初中物理人教版八年級(jí)下第十一章功和機(jī)械能第3節(jié)動(dòng)能和勢能【市一等獎(jiǎng)】

《動(dòng)能和勢能》教學(xué)設(shè)計(jì)江蘇省豐縣初級(jí)中學(xué)劉慶賀一、教學(xué)目標(biāo)（一）知識(shí)與技能1．能通過實(shí)例從做功的角度描述能量。能說出能量與做功的關(guān)系。記住能的單位。2．能利用實(shí)例或?qū)嶒?yàn)初步認(rèn)識(shí)動(dòng)能、勢能的概念，并能運(yùn)用其解釋相關(guān)的現(xiàn)象。3．能通過實(shí)驗(yàn)探究，了解動(dòng)能、勢能的大小跟哪些因素有關(guān)。（二）過程與方法1．通過觀察認(rèn)識(shí)動(dòng)能勢能的存在，通過歸納概括得到動(dòng)能勢能的概念。2．在了解動(dòng)能、勢能的大小跟哪些因素有關(guān)的活動(dòng)中，學(xué)會(huì)用科學(xué)探究的方法研究物理問題。（三）情感態(tài)度與價(jià)值觀1．具有從能量的角度分析物理問題的意識(shí)。2．通過科學(xué)探究，使學(xué)生經(jīng)歷基本的科學(xué)探究過程，學(xué)習(xí)科學(xué)探究方法，發(fā)展初步的科學(xué)探究能力，形成尊重事實(shí)、探索真理的科學(xué)態(tài)度。二、教學(xué)重難點(diǎn)本節(jié)內(nèi)容由“動(dòng)能”“勢能”兩部分構(gòu)成。其中，動(dòng)能、重力勢能和彈性勢能概念的引入均以能做功的物體具有能量的思想為基礎(chǔ)。教科書先簡單介紹功和能的關(guān)系，然后通過大量實(shí)例讓學(xué)生感受到動(dòng)能、勢能的存在。影響動(dòng)能和勢能大小的因素是本節(jié)教學(xué)的重點(diǎn)，也是難點(diǎn)。其中涉及測量量的轉(zhuǎn)換問題。教科書安排了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生通過觀察實(shí)驗(yàn)認(rèn)識(shí)動(dòng)能的大小與什么因素有關(guān)。這個(gè)實(shí)驗(yàn)是進(jìn)一步認(rèn)識(shí)勢能的基礎(chǔ)，可以引導(dǎo)學(xué)生利用身邊的器材設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，加強(qiáng)他們的實(shí)踐體驗(yàn)。教學(xué)重點(diǎn)：影響動(dòng)能和勢能大小的因素。教學(xué)難點(diǎn)：影響動(dòng)能和勢能大小的因素。三、教學(xué)策略首先在學(xué)生學(xué)過的功的知識(shí)的基礎(chǔ)上，直接從功和能的關(guān)系引入了能量的初步概念，不追求嚴(yán)密性，這是因?yàn)槌踔兄灰髮W(xué)生對能量的概念有初步的認(rèn)識(shí)。接著列舉了風(fēng)、流水等能夠做功，以便使學(xué)生對運(yùn)動(dòng)物體具有能量形成比較清楚的具體印象，同時(shí)也為講水能和風(fēng)能的利用埋下伏筆。由此引出了動(dòng)能的概念，用實(shí)驗(yàn)說明動(dòng)能的大小跟速度、質(zhì)量的關(guān)系，能夠培養(yǎng)學(xué)生的觀察分析能力，勢能的教學(xué)也是從做功的角度先引入勢能概念，再由實(shí)驗(yàn)或觀察生活中的現(xiàn)象學(xué)習(xí)決定勢能大小的因素。四、教學(xué)資源準(zhǔn)備多媒體課件、木塊、彈簧、橡皮筋、斜槽、不同質(zhì)量的鋼球、玻璃球等。五、教學(xué)過程教學(xué)環(huán)節(jié)教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖導(dǎo)入新課（5分鐘）當(dāng)一個(gè)力作用在物體上，物體在這個(gè)力的作用下，沿力的方向上通過了一段距離，這個(gè)力的作用有了成效，就說這個(gè)力做了功。演示：用手推動(dòng)木塊，使木塊運(yùn)動(dòng)一段距離。在此過程中，手的推力是否做了功？出示斜槽，并演示鋼球從斜槽上滾下，在水平桌面上撞擊木塊，使木塊移動(dòng)了一段距離。讓學(xué)生分析碰撞過程中，做沒做功?利用學(xué)生分析的結(jié)果“鋼球?qū)δ緣K做了功”引入能量的概念：一個(gè)物體能夠做功，我們就說它具有能量。可見物理學(xué)中，能量和功有著密切的聯(lián)系，能量反映了物體做功的本領(lǐng)。不同的物體做功的本領(lǐng)也不同。一個(gè)物體能夠做的功越多，表示這個(gè)物體的能量越大。物體具有能量的形式是多種多樣的，以后我們將逐步認(rèn)識(shí)各種形式的能量

學(xué)生思考并回答，木塊在推力的方向上通過了距離，推力做了功。

學(xué)生思考并回答，滾下的鋼球撞擊木塊，對木塊有力，并使木塊移動(dòng)了一段距離，鋼球?qū)δ緣K做了功。

功和能有密切聯(lián)系，從做功直接引入能的概念。并為下面設(shè)計(jì)探究影響動(dòng)能大小的因素做好了鋪墊新課教學(xué)（30分鐘）一、動(dòng)能剛才的實(shí)驗(yàn)中鋼球撞擊木塊能夠做功，若將鋼球靜止停靠在木塊一側(cè)，鋼球還能夠?qū)δ緣K能夠做功嗎？(邊講邊演示)。讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到只有運(yùn)動(dòng)的鋼球才能推動(dòng)木塊做功?？偨Y(jié)出動(dòng)能概念：物體由于運(yùn)動(dòng)而能夠做功，它們具有的能量叫做動(dòng)能。引導(dǎo)學(xué)生廣泛地列舉事例，說明運(yùn)動(dòng)的空氣、水和各種物體都能夠做功，而具有動(dòng)能。概括出“一切運(yùn)動(dòng)的物體都具有動(dòng)能”?？耧L(fēng)能撼動(dòng)大樹，而微風(fēng)只能搖動(dòng)樹葉，說明動(dòng)能有大有小，你能猜想一下動(dòng)能的大小可能與什么因素有關(guān)？現(xiàn)在我們要利用桌上的斜面、小球、木塊來探究動(dòng)能的大小與物體的質(zhì)量、運(yùn)動(dòng)的速度有怎樣的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)前，我們先思考幾個(gè)問題：（1）實(shí)驗(yàn)時(shí)如何比較動(dòng)能的大?。浚?）動(dòng)能的大小可能與兩個(gè)或兩個(gè)以上的因素有關(guān)，在實(shí)驗(yàn)中應(yīng)如何具體操作？（3）研究動(dòng)能與質(zhì)量關(guān)系時(shí)，應(yīng)該改變哪一個(gè)物理量？應(yīng)該讓哪一個(gè)物理量不改變？如何控制質(zhì)量不同的小球撞擊物體時(shí)的速度相同？（4）研究動(dòng)能與速度關(guān)系時(shí)，應(yīng)該改變哪一個(gè)物理量？應(yīng)該讓哪一個(gè)物理量不改變？如何控制質(zhì)量相同的小球撞擊物體的速度不同？（5）設(shè)計(jì)出實(shí)驗(yàn)步驟，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。讓學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)后得出結(jié)論：質(zhì)量相同時(shí)，速度越大的物體具有的動(dòng)能越大；速度相同時(shí)，質(zhì)量越大的物體具有的動(dòng)能越大；物體的動(dòng)能與物體的速度和質(zhì)量有關(guān)，速度越大，質(zhì)量越大，物體具有的動(dòng)能就越大

學(xué)生觀察并分析回答，靜止的鋼球不能使木塊移動(dòng)，所以不能夠?qū)δ緣K做功。

學(xué)生積極思考，并回答問題。啟發(fā)同學(xué)得出，動(dòng)能的大小可能與物體的質(zhì)量、運(yùn)動(dòng)的速度有關(guān)。

學(xué)生分析討論后回答：（1）使小球從斜面滑下，撞擊平面上的物塊，被撞物塊的運(yùn)動(dòng)距離越長，運(yùn)動(dòng)小球所具有的動(dòng)能就越大。（2）采用控制變量法。

（3）應(yīng)該使質(zhì)量不同，讓速度相同。使小球分別從斜面的同一高度由靜止?jié)L下，就能使小球撞擊物體時(shí)的速度相同。（4）應(yīng)該使質(zhì)量相同，讓速度不同。取同一個(gè)小球從斜面的不同高度滾下。就能使小球撞擊物體時(shí)的速度不同。

運(yùn)用事例對比進(jìn)行思考，學(xué)生易于接受新知識(shí)。

風(fēng)、流水等能夠做功，以便使學(xué)生對運(yùn)動(dòng)物體具有能量形成比較清楚的具體印象，同時(shí)也為講水能和風(fēng)能的利用埋下伏筆。

運(yùn)用轉(zhuǎn)換和控制變量的思想設(shè)計(jì)并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力

二、重力勢能演示：木塊靜止放在水平桌面上，問：木塊受到重力，重力對木塊做功嗎？怎樣才能使重力對木塊做功？讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到物體被舉高而具有能量，這種能量與重力有關(guān)，物理學(xué)叫做重力勢能。思考：木塊和鉛球都被舉高，它們具有的重力勢能相同嗎？在此基礎(chǔ)上，讓學(xué)生思考：（1）重力勢能可能與什么因素有關(guān)？（2）實(shí)驗(yàn)時(shí)如何比較重力勢能的大?。浚?）你應(yīng)該采用什么實(shí)驗(yàn)方法來探究？（4）設(shè)計(jì)出實(shí)驗(yàn)步驟，并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。學(xué)生實(shí)驗(yàn)后得出結(jié)論：物體被舉的高度相同時(shí)，質(zhì)量越大的物體具有的重力勢能越大；質(zhì)量相同時(shí)，舉得越高的物體具有的重力勢能越大；物體的重力勢能與物體的被舉的高度和質(zhì)量有關(guān)，被舉的高度越大，質(zhì)量越大，物體具有的動(dòng)能就越大

學(xué)生分析思考：木塊靜止放在水平桌面塊沒有在重力方向上移動(dòng)上時(shí)，木，此時(shí)重力不做功。要讓重力對木塊做功，可以讓木塊舉高后釋放

重力勢能概念的引入也以能做功的物體具有能量的思想為基礎(chǔ)。

有了前面研究動(dòng)能的實(shí)驗(yàn)做基礎(chǔ)，再學(xué)習(xí)研究重力勢能的實(shí)驗(yàn)變得較為容易，教師適當(dāng)點(diǎn)播即可

三、彈性勢能（教師邊演示，邊講授）一個(gè)彈簧，把一個(gè)砝碼放在彈簧上的小木板上，用力將彈簧壓縮，使其發(fā)生彈性形變。此時(shí)，彈簧靜止，沒有動(dòng)能。彈簧也沒有被舉高，也沒有重力勢能?？墒谴蠹蚁胂?，彈簧能不能做功？總結(jié)：被壓縮的彈簧也具有能。這種能區(qū)別于動(dòng)能和重力勢能，它是由于物體發(fā)生了彈性形變而具有的能。所以，發(fā)生彈性形變的物體具有的能叫彈性勢能。物體在很多情況下都具有彈性勢能。射箭用的弓被拉滿時(shí)產(chǎn)生彈性形變，具有彈性勢能。鐘表的發(fā)條在卷緊時(shí)具有彈性勢能，通過做功來帶動(dòng)鐘表機(jī)件正常轉(zhuǎn)動(dòng)。讓學(xué)生表演用橡皮筋彈射紙彈的游戲。用不同的力使橡皮筋形變程度不同，觀察紙彈彈射的距離有何不同？指出：物體的彈性勢能的大小跟形變大小有關(guān)，彈性形變越大，它具有的彈性勢能越大。重力勢能和彈性勢能都叫做勢能學(xué)生觀察到：放開手，砝碼被彈簧舉起來，說明被壓縮的彈簧能夠做功，也具有能。

橡皮筋形變程度不同，紙彈彈射的距離不同，說明橡皮筋對紙彈的做功不同，進(jìn)一步說明橡皮筋具有的彈性勢能不同

彈性勢能概念的引入也以能做功的物體具有能量的思想為基礎(chǔ)。

讓學(xué)生親自參與實(shí)驗(yàn)，體會(huì)物理就在身邊課堂小結(jié)（5分鐘）通過今天的學(xué)習(xí)，同學(xué)們有哪些收獲？在實(shí)驗(yàn)探究中又存在哪些問題？還有什么想探究的問題？學(xué)生可以個(gè)別回答，或相互交流，在交流的基礎(chǔ)上進(jìn)行學(xué)習(xí)小結(jié)促進(jìn)知識(shí)的鞏固掌握。提升學(xué)生的交流表達(dá)能力

《動(dòng)能和勢能》同步測試江蘇豐縣初級(jí)中學(xué)董慧玲一、選擇題1．關(guān)于彈性勢能的說法正確的是（

）A．橡皮泥的形變越大，它具有的彈性勢能越大B．彈簧的彈性越大，它具有的彈性勢能越大C．彈簧越長，它具有的彈性勢能越大D．對于給定的彈簧來說，它的彈性形變越大，它具有的彈性勢能越大答案：D解析：判斷一個(gè)物體是否具有彈性勢能，關(guān)鍵看此物體是否發(fā)生了彈性形變，若此物體發(fā)生的是塑性形變，則此物體不具有彈性勢能，A錯(cuò)。同一物體，彈性形變越大，它具有的彈性勢能越大，D正確。彈簧有彈性而沒有發(fā)生形變，則不會(huì)有彈性勢能。同樣彈簧很長而沒有發(fā)生形變，也不會(huì)有彈性勢能。B、C錯(cuò)誤。2．關(guān)于重力勢能的說法，正確的是（

）A．質(zhì)量大的物體，重力勢能一定大B．被舉得高的物體，重力勢能一定大C．質(zhì)量相等的物體，被舉得越高，重力勢能就越大D．質(zhì)量相等的物體，速度越大，重力勢能就越大答案：C解析：判斷一個(gè)物體是否具有重力勢能，關(guān)鍵看此物體有沒有被舉高，若被舉高了，則物體具有重力勢能。重力勢能除與物體所在的高度有關(guān)，還與物體質(zhì)量有關(guān)。質(zhì)量大的物體，如果被舉的高度不大，重力勢能不一定大，A錯(cuò)。被舉得高的物體，如果質(zhì)量較小，重力勢能不一定大，B錯(cuò)。重力勢能大小與物體速度無關(guān)，D錯(cuò)。3．（2023年臨沂中考題）人騎自行車下坡，速度會(huì)越來越快，在這過程中（

）A．人和車的動(dòng)能保持不變

B．人和車的動(dòng)能增大C．人和車的動(dòng)能減小

D．人和車的重力勢能增大答案：B解析：動(dòng)能的大小既與速度有關(guān)，也與質(zhì)量有關(guān)。質(zhì)量越大，速度越大，動(dòng)能越大。重力勢能除與物體所在的高度有關(guān)，還與物體質(zhì)量有關(guān)。質(zhì)量越大被舉的高度越高，重力勢能越大。人騎自行車下坡時(shí)，質(zhì)量不變，速度越來越快，動(dòng)能增大。下坡時(shí)，高度減小，重力勢能減小。4．司機(jī)開車上坡前，往往加大油門，以提高汽車的速度，這是為了（

）A．增大動(dòng)能

B．增大勢能

C．增大慣性

D．減小阻力答案：A解析：物體的動(dòng)能大小由物體的質(zhì)量和物體的速度兩個(gè)因素決定，并且質(zhì)量越大，速度越大，物體的動(dòng)能就越大。汽車上坡前，加大油門，可以提高汽車的速度，增大車的動(dòng)能；上坡時(shí)，汽車的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢能，動(dòng)能越大、轉(zhuǎn)化的重力勢能越大，這樣更有利于爬坡，故A正確、B錯(cuò)；質(zhì)量是決定慣性大小的因素，而汽車的質(zhì)量不變，所以其慣性不變，故C錯(cuò)；汽車對地面的壓力和地面的粗糙程度不變，所以汽車所受阻力不變，故D錯(cuò)。5．跳傘運(yùn)動(dòng)員在空中勻速下落的過程中，他的（

）A．動(dòng)能增大，重力勢能不變B．動(dòng)能不變，重力勢能增大C．動(dòng)能、重力勢能都不變D．動(dòng)能不變，重力勢能減小答案：D解析：由于運(yùn)動(dòng)員在空中勻速下落，質(zhì)量和速度都沒發(fā)生變化，故動(dòng)能不變；在下落過程中，高度降低，所以重力勢能減小。6．在空中沿水平方向勻速飛行的一架飛機(jī)，正在向?yàn)?zāi)區(qū)空頭物資，空投過程中，飛機(jī)的動(dòng)能和勢能的變化情況是（

）A．動(dòng)能和重力勢能都增大

B．動(dòng)能和勢能都減小C．動(dòng)能減小，重力勢能增大

D．動(dòng)能不變，重力勢能不變答案：B解析：沿水平方向勻速飛行的飛機(jī)，其速度和飛行高度都不變?？胀段镔Y過程中，飛機(jī)的總質(zhì)量變小，所以飛機(jī)的動(dòng)能和勢能都減小。7．（2023年荊門市中考題）有一種運(yùn)動(dòng)叫蹦極，如圖1所示是蹦極運(yùn)動(dòng)的簡化示意圖，彈性繩一端固定在O點(diǎn)，另一端系住運(yùn)動(dòng)員，運(yùn)動(dòng)員從O點(diǎn)自由下落，A點(diǎn)處彈性繩自然伸直。B點(diǎn)是運(yùn)動(dòng)員受到的重力與彈性繩對運(yùn)動(dòng)員拉力相等的點(diǎn)，C點(diǎn)是蹦極運(yùn)動(dòng)員到達(dá)的最低點(diǎn)，運(yùn)動(dòng)員從O點(diǎn)到C點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)過程中忽略空氣阻力，則（

）圖1A．從O至C運(yùn)動(dòng)員速度一直減小B．從O點(diǎn)至A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)員機(jī)械能不守恒，從A點(diǎn)至C點(diǎn)機(jī)械能守恒C．從O至A過程中運(yùn)動(dòng)員速度增大，從A至C過程中運(yùn)動(dòng)員速度減小D．從O至B過程中運(yùn)動(dòng)員速度增大，從B至C過程中運(yùn)動(dòng)員速度減小答案：D解析：根據(jù)題意可知，從O點(diǎn)到B點(diǎn)的過程中，重力大于彈性繩對運(yùn)動(dòng)員拉力，因此速度越來越大；從B點(diǎn)到C點(diǎn)的過程中，彈性繩對運(yùn)動(dòng)員拉力大于重力，運(yùn)動(dòng)員的速度開始減小，到達(dá)C點(diǎn)時(shí)，速度為零；由于不計(jì)空氣阻力，因此整個(gè)過程能量守恒。8．一個(gè)物體在平衡力的作用下（

）A．它的動(dòng)能一定不變

B．它的重力勢能一定不變C．它的彈性勢能一定不變

D．無法確定答案：A解析：物體在平衡力的作用下可能處于靜止，也可能處于勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。當(dāng)處于靜止時(shí)，它的動(dòng)能一定不變，重力勢能也一定不變。當(dāng)處于勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí)，它的動(dòng)能一定不變。重力勢能則不好確定，如果物體沿水平方向運(yùn)動(dòng)，則高度不變，重力勢能一定不變；如果物體勻速上升，則高度增大，重力勢能增大；如果物體勻速下落，則高度減小，重力勢能減小。綜上，物體在平衡力的作用下，無論處于靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，無論沿什么方向運(yùn)動(dòng)，它的動(dòng)能一定不變。二、填空題9．（2023年南京中考題）如圖2是豎直向上拋出的小球上升過程中每隔相等的時(shí)間曝光一次所得的照片。從圖中可以判斷：小球在a、b位置間的平均速度

（選填“大于”“小于”或“等于”）在c、d位置間的平均速度；在上升過程中，小球的重力勢能

（選填“逐漸增大”“逐漸減小”或“不變”）。圖2答案：大于

逐漸增大解析：（1）由圖可以看出，在相同時(shí)間內(nèi)，小球在ab位置間運(yùn)動(dòng)的路程大于小球在cd間運(yùn)動(dòng)的路程，所以小球在a、b位置間的平均速度大于在c、d位置間的平均速度。（2）在上升過程中，小球的質(zhì)量不變，高度逐漸變大，所以小球的重力勢能逐漸增大。10．（2023年慶陽中考題）如圖3所示，甲是探究“動(dòng)能的大小與什么因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)裝置，實(shí)驗(yàn)中讓同一鋼球從斜面上不同的高度由靜止?jié)L下，碰到同一木塊上。乙是探究“阻力對物體運(yùn)動(dòng)的影響”的實(shí)驗(yàn)裝置，實(shí)驗(yàn)中讓同一小車從斜面上相同的高度由靜止滑下，在粗糙程度不同的水平面上運(yùn)動(dòng)。請回答下列問題：圖3（1）甲實(shí)驗(yàn)的目的是探究鋼球動(dòng)能的大小與

的關(guān)系；實(shí)驗(yàn)時(shí)，它是通過觀察

，從而判斷鋼球動(dòng)能的大小。（2）進(jìn)行乙實(shí)驗(yàn)時(shí)，每一次都讓同一小車從斜面上相同的高度由靜止滑下，其目的是使小車在水平面運(yùn)動(dòng)的起始

相同；通過觀察小車在粗糙程度不同的水平面上運(yùn)動(dòng)距離的大小來判斷小車在不同的水平面受

的大小。從而可以推理：如果運(yùn)動(dòng)的物體不受力，它將

。答案：（1）速度

木塊B移動(dòng)的距離；（2）速度

阻力

作勻速直線運(yùn)動(dòng)解析：（1）同一鋼球的質(zhì)量相同，從斜面上不同的高度滾下，到達(dá)斜面底端的速度不同，由此可知：此實(shí)驗(yàn)研究的是動(dòng)能大小與速度的關(guān)系。鋼球把木塊推出去的越遠(yuǎn)，鋼球?qū)δ緣K做的功就越多，表明鋼球的動(dòng)能越多。（2）小車從斜面的同一高度滑下的目的是為了控制小車到斜面底端的速度相同。小車受到的阻力越大，運(yùn)動(dòng)的距離越短。因此可以通過小車運(yùn)動(dòng)距離的長短來體現(xiàn)阻力的大小。如果運(yùn)動(dòng)的物體不受力，它將做勻速直線運(yùn)動(dòng)。三、實(shí)驗(yàn)題11．小明利用裝有細(xì)沙的盒子、小桌、砝碼、木塊等器材，探究“重力勢能的大小與哪些因素有關(guān)”，其過程如圖4所示。（1）小明通過觀察什么來判斷重力勢能的大??？（2）分析比較甲、乙兩圖中的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，得出的結(jié)論是什么？（3）圖乙和圖丙探究的問題是什么？答案：（1）小桌陷入沙中的深度；（2）質(zhì)量相同的物體，高度越高，具有的重力勢能越大；（3）重力勢能大小與質(zhì)量的關(guān)系。解析：（1）能是物體具有的做功的本領(lǐng)，要判斷重力勢能的大小，就要看物體對小桌做功的大小，即小桌陷入沙中的深度。這里運(yùn)用了轉(zhuǎn)換法。（2）分析比較甲、乙兩圖中的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，可以看出是同一個(gè)砝碼被舉高的高度不同。因而得出的結(jié)論是：質(zhì)量相同的物體，高度越高，具有的重力勢能越大。（3）觀