第一篇：动能定理的探究教学设计
专题三第一讲作业2——动能定理的探究教学设计
发布者:吴晓琳发布日期:2011-08-02 15:05:10.0
【教材分析】
动能定理是力学中最重要的规律之一，它的应用贯穿于以后的许 多章节，但该节内容又是学生第一次定量的研究能量，所以本节要求 学生通过做功转化成其它能量的数学描述，了解动能的概念。
【学情分析】
初中时学生已学过了动能的初步知识，这为本节教学奠定了一定 的基础。在此基础上，进一步了解物体的动能与物体的质量和速度的 定量关系，为实验探究外力做功与物体动能变化的定量关系做好铺 垫。
【教学设计说明】
这节课创设、模拟和再现了一种类似科学探索研究的情境、途径 和过程，使学生身临其境，以科学研究者的身份，采用实验探究研究 方法，主动探索发现和获取知识，并亲身体验科学探究研究中的艰辛 和乐趣。本课教学设计的主线为：提出问题-科学猜想-设计实验-实 验探究-总结规律-运用规律解决实际问题。
【教学目标】
1．知识目标：掌握动能的概念，会利用实验探究认识外力做功 与动能的变化关系。掌握动能定理的内容和简单应用。
2．能力目标：通过实验探究，锻炼学生的动手操作能力，培养 学生对实验原理和方法的迁移能力和解决实际问题的能力。
3．情感目标：在学生讨论与交流的基础上组织学生进行探究性 实验，通过实际操作、数据记录、数据处理等培养学生利用实验解决 物理问题的能力，激发学生学习物理的兴趣。
【教学重点】
建立动能的概念，实验探究外力做功与物体动能变化的定量关 系，为理论推导动能定理奠定实验基础。
【教学难点】
实验探究外力（重力）做功与物体动能变化的定量关系。【教学方法】 实验法，探究法。【教学过程】
一、课前预习【知识】
1．动能：物体由于运动而具有的能，叫动能。2．动能的大小：EK=1/2mv2
可见，物体的动能跟物体的质量和速度有关。m越大Ek越大； v大Ek越大。
【问题】
1．自由落体运动物体动能如何变化？其原因是什么？ 2．自由落体运动的物体，重力所做的功WG与其动能的变化量 ΔEk有何关系？
3．你能否利用下面提供的器材设计一个实验来探究一下重力所 做的功与动能的变化量的关系？提供的器材有：电火花式打点计时 器、纸带、重锤、刻度尺。4．如何设计实验？为什么这样设计？
5．需要测量和记录哪些数据？请设计一个记录实验数据的表格。6．如何利用实验数据计算重力所做的功WG和动能的变化量 ΔEk？
7．如何正确处理实验数据？请设计一个数据处理结果的表格。8．请发挥你的想象，猜测一下实验的结果是什么？
二、课堂教学 【师】什么是动能？
【生】物体由于运动而具有的能叫动能。【师】一个运动的物体，其动能的大小如何计算？ 【生】物体的动能等于物体的质量与速度平方的乘积一半，即： EK=1/2mv2
【实验演示】让一小球做自由落体运动。【师】小球的速度如何变化？动能如何变化？ 【生】小球速度越来越大，动能也越来越大。【生活实例】列车离站加速行驶时，速度越来越大，即动能越来 越大；刹车后，速度越来越小，即动能越来越小。
【师】什么原因导致物体的动能发生变化？ 【生】是由于外力对物体做了功。
【师】外力做功与物体动能改变量之间到底有什么定量关系？分 组讨论设计实验的出发点是什么？
【生】设计实验中必须能定量计算外力做的功和动能的大小。【师】设计实验有哪些原则？
【生】科学性，可操作性，简单性原则……
【师】下面大家从已有知识出发，分组讨论设计能完成这个任务 的实验方案。
【生讨论】重力做功是恒力做功容易定量计算，弹簧弹力做功是 变力做功不能直接定量计算，摩擦力做功还要测量动摩擦因数，过于 麻烦。为了研究方便，以自由落体运动中的重力做功为例，研究重力 所做的功与物体动能改变量之间的定量关系比较可行。【师】大家分析的非常有道理，抓住了问题的关键。需要哪些器 材能实现大家的实验设想？
【生讨论】电火花式打点计时器、纸带、带夹重锤，刻度尺。【师】动能中有物理的质量，为什么大家不用天平测质量呢？ 【师生讨论】因物体在运动过程中重力做功，和物体动能中都有 质量，可以把物体的质量作为单位处理。
【实验探究】外力对物体所做的功与物体动能的变化关系 1．提供的实验器材有：电火花式打点计时器、纸带、带夹重锤 刻度尺。
2．请同学们根据已有的知识，结合提供的实验器材，在小组讨 论的基础上，写出你们的实验方案。讨论时请围绕下列问题进行：如 何设计具体操作方案？（实验结束后叫学生上台演示其实验操作过 程）
【师生探讨】将打点计时器侧放于桌面上，使限位孔伸出桌面 外，将夹有重锤的纸带从下向上穿过限位孔，用手压住打点计时器，另一手握住纸带的上端，使纸带竖直，重锤紧靠在下边的限位孔处，开启电源使打点计时器工作，然后放手，使纸带在重锤的带动下自由 下落。可以看到，打点计时器在纸带上打下了一系列点，利用打了点 的纸带来计算重力所做的WG与动能变化量ΔEK的定量关系。
（2）如何计算重力所做的功WG和动能的变化量ΔEk？ 【师生探讨】在纸带上取两个合适的点（如下图中纸带上的B点 和E点），用刻度尺测出这两点间的距离，采用求平均速度的方法求 出打点计时器打B、E两点时，重锤的速度vB和vE，再根据动能的计 算式 计算在B、E两点时的动能及其动能的差值ΔEk。
（3）需要测量和记录哪些实验数据？（实验后让学生用图示方 式板书出来）
（4）如何设计记录数据的表格？（学生板书并填入实验记录的 数据）
3．操作实验，测量和记录实验数据。教师参预指导。4．数据处理表格（学生板书并填入数据处理结果）。5．处理实验数据，得出实验结论。
【生】通过数据处理可知：重力所做的功WG与物体动能的改变 量ΔEk在误差允许的范围内是相等的。
找一个学生上台系统演示一遍做的过程，并指导讲解注意事项，对这个学生的操作给出正确的评价。
6、结论的推广：合外力对物体所做的功等于物体动能的增量。即： W合＝ΔEk=Ek2-Ek1
说明：上面的表达式是物理学中一个重要的定理──动能定理。
三、课后思考
1．实验改进：你是否想到了其它实验方法？
2．注意事项：实验中有哪些因素可能影响实验结果？你打算如 何控制这些因素？为了减小实验误差，实验中应注意哪些问题？
3．理论推导：请根据牛顿运动定律和运动学知识创设物理情景 从理论上推导动能定理。
第二篇：动能定理教学设计
探究动能变化跟做功的关系（教学设计）
讲课人：赵争庆
●教学目标
一、知识目标
1.理解动能的概念.2.知道动能的定义式，会用动能的定义式进行计算.3.理解动能定理及其推导过程，知道动能定理的适用范围.二、能力目标
1.运用演绎推导方式推导动能定理的表达式.2.理论联系实际，培养学生分析问题的能力.三、德育目标
通过动能定理的演绎推导，培养学生对科学研究的兴趣.●教学重点
1.动能的概念.2.动能定理及其应用.●教学难点
对动能定理的理解.●教学方法
推理归纳法、讲授法、电教法.●教学用具
PPT ●教学过程
用投影片出示本节课的学习目标.1.理解动能的概念，会用动能的定义式进行计算.2.理解动能定理及其推导过程.3.知道动能定理的适用条件，会用动能定理进行计算.学习目标完成过程.一、引入新课
1.问：什么是物体的动能?物体的动能与什么因素有关?
2.学生答：物体由于运动而具有的能叫动能；
物体的动能跟物体的质量和速度有关系.3.引入 ：那么，物体的动能跟物体的质量速度有什么关系呢?本节课我们来研究这个问题.［板书课题：动能、动能定理］
二、新课教学
(一)1.演示实验：(可利用媒体资料中的动画)
①介绍实验装置：让滑块A从光滑的导轨上滑下，与木块B相碰，推动木块做功.②演示并观察现象
a.让同一滑块从不同的高度滑下，可以看到：高度大时滑块把木块推得远，对木块做的功多.b.让质量不同的滑块从同一高度滑下，可以看到：质量大的滑块把木块推得远，对木块做的功多.③从功能关系定性分析得到：
物体的质量越大，速度越大，它的动能就越大.那么动能与物体的质量和速度之间有什么定量关系呢?(二)1.用投影片出示下列思考题：
一架飞机在牵引力的作用下(不计阻力)，在起飞跑道上加速运动，速度越来越大，问：
①飞机的动能如何变化?为什么?
②飞机的动能变化的原因是什么?
③牵引力对飞机所做的功与飞机动能的变化之间有什么关系?
2.学生讨论并回答
①在起飞过程中，飞机的动能越来越大，因为飞机的速度在不断增大.②由于牵引力对飞机做功，导致飞机的动能不断增大.③据功能关系：牵引力做了多少功，飞机的动能就增大多少.3.渗透研究方法：由于牵引力所做的功和动能变化之间的等量关系，我们可以根据做功的多少，来定量地确定动能.4.出示思考题二：
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的作用下发生一段位移s，速度增大到ｖ 2，则：
①力F对物体所做的功多大?(W＝Fs)
②物体的加速度多大?a＝
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?
⑤在学生推导的过程中挑选并在实物投影仪上评析：
⑥针对学生推理得到的表达式，教师分析概括：合力F所做的功等于 这个物理量的变化；又据功能关系，F所做的功等于物体动能的变化，所以在物理学中就用
这个量表示物体的动能.⑦讲述动能的有关问题：
a.物体的动能等于物体质量与物体速度的二次方的乘积的一半.b.公式E ｋ ＝
c.动能是标量
ｄ.动能的单位：焦(J)(三)动能定理
1.我们用E ｋ 来表示物体的动能，那么刚才得到的表达式可以改写为：W＝E ｋ 2 －E ｋ 1
2.学生叙述上式中各个字母所表示的物理量：合力对物体所做的功；物体的末动能；物体的初动能.3.请学生用语言把上式表达式叙述出来：合力对物体所做的功等于物体动能的变化.4.教师总结
通过刚才的分析讨论：我们知道合力所做的功等于物体动能的变化，这个结论叫做动能定理.5.讨论
①当合力对物体做正功时，物体动能如何变化?
②当合力对物体做负功时，物体动能如何变化? 学生答：
当合力对物体做正功时，末动能大于初动能，动能增加；
当合力对物体做负功时，末动能小于初动能，动能减少.6.教师讲解动能定理的适用条件
动能定理既适合于恒力做功，也适合于变力做功，既适用于直线运动，也适用于曲线运动.(四)动能定理的应用
1.用多媒体出示下列例题，并用CAI课件模拟题中的物理情景：
一架喷气式飞机，质量ｍ＝5×10 kg，起飞过程中从静止开始滑跑的路程为s＝25.3×10ｍ时，达到起飞速度ｖ＝60ｍ/s，在此过程中飞机受到的平均阻力是飞机重量的0.02倍(ｋ＝0.02)，求飞机受到的牵引力.注意：不要限制学生的解题思路
2.学生解答上述问题
3.抽查有代表性的解法在实物投影仪上展示：
解法一：以飞机为研究对象，它做匀加速直线运动受到重力、支持力、牵引力和阻力作用.解法二：以飞机为研究对象，它受到重力、支持力、牵引力和阻力作用，这四个力做的功分别为W Ｇ ＝０，W 支 ＝０，W 牵 ＝Fs，W 阻 ＝－ｋｍｇs.据动能定理得：Fs-kmgs= 代入数据，解得F＝1.9×10Ｎ
4.教师讲：上边两种解法分别是：解法一是用牛顿第二定律和匀变速直线运动的公式求解的，而解法二是用动能定理求解的，那么同学们比较一下，这两种解法有什么区别呢?
5.学生讨论比较后得到：
解法一采用牛顿运动定律和匀变速直线运动的公式求解，要假定牵引力是恒力，而实际中牵引力不一定是恒力.解法二采用动能定理求解.因为动能定理适用于变力，用它可以处理牵引力是变力的情况.而且运用动能定理解题不涉及物体运动过程中的加速度和时间，因为用它来处理问题时比较方便.6.学生阅读课文例题的解答过程，概括用动能定理解题的方法和步骤.学生：①确定研究对象
②分析物体的受力情况，明确各个力是否做功，做正功还是做负功，进而明确合外力的功.③明确物体在始末状态的动能.④根据动能定理列方程求解.三、巩固练习
在PPT上
四、小结
1.物体由于运动而具有的能叫动能，动能可用E ｋ 来表示，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
2.动能是标量，状态量.3.动能定理是根据牛顿第二定律F＝ｍa和运动学公式推导出来的.4.动能定理中所说的外力，既可以是重力、弹力、摩擦力、也可以是任何其他的力，动能定理中的W是指所有作用在物体上的外力的合力的功.5.动能定理的表达式虽是在物体受恒力作用且做直线运动的情况下得出的，但对于外力是变力，物体做曲线运动的情况同样适用.五、作业
六、板书设计
第三篇：动能定理教学设计
动能定理教学设计 第四节 动能 动能定理
●本节教材分析
动能定理研究的是质点的功能关系，是本章的重点.本节在讲述动能和动能定理时，没有把二者分开讲述，而是以功能关系为线索，同时引入了动能的定义式和动能定理，这样叙述，思路简明，能充分体现功能关系这一线索，同时考虑到初中已经学过动能的概念，这样叙述，学生容易接受.通过本节的学习，应使学生理解动能定理的推导过程.清楚动能定理的适用条件，通过对比分析使学生体会到应用动能定理解题较牛顿运动定律与运动学公式解题的不同点：即运用动能定理解题由于不涉及物体运动过程中的加速度和时间，因此用它来处理问题有时比较方便.●教学目标
一、知识目标
1.理解动能的概念.2.知道动能的定义式，会用动能的定义式进行计算.3.理解动能定理及其推导过程，知道动能定理的适用范围.二、能力目标
1.运用演绎推导方式推导动能定理的表达式.2.理论联系实际，培养学生分析问题的能力.三、德育目标
通过动能定理的演绎推导，培养学生对科学研究的兴趣.●教学重点
1.动能的概念.2.动能定理及其应用.●教学难点
对动能定理的理解.●教学方法
推理归纳法、讲授法、电教法.●教学用具
投影片、CAI课件、导轨、物块(或小球两个).●教学过程
用投影片出示本节课的学习目标.1.理解动能的概念，会用动能的定义式进行计算.2.理解动能定理及其推导过程.3.知道动能定理的适用条件，会用动能定理进行计算.学习目标完成过程.一、引入新课
1.问：什么是物体的动能?物体的动能与什么因素有关?
2.学生答：
物体由于运动而具有的能叫动能；
物体的动能跟物体的质量和速度有关系.3.引入
那么，物体的动能跟物体的质量速度有什么关系呢?本节课我们来研究这个问题.［板书课题：动能、动能定理］
二、新课教学
(一)1.演示实验：(可利用媒体资料中的动画)
①介绍实验装置：让滑块A从光滑的导轨上滑下，与木块B相碰，推动木块做功.②演示并观察现象
a.让同一滑块从不同的高度滑下，可以看到：高度大时滑块把木块推得远，对木块做的功多.b.让质量不同的滑块从同一高度滑下，可以看到：质量大的滑块把木块推得远，对木块做的功多.③从功能关系定性分析得到：
物体的质量越大，速度越大，它的动能就越大.那么动能与物体的质量和速度之间有什么定量关系呢?
(二)1.用投影片出示下列思考题：
一架飞机在牵引力的作用下(不计阻力)，在起飞跑道上加速运动，速度越来越大，问：
①飞机的动能如何变化?为什么?
②飞机的动能变化的原因是什么?
③牵引力对飞机所做的功与飞机动能的变化之间有什么关系?
2.学生讨论并回答
①在起飞过程中，飞机的动能越来越大，因为飞机的速度在不断增大.②由于牵引力对飞机做功，导致飞机的动能不断增大.③据功能关系：牵引力做了多少功，飞机的动能就增大多少.3.渗透研究方法：由于牵引力所做的功和动能变化之间的等量关系，我们可以根据做功的多少，来定量地确定动能.4.出示思考题二：
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的作用下发生一段位移s，速度增大到ｖ 2，则：
①力F对物体所做的功多大?(W＝Fs)
②物体的加速度多大?a＝
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?
⑤在学生推导的过程中挑选并在实物投影仪上评析：
⑥针对学生推理得到的表达式，教师分析概括：合力F所做的功等于 这个物理量的变化；又据功能关系，F所做的功等于物体动能的变化，所以在物理学中就用
⑦讲述动能的有关问题：
a.物体的动能等于物体质量与物体速度的二次方的乘积的一半.这个量表示物体的动能.b.公式E ｋ ＝
c.动能是标量
ｄ.动能的单位：焦(J)
(三)动能定理
1.我们用E ｋ 来表示物体的动能，那么刚才得到的表达式可以改写为：W＝E ｋ 2 －E ｋ 1
2.学生叙述上式中各个字母所表示的物理量： 体的末动能； 物体的初动能.合力对物体所做的功； 物
3.请学生用语言把上式表达式叙述出来.合力对物体所做的功等于物体动能的变化.4.教师总结
通过刚才的分析讨论：我们知道合力所做的功等于物体动能的变化，这个结论叫做动能定理.5.讨论
①当合力对物体做正功时，物体动能如何变化?
②当合力对物体做负功时，物体动能如何变化? 学生答：
当合力对物体做正功时，末动能大于初动能，动能增加；
当合力对物体做负功时，末动能小于初动能，动能减少.6.教师讲解动能定理的适用条件
动能定理既适合于恒力做功，也适合于变力做功，既适用于直线运动，也适用于曲线运动.(四)动能定理的应用
1.用多媒体出示下列例题，并用CAI课件模拟题中的物理情景：
一架喷气式飞机，质量ｍ＝5×103 kg，起飞过程中从静止开始滑跑的路程为s＝5.3×102ｍ时，达到起飞速度ｖ＝60ｍ/s，在此过程中飞机受到的平均阻力是飞机重量的0.02倍(ｋ＝0.02)，求飞机受到的牵引力.注意：不要限制学生的解题思路
2.学生解答上述问题
3.抽查有代表性的解法在实物投影仪上展示：
解法一：以飞机为研究对象，它做匀加速直线运动受到重力、支持力、牵引力和阻力作用.解法二：以飞机为研究对象，它受到重力、支持力、牵引力和阻力作用，这四个力做的功分别为W Ｇ ＝０，W 支 ＝０，W 牵 ＝Fs，W 阻 ＝－ｋｍｇs.据动能定理得：Fs-kmgs= 据，解得F＝1.9×10Ｎ 4
代入数
4.教师讲：上边两种解法分别是：解法一是用牛顿第二定律和匀变速直线运动的公式求解的，而解法二是用动能定理求解的，那么同学们比较一下，这两种解法有什么区别呢?
5.学生讨论比较后得到：
解法一采用牛顿运动定律和匀变速直线运动的公式求解，要假定牵引力是恒力，而实际中牵引力不一定是恒力.解法二采用动能定理求解.因为动能定理适用于变力，用它可以处理牵引力是变力的情况.而且运用动能定理解题不涉及物体运动过程中的加速度和时间，因为用它来处理问题时比较方便.6.学生阅读课文例题的解答过程，概括用动能定理解题的方法和步骤.学生：①确定研究对象
②分析物体的受力情况，明确各个力是否做功，做正功还是做负功，进而明确合外力的功.③明确物体在始末状态的动能.④根据动能定理列方程求解.三、巩固练习
1.改变汽车的质量和速度，都能使汽车的动能发生改变，在下列情况下，汽车的动能各是原来的几倍.a.质量不变，速度增大到原来的2倍.b.速度不变，质量增大到原来的2倍.c.质量减半，速度增大到原来的4倍.ｄ.速度减半，质量增大到原来的4倍.2.以大小相等的速度分别向竖直方向和水平方向抛出两个质量相等的物体，抛出时两个物体的动能是否相同?动量是否相同?
3.质量10 ｇ，以0.8 km/s飞行的子弹，质量60 kg，以10 ｍ/s的速度奔跑的运动员，二者相比，哪一个的动能大?哪一个的动量大? 参考答案：
1.a.动能是原来的4倍.b.动能是原来的2倍.c.动能是原来的8倍.ｄ.动能等于原来的动能.2.动能相同，动量不相同.3.子弹的动能大，运动员的动量大
四、小结
1.物体由于运动而具有的能叫动能，动能可用E ｋ 来表示，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（2.动能是标量，状态量.)
3.动能定理是根据牛顿第二定律F＝ｍa和运动学公式 推导出来的.4.动能定理中所说的外力，既可以是重力、弹力、摩擦力、也可以是任何其他的力，动能定理中的W是指所有作用在物体上的外力的合力的功.5.动能定理的表达式虽是在物体受恒力作用且做直线运动的情况下得出的，但对于外力是变力，物体做曲线运动的情况同样适用.五、作业
六、板书设计
习题精选
测试一
1、一个人站在阳台上，从阳台边缘以相同的速率v 0 分别把三个质量相同的球竖直上抛、竖直下抛、水平抛出，不计空气阻力，则三球抛出时的动能（）
A、上抛球最大
B、下抛球最大
C、平抛球最大
D、三球一样大
2、在光滑的地板上，用水平拉力分别使两个物块由静止获得相同的动能，那么可以肯定（）
A、水平拉力相等
B、两物块质量相等
C、两物块速度变化相等
D、水平拉力对两物块做功相等
3、两个物体A、B的质量之比为m A ：m B =2 ：1，二者动能相同，它们和水平桌面的动摩擦因数相同，则二者在桌面上滑行到停止经过的距离之比为（）
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、一质量为1kg的物体被人用手由静止向上提升1m，这时物体的速度为2m/s，则下列说法中错误的是2（）〔g取10m/s〕
A、手对物体做功12J；
B、合外力对物体做功12J；
C、合外力对物体做功2J；
D、物体克服重力做功10J、5、质量为 m的物体，在沿斜面方向恒力F 的作用下，沿粗糙的斜面匀速地由A点运动到B点，物体上升的高度为h，如图所示，则运动过程中（）
A、物体所受各力的合力做功为零
B、物体所受合力做功为mgh
C、恒力F与摩擦力的合力做功为零
D、以上说法都不对
6、下列说法中正确的是
（）
A、运动的物体动能不变，该物体所受的合外力必定为零
B、运动的物体动能不变，该物体所受的合外力一定不为零
C、物体做变速运动，其动能必变化
D、物体做变速运动，其动能可能不变
7、从地面竖直上抛一质量为0、4kg的球，若不计空气阻力，球经4s落回地面，则抛出时人对球做的功为
()
A、80J B、160J C、40J D、120J
8、在粗糙水平地面上，使一物体由静止开始运动，第一次用斜向上的拉力，第二次用斜向下的推力，两次的作用力大小相等，力与水平方向的夹角也相等、物体的位移也相等、则，这两种情况下：()
A、拉力和推力做功相等，物体末速度相等
B、拉力和推力做功相等，物体末速度不等
C、拉力和推力做功不等，物体末动能相等
D、拉力和推力做功不等，物体末动能不等 ９、下列说法中正确的时（）
A、动量相同的两个物体,质量大的物体动能大
B、动量相同的两个物体,质量大的物体动能小
C、动能相同的两个物体,质量大的物体动量大
D、动能相同的两个物体,质量大的物体动量小
10、水平面上的一个质量为m的物体，在一水平恒力F作用下，由静止开始做匀加速直线运动，经过位移s后撤去F，又经过位移2s后物体停了下来，则物体受到的阻力大小应是()
A、B、2F C、D、3F
11、一个物体静置在光滑水平面上，在一个恒力作用下物体沿直线运动、如图各图象中能正确描述这个过程的可能是（）
12、质量为m的跳水运动员，在高为h的跳台上以速度v 1 跳起，落入水时的速度为v 2，则跳水运动员跳起时做的功为________，入水前克服空气阻力做的功为
.13、质量为 的物体由 圆弧轨道顶端从静止开始释放，如图所示，A为轨道最低点，A与圆心O，求此在同一竖直线上，已知圆弧轨道半径为R，运动到A点时，物体对轨道的压力大小为2、5 过程中物体克服摩擦力做的功。（提示：此过程重力做功为mgR）
14、木块在水平恒定拉力F的作用下，在水平路面上由静止出发前进了距离s，随即撤去F，木块沿原方向前进了2s而停止、设木块在全程路面上运动情况相同，求木块在上述运动全过程中的最大动能等于多少、（用分数表示）
15、质量为m的小球从离泥塘高H处由静止落下，不计空气阻力，落在泥塘上又深入泥塘 如图所示，求小球在泥塘中运动时所受平均阻力多大?
后停止，测试一参考答案
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、测试二15、1、一质量为１kg的物体被人用手由静止向上提升１ｍ，这时物体的速度是2 ｍ/s，则下列说法正确的是
A.手对物体做功12J
B.合外力对物体做功12 J
C.合外力对物体做功2 J
D.物体克服重力做功10 J
2、质点在恒力作用下从静止开始做直线运动，则此质点任一时刻的动能
A.与它通过的位移s成正比
B.与它通过的位移的平方成正比
C.与它运动的时间ｔ成正比
D.与它运动的时间的平方成正比
3、静止在光滑水平面上的物体，在水平力F的作用下产生位移s，而获得速度ｖ，若水平面不光滑，物体运动时受到的摩擦力为F/ｎ（ｎ是大于1的常数），仍要使物体由静止出发通过位移s而获得速度ｖ，则水平力为
A.B.C.nF
D.(n+1)F
4、物体在水平恒力作用下，在水平面上由静止开始运动，当位移为s时撤去F，物体继续前进3 s后停止运动，若路面情况相同，则物体的摩擦力和最大动能是
A.B.C.D.5、.用竖直向上的恒力将一个质量为ｍ的物体从静止开始向上提起，经过时间ｔ１物体上升到ｈ１，经过时间ｔ 2 物体上升到ｈ 2，那么
A.恒力F在(t2－t 1)时间内平均功率为
B.恒力F在t 2 时间内做功为
C.物体在（t 2 －t 1）时间内动能改变了
D.物体在t 2 时间内动能改变了
6.汽车在拱型桥上由A匀速率地运动到B，下列说法中正确的是
A.牵引力与摩擦力做的功相等
B.牵引力和重力做的功大于摩擦力做的功
C.合外力对汽车不做功
D.重力做功的功率不变
7、动量大小相等的两个物体，其质量之比为2：3，则其动能之比为（）
A．2：3
B．3：4 C．4：9
D．9：4
8、如图所示，一足够长的木块在光滑的水平面上以速度v匀速运动，现将质量为m的小木块竖直向下轻轻地放在木板的P处．已知物块m与木板间的摩擦系数为，为保持木板的速度不变，从物块m放到木板上到它相对木板静止的过程中，对木板施一水平向右的作用力F，力F要对木板做功，做功的数值可能为（）
A．
B．
C．
D．2
9、如图所示，在一块水平放置的光滑板面中心开一小孔O，穿过一根细绳，细绳的一端用力F向下拉，另一端系一小球，现在开始缓慢增大拉力F，使小球运动半径逐渐减小，若已知拉力变为8F，小球运动半径恰好减为，在此过程中，绳拉力对小球所做的功为（）
A．4Fr
B．
C．
D．
10、一质量为m的小球系在一根长为L的细绳的一端，在细绳的作用下，沿着竖直平面做圆周运动，球在最高点，细绳的拉力为 为 ；球在最低点时，细绳的拉力为
；则球在最高点和最低点的动能分别
11、如图所示，A、B是位于水平桌面上的两个质量相等的小木块，高墙壁的距离分别为L和l，与桌面间的摩擦系数分别为 和，今给A以某一初速度，使之从桌面的右端向左运动，假定A、B之间、B与墙壁之间碰撞时间极短，且碰撞中无动能损失，若要使木块A最终不会从桌面上掉下来，则A的初速度最大不能超过_____．
12、一颗子弹速度为ｖ时，刚好打穿一块钢板，那么速度为2ｖ时，可打穿_____块同样的钢板，要打穿ｎ块同样的钢板，子弹速度应为_____.参考答案
1、ACD
2、AD
3、A
4、D
5、D
6、C
7、B
8、C
9、B10、11、12、4；
第四篇：动能和动能定理 教学设计
动能和动能定理教学设计
一、教材分析
1.内容分析
《动能和动能定理》主要学习一个物理概念：动能；一个物理规律：动能定理。从知识与技能上要掌握动能表达式及其相关决定因素，动能定理的物理意义和实际的应用。
过程与方法上，利用牛顿运动定律和恒力功知识推导动能定理，理解“定理”的意义，并深化理解第五节探究性实验中形成的结论Wv2；
通过例题１的分析，理解恒力作用下利用动能定理解决问题优越于牛顿运动定律，在课程资源的开发与优化和整合上，要让学生在课堂上切实进行两种方法的相关计算，在例题１后，要补充合力功和曲线运动中变力功的相关计算；
通过例题２的探究，理解正负功的物理意义，初步从能量守恒与转化的角度认识功。在态度情感与价值观上，在尝试解决程序性问题的过程中，体验物理学科既是基于实验探究的一门实验性学科，同时也是严密数学语言逻辑的学科，只有两种方法体系并重，才能有效地认识自然，揭示客观世界存在的物理规律。
2.内容地位
通过初中的学习，对功和动能概念已经有了相关的认识，通过第六节的实验探究，认识到做功与物体速度变化的关系Wv2。将本节课设计成一堂理论探究课有着积极的意义。因为通过“动能定理”的学习，深入理解“功是能量转化的量度”，并在解释功能关系上有着深远的意义。为此设计如下目标：
二、目标分析
1、三维教学目标
（一）、知识与技能
1．理解动能的概念，并能进行相关计算；
2．理解动能定理的物理意义，能进行相关分析与计算； 3．深入理解W合的物理含义； 4．知道动能定理的解题步骤；
（二）、过程与方法
1．掌握恒力作用下动能定理的推导； 2．体会变力作用下动能定理解决问题的优越性；
（三）、情感态度与价值观
体会“状态的变化量量度复杂过程量”这一物理思想；感受数学语言对物理过程描述的简洁美；
2.教学重点、难点：
重点：对动能公式和动能定理的理解与应用。
难点：通过对动能定理的理解，加深对功、能关系的认识。教学关键点：动能定理的推导
三、教法和学法
依据《物理课程标准》和学生的认知特点，在课堂教学设计中要通过问题探究的方式，强化学生在学习过程中基于问题探究的过程性体验，为此，采取“任务驱动式教学”设计程序化的问题，有效引导学生自主、合作和有效的探究性学习。为此，在教学设计中重点突出三个环节：“问题驱动下学生对教材的理解”、“问题解决中对物理规律的深化理解”、“引申提高中对物理规律的深化应用”。所以任务驱动式教学成为本节课重要的教学方式，同时采取精讲释疑教学法；
学生的学法采取：任务驱动和合作探究；
选取多媒体展示、尝试练习题和“任务驱动问题” 本节课为一课时。
创设情境巡回指导指导调控精讲难点总结拓展课堂评价提出问题，导入新课任务驱动，感知教材合作探究，分享交流精讲点拨，释疑解惑典例引领，内化反思课堂总结，布置作业回忆旧知自主学习讨论展示互动交流巩固应用反思总结
四、教学过程
设计成6个教学环节：提出问题，导入新课；任务驱动，感知教材；合作探究，分享交流；精讲点拨,释疑解惑；典例引领，内化反思；课堂总结，布置作业。
基于旧知的复习，提出以下问题：
【提出问题，导入新课】通过橡皮筋对小车做功，探究“功与物体速度的变化关系”，得出了Wv2，但具体的数学表达式应当是什么？本节课我们将一起探讨这一问题。板书课题
【任务驱动，感知教材】给出问题，引导学生自学教材，并带着这些问题在学习小组内进行合作性学习，进行兵教兵，实现基本问题学生自学掌握。
在这一过程中教师一定要不断地巡回指导个学习小组的讨论与合作性学习，以学生的身份认真积极地参与讨论。教师要收集一些问题，为释疑解惑收集素材，进行有效地点拨服务。时间控制在10min内。为此设计了四个程序性问题，加强学生对教材的感知与理解。
1．动能EK与什么有关？等质量的两物体以相同的速率相向而行，试比较两物体的动能？如果甲物体做匀速直线运动，乙物体做曲线运动呢？
已知m12m2，v1v2，甲乙两物体运动状态是否相同？动能呢？
车以速度v04m做匀速直线运动，车内的人以相对于车1m向车前进的方向走动，分ss别以车和地面为参照物，描述的EK是否相同？说明了什么？通过以上问题你得出什么结论？
2．动能定理推导时，如果在实际水平面上运动，摩擦力为f，如何推导？
如果在实际水平面上F先作用一段时间，发生的位移L1，尔后撤去，再运动L2停下来，如何表述W合？
3．试采用牛顿运动定律方法求解教材的例题1，并比较两种方法的优劣？ ４.做正功与做负功表现的现象是什么？本质上是什么？表述你的看法。【合作探究，分享交流】讨论展示学案，时间控制在8min内；
【精讲点拨，释疑解惑】着眼于知识内容的挖掘与适当的拓展。时间控制在6min内。⑴W合的理解：如果物体受到多个共点力作用，同时产生同时撤销，则：W合＝F合l； 像例题１所给出的物理场景下，运用动能定理求解合力功，通过受力分析图又可以进一步求解某一分力。同学们对教材73页“动能定理不涉及物体运动过程的加速度和时间，因此用它处理问题常常比较方便”加深印象。
如果发生在多物理过程中，不同过程作用力个数不相同，则：W合＝W1W2Wn ⑵对标量性的认识： ⑶对“增加”一词的理解； ⑷对状态变化量与过程量的理解：
【典例引领，内化反思】时间控制在12min内.对例题１的分析与拓展：
方法体系上“引导学生分析题干中已知运动学相关物理量比较多，要引导学生进行有效的受力分析，通过动能定理引导学生求解合外力，由此再求解某一分力，这是解决问题的一般思路。为加强这两种方法的对比，一定要引导学生运用牛顿运动定律进行解决。
总结出利用动能定理的解题步骤；
注重同一物理场景下的变式训练：如何求解阻力？末态速度？位移？时间？ 给出拓展例题：
拓展例题1：如图71所示，用拉力F作用在质量为m的物体上，拉力 与水平方向成角度，物体从静止开始运动，滑行l1后撤掉F，物体与地面之间的滑动摩擦系数为，求：撤掉F时，木箱的速度？木箱还能运动多远？
如果拉力的方向改为斜向下，求再滑行的位移？
如果拉力改为水平，路面不同段滑动摩擦系数是不一样的，如何表示Wf? 该题目着重考查合力功、正交分解和最值问题。
拓展例题2：如图72所示，一质量为m的物体，从倾角为，高度为h的斜面顶端A点无初速度地滑下，到达B点后速度变为v，然后又在水平地面上滑行x0位移后停在C处，求：1．物体从A点滑到B点的过程中克服摩擦力做的功？ 2．物体与水平地面间的滑动摩擦系数？
3．如果把物体从C点拉回到原出发点A，拉力至少要做多少功？
引申思考：物体沿斜面下滑过程中，如果在B点放一挡板，且与物体碰撞无能损，以原速率返回，求最终物体停留在什么地方？物体在斜面上通过的路程是多少？
该题目着重考查多方物理过程中合力功、W合的理解，以及W合Ek在反复折线运动问题中的相关应用，属于提高性的题目。
【课堂总结，布置作业】
1．对动能概念和计算公式再次重复强调。
2．对动能定理的表述、理解、应用中采取的思维方法，以及问题类型做必要总结。3．通过动能定理，再次明确功和动能两个概念的区别和联系、加深对两个物理量的理解。以上教学过程中的着墨部分：【感知教材】、【合作探究】和【释疑解惑】三部分。作业：教材P74：1、2、3、4、5；
五、板书设计
§7.7 动能和动能定理
一、动能表达式的推导
1、公式推导
2、动能的理解
二、动能定理
1、W合=Ek2-Ek1 物理意义： 理解：
2、应用 例题
1、解题步骤 拓展例题
1、拓展例题
2、六、教学反思
１.在课堂上提出的主要问题都必须是在课前精心设计好的，问题要紧扣教学目标，突出重点、克服难点、发展能力、学会学习，要有代表性，能使学生举一反
三、触类旁通。像推导动能定理的时候，必须设计程序化的问题：如何表征外力F？采取什么方法表征位移l?如何计算恒力功W?
２.提问的目的和方式要随教学进度灵活变化：复习旧课，抓住新旧知识之间的联系，提出问题，设疑激趣，导入新课；表演实验，列举实例，提出问题，指导学生进行分析和思考；课后结尾，总结深化，提出问题，承上启下，使学生回味无穷，增强学生学习的主动性。
3.动能定理的解题步骤必须强调到位。
第五篇：动能定理教学设计及案例评析汇总
动能定理教学设计及案例评析
翟厚岚
山东师范大学 教育硕士研究生导师
山东省青年物理教师教学研究会 学术委员会主任 山东师范大学附中 物理教研组组长 山东省齐鲁名师工程人选 山东省教师远程培训物理课程专家 张帆
山东师范大学附属中学 高级教师 山东省青年物理教师教学研究会
常务理事兼学术委员会委员 蔡建国
山东师范大学附中 高级教师 全国第二届创新大赛 一等奖 山东省优质课 一等奖
山东省青年物理教师教学研究会秘书长 蔡老师：各位老师，大家好！在今天这一讲中，我们将以物理必修II中《动能定理》一课为例，继续探讨有关物理规律教学中的科学探究问题。同时重点谈一下科学探究中的模型研究法以及物理学史在教学方案设计中的作用。
翟老师，张老师，在动能定理这节课的教学过程中，我曾阅读过新课程4个版本的教科书，关于动能定理这节课，没有一个版本的讲法是一样的，动能定理这节课在教学设计上为什么有这么大的差异呢？
翟老师：因为，教科书体现了教材编写者的指导思想，它是编写者在领会课程标准要求之后给出的不同的教学思路。无论是哪个版本的教科书，其内容和深度都应该是依据课程标准来确定的，但不同版本的教材渗透了教科书编写者对课程标准的领会。既有对科学内容的把握，又结合了他们丰富的教学实践经验。实际上，教科书是编写者对教学内容的一个再创造过程。所以同样的内容主题，在程度、要求、呈现方式、侧重点等方面就出现了差异。
张帆：是的，所以我们在备课的时候，也认真研究了各种版本的教科书，通过理解教材编写者对动能定理教学的设计意图，试图挖掘出他们对这节课理解的一些共性的东西，在这个基础上，力争设计出适合我们自己的教学方案。其实在五年课程改革教学实践中，我们对动能定理这节课的教学思路也是经历了一个逐渐清晰明朗的认识过程。
蔡老师：在今年4月份山东省教师培训跟进式在线指导时，我浏览过教师们关于《动能定理》这节课专题研讨的帖子，其中的一些帖子确实反映了教师在这节课的备课和教学实践过程中的一些真实想法和遇到的问题。
张帆：关于这节课的教学，我们去看看一线教师是怎么说的吧。场外采访：一线教师教学中的疑惑
李成金：动能定理这节课，重点内容是探究恒力做功与物体动能变化的关系。在学习这节课以前，还没有学习动能的定义。因此，就出现了两种教学方法，一个是在研究动能定理表达式的过程中也在探究动能的意义；还有一种做法是在动能定理规律的教学之前先给出动能的概念，这样就能集中精力探究恒力做功与动能变化之间的关系，这两种方案怎么处理比较好呢？
郭富强：动能定理的教学一般有两条线，一是数学推导得出这个动能定理表达式，二是通过实验探究测量得出恒力的做的功与动能变化的关系。而动能定理不是一个实验定律，也就是说它不是从实验中得出来的规律，有的老师以前曾经对我用实验探究的方法探究动能定理提出异议。可是，教科书上是这样要求用实验探究的。这个问题究竟应该怎样处理呢？
课标学习，探讨四个问题
蔡老师：郭老师、李老师提的问题很有代表性，带着这些问题，我们先来看一下有关《动能定理》这节课高中物理课程标准里是怎么写的。
高中物理课程标准中有关的内容标准
通过实验，探究恒力做功与物体动能变化的关系。理解动能和动能定理。
用动能定理解释生活和生产中的现象。
例：用打点计时器或光电计时器探究恒力做功与物体动能变化的关系。例：从牛顿第二定律导出动能定理。
活动建议：通过查找资料、访问有关部门，收集汽车刹车距离与车速关系的数据，尝试用动能定理进行解释。
翟老师：上面从大家的交流中，我们了解了各种版本教材编写上存在着的差异，了解了一线教师在教学实践中的困惑，同时学习了动能定理这节课高中物理课程标准中的内容标准，下面我们具体的谈一谈本节课教学内容的分析选择以及教学目标的设定。从课程标准中我们可以看出，在动能定理这节课中，涉及到的主要内容有：动能的概念、恒力做功与动能关系的实验探究、动能定理及其应用。这节课教师在教学设计中首先需要解决的问题有：①实验探究在本节课教学中的作用是什么。②怎样设计动能概念的教学。③实验探究与数学推导的关系是怎样的。④恒力做功与动能变化到动能定理的过渡。下面我们通过分析教材、分析学生、回顾物理学史，谈一下如何解决这几个问题。
教学设计中需要解决的问题
1.实验探究在本节课教学中的作用是什么。2.怎样设计动能概念的教学。
3.实验探究与数学推导的关系是怎样的。
4.恒力做功与动能变化到动能定理结论的得出怎样设计。
我们先看一下第一个问题，实验探究恒力做功与动能变化关系的意义。前面我们介绍过，物理定理是由理论演绎推理的结果，它的建立需要由事实证据来检验。因此，动能定理这节课实验探究的意义是很明确的。因此，动能定理的学习应该安排学生探究实验。
物理定理是由理论演绎推理的结果，它的建立需要由事实证据来检验。
蔡建国：那第2个问题，刚才李老师提到的关于动能的教学，在不同版本的教材中也有所体现，比如，有的教材，在定性了解动能大小因素的基础上，直接给出了动能的定义1/2mv2，有的教材，是在实验的基础上，结合理论推导，探究了1/2mv2的物理意义，从而给出了动能的定义，有的教材，在牛顿定律推导动能定理的过程中，讨论出了动能的定义，有的教材，从功能关系入手，根据计算做功的多少找出动能的表达式。
张帆：对动能这个概念的要求，从课程标准来看重要的是理解。而如何能够使学生理解这个概念，看来不同教材的编写者设计的过程是不一样的。但都在用不同的方式，努力让学生理解这个概念。翟老师：其实，动能概念的教学其意义不仅仅在了解动能与质量、速度的平方有关，在了解了动能概念在物理学史上的建立过程以后，也就明白为什么有的教材通过举例定性的分析的方法直接定义动能了。从物理学史中也了解到功的概念也是直接定义给出的。因此，在教学上可以采用在分别给出功与动能的定义以后，学生可以把关注点集中到物体做功与动能变化的研究上来。也就是说，并不是所有的概念都要通过探究才能够教学的。
也只有当理解了物理学史中介绍的动能概念建立的意义以后，才觉得先定义动能表达式还是在动能定理表达式推导出来以后再指出1/2mv2描述的是动能，已经不是那么重要了，重要的是讲清楚动能概念的意义。下面我们来看一下物理学史上有关的资料。
张帆：恩格斯在《自然辩证法》中指出：“理论力学得出了活力这一概念，应用力学得出了功这一概念，„„以致许多年来都没有认识到这两个概念之间的相互联系，他们最后采用1/2mv2作为二者的量度，并不是因为对事情本质的了解，而是为了计算简单的缘故。
翟老师：现在看来，就算是用牛顿定律通过恒力做功整理出动能定理的表达式，历史上人们也不了解1/2mv2的意义是什么。只是看到了这样一个关系式而已。恩格斯把这个原理表述为：能量转化与守恒定律。它把各种自然现象用定量的规律联系起来，找到了各种现象的公共量度—能量，说明了不同形式在相互转化中有量的共同性。也就是说，机械运动、热运动、电磁运动、化学运动等等，都不过是同一的运动在不同条件下的各种特殊形式，它们在一定条件下可以相互转化，而不发生量上的任何损耗。
事实上，19世纪中叶，各种自然现象之间相互联系和转化的事实已被相继发现，以一种相互联系的观点去观察自然，功和动能之间的关系的解释、概念的厘清，能量守恒与转化定律的确立，都是当时自然科学的新成就，从哲学的层面揭示了它们的本质。
翟老师：阅读物理学史让我们了解到，动能概念的建立经历了200年的时间，动能定理表达式的推导不是一件困难的事，而困难的是表达式中的1/2mv2的物理意义是什么，以及1/2mv2能用来描述物体做功与能量之间的变化，建立这样一个概念才是理论体系中一件非常困难的事情。它要通过实验证明1/2mv2能够表达做功与能量变化的关系。才能做出动能的定义。而不是表达式出来了，就能定义动能的概念了。
如果我们试图在导出表达式以后再说这是动能，其差别其实不是太大，这个老师们可以根据自己的理解设计这一段的教学。换句话说，重点不是让大家去推导出哪个表达式是动能，而是要让学生理解动能1/2mv2能够描述做功与能量之间的变化关系。这也是我们想在这里介绍物理学史能够帮助教师理解并选择教材内容、制定教学方案的意义所在。
3.实验探究与数学推导的关系是怎样的。谈建模
蔡建国：下面我们讨论第3个问题是实验探究与数学推导的关系是怎样的。
刚才郭老师还提到一个问题，就是实验与数学推导两条线教学的选择问题。把实验探究放在动能定理的理论推导之前，还是放在之后的问题。
张帆：对实验探究与数学推导的关系我们回到课程标准看看。高中物理课程标准中有关的内容标准 通过实验，探究恒力做功与物体动能变化的关系。理解动能和动能定理。
用动能定理解释生活和生产中的现象。
例：用打点计时器或光电计时器探究恒力做功与物体动能变化的关系。例：从牛顿第二定律导出动能定理。
活动建议：通过查找资料、访问有关部门，收集汽车刹车距离与车速关系的数据，尝试用动能定理进行解释。
我们看到：标准上举例1：用打点计时器或光电计时器探究恒力做功与物体动能变化的关系。
举例2：从牛顿第二定律导出动能定理。即：教学建议里实验、推导两种方式都有。但并没有先后顺序上的要求。
翟老师：我觉得有必要介绍一下科学研究中的建模问题。动能定理这节课是一节非常典型的综合性的科学探究课例，它不同于前面分析过的《摩擦力》、《力的合成》两节课，那两节课是科学探究中以实验方式为主的探究课例，而动能定理中的科学探究是把数学推导、实验论证及抽象思维高度结合在一起的，用牛顿第二定律的推导与实验探究的结合才能构建动能定理的模型，这是这节课的一个难点，也是我们通过两轮的教学实践才悟出来的，当建立了有关动能定理的模型以后，很多困惑都迎刃而解了。
蔡老师：这里翟老师提出了动能定理的模型，这好像和我们平时所说的模型不太一样啊，比如说到模型，我们首先想到的是像质点啊，点电荷啊这类模型。这里动能定理的模型该怎么理解呢？
翟老师：为了说明这个问题，我们先来看一下美国国家科学教育标准中关于模型的定义：
模 型
模型是与真实物体、单一事件或一类事件对应的而且具有解释力的试探性体系或结构。
模型可以帮助科学家和工程师了解事物的运作方式。
模型有很多形式，包括物理物体、计划、思维构造物、数学方程式和计算机模拟。
翟老师： 模型不仅可以是一个与真实物体对应的物理物体，象质点、点电荷等模型，还可以是一个有一定数学推导与实验测量高度结合在一起的一个思维构造物，像弹簧振子模型，不能简单理解为一个轻弹簧和一个质点的简单组合，它仅仅是模型中的一个物体，其中还包含一个反映其运动规律的经过实验检验的数学表达式，再比如卫星运行模型，也不能简单的理解为一个质点，还应该包括能描述其圆周运动规律的数学表达式。
张帆：关于建模思想和科学研究中的物理模型的研究方法问题，我们采访了山东师范大学物理与电子科学学院院长、博士生导师王传魁教授。
采访:专业人士对模型的运用。
蔡老师：这样看来，建立这样的物理模型的意义在于，实际物体运动情况比较复杂，使得我们研究起来困难很大，所以在探究动能定理时，就有必要通过建立物理模型来实现，建模的主要目的是抓住主要矛盾，忽略次要因素。有了这种建立模型的思想之后，在动能定理的探究过程中，就应该在实验探究中包含了理论推导和实验测量与检验两部分内容了。
张帆：从建模的角度来看，本节课中的探究实验应该是建立模型过程中不可或缺的一个环节，它的作用应该是对模型中数学表达式的一种检验，有了这样的认识之后，实验探究是放到恒力做功与动能变化关系的理论推导之前或者之后，似乎就不是那么重要了。翟老师：是这样的，当我们回顾了物理学史以后，觉得通过牛顿第二定律推导出动能定理的表达式并不困难，但是表达式所揭示的物理意义却并不清楚，因此也就生成了要探究的问题。在这里实验研究所要探究的是：表达式中的各个物理量是不是可以测量，怎么测，然后通过实验求证他们是否满足像表达式中所表达的关系，其实最重要的是要通过大量的实例，让学生理解做功与动能转化之间的物理意义。
张帆：在推出了恒力做功与动能变化的关系并进行了实验探究之后，为了最终能完善动能定理这个模型，我们还需要做哪些工作？
蔡老师：那应该是用具体实验创设情境，然后抽象出能够描述这个物体运动过程的物理模型然后对模型进行研究。
翟老师：为什么要做一个实验呢？这是因为，实验情境与自然世界的情境不同，实验情境具有典型性和简约性，它忽略了无关因素，突出了所要探究的因素，它渗透着某种理论假设，是把客观的自然世界中的现象 对象化、使其成为探究的对象，并为探究服务。建模之后，就生成了要探究的物理问题，科学探究中的问题是指可能寻求到答案的物理问题。在这里，就是要研究表达式中对物体所做的功与动能变化之间的关系，这个问题必须以物理语言重新描述，并与实验情境相结合，形成一个科学问题。
蔡老师：我们对实验在本节课中的作用应该有了一个新的认识。那么，我们在研究了恒力做功和动能变化的关系实验之后，是不是就可以得出动能定理了呢？
张帆：还不能这样理解。课程标准中提出“通过实验，探究恒力做功与物体动能变化的关系。”值得注意的是探究恒力做功与物体动能变化的关系，并没有说通过实验来探究动能定理，恒力做功与动能变化的关系只是动能定理中反映出的一个特例，它离动能定理还是有一段距离的，这仅仅是为探究动能定理做的第一步工作，这是我们的理解。那么，这个实验探究，在动能定理这节课中的作用究竟是什么？它和动能定理的教学究竟是一种什么关系？
翟老师：恒力做功与动能变化的关系，只是动能定理所对应的在恒力作用下这种特殊情况下的功和动能之间的关系，不能代表具有普遍性的动能定理。我们需要在这个基础之上，使模型得到不断的完善，越来越接近动能定理的最终模型，就应该采用控制变量的研究方法，不断的增加变量，不断地通过实验与理论推导，一步步的使模型变得更加接近动能定理所描述的，最终才能得到动能定理的结论。
张老师：也就是说，在这节课中，关于恒力做功与动能变化关系的研究，它是来自一个具体的实际过程，同时又指向了动能定理，起到了一个承上启下的桥梁作用。
翟老师：对。在研究了恒力做功与动能变化的关系之后，要继续给学生创造新的情景，不断改变物体的受力情况，增加受力个数，研究各种做功及动能转化之间的关系，使学生认识问题的层次逐步递进，最终认识到：是合外力做功与动能改变量之间的关系，从而，得到动能定理这个结论。我们来看一下关于模型与科学研究的进一步解释。
“学生探究活动的最终目的应该是构建一种解释方案或者是建立一个模型”。
“科学解释就是把现有的科学知识和来自观察、实验或者模型的新证据组合成具有内在已知的、符合逻辑的说明。或者说，科学解释就是用科学的概念框架解释、说明事物的含义原因。
关于用动能定理课的教学目标及整体设计
蔡老师：刚才就动能定理这节课，我们依据课标的要求，讨论了关于实验探究在定理研究中的作用、动能概念的教学设计、模型在科学研究中的建构、在模型的基础上不断增加变量研究了做功与动能变化关系，这四个重点问题。根据我们的理解，设定了如下的教学目标：
知识与技能
1、理解动能的概念；
2、知道动能的定义式，会用动能的定义式进行计算；
3、理解动能定理及其推导过程，知道动能定理的适用范围。过程与方法
1、建立物理模型的方法，学会用物理模型来解决生活问题
2、运用演绎推导方式推导动能定理的表达式。
3、通过实验研究恒力做功与动能变化的关系。
3、理论联系实际，培养学生分析问题的能力。情感态度和价值观
通过动能的得出和动能定理的推导与实验探究，培养学生的科学素养。
张帆：下面我们先来看一下关于探究动能和动能定理实验探究教学的一个整体设计方案。
1.创设情景，提出问题，说明在研究有些问题时牛顿定律是比较困难的，从而引出本节课的研究主题：探究做功与能量变化的关系
2.通过对汽车启动实例的定性分析，建立物理模型，并进行定量研究
3.探究动能的物理意义，以及对动能概念的进一步理解 4.做功与动能变化的深入研究 5.动能定理的得出
6.动能定理的应用
事件5张老师：首先我们来看一下第一个教学环节的教学片段 播放第一段教学片段
蔡老师：在这个环节中，为探究动能的定义，我们创设了一个运动的情景，设计这个情景的目的之一是，我们要使学生意识到，牛顿定律解决绝大部分机械运动还是比较方便的，但在解决有些机械运动特别是含有其他运动形式，比如热运动时会不方便，也让学生了解了研究动能和动能定理的目的。目的之二，为后来从牛顿定律到恒力做功与动能变化关系的数学表达式的变形做好了铺垫，为这种变形提供了灵感，使得这种变化更加自然。
翟老师： 可以看出，这段设计中的实例也是精心设计的，第一个是动力功使物体的动能增加的运动；第二个是动能全部转化成内能；第三个是子弹出枪膛化学能转化为动能。这三个情境可以让学生经过分析，进入教师设定的情景，从而明确我们今天要探究的问题是与动能的转化有关系的。
张帆：归纳起来说：第一个环节的目的是：创设情景，提出问题。下面我们看一下有关建模的第二段教学片段。
播放第二段教学片段
蔡老师：第二阶段是从汽车启动这个实例出发，经过简化从中抽象出第一个简单模型，就是只在恒力作用下做匀加速直线运动的质点，利用牛顿定律，通过对这个运动的研究，得到了他所遵循的数学表达式，同时，再利用实际的汽车启动过程，对其遵循的规律进行检验，结果若是符合实际情况的，这个表达式就能够描述物体的运动规律。
翟老师：在这个教学环节中，蔡老师充分展示了建模的物理过程： 1.创设情景实验
2.建立运动物理的实体模型 3.减少变量
4.用牛顿定律描述物体的运动规律
5.建立一个描述水平运动物体的具有一定数学规律的与实验测量高度结合在一起的一个物理模型。我们在教学中要注重培养学生对实际问题物理过程的分析，养成建立模型解决问题的良好习惯，学会利用建模的方法研究物理问题。这样，学生在遇到新类型的问题时，就能自己建模并解答问题，这样会提高学生理论联系实际的能力。
张帆：其次，使学生尽量运用建模的方法来分析解决问题也是跳出“题海战术”的误区、解决时间紧任务重的有效方法之一。另外有些问题也绝对不是靠简单的死记硬背书本知识和套用物理公式就能解决的，往往需要借助建模才能方便地解决。当然，在解决实际问题的过程中，学生的建模能力也将得到进一步地训练和发展。
蔡老师：在有了这个模型的基础上，通过引导学生思考、分析表达式中的FS的意义，进而给出动能的定义，请大家看第三部分动能意义的课堂教学片段。
播放第三段、播放第四段教学片段
蔡老师：在这个环节中，通过对所建立的模型的数学表达式的分析，引导学生发现与能量相关的物理量，这就是FS，并通过对汽车启动实例的分析，知道做功与能量变化的关系，进而找到动能的意义，给出动能的定义，为了使学生能够理解动能的意义，进一步从做功与动能变化的关系出发理解动能的单位和标量。
张帆：看来蔡老师在给出动能这个环节中，是从模型的数学推导中，结合举例给出动能的定义，这里面暗含了功能关系的因素。为后面分析动能定理的本质也起到了一个铺垫的作用。
翟老师：这个环节中，如果直接通过定性的实例分析，再给出动能的概念，事实上在教学上是降低了难度，通过一些实际的情景让学生去体会动能的意义，同样可以达到理解动能与物体的质量、速度的平方有关的目的。
那样处理，就很容易直接探究做功与动能之间变化关系。学完动能定理以后，经过老师适当的点拨，也可以帮助学生进一步理解动能的概念。
蔡老师：给出动能的概念后，下一环节就将进入动能定理的教学了，请看视频 播放第五段、第六段教学片段 张帆：可以看出，刚才蔡老师在这一段设计中，体现了前面翟老师所提到的，通过不断改变变量，使模型不断升华，从而使这个模型逐渐靠近动能定理，进而得到动能定理。
蔡老师：确实也是这样考虑的，因为单独一个恒力做功与动能变化的关系，不能等同与动能定理，所以需要，逐步深化，将模型由一个力到多个力，由只有动力做功到含有阻力做功，由正功到负功，使学生逐渐认识最终的模型应该是合外力做功与动能变化的关系。
翟老师：这里不断增加变量的研究方法，其意义不仅仅在于我们设计了有摩擦和无摩擦两种情况的探究实验，更主要的目的是让学生了解，一个实验结论的得出，远不是象完成一组实验就可以得出结论那么简单，需要不断增加变量分析各种情况，并且收集更多的证据，才能够得出结论。
学生分组测量的这个教学环节中，蔡老师也注意到了在设计实验方案、测量哪些物理量、怎样测量等问题时都介绍的比较清楚，并重点介绍了测量拉力方法的改进，使学生不仅知道了要测量哪些物理量，还了解了通过这套传感器的实验仪器是怎样实现测量拉力的。这样以后学生也能够自己设计改进实验方案了。
张帆：这个实验中需要测量的物理量比较多，有：质量、初速度、末速度、位移、拉力，如果用传统的仪器是可以完成这个实验的，但是，课上我们要用大量的时间进行数学运算，完成表达式的两边测量结果相等的任务。而采用了传感器并经过计算机的计算，就可以很快处理完数据，把精力放到实验探究的过程上来。
我发现，在改变变量的过程中，没有涉及到变力做功，是什么原因呢？
蔡老师：把变力做功纳入到变量的一种情况，当然是好，但是考虑到高中阶段变力做功比较难研究，取证上也比较困难，所以把该环节略掉，放到了动能定理得出之后，侧重让学生运用动能定理解决变力做功问题。
张帆：由此看来，动能定理结论的得出，也还是不能把所有的情况都探究以后才得出定律。翟老师： 其实，这个环节把问题倒过来，得出结论后，提出变力做功问题让学生思考，学生会发现，在用动能定理解决变力做功的问题时，完全可以用初、末两个状态量的变化即动能的变化来计算。这样就学会了另外一种除了牛顿定律以外的解决这类问题的新方法。
其实通过物理学史的回顾，我们应该进一步认识到，物体模型第一步水平恒力做功能量只是在机械能之间变化，并没有发生质的改变。而当汽车减速，把动能转化为内能以后，能的性质发生了质的转化，因此，正像恩格斯认为运动的不灭不能仅仅从数量上去把握，而且还必须从质的转化上去理解。它在《反杜林论》中指出：
“如果说，新发现的、伟大的运动基本规律，十年前还仅仅概括为能量守恒定律，仅仅概括为运动不生不灭这种表述，就是说仅仅从量的方面概括它，那么，这种狭隘的、消极的表述日益被那种关于能的转化的积极的表述所代替，在这里，过程的质的内容第一次获得了自己的权利。
恩格斯指出，在不发生机械运动“消失”而产生其他形式的运动的情况下（如简单机械平衡条件下的运动传递，完全弹性碰撞）运动的传递和变化都可以用动量mv去量度。当发生机械运动的“消失”而其他形式的运动产生，即机械能和其他形式的能（包括势能、热能、电磁能、化学能）相互转化的过程，在所有这些情况下，都应以1/2mv2去量度。
在这里，我想这个设计应该是想 着重强调做功使动能转化成为其他性质的能了。
张帆：按照课程标准的要求，还要用动能定理解释生活和生产中的现象。作为一线教师，得出动能定理之后，下一环节一般就是用动能定理来解题，会忽略用它来解释生产生活中的物理现象，关于这一点，在课堂上，蔡老师是怎么解决的呢？
蔡老师：我认为，课程标准中所说的，用动能定理解释生活和生产中的现象，重在理解动能定理所反映出来的本质问题，这就是能量转化问题，不仅仅是一种数学关系，如果，忽视这一点，重在解题训练，对学生理解动能定理的本质问题是不利的，那只是一种数学关系的套用。所以我认为，在得出动能定理之后，还是先让学生用动能定理解释生活和生产中的现象，初步认识其本质，然后再进行适当的定量运算，把动能定理的模型应用到实际生活中去，再次加深对动能定理的认识，这样做的效果可能会更好一些。
在这个环节上，我是这样设计的，请看教学片段 播放第七段教学片段
张帆：看了这一段之后，我感觉，在应用这一阶段，学生在分析现象时，侧重点放在了分析做功与动能变化的关系上，没有深入探讨出能定理所包含的本质，也就是能量转化问题，与刚才蔡老师所说的有所偏离。
后面的实验很不错，它其实是我们在习题中经常遇见的一个模型，在这里让学生亲自动手体验、测量，并利用所学知识来解释这个物理过程、计算相关的物理量，学生既有一种成就感，又加深了对动能定理的理解，今后再解决此类过程的相关问题时就会变的游刃有余。
蔡老师：我在课后的教学反思中也发现了这个问题，就是在对动能定理本质的挖掘上，做的不够，与教学设计有一定的差距。这一点在今后教学中需要改进的地方。
翟老师：这个环节还可以这么理解，是否有意识的培养学生用动能定理去解释生产生活现象，对于学生科学素养的培养至关重要的。
通过本节课的学习，我们试图通过物理学史的回顾，帮助教师理解有关动能、动能定理揭示的有关做功与动能变化之间关系的本质。
如果我们把教科书中的物理规律看作是物理科学发展的历史留给后人的精神文化传承物，我们就不会把“发现”物理规律作为科学探究的目标，而是探究物理规律的意义，当学生经历了物理实验过程，观察了实验现象，建立了物理模型，测量了各种参量的数据，这种体验就会改变学生理解规律的处境，并产生自己创造性的理解，而且，每个人会有不同的理解。因此，这样的科学探究的研究对学生来说是很有意义的。学习物理规律也可以反过来促进对事实的理解。在探究物理规律的过程中，实验中变量之间的关系更加清晰，影响实验测量精度的因素得到控制，实验事实和实验结果也被描述得更加确切，促进了学生对事实的理解。
“科学课程”中，推行“依据证据的解释”。在高中物理课程中，科学解释要求运用定律、定理、理论、模型等更多的科学知识、逻辑证据、深入的分析，并更加清楚的展示逻辑、证据及物理规律和理论知识之间的关系。就像动能定理这一节课，我们经历了创设情境实验、建立物理实体模型、实验获得证据、数学推理与实验结论的结合，建立了研究问题的模型，并不断增加变量，使其逐渐接近动能定理的内容。因此，在物理课程中，对科学解释提出了更高的要求，既有对物理现象及过程定律的解释，还有对物理规律及模型的解释。
这个教学案例与真实的课堂教学是会有一定的距离的，我们今天的讨论试图是对一个比较复杂的科学探究的问题进行尝试性的研究，主要是科学探究思想方法上的一次尝试。
蔡建国：希望老师们通过今天的探讨，能有一定的收获，谢谢两位嘉宾，谢谢大家。
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