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12.1 动能与势能 教学设计
课题 12.1 动能与势能 单元 第十二章 机械能 学科 物理 年级 8
教材内容分析 本节内容构成了机械能单元的基础部分，通过一系列精心设计的实验活动，我们将深入探究动能、重力势能以及弹性势能的基本概念和它们各自的影响因素。这些实验不仅帮助我们理解这些能量形式是如何在不同条件下发生变化的，而且通过实际操作和观察，我们能够更直观地把握这些能量形式之间的相互关系。此外，本节的学习内容将为我们后续深入学习能量转化和守恒定律打下坚实的基础，使我们能够更好地理解物理世界中能量转换的奥秘。
2022新课标要求 3.2.1 知道动能、势能和机械能。通过实验，了解动能和势能的相互转化。举例说明机械能和其他形式能量的相互转化。学生通过小学科学课程的学习，以及从日常生活中会对动能、势能和机械能有一些初步的认识，但这些认识基本是很模糊的感性认识，需要通过科学探究等方式和科学思维方法，形成理性的科学认识。教学中要为学生的探究提供适当器材，引导学生采用科学探究的方法，了解动能大小跟速度、质量的关系，重力势能的大小跟质量、高度的关系。
学习目标与核心素养 物理观念：
1.理解动能、重力势能、弹性势能的定义
2.能说明影响动能、势能大小的因素
科学思维：
运用控制变量法、转换法设计实验
科学探究：
通过实验探究能量影响因素，经历猜想 验证 结论的过程
科学态度与责任：
通过生活实例感受能量应用，养成观察与思考习惯
学情分析 学生们虽然对能量这一概念有一定的感性认识，能够理解能量在日常生活中的表现形式，但是他们对于能量的系统性认知仍然显得不足。这表明学生们需要进一步深化对能量相关知识的理解和掌握。此外，学生们已经展现出一定的观察能力，能够注意到能量在不同情境下的变化和作用。然而，为了更好地进行科学探究，学生们还需要进一步加强科学探究方法的学习和应用，特别是控制变量法。控制变量法是一种在实验中保持其他条件不变，只改变一个变量来观察其对结果的影响的方法，这对于科学实验的准确性和可靠性至关重要。因此，教育者应当设计相关的教学活动，帮助学生们掌握并熟练运用控制变量法，从而提升他们的科学探究能力。
重点 1. 动能、重力势能、弹性势能的概念
2. 影响动能、势能大小的因素
难点 1.控制变量法与转换法的实验设计2.能量概念的抽象理解
材料准备 多媒体课件、实验器材（斜面、小球、木块、沙坑、质量不同的物体、弹簧、橡皮筋等）
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 展示图片：飞行的子弹击穿木板、高处坠落的花盆、拉开的弹弓。
提问：“这些物体有什么共同特点？它们如何对外做功？” 观察现象，思考并回答：物体能对外做功，具有能量。 通过生活实例激发兴趣，引出 “能量” 概念，建立物理与生活的联系。
讲授新课 1. 能量概念
讲解：物体能够对外做功即具有能量，单位为焦耳（J）。
举例：流水推动叶轮、运动的汽车撞击障碍物。
2. 动能探究
定义：通过运动物体做功实例（如风力发电）引出动能定义。
实验探究：
猜想：动能大小与速度、质量有关？
设计实验：
用斜面小球撞击木块，通过木块移动距离判断动能大小（转换法）；
控制变量法：同一小球从不同高度滑下（探究速度影响）、不同质量小球从同一高度滑下（探究质量影响）。
演示实验：引导观察现象，记录数据。
结论：动能与速度、质量成正比。
3. 势能探究
重力势能：
定义：通过高空坠物、打桩机重锤举例。
实验：用不同质量物体从不同高度砸沙坑，观察凹陷深度（转换法）。
结论：重力势能与质量、高度成正比。
弹性势能：
定义：演示拉伸橡皮筋、压缩弹簧做功。
归纳：弹性势能与形变程度、材料有关。
4. 课堂练习
出示习题：
判断动能 / 势能变化（如匀速下落的跳伞员、洒水车洒水时的动能）；
分析实例中的能量形式（如摆动的吊灯、形变的蹦床）。 理解能量概念，列举生活中具有能量的物体。
参与猜想，观察实验现象，分析数据并归纳结论。
通过实验现象理解重力势能、弹性势能的定义及影响因素。
独立完成练习，小组讨论并分享思路。 从生活现象抽象物理概念，降低理解难度。
通过实验探究培养科学思维与实验能力，强化控制变量法和转换法的应用。
及时巩固知识，检测学生对概念的理解与应用能力。
课堂练习 1.下列说法正确的 （ ）A.物体由于运动具有的能量叫做动能 B.动能的大小只与物体的质量有关C.动能的大小只与物体的运动速度有关 D.汽车空载比重载时的动能大2.下列说法错误的 （ ）A.物体由于位置较高具有的能量叫做重力势能 B.物体的质量相同时，位置越高重力势能越大C.物体的质量越大、位置越高重力势能越大 D.水平面上物体没有重力势能3.下列说法错误的 （ ）A.物体由于发生弹性形变具有的能量叫弹性势能 B.物体的质量越大，弹性势能越大C.物体的弹性形变越大、弹性势能越大 D.物体的重力势能和弹性势能统称为势能4.下列说法正确的是（ ）A.流动的水只有动能 B.高空下落的物体只具有重力势能C.高空下落的物体既有动能又有重力势能 D.静止物体机械能为零5.竖直上抛的皮球在未达到最高点和到达最高点时，下列说法正确的 （ ）A.未到达最高点时只具有动能 B.到达最高点时只具有重力势能C.到达最高点时只具有动能 D.未到达最高点时只具有重力势能
课堂小结 1. 能量的定义与单位；
2. 动能、重力势能、弹性势能的概念及影响因素；
3. 实验中用到的科学方法（控制变量法、转换法）。
板书 12.1 动能与势能 1. 能量 定义：物体能够对外做功 - 单位：焦耳（J） 2. 动能 定义：物体由于 运动 具有的能 - 影响因素： 速度 ↑ → 动能 ↑（质量相同） 质量 ↑ → 动能 ↑（速度相同） 3. 势能重力势能： 定义：物体由于 被举高 具有的能 影响因素：高度 ↑、质量 ↑ → 重力势能 ↑弹性势能： 定义：物体由于 弹性形变 具有的能 影响因素：形变程度 ↑ → 弹性势能 ↑。
课外拓展/课外阅读内容 1. 调查研究：在我们的日常生活中，存在着许多利用动能或势能的实例。例如，水电站通过水的势能转化为动能，进而驱动发电机产生电力；过山车则是在启动时积累势能，然后在下降过程中释放，转化为动能，给乘客带来刺激的体验。除此之外，我们还可以观察到其他例子，比如弹弓利用弹性势能发射弹珠，或者跳高运动员在起跳前的蹲伏动作中积累势能，然后转化为动能以越过横杆。通过这些实例，我们可以更深入地理解动能和势能的概念以及它们在现实世界中的应用。2. 思考与实验设计：为了探究弹性势能与不同材料之间的关系，我们可以设计一个简单的实验。首先，选择几种不同材质的弹性物体，如橡胶带、弹簧和橡皮筋等。然后，为每种材料设计一个可以测量弹性势能的实验装置，例如使用重物挂在弹性物体上，测量其伸长量来计算弹性势能。通过改变重物的重量，我们可以得到不同材料在不同拉伸程度下的弹性势能数据。最后，通过比较和分析这些数据，我们可以得出弹性势能与材料性质之间的关系，例如弹性模量、材料的硬度和弹性极限等。这样的实验不仅能够帮助我们理解弹性势能的物理原理，还能让我们学会如何通过实验来探究物理现象。
特色资源分析和技术手段说明 我们精心准备了多媒体课件，其中包含了一系列动画演示，生动地展示了能量转化的复杂过程。这些动画不仅直观易懂，而且通过动态的视觉效果，帮助学生更好地理解抽象的物理概念。此外，我们还提供了实验视频，这些视频记录了真实的实验操作，作为课堂演示的有力补充，让学生能够看到理论知识在实际操作中的应用。通过这些丰富的教学资源，学生可以更全面地掌握能量转化的知识，激发他们对科学探索的兴趣。
教学反思 在教学过程中，我们应当特别关注学生们对科学方法的理解和掌握情况，确保他们能够熟练运用科学方法来解决问题。同时，对于实验过程中出现的现象，学生们需要能够进行准确的观察，并且能够根据观察到的现象逻辑性地推导出科学的结论。此外，为了进一步提高学生们的学习兴趣和参与度，可以考虑在未来的教学活动中引入分组实验的方式，让学生们在小组合作中相互交流、共同探讨，从而更深入地理解科学原理。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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