初中人教版（2024）动能和势能一等奖教学设计

这是一份初中人教版（2024）动能和势能一等奖教学设计，共14页。教案主要包含了师生共同分析，总结并板书，小结并板书，进行实验，及时反馈1，及时反馈2等内容，欢迎下载使用。

课题
11.3 动能和势能
教材分析
本节内容由“动能”和“势能”两部分构成。
本节教学以课程基本理念为指导，通过大量自然现象及生活实例，让学生去想、去做、去表达、去领悟，让学生真实感受到能量的存在，理解动能和势能，是学生进一步理解能量的引路石，对整个初中关于能量的学习起着承前启后的作用。使学生始终处于积极参与探究活动的状态中，通过直观的实践、探究活动获得知识，解决问题，充分体现了教学活动以学生为主体和力求创新的教学思想。
教学目标
物理观念：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。
物理思维：具有从能量的角度分析物理问题的意识。
科学探究：通过实验探究，了解动能、重力势能的大小各与什么因素有关，并能解释简单的现象；进一步体会控制变量法在研究物理问题中的作用。
科学态度与责任：通过能量的学习，进一步认识物理知识在实际生活中的作用，做到学以致用，增强学习物理的主动性。通过小组合作探究，养成交流合作的团队意识及人相处，合作的习惯。
教学重难点
教学重点：通过实例理解动能的初步概念，探究影响动能和重力势能大小的因素
教学难点：对能量的认识；势能的概念。
教学方法
实验法、讨论法、讲授法
教学准备
斜槽，钢球、木球，火柴盒，弹簧，橡皮筋等、多媒体课件
教学过程
教师活动
学生活动
设计意图
创设情境，导入新课
播放图片：
问题：这里所说的“能量”和我们物理学上的“能量”是一样的吗？
合作探究，推进新课
学习任务一：能量
学生活动1：阅读课本67页：找出“能量”的概念。
回答问题：以下物体都具有能量吗？
【师生共同分析】
【总结并板书】
1、能量：物体能够对外做功，我们就说这个物体具有能量，简称能。一个物体能够做的功越多，表示这个物体的能量越大。
2、能量的单位：焦耳（J）。
学习任务二：动能
播放图片：
问：它们能量的存在形式有什么共同特点？
引导学生比较其共同特征（运动）得出动能的定义。
【小结并板书】
二、动能：
1、定义：物体由于运动而具有的能叫做动能。
【过渡】一切运动的物体都具有动能，动能的大小跟哪些因素有关呢？（引导学生用实例回答）
猜想：以同样速度行驶的电单车、汽车，它们的动能一样大吗？动能大小跟什么有关呢？
（在所举的事例中，继续利用动能所产生的现象或破坏力来比较判断做功是否一样，让学生总结体会到做功多少不同，说明动能不同，也就是能量是有大小的。）
引导学生通过生活中的现象猜想动能的大小可能跟哪些因素有关，如何证明自己猜想的？
学生活动2：阅读课本67页“实验”部分内容，小组讨论并回答以下问题：
= 1 \* GB3 ①实验时如何比较动能的大小？
= 2 \* GB3 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 \* GB3 ③如何控制质量不同的小球撞击物体时的速度相同？
= 4 \* GB3 ④如何控制质量相同的小球撞击物体的速度不同？
【进行实验】指导学生按要求完成实验，并分析归纳得出结论：质量相同的物体，运动的速度越大，它的动能越大；运动速度相同的物体，质量越大，它的动能也越大。
【小结】
2、动能的大小与物体的质量和速度有关。
学生活动3：阅读课本第69页小资料，了解一些物体的动能，讨论回答：你能看出质量和速度哪个对动能的影响大吗？
【师生共同分析】根据分析牛和百米运动员的动能，可以得出，速度对动能的影响大。
学生活动4：讨论回答课本第67页“想想议议”：
为什么不允许车辆超载？
为什么对机动车的行驶要限速？
同一路段，小轿车和大卡车限速相同吗？为什么？
【及时反馈1】
1．在探究物体的动能大小跟哪些因素有关的实验中。同学们设计了如图所示的实验。实验中让钢球从斜面上某个高度由此沿斜面滑下。在底部与静止在水平面上的木块发生碰撞，碰撞后钢球反弹，木块沿水平方向向右运动直至停止，其中（不考虑空气阻力）。

（1）实验中是通过观察A来判断___________ （选填“钢球”或“木块”）的动能大小；用图甲和图___________ 的实验可以探究物体的动能与物体___________ 的关系；
（2）实验中钢球碰撞木块后继续向前运动一段距离，则开始时钢球的重力势能___________木块克服摩擦力所做的功（选填“>”、“ 小 将斜面换成斜槽
【详解】（1）[1]本实验的研究对象是钢球，所以实验中探究的是钢球的动能的影响因素。
[2][3]分析甲、乙实验可知，质量相同，高度不同，即小球到达平面的速度不相同，故可以探究物体的动能与速度之间的关系；在图甲、丙中，高度相同，即小球到达平面的速度相同，质量不同，故可以探究物体的动能与质量之间的关系。
（2）[4][5]钢球滚下时，钢球的重力势能转化为钢球的动能，钢球碰撞后继续运动，钢球的一部分动能转化为木块的动能，木块运动过程中，动能转化为内能，所以钢球的重力势能大于木块克服摩擦力所做的功；钢球碰后反弹时的动能小于碰撞前的动能，反弹后，钢球的动能转换为重力势能，钢球的重力势能比刚下滑时的重力势能小，因此，钢球碰后反弹至斜面的最大高度比开始下落时的高度小。
（3）[6]小球撞击木块后，小球偏离了原来的轨道，说明球在撞击木块时偏离了方向，要让球滑下时方向不偏可以让球在凹形槽中运动。
学习任务三：势能
小组合作学习：指导学生以小组合作方式阅读课本第69页有关内容，回答下列问题：
（1）什么叫重力势能？
（2）重力势能的大小与什么因素有关？请设计一个实验来验证你的结论。
（3）举例说明哪些物体具有重力势能。
（4）什么叫弹性势能？
（5）弹性势能的大小与什么因素有关？请用实验验证你的结论。
（6）举例说明哪些物体具有弹性势能。
小组分享交流成果，教师总结归纳知识点。
【总结】
三、势能：重力势能和弹性势能是最常见的两种势能。
1、重力势能：
（1）定义：物体由于高度而具有的能，叫做重力势能。
（2）大小：物体的质量越大，位置越高，它具有的重力势能越大。
2、弹性势能：
（1）定义：物体由于发生弹性形变而具有的能，叫做弹性势能。
（2）大小：同一物体的弹性形变越大，它具有的弹性势能就越大。
【及时反馈2】
2、请你判断下列物体具有哪种形式的能量：
（1）在水平公路上行驶的汽车；
（2）悬挂在天花板上的吊灯；
（3）在空中飞行的飞机；
（4）被拉开的弓。
答案：（1）动能 （2）重力势能 （3）动能、重力势能
（4）弹性势能
3．下列选项中，物体具有弹性势能的是（ ）
A．被跳水运动员压弯的跳板B．矗立在高山上的巨石
C．水平地面上行驶的汽车D．空中上升的篮球
【答案】A
【详解】A．被跳水运动员压弯的跳板由于发生弹性形变具有弹性势能，故A符合题意；
B．矗立在高山上的巨石具有重力势能，故B不符合题意；
C．水平地面上行驶的汽车由于运动具有动能，故C不符合题意；
D．空中上升的篮球具有动能和重力势能，故D不符合题意。
故选A。
4．如图所示是“探究影响重力势能大小因素”的实验，装置：由沙子，铁块，铁钉组成（mA＝mC＜mB，hA＝hB＜hC），下面是猜想：
猜想一：重力势能大小与物体质量有关
猜想二：重力势能大小与物体所处高度有关
猜想三：重力势能大小与物体密度有关
（1）物体重力势能大小通过_______反映。
（2）验证猜想一可选择_______两幅图，得出的结论是_______。
（3）实验室还提供了与A，C质量相同的铜块和铝块：通过实验得出的结论是_______。
【答案】 铁钉陷入沙子深度 ①② 见解析 见解析
【详解】（1）[1]根据转换法，通过铁钉陷入沙面的深度来反映重力势能的大小。
（2）[2][3]研究物体的重力势能大小与物体质量有关，要控制物体所处高度相同，而铁块的质量不同，可选择①②两幅图，因mA＜mB，且B铁钉陷入沙面的深度更大，故得出的结论是：当物体所处高度相同时，物体质量越大，重力势能越大。
（3）[4]通过实验得出的结论是：当物体所处高度和质量相同时，重力势能与物体密度无关。
回忆课堂，进行小结
结合板书，进行本节课小结，最后进行课堂检测

思考
阅读、思考、回答问题
分析、回答
做笔记
思考、分析
做笔记
思考、分析、交流、回答问题
进行实验，探究动能的影响因素
做笔记
分析、回答
讨论、交流、回答问题
练习、回答
阅读、思考、分析、回答问题
做笔记
练习、回答、订正
回顾课堂，进行小结
从生活常见事物入手，从生活走向物理
带着问题寻找答案，锻炼学生的分析能力
带着问题寻找答案，锻炼学生的分析能力
带着问题寻找答案，锻炼学生的分析能力
通过实验得到动能的影响因素，锻炼学生的动手能力，归纳能力
带着问题寻找答案，锻炼学生的分析能力
学以致用，及时反馈
带着问题寻找答案，锻炼学生的分析能力
学以致用，及时反馈
整理知识，让知识形成一个完整的知识体系。
课堂检测
1．高空中匀速直线飞行的飞机，向地面投下救灾物资，则飞机的动能和重力势能的变化情况（ ）
A．动能、重力势能都不变
B．动能不变，重力势能变大
C．重力势能不变，动能变大
D．动能、重力势能都变小
【答案】D
【详解】飞机沿水平方向匀速飞行，空投物资时，速度不变，高度不变，但飞机的质量变小，所以它的动能和重力势能都减小，故D符合题意。
故选D。
2．垂直升降式立体车库能有效缓解车位不足的问题。停在载车板上的汽车匀速上升过程中，下列说法正确的是（ ）
A．动能不变，重力势能不变B．动能不变，重力势能增大
C．动能增大，重力势能不变D．动能增大，重力势能增大
【答案】B
【详解】汽车在匀速上升的过程中，质量不变，速度不变，则动能不变，同时高度增加，故重力势能增大，故ACD不符合题意，B符合题意。
故选B。
3．如图所示，运动员用弹簧拉力器锻炼身体时，将拉力器从原长逐渐缓慢拉伸到某一伸长状态（不超过弹性限度），下列说法正确的是（ ）
A．未被拉伸的拉力器弹簧具有弹性势能
B．在拉伸过程中，拉力器的弹簧产生的弹力逐渐变大
C．拉力器被水平拉长的过程中，人对拉力器没有做功
D．拉力器被水平拉长的过程中，手对拉力器的力大于拉力器对手的力
【答案】B
【详解】A．未被拉伸的拉力器的弹簧没有发生弹性形变，不具有弹性势能，故A错误；
B．在拉伸过程中，拉力器的弹簧形变程度变大，所产生的弹力逐渐变大，故B正确；
C．在这一次锻炼过程中，对拉力器施加了力，弹簧在力的方向上通过了距离，因此运动员对拉力器做了功，故C错误；
D．手对拉力器的力与拉力器对手的力是一对相互作用力，二力大小相等，故D错误。
故选B。
4．2022年4月16日神舟十三号载人飞船返回舱在东风着陆场完美着陆。图中返回舱减速下落时，下列说法正确的是（ ）
A．动能减小，重力势能减小B．动能减小，重力势能增大
C．动能增大，重力势能减小D．动能增大，重力势能增大
【答案】A
【详解】返回舱减速下落时，质量不变，速度变小，动能变小，高度变小，重力势能减小，故A正确，BCD错误。
故选A。
5．为创建文明城市，环卫工人采用电动扫地车将水平地面上的杂物吸入车内，在此过程中，扫地车整体的惯性_______，当关闭吸尘功能后，扫地车继续匀速前进，扫地车整体的动能_______ ，重力势能______ 。（均选填“不变”、“变大”或“变小”）
【答案】 变大 不变 不变
【详解】[1]环卫工人采用电动扫地车将水平地面上的杂物吸入车内，扫地车的质量变大，惯性变大。
[2][3]当关闭吸尘功能后，扫地车继续匀速前进，速度不变，动能不变；高度不变，重力势能不变。
6．道路交通安全法规定：严禁车辆超载。这是因为超载车辆的质量_______，对路面的压力_______，在轮胎的受力面积一定时，车辆对路面的压强_______，会使路面、桥梁的使用年限大大缩短；车辆超载时行车中危险性会增大，因为其惯性_______，容易发生交通事故；在速度一定时，超载车辆的动能会_______，一旦发生交通事故，其破坏力会更大。（以上均选填“增大”“减小”或“不变”）
【答案】 增大 增大 增大 增大 增大
【详解】[1][2][3]超载车辆的质量增大，重力增大，则对路面的压力增大，在轮胎的受力面积一定时，根据可知，车辆对路面的压强增大。
[4]车辆超载后质量增大，因此惯性增大，制动距离增长，遇到紧急情况不容易刹车，危险性增大。
[5]在速度一定时，超载车辆的质量变大，动能会增大，一旦发生交通事故，其破坏力会更大。
7．机械手表里拧紧的发条具有______能，可以带动小齿轮和指针转动；风具有______能，可以推动帆船航行；打桩机举高的重锤具有______能，可以完成打桩工作。
【答案】 弹性势 动 重力势
【详解】[1]拧紧的发条发生了弹性形变，所以其具有弹性势能。
[2]风是流动的空气，由于其运动，所以其具有动能。
[3]举高的锤由于相对于地面位置被举高，所以其具有重力势能。
8．如图所示，小明在玩蹦蹦杆，在小明将蹦蹦杆中的弹簧向下压缩的过程中，小明的重力势能______，弹簧的弹性势能______。（选填“增大”、“减小”或“不变”）
【答案】 减小 增大
【详解】[1][2]小明将蹦蹦杆中的弹簧向下压缩的过程中，小明的质量不变，高度降低，因此重力势能减小；弹簧受力压缩，弹性形变程度增大，因此弹性势能增大。
9．在“探究影响动能大小的因素”实验时，小明提出了如下猜想，实验步骤如图所示。

（1）由“十次车祸九次快”可猜想：汽车的动能可能跟___________有关：由“安全驾驶莫超载”可猜想：汽车的动能可能跟___________有关；
（2）该实验所探究物体的动能是指___________（选填“木块”“钢球”或“斜面”）的动能；
（3）要探究动能大小与物体质量的关系，应保证钢球达到水平面的速度相同，为了达到这一目的所采取的具体操作方法是__________________
（4）小明根据乙、丙两图得出结论：物体的动能大小与质量有关，他的结论是否正确？___________（选填“正确”或“错误”），理由是_________________。
【答案】 速度 质量 钢球 让小球从同一位置同一高度由静止滑下 错误 没有控制速度相同
【详解】（1）[1][2]“十次车祸九次快”指的是汽车速度快容易造成车祸，所以动能的大小与速度有关；“安全驾驶莫超载”指的是汽车的质量大，容易造成事故，所以动能的大小与质量有关。
（2）[3]钢球从斜面上滚下时具有动能，所以探究的是钢球的动能。
（3）[4]要探究动能大小与物体质量的关系，应保持钢球的速度相同，质量不同，所以应使质量不同的钢球从斜面的同一高度由静止滚下，保证铁球达到水平面的速度相同。
（4）[5][6]要探究钢球动能与质量的关系，需要控制钢球到达水平面时的速度相同，即不同质量的钢球从同一高度由静止滑下，而乙、丙两图没有让钢球从同一高度滚下，没有控制钢球的速度相同，所以小明的结论错误。
板书设计
第十一章 第3节 动能和势能
（一）能量
1．能量：物体能够对外做功，我们就说这个物体具有能量，简称能。一个物体能够做的功越多，表示这个物体的能量越大。
（2）能量的单位：焦耳（J）。
（二）动能
1.定义：物体由于运动而具有的能，叫做动能。
2.大小：质量相同的物体，运动的速度越大，它的动能越大；运动速度相同的物体，质量越大，它的动能也越大。
（三）势能：重力势能和弹性势能是最常见的两种势能。
1.重力势能：
（1）定义：物体由于高度而具有的能，叫做重力势能。
（2）大小：物体的质量越大，位置越高，它具有的重力势能越大。
2.弹性势能：
（1）定义：物体由于发生弹性形变而具有的能，叫做弹性势能。
（2）大小：同一物体的弹性形变越大，它具有的弹性势能就越大。
教学反思
探究动能大小与哪些因素有关是本节课的重点。学生通过探究实验，感知动能大小与质量和速度的定性关系，又通过反馈练习和列举生活中具体有关动能的事例，使学生对影响动能大小的因素形成清楚的认识，体现了“从生活走向物理，从物理走向社会的理念”，使学生认识到物理就在身边，物理是有用的。