初中物理动能和势能教学设计及反思

这是一份初中物理动能和势能教学设计及反思，共5页。教案主要包含了情景导入，合作探究等内容，欢迎下载使用。

物理观念：
1.通过实验分析，认识到运动的物体能做功，具有动能。
2.通过探究，知道动能的大小与物体的质量和运动速度有关，并能解释简单的现象。
3.通过探究，知道弹性势能和重力势能的概念和决定因素，并能解释简单的现象。
科学思维：
通过实验探究活动，体会转换法和控制变量法。
科学探究：
1.通过观察认识动能、势能的存在。
2.通过归纳概括得到动能、势能的概念。
3.在探究实验中总结影响动能、势能的因素。
科学态度与责任：
通过探究实验和合作学习，培养学生严谨的科学态度、敢于探索创新的科学精神及交流合作的团队意识。
重点：动能和势能的概念，动能和势能的大小与哪些因素有关。
难点：通过实验探究影响动能和势能的因素。
多媒体课件、斜槽、质量不同的钢球若干、长方体木块、不同质量的砝码、装有沙土的长方体容器、小桌。
一、情景导入
教师用多媒体播放高空抛物演示实验的视频。（视频详见教学课件）
高空抛物现象曾被称为“悬在城市上空的痛”，在“陋习排行榜”中，它与“乱扔垃圾”齐名，排名第二。高空抛物不仅是一种不文明的行为，而且还会带来很大的社会危害。2021年3月1日，最新刑法修正案（十一）生效，“高空抛物”正式入刑。从高空抛下来的物品为什么会有如此大的危害？学完本课时内容，你就会知道了。
二、合作探究
动能与势能
（一）能量
eq \(\s\up7(),\s\d5( 多媒体展示))

湍急的流水能推动水车，水对水车做了功；拉开的弹弓能将弹丸射出，弹弓对弹丸做了功；风吹动帆船航行，空气对帆船做了功。物理学中，如果一个物体能够对其他物体做功，我们就说这个物体具有能量，简称能。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，表示这个物体具有的能量越大。
（二）动能
eq \(\s\up7(),\s\d5( 多媒体展示))
多媒体展示图片：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。

eq \(\s\up7(),\s\d5( 交流讨论))
同学们交流讨论找出这些现象中的共同点：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。
eq \(\s\up7(),\s\d5( 归纳总结))
物体由于运动而具有的能量叫做动能。一切运动的物体都具有动能。
（三）势能
eq \(\s\up7(),\s\d5( 多媒体展示))
(1)多媒体展示图片：打桩。人们在打桩时，必须把桩锤高高举起，当桩锤落下时可以做功，因为桩锤受到竖直向下的重力，桩锤下落时沿着重力的方向向下移动了一段距离，所以举高的桩锤可以冲击桩头做功，将木桩打入地里。
(2)多媒体展示图片：撑竿跳高、张弓射箭、各类弹簧。

eq \(\s\up7(),\s\d5( 交流讨论))
同学们交流讨论：一个桩锤如果静止压在木桩上，有没有做功？撑竿跳高运动员可以借助手中弯曲的竿跳得很高、拉开的弓可以把箭射出、压缩的弹簧可以把小球弹出很远……这些现象说明什么？它们存在哪些共同点？
eq \(\s\up7(),\s\d5( 归纳总结))
(1)重力势能：物体由于处于一定的高度所具有的能。
(2)弹性势能：物体因发生弹性形变而具有的能。
(3)重力势能、弹性势能统称为势能，动能和势能统称为机械能。
影响动能大小的因素
eq \(\s\up7(),\s\d5( 提出问题))
物体能够做的功越多，表示这个物体具有的能量越大。那么动能的大小取决于哪些因素呢？
eq \(\s\up7(),\s\d5( 演示实验))
猜想与假设：根据水、子弹做功的情况及生活中的经验，猜想物体动能的大小可能与物体的质量和速度有关。
实验设计：物体动能大小与哪些因素有关呢？如图所示，让钢球从高为h的斜槽上滚下，钢球到斜面底端具有一定的速度，运动的钢球A碰上木块B后，能够将木块B撞出一段距离s。因此在同样的水平面上，可以通过木块B被撞击的距离大小间接判断钢球A具有动能的大小。
实验步骤：(1)让同一钢球A分别从不同的高度由静止开始滚下，钢球运动到水平面撞击木块B，观察哪次木块B被撞得远。
(2)改变钢球的质量，让不同的钢球从同一高度由静止开始滚下，钢球运动到水平面撞击木块B，观察哪个钢球把木块B撞得远。
分析论证：分析实验步骤(1)，钢球几次滚动到斜面底端的速度不同，运动到水平面时速度越大，木块B被撞得越远。说明物体的动能大小与物体的速度有关，质量相同时，速度越大，动能越大。分析实验步骤(2)，钢球滚动到斜面底端的速度相同，质量越大的钢球将木块B撞得越远。说明物体的动能大小与物体的质量有关，速度相同时，质量越大，动能越大。
方法总结：①以上分析问题的方法是控制质量、速度其中某个因素不变，改变另一个因素来判断这个因素对动能大小的影响，称为控制变量法；②由于钢球动能的大小不便于直接进行测量，就用木块移动的距离来间接判断钢球动能的大小，称为转换法。
eq \(\s\up7(),\s\d5( 归纳总结))
(1)质量相同时，速度越大的物体具有的动能越大。
(2)速度相同时，质量越大的物体具有的动能越大。
(3)物体的动能与物体的质量和速度有关。质量越大，速度越大，物体具有的动能就越大。
影响重力势能大小的因素
eq \(\s\up7(),\s\d5( 提出问题))
物体重力势能的大小与什么因素有关？
eq \(\s\up7(),\s\d5( 演示实验))
猜想与假设：根据石头、桩锤所具有能量的大小及我们生活中的经验，猜想物体重力势能的大小可能与物体的质量和被举高的高度有关。
实验设计：物体重力势能大小与哪些因素有关呢？如图所示，让砝码从某高度自由落下，落到沙土上的小桌上，小桌就会由于被撞击而陷入沙土一定深度。因此可以通过观察小桌陷入沙土的深度间接判断砝码具有重力势能的大小。
eq \(\s\up7(),\s\d5(甲)) eq \(\s\up7(),\s\d5(乙)) eq \(\s\up7(),\s\d5(丙))
实验步骤：(1)使质量为mA的砝码从高度为h1的位置由静止状态自由下落，撞击小桌，记下小桌陷入沙土的深度h1′（如图甲）。
(2)使质量为mA的砝码从高度为h2(h1>h2)的位置由静止状态自由下落，撞击小桌，记下小桌陷入沙土的深度h2′（如图乙）。
(3)使质量为mB的砝码(mB＞mA)从高度为h2的位置由静止状态自由下落，撞击小桌，记下小桌陷入沙土的深度h3′（如图丙）。
分析论证：分析步骤(1)、(2)两次实验数据h1′> h2′，说明物体重力势能的大小与物体所在的高度有关，物体的质量一定时，物体所在的高度越高，重力势能越大。分析步骤(2)、(3)两次实验数据h2′< h3′，说明物体重力势能的大小与物体的质量有关，物体所在的高度一定时，物体的质量越大，重力势能越大。
方法总结：①以上分析问题的方法是通过控制质量、高度其中某个因素不变，改变另一个因素，来判断这个因素对重力势能大小的影响，称为控制变量法；②由于砝码重力势能的大小不便于直接进行测量，就用小桌陷入沙土的深度来间接判断砝码重力势能的大小，称为转换法。
eq \(\s\up7(),\s\d5( 归纳总结))
影响重力势能大小的因素：物体的质量和物体所在位置的高度。物体的质量越大，所在的高度越高，物体的重力势能就越大。
eq \(\s\up7(),\s\d5( 知识延伸))
弹性势能的大小和物体的弹性形变程度有关，物体的弹性形变越大，具有的弹性势能就越大。
eq \(\s\up7(),\s\d5( 材料拓展))
你会荡秋千吗？
你喜欢荡秋千吗？也许你很喜欢却荡不好。要知道，会荡秋千的人，不用别人助推，也能越摆越高，而不会荡秋千的人则始终也摆不起来，你知道这是为什么吗？
请你仔细观察一下荡秋千高手的动作：她从高处摆下来的时候身子是从直立到蹲下，而从最低点向上摆时，身子又从蹲下到直立起来。由于她从蹲下到直立时，重心升高，无形中就对自己做了功，增大了重力势能。另外，在下降的过程中，因为脚对秋千做了功，人和秋千的总能量也会增加。因而，每摆一次秋千，都使荡秋千的人自身机械能增加一些。如此循环往复，总能量越积越多，秋千就摆得越来越高了。你也可以试试看。
第三节 动能和势能
eq \a\vs4\al(动能和势能) eq \b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(能量：如果一个物体能够对其他物体做功，我们, 就说这个物体具有能量,动能\b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(定义,影响因素：质量、运动速度)),势能\b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(重力势能\b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(定义,影响因素：质量、高度)),弹性势能\b\lc\{\rc\ (\a\vs4\al\c1(定义,影响因素：弹性形变程度))))))
完成本课时对应练习。
本节课主要的教学内容有：动能和势能的概念、探究影响动能和势能的因素。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和势能的概念，知道影响动能和势能的因素。