北师大版初中物理八年级（衔接）《动能与势能》教学设计

北师大版初中物理八年级（衔接）《动能与势能》教学设计一、教学内容分析

本节内容在《义务教育物理课程标准（2022年版）》中隶属于“能量”主题，是学生建立能量大观念的起始与奠基章节。从知识图谱看，“动能”和“势能”是机械能乃至整个能量概念体系中最具体、最直观的组成部分，它上承“功”的概念（为理解“能是做功的本领”提供载体），下启“机械能及其转化”，构成完整的知识链条。认知要求上，学生需从生活现象中识别、归纳出动能和势能的概念，并能通过实验探究理解其影响因素，实现从感性认识到理性建构的飞跃。过程方法上，课标强调“科学探究”与“科学推理”。本课将引导学生经历“提出问题猜想与假设设计实验分析论证”的完整探究流程，重点锤炼控制变量法和转换法的应用能力。在素养价值层面，本课是培育“物理观念”（形成初步的能量观）和“科学思维”（基于证据的推理、模型建构）的绝佳契机。例如，通过探究“影响动能大小的因素”，学生能体会“证据”在科学结论形成中的决定性作用；通过辨析“重力势能属于谁”，可初步建立“系统”的思维模型。教学重难点预判为：核心在于引导学生自主建构“动能”、“重力势能”、“弹性势能”的科学概念，并理解其影响因素；难点在于设计并实施探究影响动能大小因素的实验，以及对“势能是物体系统所共有的”这一观念的理解。

学情研判需置于“暑期升级”的特定语境中。学生已具备初步的力与运动知识，对“运动的物体能够做功”有模糊的生活感知，但常将“能量”与“力”混淆，存在“速度大的物体动能一定大”、“质量大的物体重力势能一定大”等前概念。兴趣点上，他们对碰撞、高空坠物、弹簧弹射等现象充满好奇。为动态把握学情，教学中将嵌入多个“前测”与“形成性评价”节点：如导入环节的直觉判断、探究前的猜想展示、应用环节的即时问答。基于诊断，教学调适应体现差异化：对于抽象思维较弱的学生，提供更丰富的视频、动画及实物模型支撑感性认识；对于思维活跃、学有余力的学生，则引导其深入思考实验设计的优化方案，并挑战“势能属于系统”的思辨问题，通过搭建由具体到抽象的阶梯，满足不同认知风格学生的需求。二、教学目标

知识目标：学生能准确表述动能、重力势能和弹性势能的定义，并能从大量生活实例中对其进行识别与归类；能基于实验证据，清晰阐述动能大小与速度、质量，重力势能大小与高度、质量的定性关系，并运用这些关系解释相关现象。

能力目标：学生能够以小组合作形式，较为规范地完成“探究动能大小与哪些因素有关”的实验，在设计方案时体现出对“控制变量法”和“转换法”（通过木块被撞后滑行距离反映动能大小）的自觉运用，并能从实验数据中归纳出初步结论。

情感态度与价值观目标：学生在实验探究与讨论中，能表现出对同伴观点的倾听与尊重，在分享数据、交流结论时秉持实事求是的科学态度；通过讨论水坝、高空作业安全等实例，初步意识到物理知识在社会生产与生活中的重要价值，增强社会责任感。

科学思维目标：经历从具体现象中抽象出共同特征（如“运动的”、“被举高的”、“发生弹性形变的”物体能对外做功）形成物理概念的思维过程；在分析动能影响因素时，发展基于证据进行逻辑推理的能力；通过辨析重力势能的归属，初步体会“系统”这一分析模型的必要性。

评价与元认知目标：学生能够依据教师提供的简易量规（如操作是否规范、数据记录是否完整、结论是否基于证据）对小组或他组的实验过程与结论进行初步评价；能在课堂小结阶段，通过绘制简易概念图等方式反思自己知识建构的逻辑，识别尚未完全理解的部分。三、教学重点与难点

教学重点：动能和势能概念的建构，以及影响动能大小的因素的探究。确立依据在于，动能和势能是机械能乃至整个能量概念体系中最核心的基石概念，其理解深度直接关系到后续机械能守恒、内能等知识的学习。从学科本质看，“能量”是一个高度抽象的观念，必须通过这些具体、可感的形态让学生初步“触摸”到它。同时，“探究影响动能大小的因素”是课标明确要求的重点学生实验，它集核心知识、关键方法（控制变量、转换）、科学思维于一体，是发展学生科学探究素养的核心载体。

教学难点：难点一，是引导学生自主设计出严谨的“探究动能大小与速度关系”的实验方案，特别是如何获取不同速度的小车并测量动能。其成因在于，学生思维从定性猜想跨越到定量控制的设计存在跨度，且“转换法”思想需在教师引导下才能顺利建构。难点二，是理解“重力势能是物体与地球所共有的”。其成因在于该观点超越了学生的直观感受（他们通常认为势能只属于被举高的物体），具有抽象性和系统性。突破方向在于通过类比（如将地球与物体的吸引类比为磁铁间的吸引）和反例思辨（如“如果没有地球引力，被举高的物体还有重力势能吗？”）来搭建认知桥梁。四、教学准备清单1.教师准备

1.1媒体与教具：多媒体课件（含生活实例视频、动画模拟）；动能探究实验套装（斜面、质量不同的小车23辆、木块、刻度尺）每小组一套；演示用：弹簧、橡皮筋、不同质量的砝码、小桌腿陷入沙池的装置。

1.2文本与评价工具：《学习任务单》（含前测问题、实验记录表格、分层巩固练习）；课堂即时评价记录表。2.学生准备

复习功的概念；预习教材，并观察生活中与“动能”、“势能”相关的现象。3.环境布置

教室桌椅按46人小组合作形式摆放，便于实验探究与讨论。五、教学过程第一、导入环节

1.创设冲突情境：播放两段短视频：①一辆缓慢行驶的重型卡车；②一颗高速飞行的子弹。提问：“如果它们撞向你，你觉得哪个更‘危险’？或者说，哪个破坏力更强？大家先别急着翻书，凭感觉说说看。”（学生可能会有不同答案，有的说卡车，因为质量大；有的说子弹，因为速度快。）

1.1引出核心问题：教师总结争议：“看来，一个物体的‘破坏力’或者说‘做功的本领’，似乎跟它的质量、速度都有关系。在物理学中，我们把‘物体由于运动而具有的能’叫作动能。那么，一个物体动能的大小，究竟由哪些因素决定？它们之间又是什么样的关系呢？这就是我们今天要破解的第一个谜题。”

1.2明晰学习路径：“除了动能，生活中还有哪些物体‘储存’着做功的本领？比如，高处的石头、拉弯的弓……它们具有的又是什么能？今天，我们将像科学家一样，通过实验探究动能的秘密，并用类比的方法认识势能家族的两个成员——重力势能和弹性势能。让我们从身边最熟悉的‘运动’开始探索。”第二、新授环节任务一：从生活到概念——初识动能

教师活动：首先，引导学生回顾“功”的概念，强调“做功需要能力和本领”。接着，展示一组动态图片：风吹动风车、流水推动水轮机、铁锤敲击钉子。提问：“请找出这些做功的例子里，是谁在对谁做功？做功的物体有什么共同特征？”（等待学生回答）“很好，你们都关注到了‘运动’这个关键词。物理学中，就把物体由于运动而具有的能，叫做动能。来，我们一起把这个定义读一遍，并圈出关键词。”然后，抛出更多实例让学生辨析：“静止的子弹有动能吗？停在坡上的汽车有动能吗？——对，没有，因为它们没有运动。那么，空中飞行的鸟儿呢？一定有！”

学生活动：回顾功的概念，观察教师提供的实例，积极思考并回答教师的系列提问。从具体现象中归纳出“运动的物体能够做功”这一共同点，从而在教师引导下得出动能定义。参与辨析实例，巩固“物体是否具有动能”的唯一判断标准是“是否运动”。

即时评价标准：①能否从多个实例中准确归纳出“运动”这一共同特征；②在实例辨析中，能否坚定地依据“是否运动”来判断动能的有无，排除其他干扰（如“是否在高处”）。

形成知识、思维、方法清单：★动能定义：物体由于运动而具有的能。判断动能有无的唯一依据是物体是否运动。▲方法：归纳法——从多个具体现象中提炼共同本质，形成物理概念。任务二：科学探究——影响动能大小的因素

教师活动：“回到我们最初的问题：动能大小跟什么有关？请大家根据生活经验大胆猜想。”（板书学生猜想：质量、速度……）“如何验证我们的猜想？物理学中常用的方法是——控制变量法。同时，动能大小看不见摸不着，我们怎么比较它？这就需要‘转换法’，把它转换成我们看得见的量。比如，让运动的物体去撞击一个木块，推动木块做的功越多，说明它原来的动能越大。我们可以用木块被撞后滑行的距离来间接反映动能大小。这个思路大家能理解吗？”接着，提供斜面、小车、木块、刻度尺等器材。“请各小组重点讨论：如何设计实验来验证‘动能与速度的关系’？（提示：如何改变速度？如何控制质量不变？）如何设计实验验证‘动能与质量的关系’？”巡视指导，邀请有代表性方案的小组上台分享并引导全班优化。

学生活动：基于生活经验提出猜想。在教师引导下理解“转换法”的设计思想。以小组为单位，围绕教师提出的两个核心问题进行激烈讨论，尝试设计实验步骤。可能的设计：①探究与速度关系：让同一小车从斜面不同高度滑下，撞击水平面上的同一木块，比较木块被撞距离。②探究与质量关系：让质量不同的小车从斜面同一高度滑下，撞击同一木块，比较距离。分享方案，聆听并评价他组方案。

即时评价标准：①小组讨论时，是否围绕“如何控制变量”、“如何实现转换”两个核心点展开；②设计的方案是否逻辑清晰，具有可操作性；③表达与倾听是否有序、有效。

形成知识、思维、方法清单：★影响动能大小的因素：质量和速度。质量相同的物体，速度越大，动能越大；速度相同的物体，质量越大，动能越大。★科学方法：控制变量法（探究多因素问题）、转换法（将不易观测的动能大小转换为易观测的木块移动距离）。▲思维提示：实验设计的关键是明确“改变谁？”（自变量）、“控制谁不变？”（控制变量）、“观察/测量谁？”（因变量）。任务三：类比迁移——认识重力势能

教师活动：“除了运动的物体，还有什么物体储存着‘能量’？看这个（演示：高举一个砝码，然后释放，砸在泡沫板上留下凹痕）。这个砝码原来具有能量吗？它是因为什么而具有能量？”引导学生得出“被举高”。类比动能定义，让学生尝试定义：“物体由于被举高而具有的能，叫重力势能。大家觉得，重力势能大小可能跟什么有关？”（学生易猜：高度、质量）。“我们可以用类似的思想来‘感受’它。（演示：同一砝码从不同高度落下，砸入沙坑的深度不同；不同质量砝码从同一高度落下）看到了什么？”引导学生归纳结论。随后，提出思辨问题：“这个重力势能，是属于砝码自己的吗？如果我把这个砝码拿到月球上，举到相同高度，它的重力势能和在地球上一样大吗？——看来，重力势能的存在，离不开地球的吸引。所以，更严谨地说，重力势能是物体和地球所组成的系统共同具有的。”

学生活动：观察演示实验，类比动能概念，尝试说出重力势能的定义。根据演示实验现象，归纳重力势能大小与高度、质量的关系。思考教师提出的思辨问题，理解“系统”的概念，接受重力势能是共有属性的观点。

即时评价标准：①能否通过类比，顺畅地建构重力势能的概念；②能否从演示实验的现象中准确归纳出影响因素；③对“系统共有”的观点，是机械接受还是表现出一定的思考。

形成知识、思维、方法清单：★重力势能定义：物体由于被举高而具有的能。★影响重力势能大小的因素：高度和质量。被举得越高，质量越大，重力势能越大。▲重要观念：重力势能是物体与地球所组成的系统所共有的。★方法：类比法——利用已知概念（动能）的学习方法来探索新概念（重力势能）。任务四：观察与辨析——认识弹性势能

教师活动：展示拉弯的弓、压缩的弹簧、捏扁的皮球图片。“这些物体运动了吗？被举高了吗？但它们能不能做功？（演示：压缩弹簧弹出小球）这说明它们也具有能量。这种能量是由于什么而产生的？”引导学生说出“弹性形变”。“对，物体由于发生弹性形变而具有的能，叫弹性势能。生活中还有很多例子，比如我们用的圆珠笔里就有个小弹簧。”提问：“猜猜看，弹性势能大小跟什么有关？”（学生可能说：形变程度）。“对，同一个弹簧，弹性形变越大（拉得越长或压得越短），弹性势能越大。当然，不同材料、粗细的弹簧，即使形变相同，弹性势能也不同。”

学生活动：观察图片和演示，理解“弹性形变”的含义（撤去外力后能恢复原状）。在教师引导下，结合实例归纳出弹性势能的定义。根据生活经验（如拉弓）猜想影响弹性势能大小的因素。

即时评价标准：①能否准确理解“弹性形变”是产生弹性势能的前提；②能否举出生活中其他弹性势能的实例。

形成知识、思维、方法清单：★弹性势能定义：物体由于发生弹性形变而具有的能。★影响弹性势能大小的因素：对于同一物体，弹性形变越大，弹性势能越大。▲应用实例：弓、弹簧、蹦床、撑杆跳高的杆等。▲注意：发生塑性形变（无法恢复）的物体不具有弹性势能。任务五：整合与应用——辨析三种机械能

教师活动：呈现一幅综合场景图：过山车在轨道上运行（有最高点、最低点、弯曲轨道）。提出系列问题链：“请指出图中过山车在A点（最高点）、B点（最低点且速度最大）、C点（经过弹性缓冲装置）时，主要具有什么能？并说明理由。”引导学生综合运用本节知识进行辨析。例如，在A点，速度为零，动能为零，但高度最大，重力势能最大。总结：“动能、重力势能、弹性势能，它们都是机械能的表现形式。一个物体可以同时具有多种形式的机械能。”

学生活动：观察综合场景图，独立思考后，在小组内讨论交流，完成对过山车在不同位置能量形式的分析。派代表阐述观点，并接受其他小组的质疑或补充。通过此活动，整合本节所学的三个核心概念。

即时评价标准：①分析是否准确，理由阐述是否充分（紧扣定义和影响因素）；②小组讨论是否全员参与，观点是否在碰撞中趋于完善。

形成知识、思维、方法清单：★机械能：动能、重力势能、弹性势能统称为机械能。▲综合思维：分析复杂情境中物体的能量时，需同时考虑其运动状态、高度及是否发生弹性形变。一个物体可以同时拥有多种形式的能。第三、当堂巩固训练

基础层：

1.判断：①飞流直下的瀑布，水只具有动能。（）②被拉开的弓弦具有弹性势能。（）③放在桌面上的书本没有重力势能。（）

2.单选题：下列物体中，只具有重力势能的是（）；只具有动能的是（）；既具有动能又具有重力势能的是（）。A.水平地面上滚动的小球B.被压缩的弹簧C.空中匀速下落的雨滴D.停在摩天大楼楼顶的观光车

综合层：

3.解释现象：为什么在同样的道路上，交通部门要对不同车型（如小轿车和大货车）设定不同的最高时速限制？请用本节知识解释。

4.情境分析：如图，同一铁球从不同高度由静止自由下落，撞击沙坑。请问从哪处下落时，铁球陷入沙坑更深？这说明重力势能大小与什么有关？铁球下落过程中，重力势能转化为了什么能？

挑战层：

5.设计与论证：如果你要说服别人“速度对动能的影响比质量更大”，你如何利用本节课的器材设计一个“惊险”的演示实验？（提示：考虑用质量很小的物体，获得很大的速度）

反馈机制：基础层与综合层题目，采用“独立完成小组互评教师抽检讲评”方式。重点讲评第3题（法律与物理的结合）、第4题（能量转化的伏笔）。挑战层第5题，邀请有想法的学生分享设计思路，教师点评其创新性与科学性，并可作为课后拓展项目。第四、课堂小结

知识整合：“同学们，今天我们认识了能量的两种重要形式——动能和势能。谁能用一句话概括它们的区别和联系？”引导学生总结：动能与运动有关，势能（重力势能、弹性势能）与物体间的相互作用（位置、形变）有关，它们都是物体做功能力的量度。鼓励学生尝试用气泡图或树状图梳理三者定义、影响因素及实例。

方法提炼：“回顾探究动能大小的过程，我们运用了哪些重要的科学方法？”（控制变量法、转换法）“在认识新概念时，我们用了什么方法？”（类比法）

作业布置：

1.必做（基础）：完成学习任务单上的课后练习部分；列举生活中5个包含动能或势能的实例，并指出分别是哪种能。

2.选做（拓展/探究）：①（拓展）查阅资料，了解我国三峡水电站是如何利用水的重力势能发电的，并写一篇200字左右的简要说明。②（探究）设计一个家庭小实验，探究橡皮筋的弹性势能与拉伸长度之间的关系，并记录过程和发现。

“下节课，我们将探讨这些动能和势能之间是否可以相互转化，又会遵循怎样的规律。”六、作业设计

基础性作业（必做）：

1.完成教材本节后配套的基础练习题。

2.梳理本节核心概念，制作一张包含“动能”、“重力势能”、“弹性势能”的定义、影响因素及2个典型实例的知识卡片。

拓展性作业（建议大多数学生完成）：

3.情境小论文（300字以内）：假设你是一名城市公园的设计师，公园里计划建设一个儿童蹦床区和一个人工瀑布景观。请从动能和势能的角度，分别简要说明在设计这两个设施时需要考虑哪些安全因素和物理原理。

探究性/创造性作业（学有余力学生选做）：

4.家庭实验探究项目：利用家中可找到的材料（如纸杯、橡皮筋、硬币、吸管等），设计并制作一个简单的“动能弹性势能转换器”（例如：橡皮筋动力小车或纸杯发射器）。记录制作过程，测试并简要分析：如何调整可以使你的装置产生的动能更大？七、本节知识清单及拓展

★1.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。判断依据：看物体是否运动。

★2.影响动能大小的因素：质量和速度。质量相同的物体，速度越大，动能越大；速度相同的物体，质量越大，动能越大。注意：速度的影响通常更显著（因为动能与速度的平方成正比，高中将深入）。

★3.重力势能：物体由于被举高而具有的能。“被举高”指相对于某个参考平面（通常默认地面）有高度差。

★4.影响重力势能大小的因素：高度和质量。质量相同的物体，被举得越高，重力势能越大；高度相同的物体，质量越大，重力势能越大。

▲5.重力势能的系统性：重力势能是物体与地球所组成的系统所共有的，源于地球对物体的吸引。脱离“地球”谈重力势能是无意义的。

★6.弹性势能：物体由于发生弹性形变而具有的能。弹性形变指撤去外力后能恢复原状的形变。

★7.影响弹性势能大小的因素：对于同一弹性物体，弹性形变越大，弹性势能越大。不同材料的物体，即使形变相同，弹性势能也不同。

▲8.三种机械能的辨析：动能看运动；重力势能看高度（相对参考面）；弹性势能看弹性形变。一个物体可同时具有多种形式的能。

★9.控制变量法：当探究一个物理量与多个因素的关系时，每次只改变其中一个因素，控制其他因素不变。这是科学探究的核心方法之一。

★10.转换法：将不易直接观测或测量的物理量，转换为易观测或测量的物理量。本课通过“木块被撞后滑行的距离”来间接比较“动能大小”。

▲11.能量观念初步：动能、势能都是“能量”的具体形式，它们是物体做功本领的量度。一个物体能够对外做功，我们就说它具有能量。

▲12.常见实例归类：流水、风、行驶的车辆→动能；高山上的石头、水库中的水、吊灯→重力势能；拉开的弓、压缩的弹簧、蹦床→弹性势能。八、教学反思

（一）目标达成度评估：本节课预设的知识与能力目标基本达成。从当堂巩固训练的正确率（预估85%以上）和任务五的讨论质量来看，大部分学生能准确辨析三种能量形式，并能初步运用影响因素解释简单现象。探究任务中，约70%的小组能设计出较为合理的实验方案，但在操作细节（如如何确保撞击点相同）上仍需教师加强指导。情感与思维目标方面，学生在小组合作中表现积极，但在“倾听与共情”上，部分小组仍存在强势学生主导、边缘学生沉默的现象。对“势能属于系统”这一思维目标的达成，可能仅限于部分优秀学生的理解，多数学生仍停留在直观感受层面，这符合认知规律，需在后续课程中持续渗透。

（二）核心环节有效性分析：

1.导入环节：通过“卡车与子弹”的认知冲突，成功激发了学生的探究兴趣和求知欲。“大家先凭感觉说说”这一指令，有效地暴露了学生的前概念，为后续教学提供了靶点。

2.探究动能影响因素：这是本节课的“重头戏”。在提供“转换法”思路后，放手让学生设计实验，虽然耗时较长，但思维训练价值极高。巡视中发现，学生对于“如何改变速度”有多种创意（改变斜面高度、用手推等），但也暴露出对“控制变量”理解不够严谨的问题。下次教学，可考虑提供一个半开放的任务单，列出关键步骤选项（如改变什么？控制什么？观察什么？），为学习基础较弱的小组提供更具体的支架。内心独白：“这个‘放手’的过程虽然有些混乱，但比起直接给出步骤，学生脸上的困惑和后来的豁然开朗