11.4 课时1 动能和势能 教案 2026-2027学年物理沪粤版九年级上册

该教案聚焦动能和势能的概念及影响因素，通过湍急流水、高处西瓜、压缩弹簧等生活实例建立能量概念，再以实验探究动能（质量、速度）、重力势能（质量、高度）、弹性势能（形变程度）的影响因素，形成连贯知识脉络。 以科学探究为核心，采用控制变量法（不同质量/高度钢球探究动能）和转换法（木块距离反映动能大小）培养科学思维，结合机动车限速、水电站等实例深化能量观念，思维导图梳理知识体系。助力学生构建物理观念，提升探究能力，为教师提供结构化教学流程与分层练习设计。

第4节 课时1 动能和势能 教案 课题 第4节 课时1 动能和势能 年级 九年级 教材 沪粤版物理上册（2026-2027学年） 章节 第十一章 功与机械能 一、核心素养目标 1. 能说出能量与做功的关系，知道能量的单位。 2. 知道动能和势能的概念。 3. 了解动能、重力势能的大小跟哪些因素有关。 二、教学过程 一、生活实例引入，建立能量概念 【生活情境观察】 教师展示三组生活情境： ① 湍急的流水 → 能推动水车 ② 高处落下的西瓜 → 可以砸坏车玻璃 ③ 压缩的弹簧 → 能将小车推动 引导学生观察并思考：以上三种情境有什么共同点？ 学生讨论后总结：处于高处的西瓜皮、压缩的弹簧、流水都能做功。 【引导】从生活实例出发，让学生直观感受"能做功"是能量的核心特征 【能量的定义】 【定义】物体能够对别的物体做功，这个物体就具有能量。 "能量"简称"能"，用符号"E"表示。 【能量大小的判断】一个物体能够做的功越多，表示这个物体的能量就越大。 【单位】焦耳，简称"焦"，用符号"J"表示。 【重点】能量是物体"能够对外做功"的本领，是状态量，不是过程量 【功与能的关系】 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。 功与能的关系： ① 有能不一定做功；做功一定有能。 ② 一个物体能够做的功越多，它具有的能越大。 【辨析】功是过程量，能是状态量；做功的过程就是能量转化的过程 【教师活动】创设情境，提出问题，引导学生观察思考并归纳总结。 【学生活动】观察现象，讨论分析，主动建构知识。 【设计意图】从生活走向物理，培养学生的观察能力和科学思维。 二、动能的概念 【动能的定义】 【定义】物体由于运动而具有的能，叫做动能。 一切运动的物体都具有动能。 举例：奔跑的运动员、飞行的子弹、流动的水都具有动能。 【关键】动能的本质特征：物体必须处于运动状态 【教师活动】创设情境，提出问题，引导学生观察思考并归纳总结。 【学生活动】观察现象，讨论分析，主动建构知识。 【设计意图】从生活走向物理，培养学生的观察能力和科学思维。 三、探究动能大小的影响因素 【实验设计】 【实验装置】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。 【实验原理】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，即钢球的动能越大。 【研究方法】转换法 —— 通过木块被撞的远近来反映钢球动能的大小。 【方法】转换法：将不易直接测量的动能大小转化为容易测量的木块移动距离 【探究动能与速度的关系】 【猜想】动能大小可能与速度有关。 【操作】让同一个钢球分别从不同的高度由静止开始滚下。 提问：钢球运动到水平面时的快慢一样吗？哪次木块被撞得远？ 【实验现象】钢球从高处滚下，高度越高，钢球运动到水平面时的速度越大，木块被撞得越远。 【结论】质量相同时，钢球的速度越大，动能越大。 【控制变量】控制质量相同，改变速度（通过改变释放高度实现） 【探究动能与质量的关系】 【猜想】动能大小可能与质量有关。 【操作】让质量不同的钢球从同一高度由静止开始滚下。 提问：哪个钢球把木块撞得远？ 【控制变量法】探究动能与速度的关系时，控制质量相同，改变速度；探究动能与质量的关系时，控制速度相同，改变质量。 【实验现象】速度相同时，质量越大的钢球将木块撞得越远。 【结论】钢球的速度相同时，质量越大，动能越大。 【补充说明】从光滑斜面上由静止释放的小球，到达斜面底端的速度只与释放位置的高度有关，释放位置越高，到达底端的速度越大。 【控制变量】控制速度相同（同一高度释放），改变质量 【实验小结】 物体动能的大小跟速度、质量有关。 ① 质量相同的物体，运动速度越大，它的动能越大； ② 运动速度相同的物体，质量越大，动能越大。 【核心结论】动能由质量和速度共同决定 【教师活动】创设情境，提出问题，引导学生观察思考并归纳总结。 【学生活动】观察现象，讨论分析，主动建构知识。 【设计意图】从生活走向物理，培养学生的观察能力和科学思维。 四、动能知识的生活应用 【机动车限速问题】 【问题】用物理学的术语解释，为什么要对机动车的行驶速度进行限制？为什么在同样的道路上，不同车型的限制车速不同？ 【解释①】机动车的行驶速度越大，动能就越大，越不容易刹车，所以要对车辆的速度加以限制，以免发生交通事故。 【解释②】不同车型的车，速度相同，质量越大，动能越大，越不容易刹车，所以大型客车的限制速度比小型客车更小。 【应用】用动能影响因素解释实际交通规则，体现物理与生活的联系 【教师活动】创设情境，提出问题，引导学生观察思考并归纳总结。 【学生活动】观察现象，讨论分析，主动建构知识。 【设计意图】从生活走向物理，培养学生的观察能力和科学思维。 五、重力势能 【重力势能的定义】 【定义】高处的物体由于受重力作用而具有的能叫做重力势能。 【思考】物体具有的重力势能的多少跟什么因素有关呢？ 【引入】从高处物体具有的能量引出重力势能概念 【探究重力势能大小的影响因素】 【实验装置】用不同质量的重物从不同高度由静止释放，自由下落撞击沙箱中的小方桌。比较小方桌下陷的深度。 【猜想】 ① 重力势能大小可能与所在位置的高度有关 ② 重力势能大小可能与物体的质量有关 【实验结论】物体的重力势能与物体的质量和它所在位置的高度有关。 ① 质量相同时，位置越高，重力势能越大。 ② 高度相同时，质量越大，重力势能越大。 【方法】通过小方桌下陷深度反映重力势能大小（转换法），控制变量法探究两个因素 【教师活动】创设情境，提出问题，引导学生观察思考并归纳总结。 【学生活动】观察现象，讨论分析，主动建构知识。 【设计意图】从生活走向物理，培养学生的观察能力和科学思维。 六、重力势能的应用与辨析 【水力发电站】 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。 【应用】增大水位高度→增大重力势能→发出更多电能 【辨析比较题】 【题目】我国的乌东德水电站的拦河拱坝高270m，满负荷发电时一天的发电量可满足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？ 【解析】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。 【易错】重力势能由质量和高度共同决定，不能只看一个因素 【教师活动】创设情境，提出问题，引导学生观察思考并归纳总结。 【学生活动】观察现象，讨论分析，主动建构知识。 【设计意图】从生活走向物理，培养学生的观察能力和科学思维。 七、弹性势能与势能 【弹性势能】 【定义】物体由于发生弹性形变而具有的能叫做弹性势能。 发生弹性形变的物体产生的弹力可以做功，也具有能量。 物体的弹性形变越大，弹性势能越大。 【关键】弹性势能的大小取决于弹性形变的程度 【势能的统称】 重力势能和弹性势能统称为势能。 【归纳】势能包括重力势能和弹性势能两大类 【教师活动】创设情境，提出问题，引导学生观察思考并归纳总结。 【学生活动】观察现象，讨论分析，主动建构知识。 【设计意图】从生活走向物理，培养学生的观察能力和科学思维。 八、动能和势能的比较 【动能和势能异同比较】 【比较表】（见板书或学案表格） 不同点： 形成原因：动能——物体由于运动而具有的能量；重力势能——物体由于被举高；弹性势能——物体由于发生弹性形变而具有的能量 特点：动能——一切运动的物体都具有动能；重力势能——一切被举高的物体都具有重力势能；弹性势能——一切发生弹性形变的物体都具有弹性势能 决定因素：动能——质量和速度；重力势能——质量和高度；弹性势能——弹性形变程度、材料 相同点：都是能量的一种具体形式，都具有做功的本领。 【总结】通过比较表系统梳理三类能量的异同，强化概念辨析 【教师活动】引导学生从形成原因、特点、决定因素三个维度对比动能和势能。 【学生活动】填写比较表格，归纳异同点，强化概念辨析。 【设计意图】通过对比分析加深对三类能量本质特征的理解。 九、课堂小结 【知识框架梳理】 【梳理】用思维导图形式构建完整的知识框架 【教师活动】带领学生回顾本节知识框架，强调核心概念和易错点。 【学生活动】跟随教师梳理知识脉络，补充完善笔记。 【设计意图】帮助学生构建完整的知识体系，强化记忆和理解。 十、课堂练习 【练习1：能量的概念辨析】 【题目】下列关于能量的说法中正确的是（ ） A. 做功的物体具有能量，不做功的物体没有能量 B. 做功多的物体能量就多，做功少的物体能量就少 C. 能够对外做功的物体具有能量，但不一定在做功 D. 能量多的物体所做的功一定就多 【答案】C 【解析】能量是物体能够对外做功的本领，是状态量。有能不一定在做功，但能做功说明具有能量。 【易错】区分"能够做功"与"正在做功"的概念 【练习2：重力势能与高度】 【题目】某地的等高线如图所示，数值表示海拔。若把同一物体分别放在A、B、C三点，则相对于海平面，物体的重力势能（ ） A. 在A点时最大 B. 在B点时最大 C. 在C点时最大 D. 在A、B、C三点一样大 【答案】A 【解析】同一物体质量相同，A点海拔最高，即高度最大，因此重力势能最大。 【关键】重力势能与高度有关，注意"相对于海平面"这一参考面 【练习3：动能和势能的变化】 【题目】无人机在林场上空某一高度喷洒农药时，水平匀速飞行。关于无人机的动能和势能变化，下列说法中正确的是（ ） A. 动能减小，势能减小 B. 动能减小，势能增大 C. 动能增大，势能减小 D. 动能不变，势能不变 【答案】A 【解析】无人机水平匀速飞行→速度不变，但喷洒农药→质量减小。动能与质量和速度有关，质量减小→动能减小；重力势能与质量和高度有关，质量减小、高度不变→势能减小。 【易错】注意无人机喷洒农药时质量在减小，不能忽略质量变化 【练习4：能量角度的解释】 【题目】请你从能量的角度解释，为什么骑自行车时速度不能太大？ 【答案】因为在质量不变的情况下，骑自行车时的速度越大，人和车的动能就越大，刹车阻力相同时，制动距离就越长，自行车越不容易停下来，容易发生危险，所以骑自行车时速度不能太快。 【应用】用动能与速度的关系解释安全骑行问题 【教师活动】引导学生审题、分析条件，组织讨论，点评答案。 【学生活动】独立思考或小组讨论，运用所学知识分析解答。 【设计意图】通过分层练习巩固核心概念，提升知识运用能力。 三、板书设计 第4节 动能和势能 一、能量：物体能够对外做功 → 具有能量（E，单位：J） 二、动能：物体由于运动而具有的能 影响因素：质量、速度 三、势能 1. 重力势能：高处物体由于重力而具有的能（影响因素：质量、高度） 2. 弹性势能：物体由于弹性形变而具有的能（影响因素：形变程度、材料） 四、动能和势能的比较 学科网（北京）股份有限公司 $