11.4 动能和势能-【木牍中考●名师教案】2025-2026学年新教材九年级上册物理（沪粤版2024）

该初中物理教案聚焦动能、势能及机械能核心知识，以高速路不同车型限速实例导入，通过问题链连接生活现象与物理本质，搭建从生活到物理的学习支架。 教案以科学探究为主线，动能实验用小球撞击木块、重力势能实验用重物打木桩，强化控制变量与转换法，落实科学思维；结合过山车、蹦床分析能量转化，深化物理观念。助力学生提升探究能力，教师易操作，高效落实核心素养。

11.4　动能和势能 ◇教学目标◇ 　　1.知道什么是动能、重力势能、弹性势能和机械能。 2.通过实验知道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。 3.结合日常生活，能运用动能和势能解释相关的现象。 ◇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　能量 ［阅读课本］P15“如图11-4-1……焦耳（J）。” ［思考］什么是能量？ ［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，简称能。 ［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。能量的单位和功的单位相同，都是焦耳（J）。 探究点2　动能 ［阅读课本］P15~17“动能” ［思考］仔细观察教材图11-4-1，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，物体由于运动而具有的能叫做动能。 ［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，表明它具有的动能越大。 ［小结］物体的动能与速度和质量有关，速度越大，质量越大，它具有的动能就越大。 ［思考］在“探究物体动能的大小与哪些因素有关”的实验中，让小球从斜面上由静止释放，小球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“小球”或“木块”），其动能的大小是通过　　　　　　　　来反映的。  （2）让同一小球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）实验中让小球从斜面上由静止释放，小球下滑后撞击斜面底端的木块，木块被推动的距离越远，小球对木块做功越多，说明小球动能越大，故实验是探究小球动能大小的，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，应控制小球的质量不变，改变小球的速度，小球下滑到水平面的速度由小球在斜面上从静止开始下滑的高度决定，结合题干中甲、乙两图分析小球速度和高度的关系，便可得出结论。 （3）可以从增大速度，从而增大动能的方法，或减小在水平面上受的摩擦力两方面考虑。 ［答案］（1）小球　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）增大小球下滑的高度（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 ［阅读课本］P17~18“势能” ［思考］1.被升高的重锤具有能量吗？为什么？如果具有能量，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。因为重锤被升高后，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。物理学中把高处的物体由于受重力作用而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的位置高度和质量，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材料和弹性形变的大小，同一弹性物体的弹性越强，形变越大，它具有的弹性势能就越大。 ［思考］在“探究重力势能的大小与哪些因素有关”的实验中，让高处的重物从静止开始下落，将小木桩打入沙中。请回答下列问题： （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）实验的研究对象是　　　（选填“重物”或“小木桩”），其重力势能的大小是通过　　　　来反映的。  （3）让同一个重物在不同高度处从静止开始下落，打击小木桩，观察和比较小木桩被打入沙中的深度。这是在探究重力势能大小和　　　　的关系，由此你能得到什么结论？  （4）让质量不同的物体分别从同一高度由静止开始下落，打击小木桩，观察和比较小木桩被打入沙中的深度，你又能得到什么结论？ ［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）实验中让高处的重物从静止开始下落，将小木桩打入沙中，小木桩被打入沙中的深度越大，重物对小木桩做功越多，说明重物的重力势能越大，故实验的研究对象是重物的重力势能大小，其重力势能大小是通过小木桩被打入沙中的深度来反映的。 （3）为了探究重力势能的大小与位置高度的关系，应控制重物的质量不变，改变重物的位置高度，结合图分析重物的位置高度和小木桩被打入沙中的深度，可以得出结论。 （4）探究重力势能的大小和质量的关系时，应保持重物位置高度不变，改变重物的质量，结合图分析可得出结论。 ［答案］（1）控制变量法（或转换法）　（2）重物　小木桩被打入沙中的深度　（3）位置高度　质量相同时，物体的位置越高，重力势能越大　（4）位置高度相同时，物体的质量越大，重力势能越大 探究点4　机械能的转化 ［阅读课本］P18~19“机械能的转化” ［思考］什么是机械能？ ［提示］在许多情况下，物体既具有动能，又具有势能。例如，在空中飞行的飞机既有动能，又有重力势能；又如，摆球在摆动时，同样既有动能，又有重力势能。物体的动能和势能统称为机械能。 ［思考］在“研究动能与势能的转化”的实验中，如图所示，将小球拉到点A处，然后释放。仔细观察小球摆动的情况，比较小球在点A、B和中间点C的势能和动能的情况。 （1）小球在A点时受到几个力的作用？小球在C点和B点时，受力状态有什么不同？ （2）从实验中可以看出，小球从A到C的过程中速度不断　　　　，高度不断降低，这个过程中是　　　　能逐渐转化为　　　　能；小球从C到B的过程中速度不断　　　　，高度不断升高，这个过程中是　　　　能逐渐转化为　　　　能。  （3）小球在B点时与在A点时相比，动能　　　　，重力势能　　　　，在能量转化的过程中，机械能在逐渐　　　　，这主要是由于小球受到　　　　造成的。  （4）在实验中，如果换用质量为原来2倍的小球，其他条件不变，那么，小球到达C位置时的机械能　　　　原来的小球到达C位置时的机械能（选填“大于”“小于”或“等于”）。  ［分析］（1）对A点的小球进行受力分析，小球受到重力和绳对小球的拉力这2个力的作用。小球在C点和B点时，所受重力不变，所受拉力发生变化。小球在C点时，受到的拉力和重力方向恰好相反。 （2）小球从A处由静止释放，从A到C的过程中速度不断增大，高度降低，重力势能转化为动能，在C点时速度最大，从C到B的过程中速度不断减小，高度升高，动能转化为重力势能，在B点时速度为0。 （3）小球在B点时与在A点时相比，速度都为零，质量不变，所以动能相同，A点的位置比B点高，所以小球在B点的重力势能比在A点时变小，这是因为在小球摆动的过程中，受到了空气阻力的作用，机械能有一部分转化为克服空气阻力所做的功，从A到B的过程中，小球的机械能在逐渐减小。 （4）由于小球的重力势能、动能都与质量有关，当换用质量为2m的小球时，其他条件不变，小球开始时的重力势能大，所以到达C位置时的动能也大，即小球到达C位置时的机械能大于质量为m的小球到达C位置时的机械能。 ［答案］（1）2　小球在C点和B点时，所受重力不变，所受拉力的方向发生变化。　（2）增大　重力势　动　减小　动　重力势　（3）不变　变小　变小 空气阻力　（4）大于 ［小组讨论］观察图11-4-7，分析游乐场中的过山车沿轨道运动时和小孩在玩蹦床的过程中，动能与势能是怎样相互转化的？ ［提示］过山车在轨道的最高点时，速度最慢，动能最小，但高度最大，势能最大；过山车从最高点下降时，高度降低，势能减少，速度增加，动能增大，势能转化为动能；过山车到达轨道最低点时，速度最快，动能最大，但高度最低，势能最小；过山车从最低点上升时，速度减慢，动能减少，高度增加，势能增大，动能转化为势能。游乐场中的过山车沿轨道运动时，动能与势能在上升和下降过程中相互转化。 小孩跳到最高点时，速度为零，动能为零，但高度最大，重力势能最大；小孩从最高点下落时，高度降低，重力势能减少，速度增加，动能增大，重力势能转化为动能；小孩接触蹦床时，蹦床的弹性势能开始增加。蹦床将小孩弹起时，弹性势能转化为动能，小孩速度增加，高度上升，动能再次转化为重力势能。小孩在玩蹦床的过程中，动能与势能在下落和反弹过程中相互转化。 ［思考］机械能的转化有什么特点？ ［提示］科学家通过大量的实验事实归纳出一个结论：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，机械能会减少。 ［思考］机械能和其他形式的能可以相互转化吗？你能举出哪些例子？ ［提示］机械能与其他形式的能之间可以相互转化。水力发电是水的机械能转化为电能；电动机工作时，电能转化为机械能。 ［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，机械能减小，B项正确。 ［答案］B ［小组讨论］能量与做功是什么关系？ ［归纳提升］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；物体对外做功过程中，其具有的能通常会减少。 三、板书设计 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 $$