2.1功和机械能（第3课时）教学设计 2026-2027学年浙教版科学九年级上册

该初中科学教学设计聚焦动能和势能核心知识点，通过设疑导入，结合运动的汽车、高处的重锤等生活实例引出课题，承接“功”的基础知识，为后续机械能转化与守恒学习搭建支架。 此资料以实验探究为特色，运用控制变量法和转换法，如通过木块被推动距离探究动能影响因素，沙坑凹陷深浅分析重力势能，培养科学思维与探究实践能力。结合高空抛物、超速行驶渗透安全德育，体现态度责任，例题联系跳远等实际情境，助力学生应用科学观念，为教师提供可操作的教学方案。

第1节 功和机械能（第3课时）教学设计 ——动能和势能 【核心概念】能的转化与能量守恒 【内容要求】 1.学习内容：能的形式、转移与转化。 2.内容要求： ①结合实例了解机械能。 ②了解动能和势能的影响因素。 【教学目标】 1.通过实例认识动能、重力势能、弹性势能的定义，能区分三种机械能形式。​ 2.通过实验探究，知道动能大小与质量、速度的关系，重力势能大小与质量、高度的关系，了解弹性势能与物体弹性形变程度的关系。​ 3.熟练运用控制变量法和转换法设计、完成探究实验，提升实验操作、现象观察与数据分析能力。​ 4.能结合生活实例分析动能、势能的大小变化，学会用物理知识解释生活现象。​ 5.结合高空抛物、超速行驶等实例，渗透安全德育教育，树立学以致用、安全第一的意识。 【教材分析】 本节课承接“功”的基础知识，为后续机械能的转化、守恒及各类能量相关知识的学习做好铺垫。教材以生活常见现象为切入点，遵循“从生活走向科学，从科学走向社会”的课标理念，通过直观实验探究、现象归纳总结，引导学生认识动能、重力势能、弹性势能，探究其影响因素，渗透了控制变量法、转换法等科学研究方法。教材兼顾知识性与探究性，既注重基础概念的落地，又重视学生科学思维的培养，同时贴合生活安全、自然现象等实际场景，能利于培养学生科学核心素养。 【教学过程】 【引入】设疑导入：运动的汽车、高处的重锤、形变的橡皮筋，它们的能量形式一样吗？分别和什么因素有关？引出课题——《动能和势能》。 学习课题：动能和势能 一、动能 展示：流动的空气（风）、流动的水、飞翔的小鸟、行走的人、行驶的汽车、掷出的铅球等情景。 1.定义：物体由于做机械运动而具有的能叫做动能。一切机械运动的物体都具有动能。​ 2.猜想：结合生活经验，猜想动能的大小可能与哪些因素有关？ （学生猜想：质量、速度）​ 【探索活动】 1.如图2.1-10所示，小钢球A从斜面上h高度处滚下，在水平面上运动，撞击放在水平面上的木块B,并将木块B推出一段距离s。比较木块B被推出距离的远近，推断小钢球A的动能大小。 实验原理：通过木块被推动的距离远近反映钢球动能的大小（转换法：将看不见的动能大小转化为看得见的距离）。 2.研究方法：控制变量法+转换法。 实验1：探究动能与速度的关系​ 让同一个小钢球（控制质量不变）从斜面上不同的高度处分别由静止开始沿斜面滚下，观察小钢球滚到水平面时的运动快慢，比较木块被小钢球推出的距离大小。 现象：高度越高，钢球到达水平面速度越大，木块被推得越远。​ 结论：质量相同时，物体的速度越大，动能越大。​ 实验2：探究动能与质量的关系​ 让不同质量的小钢球（改变质量）从斜面上相同的高度处分别由静止开始沿斜面滚下（控制速度不变），观察小钢球滚到水平面时的运动快慢，比较木块被小钢球推出的距离大小。 现象：质量大的钢球，推动木块距离更远。​ 结论：速度相同时，物体的质量越大，动能越大。​ 【实验结论】质量相同的物体，速度越大，它的动能越大；速度相同的物体，质量越大，它的动能也越大。 【思考与讨论】 1.图2.1-11中的速度都为80千米/小时的汽车和摩托车，哪一个动能大？ 汽车，因为汽车质量大。两者速度相同时，质量越大，动能越大。 2.在同一条高速公路上，为什么对小型客车、大型客车的速度限制是不同的？ 大型客车质量比小型客车大，速度相同时，质量越大，动能越大，遇到紧急情况时破坏力更大、更难刹车。因此为保障安全，对质量更大的大型客车设置更低的限速。 二、势能 （一）重力势能 展示：高空坠物、山顶的石块、举高的重锤实例。 1.定义：物体由于被举高而具有的能，叫做重力势能。 2.猜想：重力势能的大小与什么因素有关？ 质量、被举高的高度。 3.实验探究 实验原理：通过沙坑凹陷的深浅反映重锤重力势能的大小（转换法）。 实验1：同一重锤，从不同高度自由下落，观察沙坑深浅。 结论：质量相同时，高度越高，重力势能越大。 实验2：不同质量重锤，从同一高度自由下落，观察沙坑深浅。 结论：高度相同时，质量越大，重力势能越大。 【实验结论】质量相同的物体，高度越高，重力势能越大；高度相同时，质量越大，重力势能越大。 应用：利用水力发电时，需要建造大坝，以提高水位、储存更多的水，也就是尽量使水的重力势能更大。 【思考与讨论】 1.如图2.1-12所示，某同学用右手从图甲的位置将哑铃向上举起到图乙的位置，人有没有对哑铃做功?在图乙的位置，左右两手的哑铃具有相同的重力势能吗? 做功了；右大于左。 2.为什么不能高空抛物？ 高空抛物极具危险性，高度越高、物体质量越大，重力势能越大，落地破坏力越强，杜绝高空抛物。（二）弹性势能 展示拉伸的橡皮筋、压缩的弹簧、弯曲的钢尺。发生形变的物体在恢复过程中会做功，因此，发生形变的物体也具有能。 又如射箭运动员把弓拉弯的过程中，给弓储存了能。网球拍击打网球时，球网发生形变，从而储存了能。当物体恢复原状时就会释放出能。 1.定义：物体由于发生弹性形变而具有的能，叫做弹性势能。​ 2.影响因素： 演示：同一橡皮筋，拉伸程度不同，弹出纸团的距离不同。结论：弹性势能的大小跟物体形变的大小有关；物体的弹性形变程度越大，弹性势能越大。​ 【归纳】重力势能和弹性势能统称为势能，动能和势能统称为机械能。 【课堂总结】 1.动能：运动物体具有，与质量、速度有关；​ 2.重力势能：被举高物体具有，与质量、高度有关；​ 3.弹性势能：发生弹性形变的物体具有，与形变程度有关； 重力势能和弹性势能统称为势能，动能和势能统称为机械能。 【课堂巩固】 【例1】高空抛物是极不文明的行为，会造成很大的危害。因为高处的物体具有较大的（　　） A．重力势能 B．动能 C．重力 D．体积 【答案】A 【解析】物体的重力势能跟物体的质量和高度有关，物体有一定的质量，物体处于高处，重力势能大。故A正确，BCD错误。 【例2】2025年5月3日，中国选手石雨豪在世界田联钻石联赛的跳远项目中，以8米21的成绩夺得冠军。他在比赛过程中，下列说法正确的是（　　） A．加速助跑时，运动状态保持不变 B．用力蹬地时，脚对地面的作用力和地面对脚的作用力是一对平衡力 C．腾空飞行时，运动员的重力势能发生改变 D．落入松软沙坑时，通过增大受力面积来减小压力 【答案】C 【解析】A、加速助跑时，速度大小发生变化，所以运动状态改变，故A错误。 B、用力蹬地时，脚对地面的作用力和地面对脚的作用力是作用在不同物体上的两个力，所以不是一对平衡力，故B错误。 C、腾空飞行时，运动员的质量不变，运动员先上升、后下降，重力势能先变大、后变小，故C正确。 D、落入松软沙坑时，通过增大受力面积来减小压强，不能减小压力，故D错误。 【例3】如图是学生立定跳远过程中的动作分解图，该过程中学生重力势能不断增大的是（　　） A．①→② B．②→③ C．③→④ D．④→⑤ 【答案】B 【解析】质量不变时，物体被举高的高度越大，重力势能越大，由上图可知，②→③过程中，上升的高度不断增大，该过程中学生重力势能不断增大。 学科网（北京）股份有限公司 $