11.3 动能和势能（教学设计） 2025-2026学年人教版八年级物理下册物理

该初中物理教学设计聚焦动能和势能的概念及影响因素，以“西瓜皮砸坏车顶”的生活情境导入，激发兴趣。从能量概念出发，通过实验探究动能与质量、速度的关系，以及重力势能、弹性势能的影响因素，构建知识脉络。 资料特色在于情境导入贴近生活，实验探究注重科学方法，如用控制变量法和转换法（木块被撞距离反映动能大小），培养科学探究与科学思维。思维导图总结助力构建能量观念，落实物理观念，提升学生分析实际问题能力，教师使用时逻辑清晰，可操作性强。

第3节　动能和势能 1.物理观念： （1）通过对生活实例的观察和分析，从做功的角度描述能量，了解能量和做功的关系。 （2）知道动能、重力势能和弹性势能的概念。 （3）能用能量的观点解释生产生活中的现象，初步形成能量的观念。 2.科学思维：通过分析现象和抽象概括建立动能、重力势能、弹性势能的概念，发展科学思维。 3.科学探究：基于生活经验，提出动能、势能相关的研究问题，经历实验探究过程，进行分析论证，提升科学探究能力。 4.科学态度与责任：通过解释生活现象，学会从能量的视角分析物理问题，懂得遵循自然规律，增强社会责任感。 1.教学重点： （1）动能和势能的概念。 （2）动能和势能的大小与哪些因素有关。 2.教学难点： （1）从做功的角度描述能量，了解能量和做功的关系。 （2）探究影响动能和势能大小的因素的实验方案的设计过程。 　　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小小的西瓜皮砸坏。为什么西瓜皮有这么惊人的破坏力呢？ 　任务一　能量 教师活动 学生活动 ［展示］多媒体展示图片：①汹涌的海水将人带着前行；②被射箭运动员用力拉弯的弓；③风吹大树；④流水带动水车转动；⑤行驶中的汽车。海水、弓、流水和汽车有一个共同特征是什么呢？ ［概念引入］物体能够对外做功，我们就说它具有能量，简称能。能量的单位与功的单位都是焦耳（J）。一般来说，一个物体能够做的功越多，表示这个物体的能量越大。 ［注意］（1）物体能够对外做功，是指物体具有做功的本领，但不一定正在做功。（2）物体对外做功，那么自身具有的能量将会被消耗，具有的能量减少，被做功的物体能量增加；外界对物体做功，该物体具有的能量增加，外界做功的物体能量减少。 ［交流讨论］都能对外做功。 　任务二　动能 教师活动 学生活动 ［展示］多媒体展示图片：流动的水、射出的子弹、行驶中的汽车。 ［提问］上述现象中的物体都具有哪些共同特征？具有什么形式的能量？ ［概念引入］物体由于运动而具有的能，叫作动能。一切运动的物体都具有动能。 ［提问］（1）从流水、子弹到汽车，动能现象各不相同，那么物体的动能大小究竟由什么决定呢？它与哪些因素有关呢？ （2）怎样比较物体动能的大小？ ［演示实验1］研究物体的动能与物体质量的关系。 ［方案设计］在同样的水平面上，木块被撞得越远，说明钢球对木块做的功就越多。木块被撞的远近反映了钢球动能的大小。 步骤一：使钢球从某一高度由静止开始滚下。观察木块被推动的距离。 步骤二：换一个体积相同、质量更大的钢球，从同一位置由静止开始滚下，到达水平面上时和刚才的钢球具有同样的速度，再观察木块被推动的距离。 ［提问］（1）第二次的现象是什么？ （2）这个实验说明了什么？ ［小结］物体的动能跟它的质量有关。运动速度相同的物体，质量越大，它的动能也越大。 ［演示实验2］研究物体的动能与物体速度的关系。 步骤一：让钢球从比较低的位置由静止开始滚下，观察木块被推的距离。 步骤二：让钢球从比较高的位置由静止滚下，到达水平面上时具有更大的速度，观察木块被推的距离。 ［提问］（1）第二次的现象是什么？ （2）这个实验说明了什么？ ［小结］物体的动能跟它的速度有关。质量相同的物体，速度越大，动能越大。 ［归纳总结］大量实验表明：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。 ［提问］如图，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，对不同车型会设定不一样的最高行驶速度？ ［回答］都在运动，都具有动能。 ［交流讨论］（1）三个物体的质量大小不同，动能不同，物体的大小可能与质量大小有关；三个物体的速度大小不同，动能不同，物体的大小可能与速度大小有关；三个物体的体积大小不同，动能不同，物体的大小可能与体积大小有关…… （2）可以通过比较运动的物体对外做功的多少来比较物体动能的大小。 ［回答］（1）第二次木块被推的距离比第一次远得多。 （2）钢球运动的速度相同时，质量大的钢球做的功多，也就是质量大的钢球具有的动能大。 ［回答］（1）第二次木块被推的距离比第一次远得多。 （2）质量相同的钢球，速度快的钢球做的功多，也就是速度快的钢球具有的动能大。 ［回答］因为大型客车、载货汽车的质量要比小型客车质量大，因此，速度相同时，大型客车、载货汽车具有的动能大，一旦出现交通事故，做功多，破坏程度大。所以，为了安全起见，必须将大型客车、载货汽车的速度限制得更低。 　任务三　势能 教师活动 学生活动 ［过渡］运动的物体具有动能，是不是只有运动的物体才能对外做功，具有能量呢？请举例说明。 ［展示］多媒体展示图片：打桩机的锤、高耸的岩石、高空下落的瓶装水。 ［引入概念］物体由于受到重力并处在一定高度时所具有的能叫作重力势能。 探究活动1：探究影响重力势能大小的因素。 ［提问］物体的重力势能大小可能与什么因素有关呢？ ［展示器材］质量不同的钩码各1个、小铁桌、沙槽。 ［引导设计实验］确定研究对象是钩码。 （1）用什么方法能让钩码具有重力势能？ （2）你能让钩码做功吗？ （3）物体的重力势能大小如何定义？ （4）需要用到什么物理实验方法？ ［演示实验］步骤一：同一钩码，举起不同的高度后落下，分别将相同的小铁桌砸入铺平的沙槽中。步骤二：不同质量的钩码，举起相同的高度后落下，分别将相同的小铁桌砸入铺平的沙槽中。 ［注意］每次实验前，需将沙槽中的沙子铺平，将小铁桌轻轻放置在沙子上。 ［提问］实验现象是什么？ ［总结］物体的质量越大，被举高的高度越高，物体具有的重力势能就越大。 ［过渡］展示运动员拉弯弓将弓箭射出的情景，想想被拉弯的弓具有什么能？ ［引入概念］物体由于发生弹性形变而具有的能叫作弹性势能。 探究活动2：探究影响弹性势能大小的因素。 ［演示实验］将橡皮筋拉伸到不同的位置，观察纸子弹射出的距离。观察到了什么现象？ ［总结］物体弹性势能的大小跟物体的弹性形变的程度有关。物体的弹性形变越大，它具有的弹性势能就越大。 ［补充说明］1.重力势能和弹性势能是常见的两种势能。 2.物体的弹性势能还跟物体的材料等因素有关。 ［交流讨论］（1）路边树上突然掉落的大树枝重重地砸在某辆汽车上，汽车车顶被砸瘪了。说明高处的物体具有能量。（2）撑竿跳高、蹦床、射箭等运动项目里的竿、蹦床和弓发生形变也可以做功，说明这些物体也具有能量。 ［猜想］与物体的质量和所处高度有关。 ［交流讨论］（1）把钩码举高并静止在空中。 （2）被举高的钩码由静止释放，钩码就会把沙槽中的小铁桌砸入沙中，推动小铁桌下移一段距离，即钩码对小铁桌做了功。 （3）重力势能的大小无法用眼睛观察，也没有能直接测量的仪器，所以我们利用转换法，通过被钩码撞击后小铁桌下移的距离来间接反映钩码的重力势能。 （4）控制变量法和转换法。 ［回答］钩码的质量越大，被举高的高度越高，沙槽中小铁桌下陷的深度越深。 ［回答］橡皮筋发生弹性形变的程度越大。纸子弹射出的距离越远。 教师活动 学生活动 ［任务］请以思维导图的形式，总结本节课的知识。 ［总结］通过本节课的学习，我们知道了能量、动能、重力势能和弹性势能的概念，通过实验探究我们知道了影响动能、重力势能和弹性势能大小的因素，实验过程中注意控制变量法的应用。 ［小组合作］总结本节课知识，绘制思维导图。 第3节　动能和势能 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 学科网（北京）股份有限公司 $