第一篇：動能定理的探究教學設計

專題三第一講作業2——動能定理的探究教學設計

發布者:吳曉琳發布日期:2011-08-02 15:05:10.0

【教材分析】

動能定理是力學中最重要的規律之一，它的應用貫穿于以后的許 多章節，但該節內容又是學生第一次定量的研究能量，所以本節要求 學生通過做功轉化成其它能量的數學描述，了解動能的概念。

【學情分析】

初中時學生已學過了動能的初步知識，這為本節教學奠定了一定 的基礎。在此基礎上，進一步了解物體的動能與物體的質量和速度的 定量關系，為實驗探究外力做功與物體動能變化的定量關系做好鋪 墊。

【教學設計說明】

這節課創設、模擬和再現了一種類似科學探索研究的情境、途徑 和過程，使學生身臨其境，以科學研究者的身份，采用實驗探究研究 方法，主動探索發現和獲取知識，并親身體驗科學探究研究中的艱辛 和樂趣。本課教學設計的主線為：提出問題-科學猜想-設計實驗-實 驗探究-總結規律-運用規律解決實際問題。

【教學目標】

1．知識目標：掌握動能的概念，會利用實驗探究認識外力做功 與動能的變化關系。掌握動能定理的內容和簡單應用。

2．能力目標：通過實驗探究，鍛煉學生的動手操作能力，培養 學生對實驗原理和方法的遷移能力和解決實際問題的能力。

3．情感目標：在學生討論與交流的基礎上組織學生進行探究性 實驗，通過實際操作、數據記錄、數據處理等培養學生利用實驗解決 物理問題的能力，激發學生學習物理的興趣。

【教學重點】

建立動能的概念，實驗探究外力做功與物體動能變化的定量關 系，為理論推導動能定理奠定實驗基礎。

【教學難點】

實驗探究外力（重力）做功與物體動能變化的定量關系。【教學方法】 實驗法，探究法。【教學過程】

一、課前預習【知識】

1．動能：物體由于運動而具有的能，叫動能。2．動能的大小：EK=1/2mv2

可見，物體的動能跟物體的質量和速度有關。m越大Ek越大； v大Ek越大。

【問題】

1．自由落體運動物體動能如何變化？其原因是什么？ 2．自由落體運動的物體，重力所做的功WG與其動能的變化量 ΔEk有何關系？

3．你能否利用下面提供的器材設計一個實驗來探究一下重力所 做的功與動能的變化量的關系？提供的器材有：電火花式打點計時 器、紙帶、重錘、刻度尺。4．如何設計實驗？為什么這樣設計？

5．需要測量和記錄哪些數據？請設計一個記錄實驗數據的表格。6．如何利用實驗數據計算重力所做的功WG和動能的變化量 ΔEk？

7．如何正確處理實驗數據？請設計一個數據處理結果的表格。8．請發揮你的想象，猜測一下實驗的結果是什么？

二、課堂教學 【師】什么是動能？

【生】物體由于運動而具有的能叫動能。【師】一個運動的物體，其動能的大小如何計算？ 【生】物體的動能等于物體的質量與速度平方的乘積一半，即： EK=1/2mv2

【實驗演示】讓一小球做自由落體運動。【師】小球的速度如何變化？動能如何變化？ 【生】小球速度越來越大，動能也越來越大。【生活實例】列車離站加速行駛時，速度越來越大，即動能越來 越大；剎車后，速度越來越小，即動能越來越小。

【師】什么原因導致物體的動能發生變化？ 【生】是由于外力對物體做了功。

【師】外力做功與物體動能改變量之間到底有什么定量關系？分 組討論設計實驗的出發點是什么？

【生】設計實驗中必須能定量計算外力做的功和動能的大小。【師】設計實驗有哪些原則？

【生】科學性，可操作性，簡單性原則……

【師】下面大家從已有知識出發，分組討論設計能完成這個任務 的實驗方案。

【生討論】重力做功是恒力做功容易定量計算，彈簧彈力做功是 變力做功不能直接定量計算，摩擦力做功還要測量動摩擦因數，過于 麻煩。為了研究方便，以自由落體運動中的重力做功為例，研究重力 所做的功與物體動能改變量之間的定量關系比較可行。【師】大家分析的非常有道理，抓住了問題的關鍵。需要哪些器 材能實現大家的實驗設想？

【生討論】電火花式打點計時器、紙帶、帶夾重錘，刻度尺。【師】動能中有物理的質量，為什么大家不用天平測質量呢？ 【師生討論】因物體在運動過程中重力做功，和物體動能中都有 質量，可以把物體的質量作為單位處理。

【實驗探究】外力對物體所做的功與物體動能的變化關系 1．提供的實驗器材有：電火花式打點計時器、紙帶、帶夾重錘 刻度尺。

2．請同學們根據已有的知識，結合提供的實驗器材，在小組討 論的基礎上，寫出你們的實驗方案。討論時請圍繞下列問題進行：如 何設計具體操作方案？（實驗結束后叫學生上臺演示其實驗操作過 程）

【師生探討】將打點計時器側放于桌面上，使限位孔伸出桌面 外，將夾有重錘的紙帶從下向上穿過限位孔，用手壓住打點計時器，另一手握住紙帶的上端，使紙帶豎直，重錘緊靠在下邊的限位孔處，開啟電源使打點計時器工作，然后放手，使紙帶在重錘的帶動下自由 下落。可以看到，打點計時器在紙帶上打下了一系列點，利用打了點 的紙帶來計算重力所做的WG與動能變化量ΔEK的定量關系。

（2）如何計算重力所做的功WG和動能的變化量ΔEk？ 【師生探討】在紙帶上取兩個合適的點（如下圖中紙帶上的B點 和E點），用刻度尺測出這兩點間的距離，采用求平均速度的方法求 出打點計時器打B、E兩點時，重錘的速度vB和vE，再根據動能的計 算式 計算在B、E兩點時的動能及其動能的差值ΔEk。

（3）需要測量和記錄哪些實驗數據？（實驗后讓學生用圖示方 式板書出來）

（4）如何設計記錄數據的表格？（學生板書并填入實驗記錄的 數據）

3．操作實驗，測量和記錄實驗數據。教師參預指導。4．數據處理表格（學生板書并填入數據處理結果）。5．處理實驗數據，得出實驗結論。

【生】通過數據處理可知：重力所做的功WG與物體動能的改變 量ΔEk在誤差允許的范圍內是相等的。

找一個學生上臺系統演示一遍做的過程，并指導講解注意事項，對這個學生的操作給出正確的評價。

6、結論的推廣：合外力對物體所做的功等于物體動能的增量。即： W合＝ΔEk=Ek2-Ek1

說明：上面的表達式是物理學中一個重要的定理──動能定理。

三、課后思考

1．實驗改進：你是否想到了其它實驗方法？

2．注意事項：實驗中有哪些因素可能影響實驗結果？你打算如 何控制這些因素？為了減小實驗誤差，實驗中應注意哪些問題？

3．理論推導：請根據牛頓運動定律和運動學知識創設物理情景 從理論上推導動能定理。

第二篇：動能定理教學設計

探究動能變化跟做功的關系（教學設計）

講課人：趙爭慶

●教學目標

一、知識目標

1.理解動能的概念.2.知道動能的定義式，會用動能的定義式進行計算.3.理解動能定理及其推導過程，知道動能定理的適用范圍.二、能力目標

1.運用演繹推導方式推導動能定理的表達式.2.理論聯系實際，培養學生分析問題的能力.三、德育目標

通過動能定理的演繹推導，培養學生對科學研究的興趣.●教學重點

1.動能的概念.2.動能定理及其應用.●教學難點

對動能定理的理解.●教學方法

推理歸納法、講授法、電教法.●教學用具

PPT ●教學過程

用投影片出示本節課的學習目標.1.理解動能的概念，會用動能的定義式進行計算.2.理解動能定理及其推導過程.3.知道動能定理的適用條件，會用動能定理進行計算.學習目標完成過程.一、引入新課

1.問：什么是物體的動能?物體的動能與什么因素有關?

2.學生答：物體由于運動而具有的能叫動能；

物體的動能跟物體的質量和速度有關系.3.引入 ：那么，物體的動能跟物體的質量速度有什么關系呢?本節課我們來研究這個問題.［板書課題：動能、動能定理］

二、新課教學

(一)1.演示實驗：(可利用媒體資料中的動畫)

①介紹實驗裝置：讓滑塊A從光滑的導軌上滑下，與木塊B相碰，推動木塊做功.②演示并觀察現象

a.讓同一滑塊從不同的高度滑下，可以看到：高度大時滑塊把木塊推得遠，對木塊做的功多.b.讓質量不同的滑塊從同一高度滑下，可以看到：質量大的滑塊把木塊推得遠，對木塊做的功多.③從功能關系定性分析得到：

物體的質量越大，速度越大，它的動能就越大.那么動能與物體的質量和速度之間有什么定量關系呢?(二)1.用投影片出示下列思考題：

一架飛機在牽引力的作用下(不計阻力)，在起飛跑道上加速運動，速度越來越大，問：

①飛機的動能如何變化?為什么?

②飛機的動能變化的原因是什么?

③牽引力對飛機所做的功與飛機動能的變化之間有什么關系?

2.學生討論并回答

①在起飛過程中，飛機的動能越來越大，因為飛機的速度在不斷增大.②由于牽引力對飛機做功，導致飛機的動能不斷增大.③據功能關系：牽引力做了多少功，飛機的動能就增大多少.3.滲透研究方法：由于牽引力所做的功和動能變化之間的等量關系，我們可以根據做功的多少，來定量地確定動能.4.出示思考題二：

如圖所示，一個物體的質量為ｍ，初速度為ｖ１，在與運動方向相同的恒力F的作用下發生一段位移s，速度增大到ｖ 2，則：

①力F對物體所做的功多大?(W＝Fs)

②物體的加速度多大?a＝

③物體的初速、末速、位移之間有什么關系?

④結合上述三式你能綜合推導得到什么樣的式子?

⑤在學生推導的過程中挑選并在實物投影儀上評析：

⑥針對學生推理得到的表達式，教師分析概括：合力F所做的功等于 這個物理量的變化；又據功能關系，F所做的功等于物體動能的變化，所以在物理學中就用

這個量表示物體的動能.⑦講述動能的有關問題：

a.物體的動能等于物體質量與物體速度的二次方的乘積的一半.b.公式E ｋ ＝

c.動能是標量

ｄ.動能的單位：焦(J)(三)動能定理

1.我們用E ｋ 來表示物體的動能，那么剛才得到的表達式可以改寫為：W＝E ｋ 2 －E ｋ 1

2.學生敘述上式中各個字母所表示的物理量：合力對物體所做的功；物體的末動能；物體的初動能.3.請學生用語言把上式表達式敘述出來：合力對物體所做的功等于物體動能的變化.4.教師總結

通過剛才的分析討論：我們知道合力所做的功等于物體動能的變化，這個結論叫做動能定理.5.討論

①當合力對物體做正功時，物體動能如何變化?

②當合力對物體做負功時，物體動能如何變化? 學生答：

當合力對物體做正功時，末動能大于初動能，動能增加；

當合力對物體做負功時，末動能小于初動能，動能減少.6.教師講解動能定理的適用條件

動能定理既適合于恒力做功，也適合于變力做功，既適用于直線運動，也適用于曲線運動.(四)動能定理的應用

1.用多媒體出示下列例題，并用CAI課件模擬題中的物理情景：

一架噴氣式飛機，質量ｍ＝5×10 kg，起飛過程中從靜止開始滑跑的路程為s＝25.3×10ｍ時，達到起飛速度ｖ＝60ｍ/s，在此過程中飛機受到的平均阻力是飛機重量的0.02倍(ｋ＝0.02)，求飛機受到的牽引力.注意：不要限制學生的解題思路

2.學生解答上述問題

3.抽查有代表性的解法在實物投影儀上展示：

解法一：以飛機為研究對象，它做勻加速直線運動受到重力、支持力、牽引力和阻力作用.解法二：以飛機為研究對象，它受到重力、支持力、牽引力和阻力作用，這四個力做的功分別為W Ｇ ＝０，W 支 ＝０，W 牽 ＝Fs，W 阻 ＝－ｋｍｇs.據動能定理得：Fs-kmgs= 代入數據，解得F＝1.9×10Ｎ

4.教師講：上邊兩種解法分別是：解法一是用牛頓第二定律和勻變速直線運動的公式求解的，而解法二是用動能定理求解的，那么同學們比較一下，這兩種解法有什么區別呢?

5.學生討論比較后得到：

解法一采用牛頓運動定律和勻變速直線運動的公式求解，要假定牽引力是恒力，而實際中牽引力不一定是恒力.解法二采用動能定理求解.因為動能定理適用于變力，用它可以處理牽引力是變力的情況.而且運用動能定理解題不涉及物體運動過程中的加速度和時間，因為用它來處理問題時比較方便.6.學生閱讀課文例題的解答過程，概括用動能定理解題的方法和步驟.學生：①確定研究對象

②分析物體的受力情況，明確各個力是否做功，做正功還是做負功，進而明確合外力的功.③明確物體在始末狀態的動能.④根據動能定理列方程求解.三、鞏固練習

在PPT上

四、小結

1.物體由于運動而具有的能叫動能，動能可用E ｋ 來表示，物體的動能等于物體的質量與物體速度的二次方的乘積的一半

2.動能是標量，狀態量.3.動能定理是根據牛頓第二定律F＝ｍa和運動學公式推導出來的.4.動能定理中所說的外力，既可以是重力、彈力、摩擦力、也可以是任何其他的力，動能定理中的W是指所有作用在物體上的外力的合力的功.5.動能定理的表達式雖是在物體受恒力作用且做直線運動的情況下得出的，但對于外力是變力，物體做曲線運動的情況同樣適用.五、作業

六、板書設計

第三篇：動能定理教學設計

動能定理教學設計 第四節 動能 動能定理

●本節教材分析

動能定理研究的是質點的功能關系，是本章的重點.本節在講述動能和動能定理時，沒有把二者分開講述，而是以功能關系為線索，同時引入了動能的定義式和動能定理，這樣敘述，思路簡明，能充分體現功能關系這一線索，同時考慮到初中已經學過動能的概念，這樣敘述，學生容易接受.通過本節的學習，應使學生理解動能定理的推導過程.清楚動能定理的適用條件，通過對比分析使學生體會到應用動能定理解題較牛頓運動定律與運動學公式解題的不同點：即運用動能定理解題由于不涉及物體運動過程中的加速度和時間，因此用它來處理問題有時比較方便.●教學目標

一、知識目標

1.理解動能的概念.2.知道動能的定義式，會用動能的定義式進行計算.3.理解動能定理及其推導過程，知道動能定理的適用范圍.二、能力目標

1.運用演繹推導方式推導動能定理的表達式.2.理論聯系實際，培養學生分析問題的能力.三、德育目標

通過動能定理的演繹推導，培養學生對科學研究的興趣.●教學重點

1.動能的概念.2.動能定理及其應用.●教學難點

對動能定理的理解.●教學方法

推理歸納法、講授法、電教法.●教學用具

投影片、CAI課件、導軌、物塊(或小球兩個).●教學過程

用投影片出示本節課的學習目標.1.理解動能的概念，會用動能的定義式進行計算.2.理解動能定理及其推導過程.3.知道動能定理的適用條件，會用動能定理進行計算.學習目標完成過程.一、引入新課

1.問：什么是物體的動能?物體的動能與什么因素有關?

2.學生答：

物體由于運動而具有的能叫動能；

物體的動能跟物體的質量和速度有關系.3.引入

那么，物體的動能跟物體的質量速度有什么關系呢?本節課我們來研究這個問題.［板書課題：動能、動能定理］

二、新課教學

(一)1.演示實驗：(可利用媒體資料中的動畫)

①介紹實驗裝置：讓滑塊A從光滑的導軌上滑下，與木塊B相碰，推動木塊做功.②演示并觀察現象

a.讓同一滑塊從不同的高度滑下，可以看到：高度大時滑塊把木塊推得遠，對木塊做的功多.b.讓質量不同的滑塊從同一高度滑下，可以看到：質量大的滑塊把木塊推得遠，對木塊做的功多.③從功能關系定性分析得到：

物體的質量越大，速度越大，它的動能就越大.那么動能與物體的質量和速度之間有什么定量關系呢?

(二)1.用投影片出示下列思考題：

一架飛機在牽引力的作用下(不計阻力)，在起飛跑道上加速運動，速度越來越大，問：

①飛機的動能如何變化?為什么?

②飛機的動能變化的原因是什么?

③牽引力對飛機所做的功與飛機動能的變化之間有什么關系?

2.學生討論并回答

①在起飛過程中，飛機的動能越來越大，因為飛機的速度在不斷增大.②由于牽引力對飛機做功，導致飛機的動能不斷增大.③據功能關系：牽引力做了多少功，飛機的動能就增大多少.3.滲透研究方法：由于牽引力所做的功和動能變化之間的等量關系，我們可以根據做功的多少，來定量地確定動能.4.出示思考題二：

如圖所示，一個物體的質量為ｍ，初速度為ｖ１，在與運動方向相同的恒力F的作用下發生一段位移s，速度增大到ｖ 2，則：

①力F對物體所做的功多大?(W＝Fs)

②物體的加速度多大?a＝

③物體的初速、末速、位移之間有什么關系?

④結合上述三式你能綜合推導得到什么樣的式子?

⑤在學生推導的過程中挑選并在實物投影儀上評析：

⑥針對學生推理得到的表達式，教師分析概括：合力F所做的功等于 這個物理量的變化；又據功能關系，F所做的功等于物體動能的變化，所以在物理學中就用

⑦講述動能的有關問題：

a.物體的動能等于物體質量與物體速度的二次方的乘積的一半.這個量表示物體的動能.b.公式E ｋ ＝

c.動能是標量

ｄ.動能的單位：焦(J)

(三)動能定理

1.我們用E ｋ 來表示物體的動能，那么剛才得到的表達式可以改寫為：W＝E ｋ 2 －E ｋ 1

2.學生敘述上式中各個字母所表示的物理量： 體的末動能； 物體的初動能.合力對物體所做的功； 物

3.請學生用語言把上式表達式敘述出來.合力對物體所做的功等于物體動能的變化.4.教師總結

通過剛才的分析討論：我們知道合力所做的功等于物體動能的變化，這個結論叫做動能定理.5.討論

①當合力對物體做正功時，物體動能如何變化?

②當合力對物體做負功時，物體動能如何變化? 學生答：

當合力對物體做正功時，末動能大于初動能，動能增加；

當合力對物體做負功時，末動能小于初動能，動能減少.6.教師講解動能定理的適用條件

動能定理既適合于恒力做功，也適合于變力做功，既適用于直線運動，也適用于曲線運動.(四)動能定理的應用

1.用多媒體出示下列例題，并用CAI課件模擬題中的物理情景：

一架噴氣式飛機，質量ｍ＝5×103 kg，起飛過程中從靜止開始滑跑的路程為s＝5.3×102ｍ時，達到起飛速度ｖ＝60ｍ/s，在此過程中飛機受到的平均阻力是飛機重量的0.02倍(ｋ＝0.02)，求飛機受到的牽引力.注意：不要限制學生的解題思路

2.學生解答上述問題

3.抽查有代表性的解法在實物投影儀上展示：

解法一：以飛機為研究對象，它做勻加速直線運動受到重力、支持力、牽引力和阻力作用.解法二：以飛機為研究對象，它受到重力、支持力、牽引力和阻力作用，這四個力做的功分別為W Ｇ ＝０，W 支 ＝０，W 牽 ＝Fs，W 阻 ＝－ｋｍｇs.據動能定理得：Fs-kmgs= 據，解得F＝1.9×10Ｎ 4

代入數

4.教師講：上邊兩種解法分別是：解法一是用牛頓第二定律和勻變速直線運動的公式求解的，而解法二是用動能定理求解的，那么同學們比較一下，這兩種解法有什么區別呢?

5.學生討論比較后得到：

解法一采用牛頓運動定律和勻變速直線運動的公式求解，要假定牽引力是恒力，而實際中牽引力不一定是恒力.解法二采用動能定理求解.因為動能定理適用于變力，用它可以處理牽引力是變力的情況.而且運用動能定理解題不涉及物體運動過程中的加速度和時間，因為用它來處理問題時比較方便.6.學生閱讀課文例題的解答過程，概括用動能定理解題的方法和步驟.學生：①確定研究對象

②分析物體的受力情況，明確各個力是否做功，做正功還是做負功，進而明確合外力的功.③明確物體在始末狀態的動能.④根據動能定理列方程求解.三、鞏固練習

1.改變汽車的質量和速度，都能使汽車的動能發生改變，在下列情況下，汽車的動能各是原來的幾倍.a.質量不變，速度增大到原來的2倍.b.速度不變，質量增大到原來的2倍.c.質量減半，速度增大到原來的4倍.ｄ.速度減半，質量增大到原來的4倍.2.以大小相等的速度分別向豎直方向和水平方向拋出兩個質量相等的物體，拋出時兩個物體的動能是否相同?動量是否相同?

3.質量10 ｇ，以0.8 km/s飛行的子彈，質量60 kg，以10 ｍ/s的速度奔跑的運動員，二者相比，哪一個的動能大?哪一個的動量大? 參考答案：

1.a.動能是原來的4倍.b.動能是原來的2倍.c.動能是原來的8倍.ｄ.動能等于原來的動能.2.動能相同，動量不相同.3.子彈的動能大，運動員的動量大

四、小結

1.物體由于運動而具有的能叫動能，動能可用E ｋ 來表示，物體的動能等于物體的質量與物體速度的二次方的乘積的一半（2.動能是標量，狀態量.)

3.動能定理是根據牛頓第二定律F＝ｍa和運動學公式 推導出來的.4.動能定理中所說的外力，既可以是重力、彈力、摩擦力、也可以是任何其他的力，動能定理中的W是指所有作用在物體上的外力的合力的功.5.動能定理的表達式雖是在物體受恒力作用且做直線運動的情況下得出的，但對于外力是變力，物體做曲線運動的情況同樣適用.五、作業

六、板書設計

習題精選

測試一

1、一個人站在陽臺上，從陽臺邊緣以相同的速率v 0 分別把三個質量相同的球豎直上拋、豎直下拋、水平拋出，不計空氣阻力，則三球拋出時的動能（）

A、上拋球最大

B、下拋球最大

C、平拋球最大

D、三球一樣大

2、在光滑的地板上，用水平拉力分別使兩個物塊由靜止獲得相同的動能，那么可以肯定（）

A、水平拉力相等

B、兩物塊質量相等

C、兩物塊速度變化相等

D、水平拉力對兩物塊做功相等

3、兩個物體A、B的質量之比為m A ：m B =2 ：1，二者動能相同，它們和水平桌面的動摩擦因數相同，則二者在桌面上滑行到停止經過的距離之比為（）

A、s A ：s B =2 ：1 B、s A ：s B =1 ：2

C、s A ：s B =4 ：1 D、s A ：s B =1 ：4

4、一質量為1kg的物體被人用手由靜止向上提升1m，這時物體的速度為2m/s，則下列說法中錯誤的是2（）〔g取10m/s〕

A、手對物體做功12J；

B、合外力對物體做功12J；

C、合外力對物體做功2J；

D、物體克服重力做功10J、5、質量為 m的物體，在沿斜面方向恒力F 的作用下，沿粗糙的斜面勻速地由A點運動到B點，物體上升的高度為h，如圖所示，則運動過程中（）

A、物體所受各力的合力做功為零

B、物體所受合力做功為mgh

C、恒力F與摩擦力的合力做功為零

D、以上說法都不對

6、下列說法中正確的是

（）

A、運動的物體動能不變，該物體所受的合外力必定為零

B、運動的物體動能不變，該物體所受的合外力一定不為零

C、物體做變速運動，其動能必變化

D、物體做變速運動，其動能可能不變

7、從地面豎直上拋一質量為0、4kg的球，若不計空氣阻力，球經4s落回地面，則拋出時人對球做的功為

()

A、80J B、160J C、40J D、120J

8、在粗糙水平地面上，使一物體由靜止開始運動，第一次用斜向上的拉力，第二次用斜向下的推力，兩次的作用力大小相等，力與水平方向的夾角也相等、物體的位移也相等、則，這兩種情況下：()

A、拉力和推力做功相等，物體末速度相等

B、拉力和推力做功相等，物體末速度不等

C、拉力和推力做功不等，物體末動能相等

D、拉力和推力做功不等，物體末動能不等 ９、下列說法中正確的時（）

A、動量相同的兩個物體,質量大的物體動能大

B、動量相同的兩個物體,質量大的物體動能小

C、動能相同的兩個物體,質量大的物體動量大

D、動能相同的兩個物體,質量大的物體動量小

10、水平面上的一個質量為m的物體，在一水平恒力F作用下，由靜止開始做勻加速直線運動，經過位移s后撤去F，又經過位移2s后物體停了下來，則物體受到的阻力大小應是()

A、B、2F C、D、3F

11、一個物體靜置在光滑水平面上，在一個恒力作用下物體沿直線運動、如圖各圖象中能正確描述這個過程的可能是（）

12、質量為m的跳水運動員，在高為h的跳臺上以速度v 1 跳起，落入水時的速度為v 2，則跳水運動員跳起時做的功為________，入水前克服空氣阻力做的功為

.13、質量為 的物體由 圓弧軌道頂端從靜止開始釋放，如圖所示，A為軌道最低點，A與圓心O，求此在同一豎直線上，已知圓弧軌道半徑為R，運動到A點時，物體對軌道的壓力大小為2、5 過程中物體克服摩擦力做的功。（提示：此過程重力做功為mgR）

14、木塊在水平恒定拉力F的作用下，在水平路面上由靜止出發前進了距離s，隨即撤去F，木塊沿原方向前進了2s而停止、設木塊在全程路面上運動情況相同，求木塊在上述運動全過程中的最大動能等于多少、（用分數表示）

15、質量為m的小球從離泥塘高H處由靜止落下，不計空氣阻力，落在泥塘上又深入泥塘 如圖所示，求小球在泥塘中運動時所受平均阻力多大?

后停止，測試一參考答案

1、D

2、D

3、B

4、B

5、A

6、D

7、A

8、B ９、B C

10、C

11、C D 12、13、14、測試二15、1、一質量為１kg的物體被人用手由靜止向上提升１ｍ，這時物體的速度是2 ｍ/s，則下列說法正確的是

A.手對物體做功12J

B.合外力對物體做功12 J

C.合外力對物體做功2 J

D.物體克服重力做功10 J

2、質點在恒力作用下從靜止開始做直線運動，則此質點任一時刻的動能

A.與它通過的位移s成正比

B.與它通過的位移的平方成正比

C.與它運動的時間ｔ成正比

D.與它運動的時間的平方成正比

3、靜止在光滑水平面上的物體，在水平力F的作用下產生位移s，而獲得速度ｖ，若水平面不光滑，物體運動時受到的摩擦力為F/ｎ（ｎ是大于1的常數），仍要使物體由靜止出發通過位移s而獲得速度ｖ，則水平力為

A.B.C.nF

D.(n+1)F

4、物體在水平恒力作用下，在水平面上由靜止開始運動，當位移為s時撤去F，物體繼續前進3 s后停止運動，若路面情況相同，則物體的摩擦力和最大動能是

A.B.C.D.5、.用豎直向上的恒力將一個質量為ｍ的物體從靜止開始向上提起，經過時間ｔ１物體上升到ｈ１，經過時間ｔ 2 物體上升到ｈ 2，那么

A.恒力F在(t2－t 1)時間內平均功率為

B.恒力F在t 2 時間內做功為

C.物體在（t 2 －t 1）時間內動能改變了

D.物體在t 2 時間內動能改變了

6.汽車在拱型橋上由A勻速率地運動到B，下列說法中正確的是

A.牽引力與摩擦力做的功相等

B.牽引力和重力做的功大于摩擦力做的功

C.合外力對汽車不做功

D.重力做功的功率不變

7、動量大小相等的兩個物體，其質量之比為2：3，則其動能之比為（）

A．2：3

B．3：4 C．4：9

D．9：4

8、如圖所示，一足夠長的木塊在光滑的水平面上以速度v勻速運動，現將質量為m的小木塊豎直向下輕輕地放在木板的P處．已知物塊m與木板間的摩擦系數為，為保持木板的速度不變，從物塊m放到木板上到它相對木板靜止的過程中，對木板施一水平向右的作用力F，力F要對木板做功，做功的數值可能為（）

A．

B．

C．

D．2

9、如圖所示，在一塊水平放置的光滑板面中心開一小孔O，穿過一根細繩，細繩的一端用力F向下拉，另一端系一小球，現在開始緩慢增大拉力F，使小球運動半徑逐漸減小，若已知拉力變為8F，小球運動半徑恰好減為，在此過程中，繩拉力對小球所做的功為（）

A．4Fr

B．

C．

D．

10、一質量為m的小球系在一根長為L的細繩的一端，在細繩的作用下，沿著豎直平面做圓周運動，球在最高點，細繩的拉力為 為 ；球在最低點時，細繩的拉力為

；則球在最高點和最低點的動能分別

11、如圖所示，A、B是位于水平桌面上的兩個質量相等的小木塊，高墻壁的距離分別為L和l，與桌面間的摩擦系數分別為 和，今給A以某一初速度，使之從桌面的右端向左運動，假定A、B之間、B與墻壁之間碰撞時間極短，且碰撞中無動能損失，若要使木塊A最終不會從桌面上掉下來，則A的初速度最大不能超過_____．

12、一顆子彈速度為ｖ時，剛好打穿一塊鋼板，那么速度為2ｖ時，可打穿_____塊同樣的鋼板，要打穿ｎ塊同樣的鋼板，子彈速度應為_____.參考答案

1、ACD

2、AD

3、A

4、D

5、D

6、C

7、B

8、C

9、B10、11、12、4；

第四篇：動能和動能定理 教學設計

動能和動能定理教學設計

一、教材分析

1.內容分析

《動能和動能定理》主要學習一個物理概念：動能；一個物理規律：動能定理。從知識與技能上要掌握動能表達式及其相關決定因素，動能定理的物理意義和實際的應用。

過程與方法上，利用牛頓運動定律和恒力功知識推導動能定理，理解“定理”的意義，并深化理解第五節探究性實驗中形成的結論W?v2；

通過例題１的分析，理解恒力作用下利用動能定理解決問題優越于牛頓運動定律，在課程資源的開發與優化和整合上，要讓學生在課堂上切實進行兩種方法的相關計算，在例題１后，要補充合力功和曲線運動中變力功的相關計算；

通過例題２的探究，理解正負功的物理意義，初步從能量守恒與轉化的角度認識功。在態度情感與價值觀上，在嘗試解決程序性問題的過程中，體驗物理學科既是基于實驗探究的一門實驗性學科，同時也是嚴密數學語言邏輯的學科，只有兩種方法體系并重，才能有效地認識自然，揭示客觀世界存在的物理規律。

2.內容地位

通過初中的學習，對功和動能概念已經有了相關的認識，通過第六節的實驗探究，認識到做功與物體速度變化的關系W?v2。將本節課設計成一堂理論探究課有著積極的意義。因為通過“動能定理”的學習，深入理解“功是能量轉化的量度”，并在解釋功能關系上有著深遠的意義。為此設計如下目標：

二、目標分析

1、三維教學目標

（一）、知識與技能

1．理解動能的概念，并能進行相關計算；

2．理解動能定理的物理意義，能進行相關分析與計算； 3．深入理解W合的物理含義； 4．知道動能定理的解題步驟；

（二）、過程與方法

1．掌握恒力作用下動能定理的推導； 2．體會變力作用下動能定理解決問題的優越性；

（三）、情感態度與價值觀

體會“狀態的變化量量度復雜過程量”這一物理思想；感受數學語言對物理過程描述的簡潔美；

2.教學重點、難點：

重點：對動能公式和動能定理的理解與應用。

難點：通過對動能定理的理解，加深對功、能關系的認識。教學關鍵點：動能定理的推導

三、教法和學法

依據《物理課程標準》和學生的認知特點，在課堂教學設計中要通過問題探究的方式，強化學生在學習過程中基于問題探究的過程性體驗，為此，采取“任務驅動式教學”設計程序化的問題，有效引導學生自主、合作和有效的探究性學習。為此，在教學設計中重點突出三個環節：“問題驅動下學生對教材的理解”、“問題解決中對物理規律的深化理解”、“引申提高中對物理規律的深化應用”。所以任務驅動式教學成為本節課重要的教學方式，同時采取精講釋疑教學法；

學生的學法采取：任務驅動和合作探究；

選取多媒體展示、嘗試練習題和“任務驅動問題” 本節課為一課時。

創設情境巡回指導指導調控精講難點總結拓展課堂評價提出問題，導入新課任務驅動，感知教材合作探究，分享交流精講點撥，釋疑解惑典例引領，內化反思課堂總結，布置作業回憶舊知自主學習討論展示互動交流鞏固應用反思總結

四、教學過程

設計成6個教學環節：提出問題，導入新課；任務驅動，感知教材；合作探究，分享交流；精講點撥,釋疑解惑；典例引領，內化反思；課堂總結，布置作業。

基于舊知的復習，提出以下問題：

【提出問題，導入新課】通過橡皮筋對小車做功，探究“功與物體速度的變化關系”，得出了W?v2，但具體的數學表達式應當是什么？本節課我們將一起探討這一問題。板書課題

【任務驅動，感知教材】給出問題，引導學生自學教材，并帶著這些問題在學習小組內進行合作性學習，進行兵教兵，實現基本問題學生自學掌握。

在這一過程中教師一定要不斷地巡回指導個學習小組的討論與合作性學習，以學生的身份認真積極地參與討論。教師要收集一些問題，為釋疑解惑收集素材，進行有效地點撥服務。時間控制在10min內。為此設計了四個程序性問題，加強學生對教材的感知與理解。

1．動能EK與什么有關？等質量的兩物體以相同的速率相向而行，試比較兩物體的動能？如果甲物體做勻速直線運動，乙物體做曲線運動呢？

已知m1?2m2，v1?v2，甲乙兩物體運動狀態是否相同？動能呢？

車以速度v0?4m做勻速直線運動，車內的人以相對于車1m向車前進的方向走動，分ss別以車和地面為參照物，描述的EK是否相同？說明了什么？通過以上問題你得出什么結論？

2．動能定理推導時，如果在實際水平面上運動，摩擦力為f，如何推導？

如果在實際水平面上F先作用一段時間，發生的位移L1，爾后撤去，再運動L2停下來，如何表述W合？

3．試采用牛頓運動定律方法求解教材的例題1，并比較兩種方法的優劣？ ４.做正功與做負功表現的現象是什么？本質上是什么？表述你的看法。【合作探究，分享交流】討論展示學案，時間控制在8min內；

【精講點撥，釋疑解惑】著眼于知識內容的挖掘與適當的拓展。時間控制在6min內。⑴W合的理解：如果物體受到多個共點力作用，同時產生同時撤銷，則：W合＝F合l； 像例題１所給出的物理場景下，運用動能定理求解合力功，通過受力分析圖又可以進一步求解某一分力。同學們對教材73頁“動能定理不涉及物體運動過程的加速度和時間，因此用它處理問題常常比較方便”加深印象。

如果發生在多物理過程中，不同過程作用力個數不相同，則：W合＝W1?W2???Wn ⑵對標量性的認識： ⑶對“增加”一詞的理解； ⑷對狀態變化量與過程量的理解：

【典例引領，內化反思】時間控制在12min內.對例題１的分析與拓展：

方法體系上“引導學生分析題干中已知運動學相關物理量比較多，要引導學生進行有效的受力分析，通過動能定理引導學生求解合外力，由此再求解某一分力，這是解決問題的一般思路。為加強這兩種方法的對比，一定要引導學生運用牛頓運動定律進行解決。

總結出利用動能定理的解題步驟；

注重同一物理場景下的變式訓練：如何求解阻力？末態速度？位移？時間？ 給出拓展例題：

拓展例題1：如圖7?1所示，用拉力F作用在質量為m的物體上，拉力 與水平方向成?角度，物體從靜止開始運動，滑行l1后撤掉F，物體與地面之間的滑動摩擦系數為?，求：撤掉F時，木箱的速度？木箱還能運動多遠？

如果拉力的方向改為斜向下，求再滑行的位移？

如果拉力改為水平，路面不同段滑動摩擦系數是不一樣的，如何表示Wf?? 該題目著重考查合力功、正交分解和最值問題。

拓展例題2：如圖7?2所示，一質量為m的物體，從傾角為?，高度為h的斜面頂端A點無初速度地滑下，到達B點后速度變為v，然后又在水平地面上滑行x0位移后停在C處，求：1．物體從A點滑到B點的過程中克服摩擦力做的功？ 2．物體與水平地面間的滑動摩擦系數？

3．如果把物體從C點拉回到原出發點A，拉力至少要做多少功？

引申思考：物體沿斜面下滑過程中，如果在B點放一擋板，且與物體碰撞無能損，以原速率返回，求最終物體停留在什么地方？物體在斜面上通過的路程是多少？

該題目著重考查多方物理過程中合力功、W合的理解，以及W合??Ek在反復折線運動問題中的相關應用，屬于提高性的題目。

【課堂總結，布置作業】

1．對動能概念和計算公式再次重復強調。

2．對動能定理的表述、理解、應用中采取的思維方法，以及問題類型做必要總結。3．通過動能定理，再次明確功和動能兩個概念的區別和聯系、加深對兩個物理量的理解。以上教學過程中的著墨部分：【感知教材】、【合作探究】和【釋疑解惑】三部分。作業：教材P74：1、2、3、4、5；

五、板書設計

§7.7 動能和動能定理

一、動能表達式的推導

1、公式推導

2、動能的理解

二、動能定理

1、W合=Ek2-Ek1 物理意義： 理解：

2、應用 例題

1、解題步驟 拓展例題

1、拓展例題

2、六、教學反思

１.在課堂上提出的主要問題都必須是在課前精心設計好的，問題要緊扣教學目標，突出重點、克服難點、發展能力、學會學習，要有代表性，能使學生舉一反

三、觸類旁通。像推導動能定理的時候，必須設計程序化的問題：如何表征外力F？采取什么方法表征位移l??如何計算恒力功W??

２.提問的目的和方式要隨教學進度靈活變化：復習舊課，抓住新舊知識之間的聯系，提出問題，設疑激趣，導入新課；表演實驗，列舉實例，提出問題，指導學生進行分析和思考；課后結尾，總結深化，提出問題，承上啟下，使學生回味無窮，增強學生學習的主動性。

3.動能定理的解題步驟必須強調到位。

第五篇：動能定理教學設計及案例評析匯總

動能定理教學設計及案例評析

翟厚嵐

山東師范大學 教育碩士研究生導師

山東省青年物理教師教學研究會 學術委員會主任 山東師范大學附中 物理教研組組長 山東省齊魯名師工程人選 山東省教師遠程培訓物理課程專家 張帆

山東師范大學附屬中學 高級教師 山東省青年物理教師教學研究會

常務理事兼學術委員會委員 蔡建國

山東師范大學附中 高級教師 全國第二屆創新大賽 一等獎 山東省優質課 一等獎

山東省青年物理教師教學研究會秘書長 蔡老師：各位老師，大家好！在今天這一講中，我們將以物理必修II中《動能定理》一課為例，繼續探討有關物理規律教學中的科學探究問題。同時重點談一下科學探究中的模型研究法以及物理學史在教學方案設計中的作用。

翟老師，張老師，在動能定理這節課的教學過程中，我曾閱讀過新課程4個版本的教科書，關于動能定理這節課，沒有一個版本的講法是一樣的，動能定理這節課在教學設計上為什么有這么大的差異呢？

翟老師：因為，教科書體現了教材編寫者的指導思想，它是編寫者在領會課程標準要求之后給出的不同的教學思路。無論是哪個版本的教科書，其內容和深度都應該是依據課程標準來確定的，但不同版本的教材滲透了教科書編寫者對課程標準的領會。既有對科學內容的把握，又結合了他們豐富的教學實踐經驗。實際上，教科書是編寫者對教學內容的一個再創造過程。所以同樣的內容主題，在程度、要求、呈現方式、側重點等方面就出現了差異。

張帆：是的，所以我們在備課的時候，也認真研究了各種版本的教科書，通過理解教材編寫者對動能定理教學的設計意圖，試圖挖掘出他們對這節課理解的一些共性的東西，在這個基礎上，力爭設計出適合我們自己的教學方案。其實在五年課程改革教學實踐中，我們對動能定理這節課的教學思路也是經歷了一個逐漸清晰明朗的認識過程。

蔡老師：在今年4月份山東省教師培訓跟進式在線指導時，我瀏覽過教師們關于《動能定理》這節課專題研討的帖子，其中的一些帖子確實反映了教師在這節課的備課和教學實踐過程中的一些真實想法和遇到的問題。

張帆：關于這節課的教學，我們去看看一線教師是怎么說的吧。場外采訪：一線教師教學中的疑惑

李成金：動能定理這節課，重點內容是探究恒力做功與物體動能變化的關系。在學習這節課以前，還沒有學習動能的定義。因此，就出現了兩種教學方法，一個是在研究動能定理表達式的過程中也在探究動能的意義；還有一種做法是在動能定理規律的教學之前先給出動能的概念，這樣就能集中精力探究恒力做功與動能變化之間的關系，這兩種方案怎么處理比較好呢？

郭富強：動能定理的教學一般有兩條線，一是數學推導得出這個動能定理表達式，二是通過實驗探究測量得出恒力的做的功與動能變化的關系。而動能定理不是一個實驗定律，也就是說它不是從實驗中得出來的規律，有的老師以前曾經對我用實驗探究的方法探究動能定理提出異議。可是，教科書上是這樣要求用實驗探究的。這個問題究竟應該怎樣處理呢？

課標學習，探討四個問題

蔡老師：郭老師、李老師提的問題很有代表性，帶著這些問題，我們先來看一下有關《動能定理》這節課高中物理課程標準里是怎么寫的。

高中物理課程標準中有關的內容標準

通過實驗，探究恒力做功與物體動能變化的關系。理解動能和動能定理。

用動能定理解釋生活和生產中的現象。

例：用打點計時器或光電計時器探究恒力做功與物體動能變化的關系。例：從牛頓第二定律導出動能定理。

活動建議：通過查找資料、訪問有關部門，收集汽車剎車距離與車速關系的數據，嘗試用動能定理進行解釋。

翟老師：上面從大家的交流中，我們了解了各種版本教材編寫上存在著的差異，了解了一線教師在教學實踐中的困惑，同時學習了動能定理這節課高中物理課程標準中的內容標準，下面我們具體的談一談本節課教學內容的分析選擇以及教學目標的設定。從課程標準中我們可以看出，在動能定理這節課中，涉及到的主要內容有：動能的概念、恒力做功與動能關系的實驗探究、動能定理及其應用。這節課教師在教學設計中首先需要解決的問題有：①實驗探究在本節課教學中的作用是什么。②怎樣設計動能概念的教學。③實驗探究與數學推導的關系是怎樣的。④恒力做功與動能變化到動能定理的過渡。下面我們通過分析教材、分析學生、回顧物理學史，談一下如何解決這幾個問題。

教學設計中需要解決的問題

1.實驗探究在本節課教學中的作用是什么。2.怎樣設計動能概念的教學。

3.實驗探究與數學推導的關系是怎樣的。

4.恒力做功與動能變化到動能定理結論的得出怎樣設計。

我們先看一下第一個問題，實驗探究恒力做功與動能變化關系的意義。前面我們介紹過，物理定理是由理論演繹推理的結果，它的建立需要由事實證據來檢驗。因此，動能定理這節課實驗探究的意義是很明確的。因此，動能定理的學習應該安排學生探究實驗。

物理定理是由理論演繹推理的結果，它的建立需要由事實證據來檢驗。

蔡建國：那第2個問題，剛才李老師提到的關于動能的教學，在不同版本的教材中也有所體現，比如，有的教材，在定性了解動能大小因素的基礎上，直接給出了動能的定義1/2mv2，有的教材，是在實驗的基礎上，結合理論推導，探究了1/2mv2的物理意義，從而給出了動能的定義，有的教材，在牛頓定律推導動能定理的過程中，討論出了動能的定義，有的教材，從功能關系入手，根據計算做功的多少找出動能的表達式。

張帆：對動能這個概念的要求，從課程標準來看重要的是理解。而如何能夠使學生理解這個概念，看來不同教材的編寫者設計的過程是不一樣的。但都在用不同的方式，努力讓學生理解這個概念。翟老師：其實，動能概念的教學其意義不僅僅在了解動能與質量、速度的平方有關，在了解了動能概念在物理學史上的建立過程以后，也就明白為什么有的教材通過舉例定性的分析的方法直接定義動能了。從物理學史中也了解到功的概念也是直接定義給出的。因此，在教學上可以采用在分別給出功與動能的定義以后，學生可以把關注點集中到物體做功與動能變化的研究上來。也就是說，并不是所有的概念都要通過探究才能夠教學的。

也只有當理解了物理學史中介紹的動能概念建立的意義以后，才覺得先定義動能表達式還是在動能定理表達式推導出來以后再指出1/2mv2描述的是動能，已經不是那么重要了，重要的是講清楚動能概念的意義。下面我們來看一下物理學史上有關的資料。

張帆：恩格斯在《自然辯證法》中指出：“理論力學得出了活力這一概念，應用力學得出了功這一概念，??以致許多年來都沒有認識到這兩個概念之間的相互聯系，他們最后采用1/2mv2作為二者的量度，并不是因為對事情本質的了解，而是為了計算簡單的緣故。

翟老師：現在看來，就算是用牛頓定律通過恒力做功整理出動能定理的表達式，歷史上人們也不了解1/2mv2的意義是什么。只是看到了這樣一個關系式而已。恩格斯把這個原理表述為：能量轉化與守恒定律。它把各種自然現象用定量的規律聯系起來，找到了各種現象的公共量度—能量，說明了不同形式在相互轉化中有量的共同性。也就是說，機械運動、熱運動、電磁運動、化學運動等等，都不過是同一的運動在不同條件下的各種特殊形式，它們在一定條件下可以相互轉化，而不發生量上的任何損耗。

事實上，19世紀中葉，各種自然現象之間相互聯系和轉化的事實已被相繼發現，以一種相互聯系的觀點去觀察自然，功和動能之間的關系的解釋、概念的厘清，能量守恒與轉化定律的確立，都是當時自然科學的新成就，從哲學的層面揭示了它們的本質。

翟老師：閱讀物理學史讓我們了解到，動能概念的建立經歷了200年的時間，動能定理表達式的推導不是一件困難的事，而困難的是表達式中的1/2mv2的物理意義是什么，以及1/2mv2能用來描述物體做功與能量之間的變化，建立這樣一個概念才是理論體系中一件非常困難的事情。它要通過實驗證明1/2mv2能夠表達做功與能量變化的關系。才能做出動能的定義。而不是表達式出來了，就能定義動能的概念了。

如果我們試圖在導出表達式以后再說這是動能，其差別其實不是太大，這個老師們可以根據自己的理解設計這一段的教學。換句話說，重點不是讓大家去推導出哪個表達式是動能，而是要讓學生理解動能1/2mv2能夠描述做功與能量之間的變化關系。這也是我們想在這里介紹物理學史能夠幫助教師理解并選擇教材內容、制定教學方案的意義所在。

3.實驗探究與數學推導的關系是怎樣的。談建模

蔡建國：下面我們討論第3個問題是實驗探究與數學推導的關系是怎樣的。

剛才郭老師還提到一個問題，就是實驗與數學推導兩條線教學的選擇問題。把實驗探究放在動能定理的理論推導之前，還是放在之后的問題。

張帆：對實驗探究與數學推導的關系我們回到課程標準看看。高中物理課程標準中有關的內容標準 通過實驗，探究恒力做功與物體動能變化的關系。理解動能和動能定理。

用動能定理解釋生活和生產中的現象。

例：用打點計時器或光電計時器探究恒力做功與物體動能變化的關系。例：從牛頓第二定律導出動能定理。

活動建議：通過查找資料、訪問有關部門，收集汽車剎車距離與車速關系的數據，嘗試用動能定理進行解釋。

我們看到：標準上舉例1：用打點計時器或光電計時器探究恒力做功與物體動能變化的關系。

舉例2：從牛頓第二定律導出動能定理。即：教學建議里實驗、推導兩種方式都有。但并沒有先后順序上的要求。

翟老師：我覺得有必要介紹一下科學研究中的建模問題。動能定理這節課是一節非常典型的綜合性的科學探究課例，它不同于前面分析過的《摩擦力》、《力的合成》兩節課，那兩節課是科學探究中以實驗方式為主的探究課例，而動能定理中的科學探究是把數學推導、實驗論證及抽象思維高度結合在一起的，用牛頓第二定律的推導與實驗探究的結合才能構建動能定理的模型，這是這節課的一個難點，也是我們通過兩輪的教學實踐才悟出來的，當建立了有關動能定理的模型以后，很多困惑都迎刃而解了。

蔡老師：這里翟老師提出了動能定理的模型，這好像和我們平時所說的模型不太一樣啊，比如說到模型，我們首先想到的是像質點啊，點電荷啊這類模型。這里動能定理的模型該怎么理解呢？

翟老師：為了說明這個問題，我們先來看一下美國國家科學教育標準中關于模型的定義：

模 型

模型是與真實物體、單一事件或一類事件對應的而且具有解釋力的試探性體系或結構。

模型可以幫助科學家和工程師了解事物的運作方式。

模型有很多形式，包括物理物體、計劃、思維構造物、數學方程式和計算機模擬。

翟老師： 模型不僅可以是一個與真實物體對應的物理物體，象質點、點電荷等模型，還可以是一個有一定數學推導與實驗測量高度結合在一起的一個思維構造物，像彈簧振子模型，不能簡單理解為一個輕彈簧和一個質點的簡單組合，它僅僅是模型中的一個物體，其中還包含一個反映其運動規律的經過實驗檢驗的數學表達式，再比如衛星運行模型，也不能簡單的理解為一個質點，還應該包括能描述其圓周運動規律的數學表達式。

張帆：關于建模思想和科學研究中的物理模型的研究方法問題，我們采訪了山東師范大學物理與電子科學學院院長、博士生導師王傳魁教授。

采訪:專業人士對模型的運用。

蔡老師：這樣看來，建立這樣的物理模型的意義在于，實際物體運動情況比較復雜，使得我們研究起來困難很大，所以在探究動能定理時，就有必要通過建立物理模型來實現，建模的主要目的是抓住主要矛盾，忽略次要因素。有了這種建立模型的思想之后，在動能定理的探究過程中，就應該在實驗探究中包含了理論推導和實驗測量與檢驗兩部分內容了。

張帆：從建模的角度來看，本節課中的探究實驗應該是建立模型過程中不可或缺的一個環節，它的作用應該是對模型中數學表達式的一種檢驗，有了這樣的認識之后，實驗探究是放到恒力做功與動能變化關系的理論推導之前或者之后，似乎就不是那么重要了。翟老師：是這樣的，當我們回顧了物理學史以后，覺得通過牛頓第二定律推導出動能定理的表達式并不困難，但是表達式所揭示的物理意義卻并不清楚，因此也就生成了要探究的問題。在這里實驗研究所要探究的是：表達式中的各個物理量是不是可以測量，怎么測，然后通過實驗求證他們是否滿足像表達式中所表達的關系，其實最重要的是要通過大量的實例，讓學生理解做功與動能轉化之間的物理意義。

張帆：在推出了恒力做功與動能變化的關系并進行了實驗探究之后，為了最終能完善動能定理這個模型，我們還需要做哪些工作？

蔡老師：那應該是用具體實驗創設情境，然后抽象出能夠描述這個物體運動過程的物理模型然后對模型進行研究。

翟老師：為什么要做一個實驗呢？這是因為，實驗情境與自然世界的情境不同，實驗情境具有典型性和簡約性，它忽略了無關因素，突出了所要探究的因素，它滲透著某種理論假設，是把客觀的自然世界中的現象 對象化、使其成為探究的對象，并為探究服務。建模之后，就生成了要探究的物理問題，科學探究中的問題是指可能尋求到答案的物理問題。在這里，就是要研究表達式中對物體所做的功與動能變化之間的關系，這個問題必須以物理語言重新描述，并與實驗情境相結合，形成一個科學問題。

蔡老師：我們對實驗在本節課中的作用應該有了一個新的認識。那么，我們在研究了恒力做功和動能變化的關系實驗之后，是不是就可以得出動能定理了呢？

張帆：還不能這樣理解。課程標準中提出“通過實驗，探究恒力做功與物體動能變化的關系。”值得注意的是探究恒力做功與物體動能變化的關系，并沒有說通過實驗來探究動能定理，恒力做功與動能變化的關系只是動能定理中反映出的一個特例，它離動能定理還是有一段距離的，這僅僅是為探究動能定理做的第一步工作，這是我們的理解。那么，這個實驗探究，在動能定理這節課中的作用究竟是什么？它和動能定理的教學究竟是一種什么關系？

翟老師：恒力做功與動能變化的關系，只是動能定理所對應的在恒力作用下這種特殊情況下的功和動能之間的關系，不能代表具有普遍性的動能定理。我們需要在這個基礎之上，使模型得到不斷的完善，越來越接近動能定理的最終模型，就應該采用控制變量的研究方法，不斷的增加變量，不斷地通過實驗與理論推導，一步步的使模型變得更加接近動能定理所描述的，最終才能得到動能定理的結論。

張老師：也就是說，在這節課中，關于恒力做功與動能變化關系的研究，它是來自一個具體的實際過程，同時又指向了動能定理，起到了一個承上啟下的橋梁作用。

翟老師：對。在研究了恒力做功與動能變化的關系之后，要繼續給學生創造新的情景，不斷改變物體的受力情況，增加受力個數，研究各種做功及動能轉化之間的關系，使學生認識問題的層次逐步遞進，最終認識到：是合外力做功與動能改變量之間的關系，從而，得到動能定理這個結論。我們來看一下關于模型與科學研究的進一步解釋。

“學生探究活動的最終目的應該是構建一種解釋方案或者是建立一個模型”。

“科學解釋就是把現有的科學知識和來自觀察、實驗或者模型的新證據組合成具有內在已知的、符合邏輯的說明。或者說，科學解釋就是用科學的概念框架解釋、說明事物的含義原因。

關于用動能定理課的教學目標及整體設計

蔡老師：剛才就動能定理這節課，我們依據課標的要求，討論了關于實驗探究在定理研究中的作用、動能概念的教學設計、模型在科學研究中的建構、在模型的基礎上不斷增加變量研究了做功與動能變化關系，這四個重點問題。根據我們的理解，設定了如下的教學目標：

知識與技能

1、理解動能的概念；

2、知道動能的定義式，會用動能的定義式進行計算；

3、理解動能定理及其推導過程，知道動能定理的適用范圍。過程與方法

1、建立物理模型的方法，學會用物理模型來解決生活問題

2、運用演繹推導方式推導動能定理的表達式。

3、通過實驗研究恒力做功與動能變化的關系。

3、理論聯系實際，培養學生分析問題的能力。情感態度和價值觀

通過動能的得出和動能定理的推導與實驗探究，培養學生的科學素養。

張帆：下面我們先來看一下關于探究動能和動能定理實驗探究教學的一個整體設計方案。

1.創設情景，提出問題，說明在研究有些問題時牛頓定律是比較困難的，從而引出本節課的研究主題：探究做功與能量變化的關系

2.通過對汽車啟動實例的定性分析，建立物理模型，并進行定量研究

3.探究動能的物理意義，以及對動能概念的進一步理解 4.做功與動能變化的深入研究 5.動能定理的得出

6.動能定理的應用

事件5張老師：首先我們來看一下第一個教學環節的教學片段 播放第一段教學片段

蔡老師：在這個環節中，為探究動能的定義，我們創設了一個運動的情景，設計這個情景的目的之一是，我們要使學生意識到，牛頓定律解決絕大部分機械運動還是比較方便的，但在解決有些機械運動特別是含有其他運動形式，比如熱運動時會不方便，也讓學生了解了研究動能和動能定理的目的。目的之二，為后來從牛頓定律到恒力做功與動能變化關系的數學表達式的變形做好了鋪墊，為這種變形提供了靈感，使得這種變化更加自然。

翟老師： 可以看出，這段設計中的實例也是精心設計的，第一個是動力功使物體的動能增加的運動；第二個是動能全部轉化成內能；第三個是子彈出槍膛化學能轉化為動能。這三個情境可以讓學生經過分析，進入教師設定的情景，從而明確我們今天要探究的問題是與動能的轉化有關系的。

張帆：歸納起來說：第一個環節的目的是：創設情景，提出問題。下面我們看一下有關建模的第二段教學片段。

播放第二段教學片段

蔡老師：第二階段是從汽車啟動這個實例出發，經過簡化從中抽象出第一個簡單模型，就是只在恒力作用下做勻加速直線運動的質點，利用牛頓定律，通過對這個運動的研究，得到了他所遵循的數學表達式，同時，再利用實際的汽車啟動過程，對其遵循的規律進行檢驗，結果若是符合實際情況的，這個表達式就能夠描述物體的運動規律。

翟老師：在這個教學環節中，蔡老師充分展示了建模的物理過程： 1.創設情景實驗

2.建立運動物理的實體模型 3.減少變量

4.用牛頓定律描述物體的運動規律

5.建立一個描述水平運動物體的具有一定數學規律的與實驗測量高度結合在一起的一個物理模型。我們在教學中要注重培養學生對實際問題物理過程的分析，養成建立模型解決問題的良好習慣，學會利用建模的方法研究物理問題。這樣，學生在遇到新類型的問題時，就能自己建模并解答問題，這樣會提高學生理論聯系實際的能力。

張帆：其次，使學生盡量運用建模的方法來分析解決問題也是跳出“題海戰術”的誤區、解決時間緊任務重的有效方法之一。另外有些問題也絕對不是靠簡單的死記硬背書本知識和套用物理公式就能解決的，往往需要借助建模才能方便地解決。當然，在解決實際問題的過程中，學生的建模能力也將得到進一步地訓練和發展。

蔡老師：在有了這個模型的基礎上，通過引導學生思考、分析表達式中的FS的意義，進而給出動能的定義，請大家看第三部分動能意義的課堂教學片段。

播放第三段、播放第四段教學片段

蔡老師：在這個環節中，通過對所建立的模型的數學表達式的分析，引導學生發現與能量相關的物理量，這就是FS，并通過對汽車啟動實例的分析，知道做功與能量變化的關系，進而找到動能的意義，給出動能的定義，為了使學生能夠理解動能的意義，進一步從做功與動能變化的關系出發理解動能的單位和標量。

張帆：看來蔡老師在給出動能這個環節中，是從模型的數學推導中，結合舉例給出動能的定義，這里面暗含了功能關系的因素。為后面分析動能定理的本質也起到了一個鋪墊的作用。

翟老師：這個環節中，如果直接通過定性的實例分析，再給出動能的概念，事實上在教學上是降低了難度，通過一些實際的情景讓學生去體會動能的意義，同樣可以達到理解動能與物體的質量、速度的平方有關的目的。

那樣處理，就很容易直接探究做功與動能之間變化關系。學完動能定理以后，經過老師適當的點撥，也可以幫助學生進一步理解動能的概念。

蔡老師：給出動能的概念后，下一環節就將進入動能定理的教學了，請看視頻 播放第五段、第六段教學片段 張帆：可以看出，剛才蔡老師在這一段設計中，體現了前面翟老師所提到的，通過不斷改變變量，使模型不斷升華，從而使這個模型逐漸靠近動能定理，進而得到動能定理。

蔡老師：確實也是這樣考慮的，因為單獨一個恒力做功與動能變化的關系，不能等同與動能定理，所以需要，逐步深化，將模型由一個力到多個力，由只有動力做功到含有阻力做功，由正功到負功，使學生逐漸認識最終的模型應該是合外力做功與動能變化的關系。

翟老師：這里不斷增加變量的研究方法，其意義不僅僅在于我們設計了有摩擦和無摩擦兩種情況的探究實驗，更主要的目的是讓學生了解，一個實驗結論的得出，遠不是象完成一組實驗就可以得出結論那么簡單，需要不斷增加變量分析各種情況，并且收集更多的證據，才能夠得出結論。

學生分組測量的這個教學環節中，蔡老師也注意到了在設計實驗方案、測量哪些物理量、怎樣測量等問題時都介紹的比較清楚，并重點介紹了測量拉力方法的改進，使學生不僅知道了要測量哪些物理量，還了解了通過這套傳感器的實驗儀器是怎樣實現測量拉力的。這樣以后學生也能夠自己設計改進實驗方案了。

張帆：這個實驗中需要測量的物理量比較多，有：質量、初速度、末速度、位移、拉力，如果用傳統的儀器是可以完成這個實驗的，但是，課上我們要用大量的時間進行數學運算，完成表達式的兩邊測量結果相等的任務。而采用了傳感器并經過計算機的計算，就可以很快處理完數據，把精力放到實驗探究的過程上來。

我發現，在改變變量的過程中，沒有涉及到變力做功，是什么原因呢？

蔡老師：把變力做功納入到變量的一種情況，當然是好，但是考慮到高中階段變力做功比較難研究，取證上也比較困難，所以把該環節略掉，放到了動能定理得出之后，側重讓學生運用動能定理解決變力做功問題。

張帆：由此看來，動能定理結論的得出，也還是不能把所有的情況都探究以后才得出定律。翟老師： 其實，這個環節把問題倒過來，得出結論后，提出變力做功問題讓學生思考，學生會發現，在用動能定理解決變力做功的問題時，完全可以用初、末兩個狀態量的變化即動能的變化來計算。這樣就學會了另外一種除了牛頓定律以外的解決這類問題的新方法。

其實通過物理學史的回顧，我們應該進一步認識到，物體模型第一步水平恒力做功能量只是在機械能之間變化，并沒有發生質的改變。而當汽車減速，把動能轉化為內能以后，能的性質發生了質的轉化，因此，正像恩格斯認為運動的不滅不能僅僅從數量上去把握，而且還必須從質的轉化上去理解。它在《反杜林論》中指出：

“如果說，新發現的、偉大的運動基本規律，十年前還僅僅概括為能量守恒定律，僅僅概括為運動不生不滅這種表述，就是說僅僅從量的方面概括它，那么，這種狹隘的、消極的表述日益被那種關于能的轉化的積極的表述所代替，在這里，過程的質的內容第一次獲得了自己的權利。

恩格斯指出，在不發生機械運動“消失”而產生其他形式的運動的情況下（如簡單機械平衡條件下的運動傳遞，完全彈性碰撞）運動的傳遞和變化都可以用動量mv去量度。當發生機械運動的“消失”而其他形式的運動產生，即機械能和其他形式的能（包括勢能、熱能、電磁能、化學能）相互轉化的過程，在所有這些情況下，都應以1/2mv2去量度。

在這里，我想這個設計應該是想 著重強調做功使動能轉化成為其他性質的能了。

張帆：按照課程標準的要求，還要用動能定理解釋生活和生產中的現象。作為一線教師，得出動能定理之后，下一環節一般就是用動能定理來解題，會忽略用它來解釋生產生活中的物理現象，關于這一點，在課堂上，蔡老師是怎么解決的呢？

蔡老師：我認為，課程標準中所說的，用動能定理解釋生活和生產中的現象，重在理解動能定理所反映出來的本質問題，這就是能量轉化問題，不僅僅是一種數學關系，如果，忽視這一點，重在解題訓練，對學生理解動能定理的本質問題是不利的，那只是一種數學關系的套用。所以我認為，在得出動能定理之后，還是先讓學生用動能定理解釋生活和生產中的現象，初步認識其本質，然后再進行適當的定量運算，把動能定理的模型應用到實際生活中去，再次加深對動能定理的認識，這樣做的效果可能會更好一些。

在這個環節上，我是這樣設計的，請看教學片段 播放第七段教學片段

張帆：看了這一段之后，我感覺，在應用這一階段，學生在分析現象時，側重點放在了分析做功與動能變化的關系上，沒有深入探討出能定理所包含的本質，也就是能量轉化問題，與剛才蔡老師所說的有所偏離。

后面的實驗很不錯，它其實是我們在習題中經常遇見的一個模型，在這里讓學生親自動手體驗、測量，并利用所學知識來解釋這個物理過程、計算相關的物理量，學生既有一種成就感，又加深了對動能定理的理解，今后再解決此類過程的相關問題時就會變的游刃有余。

蔡老師：我在課后的教學反思中也發現了這個問題，就是在對動能定理本質的挖掘上，做的不夠，與教學設計有一定的差距。這一點在今后教學中需要改進的地方。

翟老師：這個環節還可以這么理解，是否有意識的培養學生用動能定理去解釋生產生活現象，對于學生科學素養的培養至關重要的。

通過本節課的學習，我們試圖通過物理學史的回顧，幫助教師理解有關動能、動能定理揭示的有關做功與動能變化之間關系的本質。

如果我們把教科書中的物理規律看作是物理科學發展的歷史留給后人的精神文化傳承物，我們就不會把“發現”物理規律作為科學探究的目標，而是探究物理規律的意義，當學生經歷了物理實驗過程，觀察了實驗現象，建立了物理模型，測量了各種參量的數據，這種體驗就會改變學生理解規律的處境，并產生自己創造性的理解，而且，每個人會有不同的理解。因此，這樣的科學探究的研究對學生來說是很有意義的。學習物理規律也可以反過來促進對事實的理解。在探究物理規律的過程中，實驗中變量之間的關系更加清晰，影響實驗測量精度的因素得到控制，實驗事實和實驗結果也被描述得更加確切，促進了學生對事實的理解。

“科學課程”中，推行“依據證據的解釋”。在高中物理課程中，科學解釋要求運用定律、定理、理論、模型等更多的科學知識、邏輯證據、深入的分析，并更加清楚的展示邏輯、證據及物理規律和理論知識之間的關系。就像動能定理這一節課，我們經歷了創設情境實驗、建立物理實體模型、實驗獲得證據、數學推理與實驗結論的結合，建立了研究問題的模型，并不斷增加變量，使其逐漸接近動能定理的內容。因此，在物理課程中，對科學解釋提出了更高的要求，既有對物理現象及過程定律的解釋，還有對物理規律及模型的解釋。

這個教學案例與真實的課堂教學是會有一定的距離的，我們今天的討論試圖是對一個比較復雜的科學探究的問題進行嘗試性的研究，主要是科學探究思想方法上的一次嘗試。

蔡建國：希望老師們通過今天的探討，能有一定的收獲，謝謝兩位嘉賓，謝謝大家。