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

该初中物理教学设计聚焦动能和势能的概念及影响因素，通过播放高空西瓜皮砸坏汽车视频导入，从能做功的物体实例引出能量概念，再结合运动物体现象过渡到动能，通过实验探究其影响因素，进而学习重力势能和弹性势能，构建能量学习支架。 资料亮点在于融合科学探究与物理观念，利用演示实验（钢球撞木块用转换法、控制变量法）探究动能和重力势能影响因素，结合水电站、高空抛物等实例及中考题练习。视频辅助教学直观生动，培养学生科学思维与探究能力，帮助教师高效突破重难点，强化能量观念。

人教版八年级物理（2024）下册 第十一章 功和机械能 第3节 动能和势能（教学设计） 【课题】第3节 动能和势能 【学习目标】 1.能通过实例从做功的角度描述能量。能说出能量与做功的关系。记住能量的单位。 2.能通过实例或实验初步认识动能、势能的概念，并能运用其解释相关的现象。 3.能通过实验探究，了解动能、势能的大小跟哪些因素有关。 4.初步形成从能量的角度分析物理问题的意识。 【学习重点】 知道动能和势能的概念。 【学习难点】 了解动能、重力势能的大小跟哪些因素有关。 【实验器材】 斜面轨道（带凹槽）、质量不同的钢球、长木板、刻度尺、铁架台、盒子、细沙等（演示影响动能、重力势能的因素）。 【新课导入】 【播放视频】高空抛下的西瓜皮砸坏汽车车顶 问题： 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? 西瓜皮具有能量，从高处落到车顶对车顶做了功。 【板书课题】第3节 动能和势能 一 能量 现象：（1）从高处落下的西瓜皮可以砸坏车顶；（2）压缩的弹簧能推动小车；（3）湍急的流水能推动水车。 处于高处的西瓜皮、压缩的弹簧、流水都能做功。 物体能够对外做功，我们就说这个物体具有能量，简称能。 能量的单位与功的单位相同，是焦耳。 1.物体能够对外做功，物体具有能量。 一个物体能够对外做的功越多，这个物体具有的能量越大。 2.具有能量的物体对外做功，物体具有的能量减少，对外做多少功，物体具有的能量就减少多少。 3.功是能量变化（改变）的量度。 功（W）=能量的变化量 功和能量的单位相同，是焦耳（J）。 注意：功是描述对物体作用过程中所取得成效的物理量，是过程量；能量是指物体能够对外做功的本领，是状态量。物体做功的过程就是能量转化或转移的过程。 具有能量的物体不一定做功；正在做功的物体一定具有能量。物体具有的能量大，做功不一定多。 二 动能 飞行的子弹能穿过木头对木头做功具有能量；流动的水能够推动橡皮船对船做功具有能量；流动的空气（风）能够推动物体对物体做功具有能量 1.动能： 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。 2. 影响动能大小的因素 物体动能的大小跟哪些因素有关？ 汽车的质量越大，发生交通事故时造成的损伤越大。 风（风速）越大，推动帆船运动得越快。 运动物体动能的大小可能与物体的质量、速度等因素有关。 【演示实验】研究物体的动能大小跟哪些因素有关 实验思路 图示装置中，钢球从斜槽上高为h处由静止滚下，在水平面上运动。运动的钢球碰上木块后，将木块撞出的距离为s.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。木块被撞得远近反映了钢球动能的大小。 通过被撞物体运动的距离s来反映做功物体动能的大小。（转换法） 实验步骤 1. 让同一个钢球分别从不同的高度由静止开始滚下，钢球运动到水平面时的快慢一样吗？哪次木块被撞得远？ 【演示实验】研究动能跟速度的关系 【播放视频】研究动能跟速度的关系 控制质量不变，改变速度的方法：让同一小球从不同高度滚下。 质量 mA一定，速度 v1＜v2＜v3，木块被撞后滑动距离 s1＜s2＜s3，钢球动能 E1＜E2＜E3. 实验表明，钢球从高处滚下，高度越高，钢球运动到水平面时速度越大，木块被撞得越远。 实验结论：物体的动能跟物体的运动速度有关。质量相同时，钢球（物体）的速度越大，动能越大。 2.让质量不同的钢球从同一高度由静止开始滚下。哪个钢球把木块撞得远? 【演示实验】研究动能跟质量的关系 【播放视频】研究动能跟质量的关系 控制速度不变，改变质量的方法：让质量不等的小球从同一高度滚下。 速度 v1＝v2＝v3，质量 mA＜mB＜mC，木块被撞后滑动距离 s1＜s2＜s3，钢球动能 E1＜E2＜E3. 实验表明，速度相同时，质量越大的钢球将木块撞得越远。 实验结论：物体的动能跟物体的质量有关。速度相同时，钢球（物体）的质量越大，动能越大。 总结：物体动能的大小跟速度、质量有关。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。 【想想议议】 某段道路的标示牌显示：小型客车最高行驶速度不得超过100km/h；大型客车、载货汽车最高行驶速度不得超过80km/h。请利用物理知识解释，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？ 物体的质量一定，速度越大，动能越大。限制机动车的最高行驶速度才能保证机动车行驶的安全。 车型不同，质量不同，若车的行驶速度相同，质量大的车动能大，行驶时危险性大。所以质量大的大型车辆最高行驶速度要限制得小些。 3.一些运动物体的动能 抛出去的篮球约30J； 百米运动员冲刺时约3000J； 飞行的子弹约5000J； 牛行走时约60J； 小轿车行驶时约2×105J. 【课堂练习】 【例题1】(2024年陕西中考题)如图，在“探究动能大小与哪些因素有关”的实验中，将质量相同的小球从同一斜面的不同高度由静止释放，比较纸盒被推动的距离可知：质量相同的物体，速度越大，动能越______。如果要探究动能大小与物体质量的关系，应该将质量不同的小球从同一斜面的______（选填“相同”或“不同”）高度由静止释放，比较纸盒被推动的距离。 【答案】大 相同 【解析】物体的动能大小与物体的质量和速度有关，研究动能与其中一个因素的关系时，要控制另外一个因素不变。如图，在“探究动能大小与哪些因素有关”的实验中，根据纸盒被撞后通过的距离来表示小球的动能大小，将质量相同的小球从同一斜面的不同高度（释放时的高度越大，小球到达水平面时的速度越大）由静止释放，比较纸盒被推动的距离可知：质量相同的物体，速度越大，动能越大。如果要探究动能大小与物体质量的关系，要控制小球的速度相同，应该将质量不同的小球从同一斜面的相同高度由静止释放，比较纸盒被推动的距离。 【例题2】(2025年江西南昌中考一模题）如图所示，是某高速路旁的限速标志。限速是因为质量一定时，速度越大，物体的____能越大。不同车型限速的要求不同，请推测标有“120” 数字的牌子对应的是______（选填 “小型”或“中型及以上”）车。 【答案】动 小型 【解析】物体的动能大小跟物体的质量和速度有关。物体的质量一定时，速度越大，动能越大。限制机动车的最高行驶速度才能保证机动车行驶的安全。 机动车的车型不同，质量不同，若车的行驶速度相同，质量大的车动能大，行驶时危险性大。所以质量小的小型车辆最高行驶速度要限制得大一些。由此可知标有“120” 数字的牌子对应的是小型车。 【例题3】(2026年河南平顶山中考一模题）推铅球时，铅球的运动过程如图所示，下列说法正确的是【　　】 A．推出去的铅球能在空中继续运动，是因为它受到了惯性的作用 B．若铅球运动到最高点所受力全部消失，它将保持静止 C．铅球在运动过程中受到平衡力作用 D．铅球落地后静止时，铅球的动能为零 【答案】D 【解析】A．推出去的铅球能在空中继续运动，因为它具有惯性，惯性不是力，不能说物体受到惯性的作用，故A说法错误； B．铅球运动到最高点仍有沿水平方向向右的速度，此时若所有力突然消失，由牛顿第一定律可知，铅球将会沿水平方向向右做匀速直线运动，故B说法错误； C．铅球在运动过程中运动方向和速度大小不断发生变化，处于非平衡状态，受到的是非平衡力作用，故C说法错误； D．铅球落地后静止时，质量不变，速度为零，铅球的动能为零，故D说法正确。 三 势能 1. 重力势能 打桩机在工作时，把重锤高高举起，重锤落下就可以把桩打入地下，重锤对桩做了功。这说明高处的重锤具有能量。 在地球表面附近，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。 重力势能是储存于一个系统内的能量，是静止物体的潜在能量，可以释放或转化为其它形式的能量。 2. 影响重力势能大小的因素 【演示实验】探究物体重力势能的大小跟哪些因素有关 【播放视频】探究物体重力势能的大小跟哪些因素有关 实验结论 物体重力势能的大小跟高度、质量有关。物体的质量越大，位置越高，它的重力势能就越大。 质量相同的物体，高度越大，它的重力势能越大；高度相同的物体，质量越大，它的重力势能也越大。 水力发电站要想发出更多的电，就要想办法储存更多的水，将水位提得更高，尽量增大水的重力势能。 【想想议议】 我国的乌东德水电站的拦河拱坝高270m.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70m，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？ 不能。重力势能的大小不仅与物体所处的高度有关，还与物体的质量有关。要比较两个水电站中水的重力势能的大小，不仅要看水位的高度，还要看储存水的质量。仅凭水位高低，不能得出正确结论。 【想想议议】 在建筑工地上，常常看到以下的指示牌，知道这些安全警示牌表示什么含义？ 当心吊物　　　　 当心落物　　 必须戴安全帽 防止高空物体的下落，可见高空坠物非常危险，为什么会危险呢？ 因为处于高空的物体具有很大的重力势能，一旦下落后，能够做的功多，对人的伤害更大。 楼上的物品具有很大的重力势能，一旦抛下，能够对地面上的物体做的功多，对物体的破坏程度大。所以高空抛物很危险。 3. 弹性势能 发生形变的物体在恢复原状时可以做功，因此也具有能量。 发生形变的网球拍能将网球弹出，具有能量；拉弯的弓能将箭射出，具有能量；被压弯的跳板能将运动员弹起，具有能量。 物体由于发生弹性形变而具有的能叫作弹性势能。 重力势能、弹性势能是常见的两种势能。 4. 影响弹性势能大小的因素 【播放视频】物体弹性势能的大小跟哪些因素有关？ 实验结论 物体的弹性势能大小跟弹性形变有关。物体的弹性形变越大，它具有的弹性势能就越大。 【课堂练习】 【例题4】(2024年黑龙江佳木斯六中月考题）唐诗中有“黄河远上白云间”、“不尽长江滚滚来”的诗句，从物理学的角度来看，前一句生动形象地表明黄河水存储着大量的______能，后一句表明长江水具有大量的____能。 【答案】重力势 动 【解析】物体的重力势能跟高度和质量有关，物体所处的高度越大、质量越大，物体的重力势能越大。物体的动能跟速度和质量有关，物体速度越大、质量越大，物体的动能越大。 “黄河远上白云间”表明黄河水来自高度很大的青藏高原，存储着大量的重力势能。 “不尽长江滚滚来”表明长江水流速很大，具有大量的动能。 【例题5】（2025年天津中考题）我国大力发展新质生产力。最新研发的人形机器人，关节处有液态润滑剂形成的润滑膜，可减小______，使其动作更灵活；山区果农用无人机将一筐橙子从山上运往山下的过程中，这筐橙子的重力势能______（选填“增大”“减小”或“不变”）。 【答案】摩擦 减小 【解析】液态润滑剂形成的润滑膜将两个相互接触的表面彼此分离，可以减小摩擦。 橙子从山上运往山下的过程中，橙子的质量不变，位置变低，即所处高度减小，这筐橙子的重力势能减小。 【例题6】(2025年安徽中考题）（改编）网球比赛中，高速飞行的网球撞击球拍使球拍发生形变，球拍的形变程度越大，具有的弹性势能越_____（填“大”或“小”）。如图所示，在球拍恢复原状的过程中，球拍的弹性势能转化为网球的______。 【答案】大 动能 【解析】物体的弹性势能跟弹性形变有关，物体发生的弹性形变越大，具有的弹性势能越大。 在球拍恢复原状的过程中，球拍的形变程度减小，弹性势能减小，网球在网拍力的作用下做加速运动，速度增大，动能变大，球拍的弹性势能转化为网球的动能。 【课后作业】练习与应用： 1、2、3、4、5题 1 学科网（北京）股份有限公司 $