11.4 动能和势能（教学课件）物理新教材沪粤版九年级上册

该初中物理课件围绕动能、势能（重力势能、弹性势能）及机械能转化展开，通过提问“物体做功共同点”“能量形式差异”导入，从“能”的概念过渡到动能探究，再到势能分析，最终整合为机械能，构建递进式知识支架。 其亮点在于以科学探究为主线，用控制变量法和转换法设计动能、重力势能实验，通过钢球撞木块距离、铅球陷沙深度等实例培养科学思维。课堂小结结构化梳理知识，助力学生构建能量观念，教师使用可高效突破实验设计与抽象概念理解的重难点。

物理九年级上册 •沪粤版 第十一章 功与机械能 第4节 动能和势能 学习目标——物理学科素养 01 物理观念 理解动能、重力势能和弹性势能的概念。知道动能和重力势能、弹性势能的影响因素。了解机械能的概念，知道动能和势能可以相互转化。 02 科学思维 通过观察和分析生活中的实例，培养从具体现象中抽象出物理概念的能力；利用控制变量法分析影响动能和势能大小的因素。 03 科学探究 通过实验探究“动能的大小与哪些因素有关”，在探究过程中，学习使用转换法（通过木块被推动的距离反映动能大小）和控制变量法。 04 科学态度与责任 通过探究活动，激发对物理学的兴趣，养成实事求是的科学态度。关注交通安全，认识物理知识在解决实际问题中的价值，增强安全意识和社会责任感。 教学重难点 教学难点 教学重点 1. 动能和势能的概念； 2. 探究影响动能和势能大小的因素。 1. 实验设计中控制变量法的应用； 2.对“能量”抽象概念的理解。 课堂引入 （1）“这些物体有什么共同点？”（都能对其他物体做功） （2）“它们具有的能量形式一样吗？” 知识点1 动能 探索新知 2．动能：运动的球、流动的水和空气等都能对其他物体做功，说明运动着的物体具有能量。物体由于运动而具有的能叫做动能。 1．能：物体能够对别的物体做功，我们就说这个物体具有能量，能量简称能。一个物体能够做的功越多，表示它具有的能量就越大。 在国际单位制中，能量的单位与功的单位一样，也是焦耳(J)。 知识点1：动能 探究：动能的大小与什么因素有关呢？ 猜想：可能与物体的质量、速度有关。 实验方法： 控制变量法：研究速度时控制质量不变；研究质量时控制速度不变。 转换法：通过观察木块被钢球撞击后移动的距离来反映动能的大小（距离越远，动能越大）。 知识点1：动能 1.探究动能的大小与速度的关系 让同一钢球从斜面的不同高度由静止滚下。 现象：高度越高（到达水平面速度越大），木块被推得越远。 结论：质量相同时，速度越大，动能越大。 知识点1：动能 2.探究动能的大小与质量的关系 让不同质量的钢球从斜面的同一高度由静止滚下。 现象：质量大的钢球，木块被推得更远。 结论：速度相同时，质量越大，动能越大。 物体的动能与速度和质量有关，速度越大，质量越大，它具有的动能就越大。 典例分析 例1 如图，某实验小组在“研究物体的动能跟哪些因素有关”的实验中，让小球从同一斜面某处由静止释放，撞击同一水平面上的同一木块，木块移动一段距离后停止。 (1)该实验中小球的动能的大小是通过木块移动的距离反映出来的，这种研究方法被称为___________。 (2)实验中，小球到达水平面时的动能是通过小球的___________能转化而来。 (3)比较甲、乙两次实验，可得结论：小球的质量相同时，___________，动能越大。 (4)比较甲、丙两次实验得出的结论，可用于解释汽车___________（选填“超速”或“超载”）带来的危害。 典例分析 【解析】（1）在该实验中，小球动能的大小无法直接观察，通过木块移动的距离来体现小球动能大小，这种将不易观察或测量的物理量转化为容易观察或测量的物理量的研究方法称为转换法。 （2）小球从斜面上由静止释放，在向下滚动过程中，高度降低，速度增大，其重力势能减小，动能增加，所以小球到达水平面时的动能是通过小球的重力势能转化而来。 （3）甲、乙小球质量相同，甲释放高度更高，到达水平面速度更大，木块推动更远，结论：质量相同时，速度越大，动能越大。 （4）甲、丙小球从同一高度释放，到达水平面速度相同，丙小球质量更大，动能更大。模拟车辆速度相同时，质量越大动能越大，可用于解释超载的危害。 知识点2 势能 知识点2：势能 物理学中，把高处的物体由于受重力作用而具有的能叫做重力势能。 物体发生弹性形变而具有的能叫做弹性势能。 重力势能和弹性势能统称为势能。 知识点2：势能 探究：重力势能的大小与什么因素有关呢？ 猜想：可能与物体的质量、高度有关。 实验方法： 控制变量法：研究高度时控制质量不变；研究质量时控制高度不变。 转换法：通过观察小桌陷入沙坑的深度或桩被打入地面的深度来反映重力势能的大小。 知识点2：势能 探究：重力势能的大小与什么因素有关呢？ 1.探究高度的影响：让同一重物从不同高度落下。 结论：质量相同时，高度越高，重力势能越大。 2.探究质量的影响：让不同质量的重物从同一高度落下。 结论：高度相同时，质量越大，重力势能越大。 物体的位置越高，质量越大，它具有的重力势能就越大；弹性物体的弹性越强，形变越大，它具有的弹性势能就越大。 典例分析 例2 某同学设计了如图所示的实验以探究重力势能与哪些因素有关：用大小、形状相同的A、B、C、D四个铅球进行了四组实验（不计空气摩擦，球在管道中的能量损失不计）。实验测得A、B两球陷入沙的深度分别为h1和h2，C、D两球陷入沙的深度为h3，且h1<h2<h3。 (1)本实验铅球的重力势能大小是通过____________________来反映的； (2)比较__________两球，可得出结论：当下落高度相同时，物体质量越大，物体的重力势能越大； (3)比较A、C两球，发现C球陷入沙深度更大，由此可得出结论_______________。 典例分析 【解析】（1）重力势能无法直接测量，本实验通过转换法，用铅球陷入沙的深度反映重力势能的大小，陷入越深，说明重力势能越大。 （2）要得出“下落高度相同时，物体质量越大，重力势能越大”的结论，需要控制下落高度相同，改变物体质量，符合条件的是A、B两球，二者下落高度都是H，质量分别为m和2m。 （3）A、C两球质量相同，均为m，C球下落高度更大，陷入沙的深度更大，因此得出结论：质量相同时，下落高度越大，重力势能越大。 知识点3 机械能及其转化 知识点3：机械能及其转化 物体的动能与势能是可以相互转化的； 有摩擦等阻力时，在动能与势能的相互转化中，机械能会减少。 物体的动能和势能统称为机械能。 摆球在来回摆动时，每次上升到达的高度都比前一次要低些，这是什么原因呢? 这是由于空气阻力的作用导致摆球的机械能减少，使摆球每次上升到达的高度逐渐降低和到达最低点处的速度逐渐减小。 典例分析 例3 如图甲所示是小朋友荡秋千的情境。荡秋千的过程可以简化为一个小球摆动的过程，如图乙所示，小球自A点由静止释放，经B点运动到C点返回，B点为摆动过程中的最低点，C点比A点位置低。下列说法正确的是（     ） A．小球由A点运动到C点的过程中，动能减少 B．小球由A点运动到B点的过程中，重力势能转化为动能 C．小球由A点运动到C点的过程中，机械能守恒 D．小球在A点的机械能小于在C点的机械能 典例分析 【解析】A．小球由A到C的过程，从A到B速度增大、动能增大，从B到C速度减小、动能减小，动能是先增大后减小，并非一直减少，故A错误； B．小球由A到B的过程，质量不变，高度降低，重力势能减小；速度增大，动能增大，因此是重力势能转化为动能，故B正确； C．C点比A点位置低，C点的重力势能小于A点，且A、C点，速度为0、动能为0，因此C点的机械能小于A点的机械能；说明摆动过程中克服空气阻力做功，机械能减少，机械能不守恒，故C错误； D．摆动过程中机械能不断因克服阻力做功损失，因此A点的机械能大于C点的机械能，故D错误。 故选B。 课堂小结 课堂小结 一、能量 物体能够对外做功，就说它具有能量。单位：焦耳（J） 二、动能 1. 定义：物体由于运动而具有的能。 2. 影响因素：质量、速度。质量越大，速度越大，动能越大。 三、势能 1. 重力势能： 定义：物体由于被举高而具有的能。影响因素：质量、高度。 2. 弹性势能： 定义：物体由于发生弹性形变而具有的能。影响因素：弹性形变程度。 四、机械能 1. 物体的动能和势能统称为机械能。 2. 物体的动能与势能是可以相互转化的 课堂练习 课堂练习 探究新知 1．关于功和能下列说法错误的是（　　） A．能量的单位是焦耳 B．物体能够对外做功，则物体具有能量 C．具有能的物体一定正在做功 D．物体能够做的功越多，它具有的能就越大 课堂练习 探究新知 2．很多同学都玩过荡秋千，下列说法正确的是（     ） A．秋千荡到最低点时，动能最小 B．从最低点荡到最高点的过程中动能转化为重力势能 C．从最高点荡到最低点的过程中动能减小，重力势能增大 D．秋千荡到最高点时有重力势能和动能 课后作业 探究新知 作业 内容 同步作业 完成课后作业：“练习与应用” 自主安排 配套同步分层作业 谢谢聆听 谢谢聆听 $