12.1动能 势能 机械能 研学案 （2-1） 2023-2024学年苏科版物理九年级上册（含答案）

《§12.1动能 势能 机械能》（2-1）
学校： 设计教师： 设计时间
【教学目标】
1.了解能量的初步概念；知道动能大小与物体的质量和速度有关，能解释相关简单现象；知道弹性势能和重力势能的概念及决定其大小的因素，并能解释相关简单现象.
2.亲历实验探究，体会“控制变量法”和“转换法”在科学探究中的应用，在活动过程中培养实验设计的方法与能力．在活动中培养学生认真观察、勤于思考、归纳总结等良好学习习惯．
3.通过科学探究，使学生体会到物理就在身边，激发学习兴趣，促进主动学习.
【重点难点】
1. 重点：探究影响动能大小的因素.
2. 难点：能量概念的建立和理解，探究影响动能大小因素的实验设计.
【教法学法】
以问题情境、实验探究、交流评价、实践应用为主线的探究式教学.
【教学器材】
斜面、木板、小车、小木块、钩码、橡皮筋、吸管做的“箭”（以上学生12套）以及沙盘、小桌、弹弓、多媒体课件等.
【教学过程】
一、新课导入
PPT出示教材P32页图12-1（高速公路上限速标志牌）和图12-2（脚踩滑板从高处下滑）两张图片，提出问题:
1. 为什么高速公路上大卡车的最高限速比小轿车要低？
2. 脚踩滑板从高处滑下时，为什么速度会越来越快？我们骑自行车从高桥上驶下时，不需要骑行，车速也会越来越快，这是为什么呢？
这些问题都和能量有关，今天我们就要学习有关能量的一些知识．
二、新课教学
1. 能量
播放视频：水流推动水车；图片：三峡水电站，问：流动的水有没有能量？
播放视频：帆船行驶，问：谁为帆船行驶提供了能量？（风，流动的空气）
引出能量概念：
能量：一个物体如果能够对另一个物体做功，那这个物体就具有能量，简称能．
能量的多少可以用功来计算，所以能量的单位与功的单位相同，都是焦（J）．
2. 动能
PPT出示教材P32页图12-3 运动的锤子能将钉子打入木板中；
12-4 运动的子弹射穿鸡蛋；
（1）定义：运动的物体能对其他物体做功，这种物体由于运动而具有的能称为动能．
（2）活动一：探究动能的大小与哪能些因素有关？
教师手推小车在桌面上运动，小车具有的动能和公路上行驶的小轿车具有的动能一样吗？动能的大小与哪些因素有关呢？
出示图片：三辆车（大卡车、小汽车和摩托车）问：三辆车谁的动能大？
在学生讨论中引出影响动能大小的两个因素：质量和速度．
确定以小车为研究对象，组织学生讨论，设计实验方案并交流，渗透科学方法指导．
学生交流实验设计重点：
①如何实现控制变量？——控制变量法
②怎样反映小车动能的大小？——转换法
③在研究动能与质量关系时，如何控制小车速度相同？——提供指导，使用斜面
(
信息快递：
质量不同的小车从一个斜面的同一高度释放，运动到水平面时，它们的速成度大小相等．
)
实验结论是：质量越大，速度越大，物体的动能就越大．
（3）生活中还有哪些事例能说明上述结论？
3. 弹性势能
以教材P34页玩具弹性小汽车引入问题：将弹性小车向后拉一段，松手后就小车就能向前运动起来，小车运动的动力来自哪里？引出弹性势能．
直观经验，原型呈现：弹弓、古代的弓箭、弹簧、钟表中的发条等
（1）定义：发生弹性形变的物体能对其他物体做功，物体由于发生弹性形变而具有的能称为弹性势能．
（2）活动二：弹性势能的大小和哪些因素有关？
模拟弹弓（用橡皮筋和二根一端绑在一起的吸管，看谁的橡皮筋能将吸管射得最高）
事实表明：弹性形变越大，物体的弹性势能就越大．
补充：两根粗细不同的弹簧，如果形变程度一样，它们的弹性势能一样大吗？
不同物体的弹性势能除了和弹性形变程度有关，还和物体的弹性大小有关．
想一想：生活中有哪些物体是利用弹性势能来工作的？
4. 重力势能
从静止的吊扇（或天花板上的灯）有没有能量引入．
播放视频：打桩机
（1）定义：与弹性势能类似，被举高的物体也能对其他物体做功，物体由于被举高而具有能称为重力势能．
（2）活动三：“模拟打桩”实验，怎样将桩打得更深？
猜想影响重力势能的大小的因素有哪些？
本实验的设计需学生独立完成，有了前面探究影响物体动能大小的因素实验为铺垫，学生根据所给器材，借鉴设计思路，小组合作设计方案并展示交流，关注两种科学方法应用．
问：实验中是如何体现物体重力势能大小的？实验设计如何体现控制变量的思想？
得出结论：质量越大，高度越高，物体具有的重力势能就越大．
三、课后作业
《§12.1动能 势能 机械能》研学案（2-1） 班级： 姓名：
一、概念梳理
1.一个物体如果具有对别的物体　 　的本领，我们就说这个物体具有能量．能量的单位是 ．
2.物体由于运动而具有的能，叫　　　　．运动物体的　 　 越大，　 　　越大，这个物体的动能就越　 　．
3.物体由于被　　　　　　　而具有的能叫重力势能．物体的　　　　　　越大，被举得越高，那么这个物体的重力势能就越　　 　．
4.物体由于发生　　　　　　而具有的能，叫弹性势能，物体具有的弹性势能的大小与物体　　　　　　　　　　有关．
5．以同样速度行驶的大卡车和小轿车， 的动能大，所以在同样的道路上，不同车型的限制车速是不同的，大卡车的最大行驶速度应比小轿车 （填“大”或“小”）．
二、课后作业
1．关于能的概念，下列说法正确的是 （　 ）
A．势能相等的物体一定在同一高度
B．悬挂的物体因为没有做功，所以没有能
C．在空中飞行的子弹，能够做功，所以具有能　
D．一个物体具有机械能，则这个物体一定既具有动能也具有势能
2.下列物体具有动能的是 （ ）
A.正在下落的雨点 B.被拉长的橡皮筋 C.阳台上的花盆 D.上了膛的子弹
3．“嫦娥一号”卫星发射升空后，它在加速上升过程中 （ ）
A．动能不变，重力势能增加 B．动能增加，重力势能增加
C．动能不变，重力势能不变 D．动能增加，重力势能减小
4．甲、乙两个物体处在同一个水平面，甲的动能比乙的动能大，下列说法正确的是（ ）
A．甲的质量一定比乙大 B．甲的速度一定比乙大
C．甲做功的本领一定比乙大 D．以上说法都不对
5．汶川大地震时，我国政府在第一时间紧急派出飞机为灾区空投救灾物资，从飞机上空投的救灾物资在下落过程中，逐渐减小的物理量是 （ ）
A．动能 B．重力势能 C．重力 D．质量
6．“神舟飞船”载人舱在返回地面附近时，由于受到空气阻力，做匀速运动，则载人舱在匀速下降过程中，它的 （ ）
　 A．动能不变，势能增大 B．动能不变，势能减小
　 C．动能减小，势能不变 D．动能增加，势能减小
7．下列现象中，物体动能和重力势能都发生变化的是 （ ）
　 A．跳伞运动员在空中匀速下降 B．空中加速下落的冰雹
　 C．匀速上坡的汽车 D．在水平轨道上加速行驶的列车
8.运动员在射箭比赛时总是要把弓拉得很弯，其主要目的是 （ ）
A.增大箭的弹性势能 B.增大箭的动能
C.增大弓的弹性势能 D.使箭沿直线运动
9．在水平街道上匀速行驶的洒水车，一边行驶一边向道路上洒水，下列关于其动能变化的说法中下确的是 （ ）
　 A．逐渐减小 B．逐渐增大 　C．不变 D．无法确定
10．如图1是探究“物体的动能跟哪些因素有关”的实验。实验中，让同一铜球从斜面的不同高度由静止释放，撞击同一木块，下列说法正确的是 （ ）
A．该实验探究的是物体动能大小与高度的关系
(
图1
)B．该实验探究的是物体动能大小与质量的关系
C．该实验中，物体的动能是指木块B的动能
D．该实验结论可以解释为什么对机动车限速
11. 唐诗中有“黄河远上白云间”、“不尽长江滚滚来”的诗句，从物理学的角度来看，前一句生动形象地表明黄河水存储着大量的 能， 后一句表明滚滚长江水具有大量的 能．
12．某人跑步时与走路时相比，跑步时的动能 （选填“较大”或“较小”）；甲、乙两辆相同的卡车，甲满载，乙空载，当它们以相同的速度行驶时，空载车的动能
较 （选填“较大”或“较小”）．
13．在摸拟打桩的活动中，让同一“重锤”从不同高度自由落下，看哪次“桩”打得更深，这是控制 ，改变了 ，目的是为了探究重力势能大小与 的关系．改变“重锤”的质量，让它们从同一高度自由落下，看哪次“桩”打得更深，这是为了探究重力势能大小与 的关系．
14．司机开车上坡前往往加大油门，以提高车速，这是为了增大汽车的　 　能．清扫路面的清洁车，能通过吸尘器将路面的垃圾吸入车内容器中．清洁车沿街道匀速行驶清扫垃圾的过程中，车的动能将　 　（选填：变大、变小或保持不变）．
15.如图2所示是小明和小华“研究动能的大小与哪些因素有关”的实验装置.
(
图2
)
(1)实验中，为了研究动能大小与质量的关系，需要控制小车撞击木块时的速度相同.具体的控制方法是使质量 (填“相等”或“不等”)的两个小车从同一斜面
的 (填“相同”或“不同”)高度由静止滑下.
(2)本实验的研究对象是 (填“木块” 或“小车”)，实验中通过观察
的大小，来判断小车动能的大小.
(3)小刚看到他们的实验时，发表了自己的观点.小刚认为:实验中桌面光滑效果会更好.小刚的观点是 (填“正确”或“错误”)的，原因是 .
16. 在“探究动能大小与哪些因素有关”的实验中：
(1)如图3-甲所示，让同一小车从不同高度沿斜面处由滚下，看哪次木块被推得远，这是控制 相同，改变了 ，目的是为了探究动能与 的关系．本实验中使用斜面的目的是 ．
(
甲
乙
图3
)
(2) 如图3-乙所示，改变小车的质量，让它们从同一高度沿斜面滚下，看哪次能把木块推得远，这是控制 相同，改变 ，目的是为了探究动能
与 的关系．本实验中使用斜面的目的是 ．
参考答案
概念梳理（略）
课后作业
1. C
2. A
3. B
4. C
5. B
6. B
7. B
8. C
9. A
10. D
11. 重力势； 动
12. 较大； 较小
13. 质量不变；被举高的高度；被举高的高度；质量
14. 动；变大
15. (1)不等；相同 (2)小车；木块被小车推动的距离
(3)错误；无法比较木块被小车推动距离的大小
16. (1)质量；速度；速度；改变小车到达水平面时的速度
(2)速度；质量；质量；控制小车到达水平面时的速度相同