪口射出到恰要击中“蜂窝”的过程中 (　 ) A.飞行时间为 B.飞行时间为 C.上升的最大高度为 D.在最高点的动能为mcos2θ √ 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 解析：子弹恰好在最高点射中蜂窝，则击中时的竖直分速度刚好为0，子弹飞行时间为t==，故A、B错误；子弹上升的最大高度为h==，故C错误；子弹在最高点的动能为Ek=m=mcos2θ，故D正确。 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 5.如图所示，小球从竖直放置的轻弹簧正上方自由下落。在小球接触弹簧到弹簧被压缩到最短的过程中，小球的动能(　 ) A.变小　　　　 B.先变大后变小 C.变大　　　　 D.先变小后变大 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 解析：根据题意可知，小球与弹簧接触后，受到竖直向下的重力与竖直向上的弹力作用，开始时，小球的重力大于弹力，合力向下，加速度向下，小球向下做加速运动；随小球向下运动，小球所受的弹力增大，合力减小，加速度减小，小球做加速度减小的加速运动，合力为零时，小球速度最大；当小球所受的弹力大于小球重力后，合力向上，加速度向上，速度方向与加速度方向相反，小球做减速运动；随小球向下运动，弹力增大，小球受到的合力增大，加速度增大，小球做加速度增大的减速运动，直到减速到零。由以上分析可知，小球的速度先增大后减小，动能先增大后减小。故选B。 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 6.(2025·苏州高一期末)某游戏项目中，挑战者小明需要利用绳子荡过水坑，如图所示。两次游戏中小明分别抓住绳子的A点和B点，并随绳子做圆周运动。两次抓住绳子瞬间速度方向均水平，且大小相等。视小明为质点，比较他抓住A点和抓住B点时，抓住A点 (　 ) A.对绳子的拉力较大 B.角速度较大 C.向心加速度较小 D.最终能荡到更大的高度 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 解析：小明从最低点以大小相等的速度v做圆周运动，由牛顿第二定律可知T=mg+m，圆周运动在最低点的角速度为ω=，向心加速度为an=，抓住A点时的半径l较大，则绳子的拉力较小，角速度较小，向心加速度较小，故A、B错误，C正确；设荡起的最大高度为h，由动能定理可知-mgh=0-mv2，可得h=，则无论抓住A点或B点，最终能荡起的最大高度相同，故D错误。 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 7.如图所示，斜面高为h，质量为m的物块在沿斜面向上的恒力F作用下，能匀速沿斜面向上运动，若把此物块放在斜面顶端，在沿斜面向下同样大小的恒力F作用下，物块由静止向下滑动，滑至底端时其动能的大小为(重力加速度为g) (　 ) A.mgh B.2mgh C.2Fh D.Fh √ 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 解析：物块匀速上滑时，根据动能定理得WF-mgh-Wf=0，物块下滑时，根据动能定理得WF+mgh-Wf=Ek-0，联立两式解得Ek=2mgh，故B正确。 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 8.如图所示，粗糙程度处处相同的水平桌面上有一长为L的轻质细杆，一端可绕竖直光滑轴O转动，另一端与质量为m的小木块相连。木块以水平初速度v0出发，恰好能完成一个完整的圆周运动。在运动过程中，木块所受摩擦力的大小为 (　 ) A.　　　　　　　 B. C. D. √ 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 解析：对木块由动能定理得-f·2πL=0-m，解得摩擦力大小为f=，故B正确，A、C、D错误。 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 9.(2025年1月·八省联考云南卷)如图所示，“套圈”活动中，某同学将相同套环分两次从同一位置水平抛出，分别套中Ⅰ、Ⅱ号物品。若套环可近似视为质点，不计空气阻力，则 (　 ) A.套中Ⅰ号物品，套环被抛出的速度较大 B.套中Ⅰ号物品，重力对套环做功较小 C.套中Ⅱ号物品，套环飞行时间较长 D.套中Ⅱ号物品，套环动能变化量较小 √ 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 解析：根据平抛运动规律，套环水平方向和竖直方向的位移公式为x=v0t，h=gt2，可得t=，v0=x；套中Ⅰ号物品时，套环水平位移x较小、下落高度h较大，可知套环被抛出的速度较小，A错误；根据重力做功表达式W=mgh可知，套中Ⅰ号物品时，套环下落高度h较大，重力对套环做功较大，B错误；套中Ⅱ号物品时，套环下落高度h较小，套环飞行时间较短，C错误；由动能定理得mgh=ΔEk，套中Ⅱ号物品时，套环下落高度h较小，重力做功较小，可知套环动能变化量较小，D正确。 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 10.(10分)国产大飞机C919圆满完成全球首次商业载客飞行，正式进入民航市场，开启市场化运营、产业化发展新征程。假设飞机在水平跑道上的滑跑是初速度为0的匀加速直线运动，当位移x=1.6×103 m 时才能达到起飞所要求的速度v=80 m/s。已知飞机质量m=7.0×104 kg，滑跑时受到的阻力为自身重力的0.1倍，取重力加速度g=10 m/s2，求： (1)飞机起飞时的动能；(4分) 解析：飞机起飞时的动能Ek=mv2=×7.0×104×802 J=2.24×108 J。 答案：2.24×108 J　 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 (2)飞机滑跑过程中受到的牵引力。(6分) 答案：2.1×105 N 解析：设飞机滑跑过程中受到的牵引力为F，由动能定理得Fx-kmgx=mv2-0，其中k=0.1，解得F=kmg+=2.1×105 N。 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 11.(10分)(2025·无锡高一期末)图1是投掷运动员训练的专用设施，可简化为图2所示的模型：悬于空中的轨道， 由水平轨道AB和倾角为37°的倾斜轨道 BC平滑相接，其上穿有质量m=10 kg的金 属块M(可视为质点)。已知AB长1.7 m、BC长2.5 m，金属块与轨道间的动摩擦因数μ=0.1。某次训练时，运动员握住把手沿水平方向对金属块施加一恒力F，让其从A点开始运动，到达B点后放手，恰好可到达倾斜轨道上的C点，忽略空气阻力，取g=10 m/s2，sin 37°=0.6，cos 37°=0.8。求： 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 (1)金属块到达B点时的速率；(5分) 解析：从B点到C点，对金属块根据动能定理有-mgsin 37°·BC-μmgcos 37°·BC=0-m 解得vB= m/s。 答案： m/s 1 5 6 7 8 9 10 11 2 3 4 (2)恒力F的大小。(5分) 答案：110 N 解析：从A点到B点，对金属块根据动能定理有 F·AB-μmg·AB=m，解得F=110 N。 本课结束 更多精彩内容请登录：www.zghkt.cn $