11.3 动能和势能 导学案-2025-2026学年人教版物理八年级下学期

该初中物理导学案聚焦动能和势能，引导学生掌握动能、重力势能、弹性势能的概念及影响因素，通过课前观察行驶的汽车、高速公路限速等生活现象导入，课中结合实验探究构建从生活到科学概念的学习支架。 以实验探究为核心特色，运用控制变量法和转换法培养科学思维与科学探究能力，联系交通安全等生活应用强化科学态度与责任，典型例题、易错点总结及思维导图助力知识结构化，提升学生自主学习与问题解决能力。

人教版初中物理八下同步导学案 《11.3 动能和势能》导学案（教师版） 【学习目标】 核心素养维度 学习目标 物理观念 知道动能、重力势能和弹性势能的概念，理解影响它们大小的因素，形成能量观念。 科学思维 能通过实验探究动能和势能的影响因素，运用控制变量法和转换法分析问题。 科学探究 经历探究动能大小与速度、质量关系的实验过程，培养设计实验、收集数据、分析论证的能力。 科学态度与责任 关注能量在生活中的应用，认识交通安全中“超速”“超载”的危害，增强社会责任感。 学习重点： 动能和势能的概念；影响动能、重力势能、弹性势能大小的因素。 学习难点： 探究动能大小与速度、质量关系的实验设计；判断物体具有何种形式的能。 【课前预习案】 1. 观察生活：行驶的汽车、滚动的足球、飞翔的鸟儿都具有什么共同特点？它们具有什么能？ 2. 思考：为什么高速公路上要限制汽车的速度？为什么大货车严禁超载？ 3. 举出生活中具有重力势能和弹性势能的例子。 【我的疑惑】_____________ _____________ 【课中探究案】 一、能量 【活动】观察下列现象，思考它们有什么共同点。 停在树下的车被树叶砸坏了车顶 被拉长的橡皮筋能将纸团弹射出去 从高处落下的水能推动水轮机转动 能将车顶 能将纸团 能把水车 砸陷 射出 推动 树干 拉长的橡皮筋 流动的水 能够对外 物体 做功 归纳： 物体能够 __对外做功____ ，我们就说这个物体具有能量，简称能。能量单位与功相同，也是 __焦耳____ 。 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。 二、动能 【活动一】观察运动的物体（如行驶的汽车、滚动的足球），思考它们具有什么形式的能量？ 动能：物体由于 __运动____ 而具有的能。一切运动的物体都具有动能。 【活动二】探究影响动能大小的因素。 猜想： 动能的大小可能与物体的 ___质量___ 和 ___速度___ 有关。 实验方法： ___控制变量___ 法 转换法： 通过观察 木块被推动的距离 来反映动能的大小。 钢球从斜槽上高为h处滚下，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。木块被撞的远近反映了钢球动能的大小。 实验设计： 1、探究物体动能大小与速度是否有关： 操作：让同一钢球从斜面的 不同 （选填“不同”或“相同”）高度由静止开始滚下，观察小球撞击木块后，木块在水平面上移动的距离。 表格：将采集到数据填入下表中 次数 质量 释放高度 到达水平面速度 木块移动距离/cm 小球动能大小 1 相同 h 小 2 2h 中 3 3h 大 实验表明：钢球从高处滚下，高度越高，小球运动到水平面的速度越 大 。现象：同一小球，到达水平面的速度不同，木块被推动的距离也不同，这说明动能大小与物体的 ___速度___ 有关。 进一步研究两者关系可知：同一小球，到达水平面的速度越大，木块被推动的距离越大 。可得结论：质量相同的物体，运动的速度越大，它的动能 越大 。 2、探究物体动能大小与质量是否有关： 操作：让 质量不同 钢球从斜面的同一高度由静止开始滚下，观察小球撞击木块后，木块在水平面上移动的距离。 表格：将采集到数据填入下表中 次数 释放高度 到达水平面速度 质量 木块移动距离/cm 小球动能大小 1 相同 相同 m 2 2m 3 3m 现象：在到达水平的速度相同时，质量不同的小球，木块被推动的距离不同，说明动能大小与物体的 ___质量___ 有关。 进一步研究两者关系可知：速度相同时，质量越大的小球将木块被推动的距离越 远 。可得结论：运动速度相同的物体，质量越大，它的动能 越大 。 【活动三】学生完成P93想想议议。 对同一类汽车而言，其质量差不多大，速度越大，具有的动能越大，越危险，所以要限制机动车的最高行驶速度。当速度相同时，由于载货汽车的质量大，这时具有的动能就大，克服阻力做的功就越多。根据W=Fs可知，刹车阻力相同时，它滑动的距离长，更容易发生危险，所以对载货汽车设定的最高行驶速度要小一些。 三、势能 势能分为 ___重力势能___ 和 ___弹性势能___ 。 1. 重力势能 【活动一】观察被举高的物体落下时能对外做功，如打桩机、高处落下的石块。 定义： 在地球表面附近，物体由于受到 重力 并处在一定的 高度 时所具有的能叫做重力势能。 注意：高度一般是相对于地面而言。 【活动二】用“模拟打桩”来探究影响重力势能大小的因素 猜想：重力势能大小可能与物体的 ____质量__ 和 __高度____ 有关。 已知物体质量的关系为m1=m2=m3 <m4<m5，使用的器材有沙子、木桩等。实验时，让物体从木桩正上方的某一高度处自由下落将木桩打入沙中，三次实验木桩进入沙中的深度如图所示。 实验方法： 1、 控制变量 法； 2、转换法：通过观察 __通过观察木桩下陷（进入沙中）的深度反映重力势能大小__ 来反映重力势能大小。 实验设计： 1、探究物体势能能大小与所在高度是否有关： 操作：让质量相同的物体从木桩正上方的 不同 高度处（选填“不同”或“相同”）自由下落，将木桩打入沙中观察木桩下陷的深度 。 表格：将采集到数据填入下表中 次数 质量 释放高度 木桩下陷的深度 物体重力势能大小 1 相同 小 2 中 3 大 现象：质量相同的物体，下落高度不同，使木桩下陷的深度也不同，这说明重力势能大小与物体的 ___高度___ 有关。 进一步研究两者关系可知：质量相同的物体，下落高度越高，木桩下陷的深度越深。可得结论： 质量相同的物体，物体的高度越高，它的重力势能越大 。 2、探究物体重力势能大小与质量是否有关： 操作：让质量不同的物体从木桩正上方的 相同 高度处（选填“不同”或“相同”）自由下落，将木桩打入沙中观察小球撞击木块后，观察木桩下陷的深度 。 表格：将采集到数据填入下表中 次数 释放高度 质量 木桩下陷的深度 物体重力势能大小 1 相同 小 2 中 3 大 现象：物体的高度相同时，质量不同的物体，使木桩下陷的深度也不同，这说明重力势能大小与物体的 ___质量___ 有关。 进一步研究两者关系可知：高度相同的物体，质量越大，木桩下陷的深度越深。可得结论： 物体所处的高度相同时，物体的质量越大，它的重力势能越大 。 【活动三】学生完成P94想想议议。 重力势能的大小不仅和高度有关，还有质量有关。因此在讨论重力势能的大小时，不能只考虑一个因素，需要同时考虑两个因素。 【活动四】探究弹性势能的影响因素。 1、观察下图，烧断拉紧的绳，被压缩的弹簧立即弹开，能把上面的钩码举起，说明压缩的弹簧能 做功 ，被压缩的弹簧发生 弹性形变 而具有的能叫弹性势能。 打开铁皮青蛙的外壳，观察壳内发生弹性形变的钢条。卷紧钢条，放手后，铁皮青蛙跳动起来，说明卷紧的钢条具有 弹性势能 。 总结：弹性势能：物体由于发生 _弹性形变_____ 而具有的能。 影响因素： 弹性势能的大小与物体的 _弹性形变__ 程度和物体的 __材料__ 有关。同一物体，弹性形变越 __大____ ，弹性势能越 ___大___ 。 【典型例题】 例1 请你判断下列物体具有哪种形式的能量 （1）大水平公路上行驶的汽车 （2）悬挂在天花板上的吊灯 （3）在空中飞行的飞机 （4）被拉开的弹弓 解析：（1）汽车在运动，具有动能。 （2）吊灯在高处，具有重力势能 （3）在空中----具有重力势能；飞行------具有动能。 （4）被拉开的弹弓发生了弹性形变，具有弹性势能。 例2 如图所示，是探究“动能大小与哪些因素有关”的实验装置。请回答： （1）该实验的研究对象是 ___小球___ （选填“小球”或“木块”）。 （2）实验中通过观察 ___木块移动的距离___ 来比较小球动能的大小。 （3）让同一小球从不同高度滚下，是为了探究动能与 ___速度___ 的关系。 （4）换用质量不同的小球，从同一高度滚下，目的是使小球到达水平面时的 __速度____ 相同。是为了探究动能与 ___ 质量___ 的关系。 例3 请你从能量的角度解释，为什么骑自行车时速度不能太大？ 解答：自行车的速度越大，动能就越大，刹车阻力相同时，刹车需要的距离就越长，车越不容易停下来，容易发生危险，所以骑自行车的速度不能太大。 【易错点总结】 易错点1：混淆动能和势能 动能与运动有关，势能与位置或形变有关。 易错点2：实验方法理解不清 控制变量法：探究动能与速度关系时控制质量相同；转换法：通过木块移动距离反映动能大小。 易错点3：重力势能的大小与高度有关，但高度要选参考面 重力势能具有相对性，通常以地面为参考面。（但在具体题目中，有时也会以桌面或其它位置为参考面） 易错点4：认为匀速运动的物体动能不变 正确，质量速度不变，动能不变；但若高度变化，重力势能也会变化。 【课堂检测】 1. 下列物体具有动能的是（   B   ） A. 静止的钟表 B. 空中匀速下降的跳伞运动员 C. 被压缩的弹簧 D. 悬挂在天花板上的吊灯 解析： 匀速下降的跳伞运动员在运动，具有动能；C具有弹性势能；D具有重力势能。 2. 在“探究动能大小与速度的关系”实验中，让同一小球从不同高度由静止滚下，目的是使小球到达水平面时的 __速度____ 不同，通过观察 __木块被撞后移动的距离____ 来比较动能大小。 解析： 探究速度的影响时，控制质量相同，改变速度；通过木块移动距离反映动能大小。 3. 下列物体中，同时具有动能和重力势能的是（   C   ） A. 水平路面上行驶的汽车 B. 被拉长的弹簧 C. 空中飞行的飞机 D. 放在课桌上的书本 解析： 空中飞行的飞机有高度，具有重力势能；A具有动能；B具有弹性势能；D放在课桌上的书本，静止无动能，但相对于地面有高度，具有重力势能。 4. 关于动能和势能，下列说法正确的是（   C   ） A. 速度大的物体动能一定大 B. 质量大的物体重力势能一定大 C. 被拉长的橡皮筋具有弹性势能 D. 同一物体，运动速度越大，惯性越大 解析： 被拉长的橡皮筋发生弹性形变，具有弹性势能；A速度大但质量未知，动能不一定大；B高度未知；D惯性只与质量有关，与速度无关。 5. 被举高的物体具有 ___重力势___ 能，拉弯的弓具有 ___弹性势___ 能，运动的汽车具有 ___动___ 能。 6. 一辆洒水车在水平路面上匀速行驶，向路面洒水。在此过程中，洒水车的动能 ___变小___ （选填“变大”“变小”或“不变”）。 解析： 洒水车质量减小，速度不变，动能减小。 7. 在“探究动能大小与质量的关系”实验中，应让质量不同的小球从斜面的 ____相同__ （选填“相同”或“不同”）高度由静止滚下，这是为了控制 ___速度___ 相同。 解析： 探究质量的影响时，控制速度相同，让小球从同一高度滚下。 8. 在空中匀速下降的跳伞运动员，动能 ___不变___ ，重力势能 ___减小___ （均选填“增大”“减小”或“不变”）。 解析： 下落过程中，质量不变，高度减小，重力势能减小；匀速，动能不变 9. 在探究“动能大小与哪些因素有关”的实验中，小明让同一小球从不同高度滚下，测得木块被撞距离如下表： 实验次数 小球释放高度h/cm 木块被撞距离s/cm 1 10 8 2 20 16 3 30 24 分析表中数据，可得出的结论是 ____质量一定时，速度越大，动能越大 解析： 同一小球质量相同，释放高度越大，速度越大，木块被撞越远，动能越大。 10. 如图所示，是探究“重力势能大小与哪些因素有关”的实验装置。请回答： (1) 实验中通过观察 ___重物陷入沙坑的深度___ 来比较重力势能的大小。 (2) 让同一重物从不同高度自由下落，是为了探究重力势能与 __ 高度____ 的关系。 (3) 让质量不同的重物从同一高度自由下落，是为了探究重力势能与 _质量_____ 的关系 11. 一架飞机在空中匀速飞行，同时向地面投放救灾物资。在飞机投放物资的过程中，飞机的动能 __减小____ ，重力势能 ___减小___ （均选填“增大”“减小”或“不变”）。 解析： 飞机质量减小，速度不变，动能减小；高度不变，质量减小，重力势能减小。 12. 在“探究动能大小与哪些因素有关”的实验中，若水平面绝对光滑，则实验 ___不能___ （选填“能”或“不能”）达到目的，原因是_木块将做匀速直线运动，无法通过木块移动的距离来比较动能的大小____ 。 解析： 若水平面绝对光滑，木块不受阻力，被撞后做匀速直线运动，无法通过距离比较动能大小。 【本课知识结构图 · 思维导图】 0. 第 1 页 共 10 页 学科网（北京）股份有限公司 $人教版初中物理八下同步导学案 《11.3 动能和势能》导学案 【学习目标】 核心素养维度 学习目标 物理观念 知道动能、重力势能和弹性势能的概念，理解影响它们大小的因素，形成能量观念。 科学思维 能通过实验探究动能和势能的影响因素，运用控制变量法和转换法分析问题。 科学探究 经历探究动能大小与速度、质量关系的实验过程，培养设计实验、收集数据、分析论证的能力。 科学态度与责任 关注能量在生活中的应用，认识交通安全中“超速”“超载”的危害，增强社会责任感。 学习重点： 动能和势能的概念；影响动能、重力势能、弹性势能大小的因素。 学习难点： 探究动能大小与速度、质量关系的实验设计；判断物体具有何种形式的能。 【课前预习案】 1. 观察生活：行驶的汽车、滚动的足球、飞翔的鸟儿都具有什么共同特点？它们具有什么能？ 2. 思考：为什么高速公路上要限制汽车的速度？为什么大货车严禁超载？ 3. 举出生活中具有重力势能和弹性势能的例子。 【我的疑惑】_____________ _____________ 【课中探究案】 一、能量 【活动】观察下列现象，思考它们有什么共同点。 停在树下的车被树叶砸坏了车顶 被拉长的橡皮筋能将纸团弹射出去 从高处落下的水能推动水轮机转动 能将车顶 能将纸团 能把水车 砸陷 射出 推动 树干 拉长的橡皮筋 流动的水 能够对外 物体 做功 归纳： 物体能够 ，我们就说这个物体具有能量，简称能。能量单位与功相同，也是 _ 。 一般来说，一个物体能够做的功越多，表示这个物体的 越大。 二、动能 【活动一】观察运动的物体（如行驶的汽车、滚动的足球），思考它们具有什么形式的能量？ 动能：物体由于 _ 而具有的能。一切运动的物体都具有动能。 【活动二】探究影响动能大小的因素。 猜想： 动能的大小可能与物体的 和 _ 有关。 实验方法： 法 转换法： 通过观察 来反映动能的大小。 钢球从斜槽上高为h处滚下，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。木块被撞的远近反映了钢球动能的大小。 实验设计： 1、探究物体动能大小与速度是否有关： 操作：让同一钢球从斜面的 （选填“不同”或“相同”）高度由静止开始滚下，观察小球撞击木块后，木块在水平面上移动的距离。 表格：将采集到数据填入下表中 次数 质量 释放高度 到达水平面速度 木块移动距离/cm 小球动能大小 1 相同 h 小 2 2h 中 3 3h 大 实验表明：钢球从高处滚下，高度越高，小球运动到水平面的速度越 。现象：同一小球，到达水平面的速度不同，木块被推动的距离也不同，这说明动能大小与物体的 有关。 进一步研究两者关系可知：同一小球，到达水平面的速度越大，木块被推动的距离 。可得结论：质量相同的物体，运动的速度越大，它的动能 。 2、探究物体动能大小与质量是否有关： 操作：让 钢球从斜面的同一高度由静止开始滚下，观察小球撞击木块后，木块在水平面上移动的距离。 表格：将采集到数据填入下表中 次数 释放高度 到达水平面速度 质量 木块移动距离/cm 小球动能大小 1 相同 相同 m 2 2m 3 3m 现象：在到达水平的速度相同时，质量不同的小球，木块被推动的距离不同，说明动能大小与物体的 有关。 进一步研究两者关系可知：速度相同时，质量越大的小球将木块被推动的距离越 。可得结论：运动速度相同的物体，质量越大，它的动能 。 【活动三】学生完成P93想想议议。 三、势能 势能分为 和 。 1. 重力势能 【活动一】观察被举高的物体落下时能对外做功，如打桩机、高处落下的石块。 定义： 在地球表面附近，物体由于受到 并处在一定的 时所具有的能叫做重力势能。 注意：高度一般是相对于地面而言。 【活动二】用“模拟打桩”来探究影响重力势能大小的因素 猜想：重力势能大小可能与物体的 ______ 和 ______ 有关。 已知物体质量的关系为m1=m2=m3 <m4<m5，使用的器材有沙子、木桩等。实验时，让物体从木桩正上方的某一高度处自由下落将木桩打入沙中，三次实验木桩进入沙中的深度如图所示。 实验方法： 1、 法； 2、转换法：通过观察 ___ __ 来反映重力势能大小。 实验设计： 1、探究物体势能能大小与所在高度是否有关： 操作：让质量相同的物体从木桩正上方的高度处 （选填“不同”或“相同”）自由下落，将木桩打入沙中观察木桩下陷的深度 。 表格：将采集到数据填入下表中 次数 质量 释放高度 木桩下陷的深度 物体重力势能大小 1 相同 小 2 中 3 大 现象：质量相同的物体，下落高度不同，使木桩下陷的深度也不同，这说明重力势能大小与物体的 ______ 有关。 进一步研究两者关系可知：质量相同的物体，下落高度越高，木桩下陷的深度越深。可得结论： 。 2、探究物体重力势能大小与质量是否有关： 操作：让质量不同的物体从木桩正上方的高度处（选填“不同”或“相同”）自由下落，将木桩打入沙中观察小球撞击木块后，观察木桩下陷的深度 。 表格：将采集到数据填入下表中 次数 释放高度 质量 木桩下陷的深度 物体重力势能大小 1 相同 小 2 中 3 大 现象：物体的高度相同时，质量不同的物体，使木桩下陷的深度也不同，这说明重力势能大小与物体的 ______ 有关。 进一步研究两者关系可知：高度相同的物体，质量越大，木桩下陷的深度越深。可得结论： 。 【活动三】学生完成P94想想议议。 【活动四】探究弹性势能的影响因素。 1、观察下图，烧断拉紧的绳，被压缩的弹簧立即弹开，能把上面的钩码举起，说明压缩的弹簧能 ，被压缩的弹簧发生 而具有的能叫弹性势能。 打开铁皮青蛙的外壳，观察壳内发生弹性形变的钢条。卷紧钢条，放手后，铁皮青蛙跳动起来，说明卷紧的钢条具有 。 总结：弹性势能：物体由于发生 ___ __ 而具有的能。 影响因素： 弹性势能的大小与物体的 __ _ 程度和物体的 __ __ 有关。同一物体，弹性形变越 ______ ，弹性势能越 ______ 。 【典型例题】 例1 请你判断下列物体具有哪种形式的能量 （1）大水平公路上行驶的汽车 （2）悬挂在天花板上的吊灯 （3）在空中飞行的飞机 （4）被拉开的弹弓 解析：（1）汽车在运动，具有动能。 （2）吊灯在高处，具有重力势能 （3）在空中----具有重力势能；飞行------具有动能。 （4）被拉开的弹弓发生了弹性形变，具有弹性势能。 例2 如图所示，是探究“动能大小与哪些因素有关”的实验装置。请回答： （1）该实验的研究对象是 __ ____ （选填“小球”或“木块”）。 （2）实验中通过观察 ___ ___ 来比较小球动能的大小。 （3）让同一小球从不同高度滚下，是为了探究动能与 ___ ___ 的关系。 （4）换用质量不同的小球，从同一高度滚下，目的是使小球到达水平面时的 ___ ___ 相同。是为了探究动能与 ___ ___ 的关系。 答案：（1）小球（2）木块移动的距离（3）速度（4）速度 质量 例3 请你从能量的角度解释，为什么骑自行车时速度不能太大？ 解答：自行车的速度越大，动能就越大，刹车阻力相同时，刹车需要的距离就越长，车越不容易停下来，容易发生危险，所以骑自行车的速度不能太大。 【易错点总结】 易错点1：混淆动能和势能 动能与运动有关，势能与位置或形变有关。 易错点2：实验方法理解不清 控制变量法：探究动能与速度关系时控制质量相同；转换法：通过木块移动距离反映动能大小。 易错点3：重力势能的大小与高度有关，但高度要选参考面 重力势能具有相对性，通常以地面为参考面。（但在具体题目中，有时也会以桌面或其它位置为参考面） 易错点4：认为匀速运动的物体动能不变 正确，质量速度不变，动能不变；但若高度变化，重力势能也会变化。 【课堂检测】 1. 下列物体具有动能的是（      ） A. 静止的钟表 B. 空中匀速下降的跳伞运动员 C. 被压缩的弹簧 D. 悬挂在天花板上的吊灯 2. 在“探究动能大小与速度的关系”实验中，让同一小球从不同高度由静止滚下，目的是使小球到达水平面时的 ______ 不同，通过观察 ______ 来比较动能大小。 3. 下列物体中，同时具有动能和重力势能的是（      ） A. 水平路面上行驶的汽车 B. 被拉长的弹簧 C. 空中飞行的飞机 D. 放在课桌上的书本 4. 关于动能和势能，下列说法正确的是（      ） A. 速度大的物体动能一定大 B. 质量大的物体重力势能一定大 C. 被拉长的橡皮筋具有弹性势能 D. 同一物体，运动速度越大，惯性越大 5. 被举高的物体具有 ______ 能，拉弯的弓具有 ______ 能，运动的汽车具有 ______ 能。 6. 一辆洒水车在水平路面上匀速行驶，向路面洒水。在此过程中，洒水车的动能 ______ （选填“变大”“变小”或“不变”）。 7. 在“探究动能大小与质量的关系”实验中，应让质量不同的小球从斜面的 ______ （选填“相同”或“不同”）高度由静止滚下，这是为了控制 ______ 相同。 8. 在空中匀速下降的跳伞运动员，动能 ______ ，重力势能 ______ （均选填“增大”“减小”或“不变”）。 9. 在探究“动能大小与哪些因素有关”的实验中，小明让同一小球从不同高度滚下，测得木块被撞距离如下表： 实验次数 小球释放高度h/cm 木块被撞距离s/cm 1 10 8 2 20 16 3 30 24 分析表中数据，可得出的结论是 _ 。 10. 如图所示，是探究“重力势能大小与哪些因素有关”的实验装置。请回答： (1) 实验中通过观察 ___ ___ 来比较重力势能的大小。 (2) 让同一重物从不同高度自由下落，是为了探究重力势能与 ______ 的关系。 (3) 让质量不同的重物从同一高度自由下落，是为了探究重力势能与 ______ 的关系 11. 一架飞机在空中匀速飞行，同时向地面投放救灾物资。在飞机投放物资的过程中，飞机的动能 ______ ，重力势能 ______ （均选填“增大”“减小”或“不变”）。 12. 在“探究动能大小与哪些因素有关”的实验中，若水平面绝对光滑，则实验 ______ （选填“能”或“不能”）达到目的，原因是_____ 。 【本课知识结构图 · 思维导图】 第 1 页 共 10 页 学科网（北京）股份有限公司 $