11.4 认识动能和势能-【木牍中考●名师教案】2024-2025学年九年级上册物理(沪粵版)

11.4　认识动能和势能 ◇教学目标◇ 知识目标 1.知道什么是动能、重力势能、弹性势能和机械能。 2.知道动能、重力势能、弹性势能分别与哪些因素有关。 能力目标 1.通过描述所观察各种能量现象的主要特征，培养学生的观察能力和分析概括能力。 2.通过探究动能和势能分别跟哪些因素有关，学习运用控制变量研究问题的方法，进一步加强科学探究方法的教育。 素养目标 通过探究实验和合作学习，培养学生严谨的科学态度、敢于探索创新的科学精神及交流合作的团队意识。 ◇教学重难点◇ 教学重点 初步认识动能和势能以及它们受哪些因素影响。 教学难点 理解质量、速度与动能的关系。 ◇教学过程◇ 一、新课导入 “10.1”黄金周假期，小明同学全家去旅游，在高速路上看到如图所示标志牌，小明发现小轿车、大型客车、载货汽车最高行驶速度不同。爱思考的小明想：为什么要对机动车的最高行驶速度进行限制？为什么在同样的道路上，对不同车型设定不一样的最高行驶速度？ 二、教学步骤 探究点1　什么是能 [阅读课本]P14“什么是能” [思考]什么是能？ [提示]物体能够对别的物体做功，我们就说这个物体具有能量或能。 [小组讨论]如何理解能量与做功的关系？ [归纳提升]在物理学中，能量和做功有密切的联系，能量反映了物体做功的本领。一个物体能做的功越多，这个物体的能量就越大。能的单位和功的单位相同，都是焦耳。 探究点2　动能的大小跟哪些因素有关 [阅读课本]P15～16“动能的大小跟哪些因素有关” [思考]仔细观察教材图11－20和11－21，分析思考下列问题：1.以上这些物体是否具有能量？为什么？ 2.它们为什么能够做功？ 3.这种形式的能应该怎样命名？能否试着给这种能下一个概念？ [提示]1.具有能量，因为它们都能做功。 2.因为它们都是运动的。 3.动能，物体由于运动具有的能叫做动能。 [小组讨论]影响动能的因素有哪些？ [归纳提升]影响动能大小的因素有质量和速度。质量相同时，速度越大的物体能做的功越多，表明它具有的动能越大；速度相同时，质量越大的物体能做的功越多，表明它具有的动能大。 [思考]在探究物体动能的大小与哪些因素有关的实验中，让小车从斜面上由静止释放，小车下滑后撞击斜面底端的木块。请回答下列问题： （1）实验的研究对象是　　　　（选填“小车”或“木块”），其动能的大小是通过　　　　来反映的。 （2）让同一小车从斜面不同高度由静止释放，如图甲、乙所示，是探究动能大小与　　　　的关系，得出的结论是　　　　　　　。 （3）实验中若使用的木块质量较大，为确保实验仍有较明显的现象，有很多种方法。请写出一种方法：　　　　　　　。 [分析]此类实验题目是考查对控制变量法和转换法的掌握情况，及如何正确地对实验现象进行分析，归纳出正确的结论和设计实验方案的能力。 （1）实验中让小车从斜面上由静止释放，小车下滑后撞击斜面底端的木块，木块被推动的距离越远，小车对木块做功越多，说明小车动能越大，故实验是探究小车动能大小的，其动能的大小是通过木块被推动的距离来反映的。 （2）为了探究动能大小与速度的关系应控制小车的质量不变，改变小车的速度，小车下滑到水平面的速度由小车在斜面上从静止开始下滑的高度决定，结合题干中甲、乙两图分析小车速度和高度的关系，便可得出结论。 （3）可以从增大速度，从而增大动能的方法，或在水平面上受的摩擦力小一些两方面考虑。 [答案]（1）小车　木块被推动的距离　（2）速度　质量相同时，物体速度越大，动能越大　（3）增大小车下滑的高度（或通过减小接触面粗糙程度的方法来减小摩擦力） 探究点3　势能的大小跟哪些因素有关 [阅读课本]P17～18“势能的大小跟哪些因素有关” [思考]1.被举高的重锤具有能量吗？为什么？这种能叫什么能？你知道这种能的概念吗？ 2.变形的撑竿具有能量吗？为什么？你知道这种能的概念吗？ [提示]1.重锤具有能量。因为重锤被举高后，能够在下落时把木桩打入地里，对木桩做功。这种能叫做重力势能。物理学中把被举高的物体具有的能叫做重力势能。 2.变形的撑竿具有能量。因为撑竿发生弹性形变后，能够把运动员弹出一段距离，对运动员做功。这种能叫做弹性势能。物体发生弹性形变而具有的能叫做弹性势能。 3.重力势能和弹性势能统称为势能。 [小组讨论]影响重力势能和弹性势能的因素有哪些？ [归纳提升]影响重力势能的因素有物体被举高的高度和质量，物体的位置越高，质量越大，它具有的重力势能就越大；影响弹性势能的因素是弹性形变的大小，同一弹性物体的弹性形变越大，它具有的弹性势能就越大。 [思考]小夏同学在体育活动中，从铅球下落陷入沙坑的深度情况受到启发，并产生了如下猜想。 猜想一：物体的重力势能与物体的质量有关。 猜想二：物体的重力势能与物体的下落高度有关。 猜想三：物体的重力势能与物体的运动路径有关。 为此小夏设计了如图所示的实验：用大小、形状相同的A、B、C、D四个铅球分别从距离沙表面某高度处静止释放，其中D球从光滑弯曲管道上端静止滑入，最后从管道下端竖直落下（球在光滑管道中运动的能量损失不计）。 实验数据如表： 实验 序号 铅球 代号 铅球质量/g 下落高度/m 陷入沙中的 深度/m ① A 200 0.5 0.1 ② B 400 0.5 0.25 ③ C 200 1 0.2 ④ D 200 1 0.2 　　（1）本实验中，采用的研究问题的方法是　　　　　　　。（写出一种方法即可） （2）本实验中，铅球的重力势能大小是通过　　　　　　　　　　　　来反映的。 （3）为验证猜想二，应比较　　　　（填实验序号），得到的结论：当物体质量相同时，　　　　　　　 　　　　　　　。 （4）比较③④，得到的结论是　　　　　　 　　　　　　　。 [分析]（1）对于影响物体重力势能大小的因素的实验探究，要在理解和掌握重力势能的基础上，抓住控制变量法和转换法分析实验。（2）本实验中，铅球的重力势能大小是通过铅球陷入沙中的深度来反映的。（3）为验证猜想二，依据控制变量法，应控制铅球的质量相同，下落高度不同，故应选①③；比较作用效果，得C球陷入沙中的深度较深，C球具有的重力势能较大。（4）比较③④两次实验，两球的质量相同，下落高度也相同，两球的运动路径不同，但陷入沙中的深度相同，由此可得出结论：物体的重力势能与物体运动的路径无关。 [答案]（1）控制变量法　（2）铅球陷入沙中的深度　（3）①③　物体所处的高度越高，重力势能越大　（4）物体的重力势能与物体运动的路径无关 探究点4　机械能的转化 [阅读课本]P18～19“机械能的转化” [小组讨论]1.机械能包含哪些能量？机械能的转化有什么特点？ 2.有没有单独具有一种机械能或者同时具有各种机械能的物体？ [归纳提升]1.机械能包括动能和势能。物体的动能与势能是可以互相转化的；有摩擦等阻力时，在动能与势能的相互转化中，机械能会减小。不考虑摩擦等阻力的影响时，机械能守恒。 2.物体可以单独具有动能、势能。例如，地面上运动的汽车只具有动能；树梢上静止的苹果只具有重力势能；地面上水平拉长的弹簧静止时只具有弹性势能。物体也可以同时具有动能和势能。例如，正在飞行的飞机上的一根被压缩的弹簧同时具有动能、重力势能和弹性势能。 [思考]如图所示，木块沿斜面从顶端匀速下滑的过程中，关于木块的机械能说法正确的是（　　） A.重力势能减小，动能增大 B.重力势能减小，机械能减小 C.动能不变，机械能不变 D.重力势能不变，机械能减小 [分析]根据影响动能和势能大小的因素判断动能和势能的变化，根据克服摩擦做功分析机械能的变化。木块在匀速下滑的过程中，速度不变，动能不变；高度减小，重力势能减小；木块在下滑过程中，受到摩擦力的作用，木块要克服摩擦力做功，机械能减少，B项正确。 [答案]B [小组讨论]1.能量与做功是什么关系？ 2.探究影响动能大小的因素实验中，我们是如何应用控制变量法和转换法设计实验的？ [归纳提升]1.关于能量与做功的关系：只要物体具有对外做功的本领，无论它是否正在对外做功，它都具有能；无论它已经对外做了多少功，它所具有的能的多少都是一样的。 2.（1）图11－22的实验中，小球的质量没变，在斜面上的高度变了，目的是使小球滚到水平面上时，具有不同的速度；图11－23的实验中，在斜面上的高度没变，小球的质量变了，目的是使小球滚到水平面上时，具有相同的速度。因为有两个因素（速度和质量）会影响动能的大小，所以当研究动能和其中一个的关系时，需要控制另一个因素不变。 （2）通过小球对纸盒做功的多少比较它所具有动能的大小；纸盒被推得越远，小球能做的功越多，它所具有的动能越大。这就是转换法的具体应用。 三、板书设计 认识动能和势能 ◇教学反思◇ 　　　　　　 　　　　　　 　　　　　　 　　　　　　 　　　　　　 　　　　　　 1 立足安徽 精准备考 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 $$