11.4　动能和势能 2025-2026学年物理沪粤版九年级上册

该初中物理课件围绕“功和机械能”主题，系统构建了动能、势能及机械能守恒的核心概念体系，通过高处西瓜皮、滚摆实验等生活化情境导入，层层递进地引导学生从能量本质理解动能与势能的转化规律，形成由现象到本质的学习支架。 其亮点在于深度融合新课标核心素养，突出科学思维中的模型建构与推理能力，如通过典例分析和实验探究明确动能与速度、质量的关系，强化证据意识；同时注重科学探究过程，设计对比实验验证重力势能与高度、质量的关系，体现物理学科特色。小结环节结构清晰，便于学生归纳总结，教师可直接用于课堂讲授或小组讨论，提升教学效率与学生思维深度。

第十一章　功和机械能 11.4　动能和势能 2022课程标准 学习目标 1.知道动能、势能和机械能，通过实验，了解动能和势能的相互转化。 2.举例说明机械能和其他形式能量的相互转化。 1.能结合实例，说出物体什么时候具有动能、 重力势能或弹性势能。 2.【重点】通过探究，了解动能、重力势能和 弹性势能的大小与什么因素有关，并能解释简 单的现象。 3.【重点】知道机械能的概念。 4.【重点】通过分析实例，知道动能和势能可 以相互转化，知道如果只有动能和势能相互转 化，机械能是守恒的。 知识点1　能 1. 问题：如图所示，一辆车停在某高层住宅的楼下，车顶遭到损毁，警 察在现场只看到了一些碎的西瓜皮。经过分析，原来罪魁祸首正是这些 西瓜皮。坚固的车顶居然能被西瓜皮击坏，这是什么原因呢？ 课堂导学 2. 分析：处于高处的西瓜皮 （选填“能”或“不能”）对外做 功，物体能够对外做功，我们就说这个物体具有能量，简称 ⁠。 3. 小结： （1）一个物体能够做的功越多，表示这个物体具有的能量越 （选 填“大”或“小”）。 （2）能与功的单位相同，都是 ，用符号 表示。 能　 能　 大　 焦耳　 J　 课堂导学 1. 问题：如图所示，在水平面上有一辆向前运动的小车，它推动木块前 进了一段距离。运动的小车推动木块前进，小车对外做了功，表明小车 具有 。这小车是因为什么才具有这种能量的呢？ 2. 分析：这是因为小车在 ，因此具有了这种能量。 能量　 运动　 知识点2　动能 课堂导学 4. 猜想：物体的动能大小可能跟哪些因素有关？ ⁠。 3. 概念：物体由于 而具有的能，叫做 。 ⁠ 的物体都具有 ⁠。 运动　 动能　 一切运动　 动能　 物体的质量和物体的速度　 课堂导学 5. 演示：如图所示，探究动能的大小与哪些因素有关 探究 问题 探究物体的动能与其速度的 关系 探究物体的动能与其质量的关系 实验 器材 斜槽、木块、 ⁠个钢球 斜槽、木块、2个质量 ⁠的 钢球 实验 方法 法和 法（观察木块移动的 ⁠来比较 钢球的动能大小） 1　 不同　 控制变量　 转换　 距离　 课堂导学 探究 问题 探究物体的动能与其速度的 关系 探究物体的动能与其质量的关系 实验 步骤 1.如图甲，把木块放置在水 平面固定的位置，把钢球放 在斜槽上高为h1处静止释 放，记录木块移动的距离s1； 1.如图丙，把木块放置在水平面 固定的位置，把小钢球放在斜槽 上高为h处静止释放，记录木块移 动的距离s3； 课堂导学 探究 问题 探究物体的动能与其速度的 关系 探究物体的动能与其质量的关系 实验 步骤 2.如图乙，把木块放回水平 面原来的位置，把钢球放在 斜槽上高为h2处静止释放， 记录木块移动的距离s2。 2.如图丁，把木块放回水平面原 来的位置，把大钢球放在斜槽上 高为h处静止释放，记录木块移动 的距离s4。 课堂导学 探究 问题 探究物体的动能与其速度的 关系 探究物体的动能与其质量的关系 实验 现象 与分 析 钢球从高处滚下，高度越 高，钢球运动到水平面时速 度越 ，木块被撞得 越 ，钢球具有的动能 越 （选填“大”或 “小”）。 钢球从相同高度由静止释放，运 动到水平面时 相同，钢 球的质量越大，木块被撞得越 ，钢球具有的动能越 （选填“大”或“小”）。 实验 结论 1.物体动能的大小跟 和 有关； 2.质量相同的物体，运动的速度越大，物体的动能越 ⁠； 3.运动的速度相同时，质量越大，物体的动能也越 ⁠。 大　 远　 大　 速度　 远　 大　 速度　 质量　 大　 大　 课堂导学 【典例1】如图所示是探究动能的影响因素实验，将小球从斜面的A 点由静止释放，能将水平面的物体从B处推到C处，如果要将物体推 到D处，应该让小球从 （选填“高于”或“低于”）A点的 位置由静止释放。 高于　 课堂导学 【变式1】如图所示，某段道路的标志牌显示：小型客车最高行驶速度不 得超过100 km/h，大型客车、载货汽车最高行驶速度不得超过80 km/h。 请你用物理知识解释，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？ 答：对机动车的最高行驶速度进行限制，是因为同一辆汽车 质量不变时，速度越大，具有的动能越大。当不同车型的汽 车的速度相同时，质量越大的汽车，它具有的动能越大，刹 车阻力相同时，滑行的距离就越长，容易与前面的物体相撞， 相撞时冲击力也更大，所以要对不同车型的汽车设定不一样的最高行驶 速度。 课堂导学 （一）重力势能 1. 问题：如图所示，打桩机工作时，先把重锤高高举起，重锤落下能把 石桩打入地下，重锤对石桩做了功，这说明重锤具有 。重锤是 因为什么原因才具有这种能量的呢？ 2. 分析：这是因为重锤离地面有 ，因此具有了这能量。 能量　 高度　 知识点3　势能 课堂导学 3. 概念：在地球表面附近，物体由于受到 并处在一定 ⁠ 时所具有的能，叫做 ⁠。 4. 问题：如图所示是一枚鸡蛋从高空落下的杀伤力情况图。重力势能的 大小跟哪些因素有关？ 重力　 高度　 重力势能　 课堂导学 5. 分析： （1）因为鸡蛋所在楼层越高，掉下来对人的伤害越 ，所以质量相 同时，物体的位置越高，所具有的重力势能越 ⁠。 （2）如果把质量大的西瓜皮和质量小的易拉罐从相同高度掉下来， 那么 造成的伤害更大，所具有的重力势能更 ⁠。 6. 小结： （1）重力势能的大小跟 和 有关。 （2）质量相同时，物体的位置越高，所具有的重力势能越 ⁠。 （3）高度相同时，物体的质量越大，所具有的重力势能越 ⁠。 大　 大　 西瓜皮　 大　 高度　 质量　 大　 大　 课堂导学 （二）弹性势能 1. 问题：如图甲、乙、丙所示，发生形变的网球拍能将网球弹出，拉弯 的弓能将箭射出，被压弯的跳板能将运动员弹起，网球拍、弓和跳板具 有 。它们是因为什么原因才具有这种能量的呢？ 能量　 课堂导学 2. 分析：网球拍、弓和跳板因为发生了 形变，因此具有了这种 能量。 3. 概念：物体由于发生 形变而具有的能叫做 ⁠。 4. 问题：轻轻拉弓和用力拉弓，哪种情况下箭射出的距离较远？ 5. 分析：用力拉弓时，弓的形变越 ，箭射出的距离也越 ⁠ （两空均选填“大”或“小”）。 6. 小结：弹性势能的大小跟 有关，弹性物体的弹性越 强，形变越大，它具有的弹性势能越 ⁠。 弹性　 弹性　 弹性势能　 大　 大　 弹性形变程度　 大　 课堂导学 【典例2】如图所示是运动员参加射箭比赛时的场景，下列说法错误的是 (　A　) A. 运动员将弓拉开的过程中，弓的重力势能增大 B. 运动员射箭过程中，其重力势能不变 C. 弓被拉得越弯，产生的弹力越小 D. 弓被拉得越弯，具有的弹性势能越大 C 课堂导学 【变式2】我国的乌东德水电站的拦河拱坝高270 m（如图）。水电站满 负荷发电时，一天的发电量就可以满足30万人1年的生活用电。我国葛洲 坝水电站的拦河坝高 70 m。有人说前者水的重力势能比后者的大，能够 这样简单地得出结论吗？为什么？ 答：不能，重力势能的大小跟质量和高度有关，单从高度上比较重力势 能的大小是不全面的。 答：不能，重力势能的大小跟质量和高度有关，单从高度上比较重力势 能的大小是不全面的。 课堂导学 （一）机械能的概念 1. 问题：如图所示，飞机在高空中飞行，飞机具有哪些能量呢？ 2. 分析：由于飞机在运动，所以具有 能，又因为它处于高 空，所以还具有 能，把这两种能量加在一起，就得到它 的总机械能。 动　 重力势　 知识点4　机械能及其转化 3. 结论：在物理学中，把 能、 能和 ⁠能统称 为机械能。 动　 重力势　 弹性势　 课堂导学 （二）机械能的转化 1. 问题：动能和势能可以相互转化吗？ 2. 演示：让一个物体从高处下落，忽略空气阻力，请分析其势能和动能 的变化情况。 3. 分析：下落时，物体的高度 ，重力势能 ；物体速 度 ，动能 。（均选填“变大”“变小”或“不变”） 4. 问题：减少的重力势能去哪里了？ 5. 分析：物体的 能转化为它的 能。 变小　 变小　 变大　 变大　 重力势　 动　 课堂导学 6. 演示：弯弓把箭射出的过程中，弓和弦逐渐恢复原状，箭的速度 变大。 7. 分析：这个过程中弓和弦的弹性势能 ，箭的动能 ⁠ （前两空均选填“变大”“变小”或“不变”）。这说明，弓和弦 的 能转化为箭的 能。 8. 结论：动能和势能可以相互 ⁠。 变小　 变大　 弹性势　 动　 转化　 课堂导学 （三）机械能的守恒 1. 演示： （1）如图甲，观察滚摆的运动，讨论滚摆在运动过程 中动能和势能是如何转化的。 滚摆下落时，重力势能转化为动能；滚摆上升时，动能转化为重力势 能。 滚摆下落时，重力势能转化为动能；滚摆上升时， 动能转化为重力势能。 （2）如图乙，小球做单摆运动，分析小球在摆动过程中动能和势能是如 何转化的。 小球从A点到B点时，重力势能转化为动能；从B点到C点时，动能转化为 重力势能。 小球从A点到B点时，重力势能转化为动能；从B点到C点时，动能转化为 重力势能。 课堂导学 2. 问题：以上两实验，我们都看到滚摆和小球上升的高度越来 越 ，最后停在最低点，这是什么原因呢？ 3. 分析：在实际情况中，无论是单摆还是滚摆，在运动的过程中都会受 到 的影响，机械能都会转化为其他形式的能。 4. 结论：大量的研究结果表明，如果只有动能和势能相互转化，机械能 的总和 ，即机械能是守恒的。 小　 阻力　 不变　 课堂导学 【典例3】皮球在地上来回反弹，皮球下降的过程中，其动能 ⁠， 重力势能 （前两空均选填“增大”“不变”或“减 小”）， 能转化为 能。皮球上升的过程中，其动 能 ，重力势能 （以上两空均选填“增大”“不变”或 “减小”）， 能转化为 能。皮球最后停在地上，这说 明皮球的机械能 （选填“守恒”或“不守恒”），这是因 为 ⁠。 增大　 减小　 重力势　 动　 减小　 增大　 动　 重力势　 不守恒　 皮球落到地上时能量有损耗　 课堂导学 【变式3】如图所示，把一个铁锁用绳子悬挂起来，将铁锁拉到你的鼻子 附近，稳定后松手，铁锁向前摆去。你认为铁锁摆回时会打到你的鼻子 吗？请说明理由。 答：不会，因为铁锁在运动的过程中受到阻力的影响，机械能不守恒， 所以铁锁不能回到原来高的位置打到鼻子。 答：不会，因为铁锁在运动的过程中受到阻力的影响，机械能不守恒， 所以铁锁不能回到原来高的位置打到鼻子。 课堂导学 1. 物体能够对外做功，我们就说这个物体具有 ，简称能。单 位： ⁠。 2. 动能和势能 能量　 焦耳（J）　 种类 定义 影响因素 动能 物体由于运动而 具有的能，叫 做 ⁠ 动能的大小与 和 有关： 质量相同的物体，运动的速度越 的，动 能越 ⁠； 运动速度相同的物体，质量越 的，动能 也越 ⁠ 动能　 质量　 速度　 大　 大　 大　 大　 课堂笔记 种类 定义 影响因素 势 能 重 力 势 能 在地球表面附 近，物体由于受 到 ⁠并处 在一定高度时所 具有的能，叫 做 ⁠ 重力势能的大小与 和 有关： 质量相同的物体，位置越 的，重力势能 越 ⁠； 位置相同的物体，质量越 的，重力势能 也越 ⁠ 弹 性 势 能 物体由于 ⁠ ⁠具有的 能，叫做 ⁠ ⁠ 弹性势能的大小跟物体的 ⁠有 关： 物体的弹性越强，形变越 ，弹性势能 越 ⁠ 重力　 重力势能　 高度　 质量　 高　 大　 大　 大　 弹性 形变　 弹性 势能　 弹性形变程度　 大　 大　 课堂笔记 3. 在物理学中，把 、 和 统称为 ⁠ ，即机械能＝动能＋势能。 4. 和 可以相互转化。 5. 如果只有 和 相互转化，机械能的总和不变，即 ⁠ ⁠。 动能　 重力势能　 弹性势能　 机 械能　 动能　 势能　 动能　 势能　 机 械能守恒　 课堂笔记 1. 钢球从高为h的斜槽上由静止滚下，在水平面上将木块撞出了一段距 离，如图所示，为了探究物体动能与质量的关系，实验中要(　A　) A. 改变木块在水平面上的位置 B. 改变钢球在斜槽上静止释放的位置 C. 换用质量不同的木块 D. 换用质量不同的钢球 D 课堂评价 2. 判断下列物体的动能、重力势能如何变化（选填“增大”“不变”或 “减小”），并说明理由。 （1）在空中上升的足球，足球的动能 ，重力势能 ，理 由： ⁠ ⁠。 （2）飞机在空中水平匀速飞行，并不断地空投物资，飞机的动能 ⁠ ，重力势能 ，理由： ⁠ ⁠。 （3）运动员弯弓将箭射出时，弓的弹性势能 ，理由： ⁠ ⁠。 减小　 增大　 上升的足球质量不变，速度减小，所以动能减小；其高度增大， 所以重力势能增大　 减 小　 减小　 飞机水平匀速飞行，速度和高度不 变，空投物资使其质量减小，所以动能和重力势能都减小　 减小　 弓的弹 性形变减小，所以弓的弹性势能减小　 课堂评价 3. 如图所示，甲、乙是两个质量相同的小球，在同一高度以大小相等的 速度，将甲球竖直向下抛出，将乙球竖直向上抛出，最后落在地面上 （不考虑反弹），则下列说法正确的是(　A　) A. 抛出时，甲球的动能大于乙球的动能 B. 抛出时，甲球的重力势能小于乙球的重力势能 C. 此过程，乙球的动能一直减少 D. 此过程，甲球的动能一直增大 ▶方法点拨　分析物体在整个过程或某个片段的速度和高度的变化情 况，并结合动能和重力势能的影响因素来进行分析判断。 D 课堂评价 4. 某小球被水平抛出，其部分运动轨迹如图甲所示。小球在运动过程中 经过M、N两点（图中未标出），其动能和重力势能的参数如图乙所示。 通过数据分析，可得小球在M点时的机械能为 J；小球在M点时 的动能 （选填“大于”“等于”或“小于”）小球在N点时的 动能。在图甲中，若位置①和②分别代表上述两点，则M最有可能在位 置 （选填“①”或“②”），依据是 ⁠ ⁠。 400　 小于　 ②　 N点的重力势能比较大， 说明N点的高度较高　 课堂评价 ▶方法点拨　分析物体在整个过程的机械能是否守恒，并仔细判断每个 过程或某个位置的动能和势能情况。 课堂评价 $