8.3 动能和动能定理 课件-2025-2026学年高一下学期物理人教版必修第二册

该高中物理课件聚焦动能和动能定理，通过“飞机与赛车动能比较”“磁悬浮列车能量变化”等生活实例导入，从外力做功推导动能表达式，结合匀速圆周运动、小鸟撞飞机等问题深化理解，构建从生活到理论再到应用的学习支架。 其亮点在于以物理观念中的能量观念为核心，通过科学思维中的演绎推理（牛顿第二定律推导动能定理）和模型建构（多情境例题分析），结合直线、曲线、变力、多过程等应用分类，帮助学生深化理解。采用问题驱动和例题对比教学，学生能提升科学思维能力，教师可借助系统案例优化教学效果。

第八章 机械能守恒定律 第三节 动能和动能定理 课堂引入 物体由于运动而具有的能叫动能。 空中飞行的飞机和比赛中的赛车，谁的动能大呢？ 中国速度 你能计算出磁悬浮列车在加速过程中的能量变化吗？ 车 问题1:质量为m的磁悬浮列车，在与运动方向相同的牵引力F作用下（不计摩檫力）发生一段位移S，速度由v1增加到v2(如图)，这个过程中外力做功多少？(仅用m和v1、v2进行表示) 动能 车 车 F v1 v2 a s 外力做功： 动能 1、定义：物体由于运动而具有的能量，称为物体的动能。 2、大小：物体的动能等于物体的质量与物体速度的二次方的乘积的一半 3、表达式： （1）公式中v是瞬时速度； （3）动能是标量，且只有正值，动能只与物体的速度大小有关，与速度方向无关。 （2）国际单位为焦耳（J）；1 J =1kg∙m2∙s-2=1N∙m 动能 问题2：匀速圆周运动的小球在ABCD点速度是否相同？动能是否相同？ 物体的动能变化时，速度一定变化； 速度变化时，动能不一定变化。 速度不相同，动能相同 动能 问题3：低速飞行的小鸟动能如何，为什么可以击落飞机？ 一只1.8千克的鸟撞在速度为每小时700千米的飞机上，产生的冲击力比炮弹的冲击力还要大。 动能具有相对性，对不同的参考系，物体速度有不同的瞬时值，也就具有不同的动能，不作说明一般都以地面为参考系研究物体的运动。 练一练 （1）凡是运动的物体都具有动能 （ ） （2）动能总是非负值 （ ） （3）两个物体中，速度大的动能也大。 （ ） （4）某物体的速度加倍，它的动能也加倍。（ ） （5）做匀速圆周运动的物体动能保持不变 （ ） × √ √ × √ 动能定理 01. 1. 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动能的变化。 W合＝Ek2－Ek1 合力的功 末动能 初动能 2. 表达式： W合＝ΔEk 对动能定理的理解 02. (1)合力做正功，即W合＞0，Ek2＞Ek1 ，动能增大； (2)合力做负功，即W合＜0，Ek2＜Ek1 ，动能减小。 对动能定理表达式的说明： W合＝Ek2－Ek1 动能的变化对应的是合力的功。 WG＝ mgh1 － mgh2 = -△EP Ep1 Ep2 功与能量的转化紧密相连 重力做正功，重力势能减小； 重力做负功，重力势能增加。 弹力做正功，弹性势能减小； 弹力做负功，弹性势能增加。 Ep1 Ep2 W弹= = -△EP Ek2 Ek1 W合= = △Ek 合力做正功，动能增加； 合力做负功，动能减小。 对动能定理的理解 02. 动能定理的适用范围 03. 1.恒力做功或变力做功； 2.直线运动或曲线运动； 3.单个物体或多个物体； 4.一个过程或全过程。 教材例题1 04. 【例题1】一架喷气式飞机，质量 m 为 7.0×104 kg，起飞过程中从静止开始滑跑。当位移 l 达到 2.5×103m 时，速度达到起飞速度 80 m/s。在此过程中，飞机受到的平均阻力是飞机所受重力的1/50。g 取10 m/s2 ，求飞机平均牵引力的大小。 F牵 F阻 l x o v 【解析】 以飞机为研究对象， 设飞机滑跑的方向为x轴正方向。飞机的初动能Ek1＝0，末动能 ，合力 F 做的功 根据动能定理 ,有 由于 把数值代入后得到 飞机平均牵引力的大小是 1.04×105N。 例题解析 05. 解：①牛顿第二定律 ②动能定理 解析对比 06. 【例题2】人们有时用“打夯”的方式把松散的地面夯实。设某次打夯符合以下模型：两人同时通过绳子对重物各施加一个力，力的大小均为320 N，方向都与竖直方向成37°，重物离开地面30 cm后人停止施力，最后重物自由下落把地面砸深2 cm。已知重物的质量为50 kg， g取10 m/s2， cos 37°＝0.8。求： （1）重物刚落地时的速度是多大？ （2）重物对地面的平均冲击力是多大？ 教材例题2 07. 【解析】（1）两根绳子对重物的合力 F合＝ 2 F cos 37°＝2×320×0.8 N＝512 N 由A至E的过程中，应用动能定理可得 （2）由E到F的过程中，应用动能定理可得 重物落地时的速度大小为2.5 m/s，对地面的平均冲击力的大小为8.3×103N H B A mg T合 mg C D E F 例题解析 08. 应用动能定理的解题步骤 09. 1.认真审题，确定研究对象。 2.通过受力分析和运动分析对物理情景进行分析，画出物体运动的示意图。 3.确定研究过程及始末状态，分析该过程中各力做的功及始末状态动能的变化量。 4.根据动能定理列方程，然后求解。并对结果进行必要的讨论。 科学方法——演绎推理 10. 归纳方法是一种从个别事实中概括出一般概念、一般规律的思维方法。和归纳法相反，演绎是从一般到个别的推理方法。作为出发点的一般性判断称为“大前提”，作为演绎中介的判断称为“小前提”，把由“大前提”和“小前提”推演出来的结果称为演绎的结论。 演绎推理在物理学中有着广泛的应用。动能定理里的推导过程就是将牛顿第二定律作为前提，经过一系列的数学推导演绎得出的。运用这种方法可以帮助我们更好地理解和掌握物理规律。我们解物理习题的过程，大部分都是演绎推理的过程。 总结提升 第三部分 课堂小结 A B 动能的表达式 动能定理 动能：物体由于运动而具有的能 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。 标量、状态量 W合＝Ek2－Ek1＝ΔEk 1.恒力做功或变力做功； 2.直线运动或曲线运动； 3.单个物体或多个物体； 4.一个过程或全过程。 例题1 动能的比较 01. 【参考答案】C 例题2 动能的变化 02. 例题3 用动能定理求变力做功 03. 【参考答案】B 例题4 动能定理的简单应用 04. 第八章 机械能守恒定律 专题 动能定理的应用 目录 CONTENT 直线运动 曲线运动 变力做功 多过程问题 直线运动 第一类应用 例题精选 01. 【典例1】同一物体分别从高度相同，倾角不同的光滑斜面的顶端滑到底端时，相同的物理量是（　　） A.动能 B.速度 C.速率 D.重力所做的功 【参考答案】ACD 【解析】 例题精选 02. 【典例2】如图，假设在某次比赛中运动员从10 m高处的跳台跳下，设水的平均阻力约为其重力的3.5倍，在粗略估算中，把运动员当做质点处理，为了保证运动员的人身安全，池水深度至少为（不计空气阻力）（　　） A．5 m B．4 m C．3.5 m D．3 m 【参考答案】B 变式训练 03. 【变式1】物体在恒定水平推力F的作用下沿粗糙水平面由静止开始运动，发生位移s1后即撤去力F ，物体运动一段距离后停止运动。整个过程的v–t图线如图所示。求推力F与阻力 f 的比值。 F s1 s 0 1 2 3 4 v t 曲线运动 第二类应用 例题精选 01. 【典例3】某人从距地面25m高处水平抛出一小球，小球质量100g，出手时速度大小为10m/s,落地时速度大小为16m/s，取g=10m/s2，求： （1）人抛球时对小球做多少功？ （2）小球在空中运动时克服阻力做功多少？ 人抛球： 球在空中： 得：W人=5J 得：Wf=17.2J 【解析】 - 变式训练 02. 【变式2】如图所示，一半径为R的半圆形轨道竖直固定放置，轨道两端等高，质量为m的质点自轨道端点P由静止开始滑下，滑到最低点Q时，对轨道的正压力为2mg，重力加速度大小为g。质点自P滑到Q的过程中，克服摩擦力所做的功为( ) FN = 2mg 求变力做功 第三类应用 例题精选 01. 【典例4】质量为m的小球用长为L的轻绳悬挂于O点，小球在水平拉力F的作用下，从平衡位置P点缓慢地移到Q点，则力F所做的功为( ) A. mgLcos  B. mgL（1 – cos  ） C. FLsin  D. FLcos   P Q F s T mg 【解析】 由P到Q，由动能定理得：WF + WG = 0 即WF – mgL（1 –cos ）=0 得 WF = mgL（1 – cos  ） 【参考答案】B 变式训练 02. 【参考答案】A 练习解析 03. 多过程问题 第四类应用 例题精选 01. 【参考答案】C 变式训练 02. 多过程问题的解题策略 03. 应用动能定理求解多过程问题可从以下几点入手： 1．首先需要建立运动模型，选择一个、几个或全过程研究 2．涉及重力、大小恒定的阻力或摩擦力做功时，需注意： (1)重力的功取决于物体的初、末位置，与路径无关； (2)大小恒定的阻力或摩擦力的功等于力的大小与路程的乘积 3．专注过程与过程的连接状态的受力特征与运动特征(比如：速度、加速度或位移) 4．列整体(或分过程)的动能定理方程 动能定理与牛顿第二定律的对比 04. 牛顿第二定律是矢量式，反映的是力与加速度的瞬时关系； 动能定理是标量式，反映做功过程中总功与始末状态动能变化的关系。 动能定理和牛顿第二定律是研究物体运动问题的两种不同的方法。 动能定理不涉及物体运动过程中的加速度和时间，对变力做功和 多过程问题用动能定理处理问题有时很方便。 物理学的任务是发现普遍的自然规律。因为这样的规律的最简单的形式之一表现为某种物理量的不变性，所以对于守恒量的寻求不仅是合理的，而且也是极为重要的研究方向。 ——劳厄 $