8.3 动能和动能定理 教学设计-2026-2027学年高一下学期物理人教版必修第二册

该高中物理教学设计聚焦动能和动能定理核心知识点，通过高速汽车撞护栏、子弹穿木板等情境导入，联系已学的功、牛顿定律及运动学公式，以“用做功量度动能变化”为问题支架，引导学生进入定量研究。 此资料亮点在于以推导为主线，学生参与动能表达式推导过程，体会科学思维中的逻辑联系，结合刹车距离等生活现象建模验证，落实科学探究，强调动能定理处理变力、多过程问题的优越性，帮助学生形成能量观念，提升解题能力，为教师提供清晰教学路径。

教学设计 课程名称 动能和动能定理 教师姓名 授课时长 40分钟 知识点来源 学科：物理　　年级：高一　　教材版本：人教版（2019）必修第二册 课题：第八章　机械能守恒定律　第3节　动能和动能定理 知识点描述 动能：物体由于运动而具有的能量，，单位焦耳；动能是标量，只与质量与速率有关，与运动方向无关。 动能的推导：光滑水平面上恒力F使物体由v₁加速到v₂、位移为，由、与可推得。 动能定理：力在一个过程中对物体做的功（合外力做功）等于物体在这个过程中动能的变化，。 动能定理的适用性：既适用于恒力做功，也适用于变力做功；既适用于直线运动，也适用于曲线运动；是解决多过程问题的有效工具。 解题步骤：确定研究对象与过程→受力分析并计算合力做功（总功）→确定初末动能→列W合=Ek2-Ek1求解。 动能定理与牛顿运动定律的联系：动能定理可由牛顿第二定律结合运动学规律导出，是力对空间积累作用的效果。 教学目标（指向核心素养） 一、物理观念 1.理解动能及其标量性，形成“运动具有能量”的物理观念。 2.理解动能定理，认识到合外力做功是物体动能变化的原因。 二、科学思维 1.经历由牛顿第二定律与运动学规律推导动能定理的过程，体会物理规律之间的逻辑联系。 2.能运用动能定理解决恒力、变力做功及多过程问题，学会选择“牛顿定律”或“动能定理”两种途径。 三、科学探究 1.通过小车加速、刹车等情境分析动能变化与做功的关系，提出“做功如何量度动能变化”的问题。 2.用动能定理解释“刹车距离与速度平方成正比”等生活现象，经历建模与定量验证。 四、科学态度与责任 1.在交通安全（刹车距离）、体育运动中体会动能定理的应用价值，增强安全责任意识。 2.养成规范“选过程、算总功、列方程”的解题习惯。 教学重点 动能的概念；动能定理的内容及其应用（含变力与多过程问题）。 教学难点 理解动能定理中“功”是合外力做功（或各力做功的代数和）；正确计算变力做功与多过程中的总功。 适用对象 高一年级学生（人教版2019·必修第二册） 课型 （注：可选择如下选项，也可以补充填写） √新授课　□复习课　□习题课　□实验课　□其他 教学用途 （注：可选择如下选项，也可以补充填写） √课堂教学　□课前预习　□课后复习　□其他 设计思路 教材与学情：学生已掌握功、牛顿定律与运动学公式，本节以推导为主线建立“功是能量转化的量度”的观念。 设计主线：问题（速度与能量）→ 推导动能表达式 → 建立动能定理 → 应用（恒力、变力、多过程）→ 小结，全课40分钟。 难点突破：用教材“光滑水平面上恒力做功”的推导让学生亲自完成消元，理解W合=ΔEk的来历。 反馈矫正：设置“拉力做正功动能怎么变”“克服阻力做功动能怎么变”等判断，检测总功与动能变化的对应关系。 教 学 过 程 环节 内 容 设计意图 一、导入新课 （约4分钟） 【情境引入】高速行驶的汽车能撞坏护栏，飞出的子弹能穿透木板，运动的物体具有能量——动能。 【设问】动能的大小与什么有关？能否用“做功”来量度动能的变化？——引出课题。 从“撞击破坏力”引出动能，指向“用做功量度动能变化”的定量研究。 二、新课教学（一） （约12分钟） 1.情境：光滑水平面上，恒力F使质量为m的物体由v1匀加速到v2，位移为。 2.推导：；；，得。 3.定义：叫动能，标量、单位焦耳；动能与速率有关而与方向无关。 4.讨论：动能是状态量，一定质量的物体速率不变则动能不变；动能可正不可负。 图8.3-1 物体在恒力作用下运动 学生跟随教师完成“功—加速度—位移关系”的推导，体会½mv²表达式的由来。 三、新课教学（二） （约13分钟） 1.定理表述：合力对物体做的功等于物体动能的变化：。 2.理解要点：W合为合外力做功（或各力做功代数和）；Ek2-Ek1为末减初；功是过程量、动能是状态量。 3.变力与曲线运动：动能定理不需要中间过程的力与加速度，可处理变力与多过程问题。 4.与牛顿定律比较：牛顿定律解决“力—加速度—运动细节”，动能定理着眼“功—动能变化”，更简洁。 5.应用步骤示范（滑行问题）：汽车刹车、物体沿粗糙面滑动等。 通过比较牛顿定律与动能定理，让学生体会动能定理处理变力、多过程的优越性。 四、巩固练习 （约7分钟） 1. 计算：质量的物体速度从增到，动能增加了多少？ 答案：动能公式 应用：汽车以行驶，刹车后滑行距离s；若速度增大到原来的2倍，滑行距离变为多少？（阻力恒定） 答案：刹车过程只有阻力做功，由动能定理： 得 ，滑行距离与速度平方成正比 速度变为2v时： 辨析：物体受合力做正功，动能一定增加吗？动能增加，合力一定做正功吗？ 答案：根据动能定理 ① 合力做正功，，则，动能一定增加。 ② 动能增加，，则，合力一定做正功。 结论：两句话都正确。 以定量计算与“倍速滑行”等问题检测动能定理的应用，突出W合与ΔEk的对应。 五、课堂小结与作业 （约4分钟） 1.知识小结：；动能定理。 2.方法小结：动能定理解题“三定”——定对象过程、算总功、写初末动能。 把“选过程—算总功—列方程”程序化，为下节机械能守恒的综合应用作铺垫。 课堂作业（举一反三·典型题2道） 题1．(多选)如图所示，长为的轻杆一端连着质量为的小球，另一端用铰链固接于水平地面上的O点，初始时小球静止于地面上。现在杆中点处施加一大小不变、方向始终垂直于杆的力F，轻杆转动30°时撤去F，则小球恰好能到达最高点。忽略一切摩擦，重力加速度，π≈3。下列说法正确的是( ) 　　A．力F所做的功为 　　B．力F的大小约为 　　C．小球到达最高点时，轻杆对小球的作用力大小为 　　D．撤去F瞬间，小球的速度大小为 题2．(多选)“弹跳小人”(如图甲所示)是一种深受儿童喜爱的玩具，其原理如图乙所示。竖直光滑长杆固定在地面不动，套在杆上的轻质弹簧下端不固定，上端与滑块拴接，滑块的质量为0.80 kg。现在向下压滑块，直到弹簧上端离地面高度h＝0.40 m时停止，然后由静止释放滑块。滑块的动能Ek随离地高度h变化的图像如图丙所示。其中高度从0.80 m到1.40 m 范围内的图线为直线，其余部分为曲线。若以地面为重力势能的参考平面，空气阻力为恒力，g取10 m/s2。则结合图像可知( ) 　　A．弹簧原长为0.72 m 　　B．空气阻力大小为1.00 N 　　C．弹簧的最大弹性势能为9.00 J 　　D．在弹簧落回地面的瞬间滑块的动能为5.40 J 参考答案 题1．小球恰好能到达最高点，小球到达最高点的速度为0，在整个运动过程中，根据动能定理得，解得，A正确；施加的力始终垂直于杆，则，解得，B正确；小球恰好能到达最高点，小球到达最高点的速度为0，根据平衡条件得轻杆对小球的作用力为，C错误；在力F作用过程中，根据动能定理得，解得，D正确。 [答案] ABD 题2由题图丙可知，从h＝0.80 m开始，弹簧下端与地面分离，则知弹簧的原长为0.80 m，故A错误；从0.80 m上升到1.40 m 过程，在Ek-h图像中，根据动能定理知：图线的斜率大小表示滑块所受的合外力，由于高度从0.80 m上升到1.40 m范围内图像为直线，其余部分为曲线，说明滑块从0.80 m上升到1.40 m范围内所受作用力为恒力，根据动能定理得－(mg＋f)Δh＝0－Ek，由题图知Δh＝0.60 m，Ek＝5.40 J，解得空气阻力f＝1.00 N，故B正确；根据能的转化与守恒可知，当滑块上升至最大高度时，整个过程中，增加的重力势能和克服空气阻力做功之和等于弹簧的最大弹性势能，所以Epm＝(mg＋f)Δh′＝9.00 J，故C正确；滑块由最大高度到弹簧落回地面的瞬间，根据动能定理得(mg－f)Δh＝Ek′－0，得Ek′＝4.2 J，故D错误。 [答案] BC 教学反思 1.动能定理中的功是“合外力做功”，学生易漏算、误算某个力的功，应训练“先受力、再逐力求功求和”。 2.“速度变化不一定动能变化（方向变）”“动能变化速度必变”是高频辨析点，宜用小例讲解。 3.对变力做功问题要强调动能定理的优越性，为学生提供“绕开细节求结果”的思维工具。 8 学科网（北京）股份有限公司 $