初中物理人教版八年级下第十一章功和机械能第3节动能和势能【市一等奖】

《动能和势能》教学设计江苏省丰县初级中学刘庆贺一、教学目标（一）知识与技能1．能通过实例从做功的角度描述能量。能说出能量与做功的关系。记住能的单位。2．能利用实例或实验初步认识动能、势能的概念，并能运用其解释相关的现象。3．能通过实验探究，了解动能、势能的大小跟哪些因素有关。（二）过程与方法1．通过观察认识动能势能的存在，通过归纳概括得到动能势能的概念。2．在了解动能、势能的大小跟哪些因素有关的活动中，学会用科学探究的方法研究物理问题。（三）情感态度与价值观1．具有从能量的角度分析物理问题的意识。2．通过科学探究，使学生经历基本的科学探究过程，学习科学探究方法，发展初步的科学探究能力，形成尊重事实、探索真理的科学态度。二、教学重难点本节内容由“动能”“势能”两部分构成。其中，动能、重力势能和弹性势能概念的引入均以能做功的物体具有能量的思想为基础。教科书先简单介绍功和能的关系，然后通过大量实例让学生感受到动能、势能的存在。影响动能和势能大小的因素是本节教学的重点，也是难点。其中涉及测量量的转换问题。教科书安排了相应的实验，让学生通过观察实验认识动能的大小与什么因素有关。这个实验是进一步认识势能的基础，可以引导学生利用身边的器材设计实验，加强他们的实践体验。教学重点：影响动能和势能大小的因素。教学难点：影响动能和势能大小的因素。三、教学策略首先在学生学过的功的知识的基础上，直接从功和能的关系引入了能量的初步概念，不追求严密性，这是因为初中只要求学生对能量的概念有初步的认识。接着列举了风、流水等能够做功，以便使学生对运动物体具有能量形成比较清楚的具体印象，同时也为讲水能和风能的利用埋下伏笔。由此引出了动能的概念，用实验说明动能的大小跟速度、质量的关系，能够培养学生的观察分析能力，势能的教学也是从做功的角度先引入势能概念，再由实验或观察生活中的现象学习决定势能大小的因素。四、教学资源准备多媒体课件、木块、弹簧、橡皮筋、斜槽、不同质量的钢球、玻璃球等。五、教学过程教学环节教师活动学生活动设计意图导入新课（5分钟）当一个力作用在物体上，物体在这个力的作用下，沿力的方向上通过了一段距离，这个力的作用有了成效，就说这个力做了功。演示：用手推动木块，使木块运动一段距离。在此过程中，手的推力是否做了功？出示斜槽，并演示钢球从斜槽上滚下，在水平桌面上撞击木块，使木块移动了一段距离。让学生分析碰撞过程中，做没做功?利用学生分析的结果“钢球对木块做了功”引入能量的概念：一个物体能够做功，我们就说它具有能量。可见物理学中，能量和功有着密切的联系，能量反映了物体做功的本领。不同的物体做功的本领也不同。一个物体能够做的功越多，表示这个物体的能量越大。物体具有能量的形式是多种多样的，以后我们将逐步认识各种形式的能量

学生思考并回答，木块在推力的方向上通过了距离，推力做了功。

学生思考并回答，滚下的钢球撞击木块，对木块有力，并使木块移动了一段距离，钢球对木块做了功。

功和能有密切联系，从做功直接引入能的概念。并为下面设计探究影响动能大小的因素做好了铺垫新课教学（30分钟）一、动能刚才的实验中钢球撞击木块能够做功，若将钢球静止停靠在木块一侧，钢球还能够对木块能够做功吗？(边讲边演示)。让学生认识到只有运动的钢球才能推动木块做功。总结出动能概念：物体由于运动而能够做功，它们具有的能量叫做动能。引导学生广泛地列举事例，说明运动的空气、水和各种物体都能够做功，而具有动能。概括出“一切运动的物体都具有动能”。狂风能撼动大树，而微风只能摇动树叶，说明动能有大有小，你能猜想一下动能的大小可能与什么因素有关？现在我们要利用桌上的斜面、小球、木块来探究动能的大小与物体的质量、运动的速度有怎样的关系。实验前，我们先思考几个问题：（1）实验时如何比较动能的大小？（2）动能的大小可能与两个或两个以上的因素有关，在实验中应如何具体操作？（3）研究动能与质量关系时，应该改变哪一个物理量？应该让哪一个物理量不改变？如何控制质量不同的小球撞击物体时的速度相同？（4）研究动能与速度关系时，应该改变哪一个物理量？应该让哪一个物理量不改变？如何控制质量相同的小球撞击物体的速度不同？（5）设计出实验步骤，并进行实验。让学生分组实验后得出结论：质量相同时，速度越大的物体具有的动能越大；速度相同时，质量越大的物体具有的动能越大；物体的动能与物体的速度和质量有关，速度越大，质量越大，物体具有的动能就越大

学生观察并分析回答，静止的钢球不能使木块移动，所以不能够对木块做功。

学生积极思考，并回答问题。启发同学得出，动能的大小可能与物体的质量、运动的速度有关。

学生分析讨论后回答：（1）使小球从斜面滑下，撞击平面上的物块，被撞物块的运动距离越长，运动小球所具有的动能就越大。（2）采用控制变量法。

（3）应该使质量不同，让速度相同。使小球分别从斜面的同一高度由静止滚下，就能使小球撞击物体时的速度相同。（4）应该使质量相同，让速度不同。取同一个小球从斜面的不同高度滚下。就能使小球撞击物体时的速度不同。

运用事例对比进行思考，学生易于接受新知识。

风、流水等能够做功，以便使学生对运动物体具有能量形成比较清楚的具体印象，同时也为讲水能和风能的利用埋下伏笔。

运用转换和控制变量的思想设计并进行实验，培养学生科学探究能力

二、重力势能演示：木块静止放在水平桌面上，问：木块受到重力，重力对木块做功吗？怎样才能使重力对木块做功？让学生认识到物体被举高而具有能量，这种能量与重力有关，物理学叫做重力势能。思考：木块和铅球都被举高，它们具有的重力势能相同吗？在此基础上，让学生思考：（1）重力势能可能与什么因素有关？（2）实验时如何比较重力势能的大小？（3）你应该采用什么实验方法来探究？（4）设计出实验步骤，并进行实验。学生实验后得出结论：物体被举的高度相同时，质量越大的物体具有的重力势能越大；质量相同时，举得越高的物体具有的重力势能越大；物体的重力势能与物体的被举的高度和质量有关，被举的高度越大，质量越大，物体具有的动能就越大

学生分析思考：木块静止放在水平桌面块没有在重力方向上移动上时，木，此时重力不做功。要让重力对木块做功，可以让木块举高后释放

重力势能概念的引入也以能做功的物体具有能量的思想为基础。

有了前面研究动能的实验做基础，再学习研究重力势能的实验变得较为容易，教师适当点播即可

三、弹性势能（教师边演示，边讲授）一个弹簧，把一个砝码放在弹簧上的小木板上，用力将弹簧压缩，使其发生弹性形变。此时，弹簧静止，没有动能。弹簧也没有被举高，也没有重力势能。可是大家想象，弹簧能不能做功？总结：被压缩的弹簧也具有能。这种能区别于动能和重力势能，它是由于物体发生了弹性形变而具有的能。所以，发生弹性形变的物体具有的能叫弹性势能。物体在很多情况下都具有弹性势能。射箭用的弓被拉满时产生弹性形变，具有弹性势能。钟表的发条在卷紧时具有弹性势能，通过做功来带动钟表机件正常转动。让学生表演用橡皮筋弹射纸弹的游戏。用不同的力使橡皮筋形变程度不同，观察纸弹弹射的距离有何不同？指出：物体的弹性势能的大小跟形变大小有关，弹性形变越大，它具有的弹性势能越大。重力势能和弹性势能都叫做势能学生观察到：放开手，砝码被弹簧举起来，说明被压缩的弹簧能够做功，也具有能。

橡皮筋形变程度不同，纸弹弹射的距离不同，说明橡皮筋对纸弹的做功不同，进一步说明橡皮筋具有的弹性势能不同

弹性势能概念的引入也以能做功的物体具有能量的思想为基础。

让学生亲自参与实验，体会物理就在身边课堂小结（5分钟）通过今天的学习，同学们有哪些收获？在实验探究中又存在哪些问题？还有什么想探究的问题？学生可以个别回答，或相互交流，在交流的基础上进行学习小结促进知识的巩固掌握。提升学生的交流表达能力

《动能和势能》同步测试江苏丰县初级中学董慧玲一、选择题1．关于弹性势能的说法正确的是（

）A．橡皮泥的形变越大，它具有的弹性势能越大B．弹簧的弹性越大，它具有的弹性势能越大C．弹簧越长，它具有的弹性势能越大D．对于给定的弹簧来说，它的弹性形变越大，它具有的弹性势能越大答案：D解析：判断一个物体是否具有弹性势能，关键看此物体是否发生了弹性形变，若此物体发生的是塑性形变，则此物体不具有弹性势能，A错。同一物体，弹性形变越大，它具有的弹性势能越大，D正确。弹簧有弹性而没有发生形变，则不会有弹性势能。同样弹簧很长而没有发生形变，也不会有弹性势能。B、C错误。2．关于重力势能的说法，正确的是（

）A．质量大的物体，重力势能一定大B．被举得高的物体，重力势能一定大C．质量相等的物体，被举得越高，重力势能就越大D．质量相等的物体，速度越大，重力势能就越大答案：C解析：判断一个物体是否具有重力势能，关键看此物体有没有被举高，若被举高了，则物体具有重力势能。重力势能除与物体所在的高度有关，还与物体质量有关。质量大的物体，如果被举的高度不大，重力势能不一定大，A错。被举得高的物体，如果质量较小，重力势能不一定大，B错。重力势能大小与物体速度无关，D错。3．（2023年临沂中考题）人骑自行车下坡，速度会越来越快，在这过程中（

）A．人和车的动能保持不变

B．人和车的动能增大C．人和车的动能减小

D．人和车的重力势能增大答案：B解析：动能的大小既与速度有关，也与质量有关。质量越大，速度越大，动能越大。重力势能除与物体所在的高度有关，还与物体质量有关。质量越大被举的高度越高，重力势能越大。人骑自行车下坡时，质量不变，速度越来越快，动能增大。下坡时，高度减小，重力势能减小。4．司机开车上坡前，往往加大油门，以提高汽车的速度，这是为了（

）A．增大动能

B．增大势能

C．增大惯性

D．减小阻力答案：A解析：物体的动能大小由物体的质量和物体的速度两个因素决定，并且质量越大，速度越大，物体的动能就越大。汽车上坡前，加大油门，可以提高汽车的速度，增大车的动能；上坡时，汽车的动能转化为重力势能，动能越大、转化的重力势能越大，这样更有利于爬坡，故A正确、B错；质量是决定惯性大小的因素，而汽车的质量不变，所以其惯性不变，故C错；汽车对地面的压力和地面的粗糙程度不变，所以汽车所受阻力不变，故D错。5．跳伞运动员在空中匀速下落的过程中，他的（

）A．动能增大，重力势能不变B．动能不变，重力势能增大C．动能、重力势能都不变D．动能不变，重力势能减小答案：D解析：由于运动员在空中匀速下落，质量和速度都没发生变化，故动能不变；在下落过程中，高度降低，所以重力势能减小。6．在空中沿水平方向匀速飞行的一架飞机，正在向灾区空头物资，空投过程中，飞机的动能和势能的变化情况是（

）A．动能和重力势能都增大

B．动能和势能都减小C．动能减小，重力势能增大

D．动能不变，重力势能不变答案：B解析：沿水平方向匀速飞行的飞机，其速度和飞行高度都不变。空投物资过程中，飞机的总质量变小，所以飞机的动能和势能都减小。7．（2023年荆门市中考题）有一种运动叫蹦极，如图1所示是蹦极运动的简化示意图，弹性绳一端固定在O点，另一端系住运动员，运动员从O点自由下落，A点处弹性绳自然伸直。B点是运动员受到的重力与弹性绳对运动员拉力相等的点，C点是蹦极运动员到达的最低点，运动员从O点到C点的运动过程中忽略空气阻力，则（

）图1A．从O至C运动员速度一直减小B．从O点至A点运动员机械能不守恒，从A点至C点机械能守恒C．从O至A过程中运动员速度增大，从A至C过程中运动员速度减小D．从O至B过程中运动员速度增大，从B至C过程中运动员速度减小答案：D解析：根据题意可知，从O点到B点的过程中，重力大于弹性绳对运动员拉力，因此速度越来越大；从B点到C点的过程中，弹性绳对运动员拉力大于重力，运动员的速度开始减小，到达C点时，速度为零；由于不计空气阻力，因此整个过程能量守恒。8．一个物体在平衡力的作用下（

）A．它的动能一定不变

B．它的重力势能一定不变C．它的弹性势能一定不变

D．无法确定答案：A解析：物体在平衡力的作用下可能处于静止，也可能处于匀速直线运动状态。当处于静止时，它的动能一定不变，重力势能也一定不变。当处于匀速直线运动状态时，它的动能一定不变。重力势能则不好确定，如果物体沿水平方向运动，则高度不变，重力势能一定不变；如果物体匀速上升，则高度增大，重力势能增大；如果物体匀速下落，则高度减小，重力势能减小。综上，物体在平衡力的作用下，无论处于静止或匀速直线运动状态，无论沿什么方向运动，它的动能一定不变。二、填空题9．（2023年南京中考题）如图2是竖直向上抛出的小球上升过程中每隔相等的时间曝光一次所得的照片。从图中可以判断：小球在a、b位置间的平均速度

（选填“大于”“小于”或“等于”）在c、d位置间的平均速度；在上升过程中，小球的重力势能

（选填“逐渐增大”“逐渐减小”或“不变”）。图2答案：大于

逐渐增大解析：（1）由图可以看出，在相同时间内，小球在ab位置间运动的路程大于小球在cd间运动的路程，所以小球在a、b位置间的平均速度大于在c、d位置间的平均速度。（2）在上升过程中，小球的质量不变，高度逐渐变大，所以小球的重力势能逐渐增大。10．（2023年庆阳中考题）如图3所示，甲是探究“动能的大小与什么因素有关”的实验装置，实验中让同一钢球从斜面上不同的高度由静止滚下，碰到同一木块上。乙是探究“阻力对物体运动的影响”的实验装置，实验中让同一小车从斜面上相同的高度由静止滑下，在粗糙程度不同的水平面上运动。请回答下列问题：图3（1）甲实验的目的是探究钢球动能的大小与

的关系；实验时，它是通过观察

，从而判断钢球动能的大小。（2）进行乙实验时，每一次都让同一小车从斜面上相同的高度由静止滑下，其目的是使小车在水平面运动的起始

相同；通过观察小车在粗糙程度不同的水平面上运动距离的大小来判断小车在不同的水平面受

的大小。从而可以推理：如果运动的物体不受力，它将

。答案：（1）速度

木块B移动的距离；（2）速度

阻力

作匀速直线运动解析：（1）同一钢球的质量相同，从斜面上不同的高度滚下，到达斜面底端的速度不同，由此可知：此实验研究的是动能大小与速度的关系。钢球把木块推出去的越远，钢球对木块做的功就越多，表明钢球的动能越多。（2）小车从斜面的同一高度滑下的目的是为了控制小车到斜面底端的速度相同。小车受到的阻力越大，运动的距离越短。因此可以通过小车运动距离的长短来体现阻力的大小。如果运动的物体不受力，它将做匀速直线运动。三、实验题11．小明利用装有细沙的盒子、小桌、砝码、木块等器材，探究“重力势能的大小与哪些因素有关”，其过程如图4所示。（1）小明通过观察什么来判断重力势能的大小？（2）分析比较甲、乙两图中的实验现象，得出的结论是什么？（3）图乙和图丙探究的问题是什么？答案：（1）小桌陷入沙中的深度；（2）质量相同的物体，高度越高，具有的重力势能越大；（3）重力势能大小与质量的关系。解析：（1）能是物体具有的做功的本领，要判断重力势能的大小，就要看物体对小桌做功的大小，即小桌陷入沙中的深度。这里运用了转换法。（2）分析比较甲、乙两图中的实验现象，可以看出是同一个砝码被举高的高度不同。因而得出的结论是：质量相同的物体，高度越高，具有的重力势能越大。（3）观