《第十一章 第3节 动能和势能》教案（附同步练习）

《第十一章第3节动能和势能》教案（一）【教学目标】知识与技能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．能利用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。过程与方法1．通过观察认识动能和势能的存在，通过归纳概括得到动能和势能的概念。2．在了解动能、势能的大小跟哪些因素有关的活动中，学会用科学探究的方法研究物理问题。情感、态度与价值观1．具有从能量的角度分析物理问题的意识。2．通过科学探究，使学生经历基本的科学探究过程，学习科学探究方法，发展初步的科学探究能力，养成尊重事实、探索真理的科学态度。【教学重点】1．理解动能和势能的概念。2．探究影响动能和势能的因素。【教学难点】能的概念的建立。【教具准备】钢球、斜槽轨道、小木块、砝码、弹簧、多媒体课件等。【教学过程】一、情景引入复习旧知：当一个力作用在物体上，物体在这个力的作用下，沿力的方向上通过了一段距离，这个力的作用有了成效，就说这个力做了功。演示：用手推动木块，使木块运动一段距离。在此过程中，手的推力是否做了功？出示斜槽，并演示钢球从斜槽上滚下，在水平桌面上撞击木块，使木块移动了一段距离。让学生分析碰撞过程中，有没有做功？利用学生分析的结果“钢球对木块做了功”引入能量的概念：一个物体能够做功，我们就说它具有能量。可见物理学中，能量和功有着密切的联系，能量反映了物体做功的本领。不同的物体做功的本领也不同。一个物体能够做的功越多，表示这个物体的能量越大。(功和能有密切联系，从做功直接引入能的概念。并为下面设计探究影响动能大小的因素做好了铺垫。)我们在日常生活中经常提到能，诸如热能、电能、能源开发，等等。“能”是物理学中的一个重要概念，能的概念跟功的概念有密切联系。我们说一个物体能够做功，这个物体就具有能。电流能做功，具有电能；燃料燃烧放热可以做功，具有热能。自然界中，能的形式很多，今天我们学习最常见的能的形式——动能和势能。二、新课教学探究点一：动能1．什么样的物体具有动能？观察和分析生活中的实例：急流的河水能把石头冲走，流水能做功；飞行的子弹能把木板打穿，飞行的子弹能做功；风吹动帆船航行，空气流动形成的风能做功。引导同学们找出不同现象的共性内容。学生分析：这些物体能做功，它们都具有能。它们的能量是由于物体运动才具有的。水由于流动、子弹由于飞行、空气由于流动而具有能。归纳总结：物理学中把物体由于运动而具有的能叫动能。一切运动的物体都具有动能。2．动能的大小跟哪些因素有关。物体能够做的功越多，表示这个物体具有的能量越大。那么动能的大小决定于哪些因素呢？现在我们通过实验来研究。这是个带槽的木板，我们把钢球放到斜面上由静止滚下，到达平面上撞击一个小木块，推动木块做功，根据木块被推动的距离远近来判断钢球具有的动能的大小。教师演示，学生观察实验。第一次，我们使小钢球从某一高度由静止开始滚下，注意观察木块被推的距离。第二次，我们换一个质量大的钢球，从同一位置由静止开始滚下，到达平面上时和刚才的小钢球具有同样的速度，再观察木块被推动的距离。很显然，第二次木块被推的距离比第一次远得多。说明大钢球做的功多，也就是大钢球具有的动能大。提问：这个实验说明了什么？学生回答：这个实验说明了物体的动能大小跟它的质量有关，速度相同时，质量越大，动能越大。我们用同一个钢球再做两次实验。教师演示，学生观察。第一次，我们让钢球从比较低的位置由静止开始滚下。第二次我们让钢球从比较高的位置由静止开始滚下。比较两次实验中木块被推的距离大小。很显然，钢球从更高的位置滚下来，到达水平面上时具有更大的速度，木块被推得更远。提问：这个实验说明了什么？学生回答：这个实验说明同一个物体速度越大，动能越大。通过以上实验可知，物体的质量越大，速度越大，动能就越大。(运用事例对比进行思考，学生易于接受新知识。)提问：一列缓慢行驶进站的火车和一辆高速行驶的汽车相比较，谁的动能更大？让学生分组讨论，鼓励学生从网上搜索信息，分析论证。探究点二：势能运动的物体具有动能。生活中也有很多物体并没有运动，但是它们也能做功，也具有能。1．什么样的物体具有重力势能？人们在打桩时，必须把重锤高高举起，当重锤落下时可以做功，因为重锤受到竖直向下的重力，重锤下落时沿着重力的方向向下通过了一段距离，所以举高的重锤可以做功，将木桩打入地里。试想，一个重锤如果静止压在木桩上是不是能做功？物体由于受到重力并处在一定高度时所具有的能叫重力势能。2.重力势能的大小跟哪些因素有关？请大家判断下列物体的重力势能的大小。(1)打地基时，质量是20千克的石制重锤和质量是100千克的铁制重锤被举得同样高，谁的重力势能大？学生回答。(2)同一个重锤，被举高1米或3米两种情况下，哪种情况重力势能大？学生回答。通过以上的两个例子，大家能判断出重力势能的大小跟物体的质量和所处位置的高度有关，物体的质量越大，位置越高，它具有的重力势能越大。(让学生了解高空坠物的危害，教育学生如何防范高空坠落物。)随着高层建筑的增多，高空坠落物伤人的事件时有发生，造成的伤害十分严重。防范高空坠物应注意：1．警惕高架的广告牌。由于大风或自然松动，容易导致广告牌瞬间倒塌坠落。2．注意居民楼房坠物。阳台上的花盆等摆放物会由于主人浇花操作不当或大风而引起坠落。3．要小心高楼的墙面装饰物和窗户玻璃碎片。刮风时，高层楼房墙面的装饰物或松动的表层可能发生脱落，窗户上的玻璃、碎片也可能坠落。4．注意建筑施工工地的坠落物。安全防护网若不齐全，砖石物料就可能会从上面掉下来。防范措施：1．对易坠落物，如广告牌、阳台摆放物品等，经常进行检查、紧固，确保其牢固可靠。2．行人尽量远离可能出现高空坠落物的地方。除了应随时注意观察之外，在楼前、楼后行走时尽量离墙壁远一些为好。因工作条件而不能远离时，要加强自我保护，戴好安全帽。3．什么样的物体具有弹性势能？大家看一个实验，教师边演示，边讲授。这是一个弹簧，把一个砝码放在弹簧上的小木板上，用力将弹簧压缩，使其发生弹性形变。此时，弹簧静止，没有动能。弹簧也没有被举高，也没有重力势能。可是大家想象，弹簧能不能做功？能！放开手，砝码被弹簧举起来。可见，被压缩的弹簧也具有能。这种能区别于动能和重力势能，它是由于物体发生了弹性形变而具有的能。所以，发生弹性形变的物体具有的能叫弹性势能。物体在很多情况下都具有弹性势能。射箭用的弓被拉满时产生弹性形变，具有弹性势能。钟表的发条在卷紧时具有弹性势能，通过做功来带动钟表机件正常转动。4．物体的弹性势能的大小跟弹性形变大小有关，弹性形变越大，它具有的弹性势能越大。5．重力势能和弹性势能都叫作势能。【板书设计】第3节动能和势能【教学反思】本节课主要的教学内容有：动能、势能的概念、探究动能和势能的影响因素。能是物理学中最重要的概念之一，它比较抽象，不易理解，只能通过有关的物理现象来肯定它的存在。而八年级学生的思维比较单一，思维处于感性阶段，他们容易接受相对形象的物理概念，对抽象的“能”的概念感到困惑，所以本节教学的重点是初步理解动能、势能的概念，知道影响动能和势能的因素。《第十一章第3节动能和势能》教案（二）【教学目标】（一）知识与技能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。记住能的单位。2．能利用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。（二）过程与方法1．通过观察认识动能势能的存在，通过归纳概括得到动能势能的概念。2．在了解动能、势能的大小跟哪些因素有关的活动中，学会用科学探究的方法研究物理问题。（三）情感态度与价值观1．具有从能量的角度分析物理问题的意识。2．通过科学探究，使学生经历基本的科学探究过程，学习科学探究方法，发展初步的科学探究能力，形成尊重事实、探索真理的科学态度。【教学重难点】本节内容由“动能”“势能”两部分构成。其中，动能、重力势能和弹性势能概念的引入均以能做功的物体具有能量的思想为基础。教科书先简单介绍功和能的关系，然后通过大量实例让学生感受到动能、势能的存在。影响动能和势能大小的因素是本节教学的重点，也是难点。其中涉及测量量的转换问题。教科书安排了相应的实验，让学生通过观察实验认识动能的大小与什么因素有关。这个实验是进一步认识势能的基础，可以引导学生利用身边的器材设计实验，加强他们的实践体验。教学重点：影响动能和势能大小的因素。教学难点：影响动能和势能大小的因素。【教学策略】首先在学生学过的功的知识的基础上，直接从功和能的关系引入了能量的初步概念，不追求严密性，这是因为初中只要求学生对能量的概念有初步的认识。接着列举了风、流水等能够做功，以便使学生对运动物体具有能量形成比较清楚的具体印象，同时也为讲水能和风能的利用埋下伏笔。由此引出了动能的概念，用实验说明动能的大小跟速度、质量的关系，能够培养学生的观察分析能力，势能的教学也是从做功的角度先引入势能概念，再由实验或观察生活中的现象学习决定势能大小的因素。【教学资源准备】多媒体课件、木块、弹簧、橡皮筋、斜槽、不同质量的钢球、玻璃球等。【教学过程】教学环节教师活动学生活动设计意图导入新课（5分钟）当一个力作用在物体上，物体在这个力的作用下，沿力的方向上通过了一段距离，这个力的作用有了成效，就说这个力做了功。演示：用手推动木块，使木块运动一段距离。在此过程中，手的推力是否做了功？出示斜槽，并演示钢球从斜槽上滚下，在水平桌面上撞击木块，使木块移动了一段距离。让学生分析碰撞过程中，做没做功?利用学生分析的结果“钢球对木块做了功”引入能量的概念：一个物体能够做功，我们就说它具有能量。可见物理学中，能量和功有着密切的联系，能量反映了物体做功的本领。不同的物体做功的本领也不同。一个物体能够做的功越多，表示这个物体的能量越大。物体具有能量的形式是多种多样的，以后我们将逐步认识各种形式的能量学生思考并回答，木块在推力的方向上通过了距离，推力做了功。学生思考并回答，滚下的钢球撞击木块，对木块有力，并使木块移动了一段距离，钢球对木块做了功。功和能有密切联系，从做功直接引入能的概念。并为下面设计探究影响动能大小的因素做好了铺垫新课教学（30分钟）一、动能刚才的实验中钢球撞击木块能够做功，若将钢球静止停靠在木块一侧，钢球还能够对木块能够做功吗？(边讲边演示)。让学生认识到只有运动的钢球才能推动木块做功。总结出动能概念：物体由于运动而能够做功，它们具有的能量叫做动能。引导学生广泛地列举事例，说明运动的空气、水和各种物体都能够做功，而具有动能。概括出“一切运动的物体都具有动能”。狂风能撼动大树，而微风只能摇动树叶，说明动能有大有小，你能猜想一下动能的大小可能与什么因素有关？现在我们要利用桌上的斜面、小球、木块来探究动能的大小与物体的质量、运动的速度有怎样的关系。实验前，我们先思考几个问题：（1）实验时如何比较动能的大小？（2）动能的大小可能与两个或两个以上的因素有关，在实验中应如何具体操作？（3）研究动能与质量关系时，应该改变哪一个物理量？应该让哪一个物理量不改变？如何控制质量不同的小球撞击物体时的速度相同？（4）研究动能与速度关系时，应该改变哪一个物理量？应该让哪一个物理量不改变？如何控制质量相同的小球撞击物体的速度不同？（5）设计出实验步骤，并进行实验。让学生分组实验后得出结论：质量相同时，速度越大的物体具有的动能越大；速度相同时，质量越大的物体具有的动能越大；物体的动能与物体的速度和质量有关，速度越大，质量越大，物体具有的动能就越大学生观察并分析回答，静止的钢球不能使木块移动，所以不能够对木块做功。学生积极思考，并回答问题。启发同学得出，动能的大小可能与物体的质量、运动的速度有关。学生分析讨论后回答：（1）使小球从斜面滑下，撞击平面上的物块，被撞物块的运动距离越长，运动小球所具有的动能就越大。（2）采用控制变量法。（3）应该使质量不同，让速度相同。使小球分别从斜面的同一高度由静止滚下，就能使小球撞击物体时的速度相同。（4）应该使质量相同，让速度不同。取同一个小球从斜面的不同高度滚下。就能使小球撞击物体时的速度不同。运用事例对比进行思考，学生易于接受新知识。风、流水等能够做功，以便使学生对运动物体具有能量形成比较清楚的具体印象，同时也为讲水能和风能的利用埋下伏笔。运用转换和控制变量的思想设计并进行实验，培养学生科学探究能力二、重力势能演示：木块静止放在水平桌面上，问：木块受到重力，重力对木块做功吗？怎样才能使重力对木块做功？让学生认识到物体被举高而具有能量，这种能量与重力有关，物理学叫做重力势能。思考：木块和铅球都被举高，它们具有的重力势能相同吗？在此基础上，让学生思考：（1）重力势能可能与什么因素有关？（2）实验时如何比较重力势能的大小？（3）你应该采用什么实验方法来探究？（4）设计出实验步骤，并进行实验。学生实验后得出结论：物体被举的高度相同时，质量越大的物体具有的重力势能越大；质量相同时，举得越高的物体具有的重力势能越大；物体的重力势能与物体的被举的高度和质量有关，被举的高度越大，质量越大，物体具有的动能就越大学生分析思考：木块静止放在水平桌面块没有在重力方向上移动上时，木，此时重力不做功。要让重力对木块做功，可以让木块举高后释放重力势能概念的引入也以能做功的物体具有能量的思想为基础。有了前面研究动能的实验做基础，再学习研究重力势能的实验变得较为容易，教师适当点播即可三、弹性势能（教师边演示，边讲授）一个弹簧，把一个砝码放在弹簧上的小木板上，用力将弹簧压缩，使其发生弹性形变。此时，弹簧静止，没有动能。弹簧也没有被举高，也没有重力势能。可是大家想象，弹簧能不能做功？总结：被压缩的弹簧也具有能。这种能区别于动能和重力势能，它是由于物体发生了弹性形变而具有的能。所以，发生弹性形变的物体具有的能叫弹性势能。物体在很多情况下都具有弹性势能。射箭用的弓被拉满时产生弹性形变，具有弹性势能。钟表的发条在卷紧时具有弹性势能，通过做功来带动钟表机件正常转动。让学生表演用橡皮筋弹射纸弹的游戏。用不同的力使橡皮筋形变程度不同，观察纸弹弹射的距离有何不同？指出：物体的弹性势能的大小跟形变大小有关，弹性形变越大，它具有的弹性势能越大。重力势能和弹性势能都叫做势能学生观察到：放开手，砝码被弹簧举起来，说明被压缩的弹簧能够做功，也具有能。橡皮筋形变程度不同，纸弹弹射的距离不同，说明橡皮筋对纸弹的做功不同，进一步说明橡皮筋具有的弹性势能不同弹性势能概念的引入也以能做功的物体具有能量的思想为基础。让学生亲自参与实验，体会物理就在身边课堂小结（5分钟）通过今天的学习，同学们有哪些收获？在实验探究中又存在哪些问题？还有什么想探究的问题？学生可以个别回答，或相互交流，在交流的基础上进行学习小结促进知识的巩固掌握。提升学生的交流表达能力《第3节动能和势能》同步练习1．把上紧发条的玩具车放置在水平桌面上，玩具车由静止开始加速跑动，此过程中玩具车能量的变化情况是 (A)A．弹性势能减小，动能增大B．弹性势能减小，动能减小C．弹性势能增大，动能增大D．弹性势能增大，动能减小2．据报道，一辆横穿铁路的拖拉机，因故障而停在铁道上，此时远处驶来一列火车，尽管司机及时采取紧急制动措施，但缓慢驶进的列车还是将拖拉机撞飞了，这是因为火车的(A)A．动能很大 B．速度很大C．势能很大 D．功率很大3．小明到“地王大厦”喜看南宁新变化，当他乘坐直达电梯从一层匀速上升至顶层的过程中，他的 (C)A．动能减小，重力势能增大B．动能不变，重力势能减小C．动能不变，重力势能增大D．动能减小，重力势能减小【解析】小明从一层到顶层，小明的质量不变，速度不变，动能不变；高度不断变大，重力势能不断变大，故选C。4．为了研究动能的大小与哪些因素有关，教材中设计了“小钢球撞木块的实验”(如图11－3－5所示)，让静止的小钢球从斜面滚下，观察木块被推动的距离。关于该实验的说法中，不正确的是(C)图11－3－5A．该实验的设计思路是采用转换法，用木块移动的距离来表示动能的大小B．该实验研究的基本方法是控制变量法，如分别控制小球滚下的高度、小球的质量等C．在实验器材的选择时，可以不考虑斜面的光滑程度、被撞木块的质量和软硬等因素D．在实验过程中，让同一小球从不同高度滚下，目的是为了让小球获得不同的运动速度5．男孩脚踩滑板车从高处加速滑下，在下滑的过程中 (A)A．动能增加，势能减少B．动能增加，势能增加C．动能减少，势能增加D．动能减少，势能减少6．如图11－3－6所示是探究“动能的大小与什么因素有关”实验的示意图。小球从a处滚下，在c处与小木块碰撞，并与小木块共同运动到d处停下。下面的一些判断正确的是(C)图11－3－6A．从a到b，小球的势能不变，动能增大B．从b到c，小球的势能增大，动能增大C．到达c处，小球的势能最小，动能最大D．到达d处，小球的动能为零，小木块的动能最大7．在跳远这一运动项目中，运动员总是先助跑使自己身体的运动速度达到最大值时才起跳，这样能够取得更好的成绩，运动员助跑的目的是 (B)A．增大惯性 B．增大动能C．增大冲力 D．减小惯性8．暴风雨来临前，狂风把小树吹弯了，这是风力使小树发生了__弹性形变__；狂风把落叶吹得漫天飞舞，这是风力使落叶的__运动状态__发生了改变；狂风具有__动__能，被吹弯了腰的小树具有__弹性势__能。9．下列物体具有哪种能？(1)推出去的铅球，落地时具有__动能__；(2)正在上坡的自行车，具有__动能和重力势能__；(3)被拦河坝拦住的河水具有__重力势能__；(4)在跳台上准备跳水的运动员，具有__重力势能__；(5)钟表里卷紧的发条具有__弹性势能__；(6)从枪膛里射出的子弹具有__动能和重力势能__。10．如图11－3－7所示，甲是探究“动能的大小与什么因素有关”的实验装置，实验中让同一钢球从斜面上不同的高度由静止滚下，碰到同一木块上。乙是探究“阻力对运动物体的影响”的实验装置，实验中让同一小车从斜面上相同的高度由静止滑下，在粗糙程度不同的水平面上运动，请回答下列问题：图11－3－7(1)甲、乙两组实验，采用了探究实验中常用的实验方法是__控制变量法__。(2)甲实验中，通过观察__木块移动距离的远近__可以判断钢球动能的大小。(3)由乙实验可以推理得出，如果运动的小车在水平面上不受力时，它会__做匀