第六節合理利用機械能【教學目標】知識與技能1.建立能量的初步概念。2.理解動能、重力勢能的概念及影響它們大小的因素。3.能用實例說明物體的動能和勢能;知道彈性勢能;知道機械能及其單位。4.理解動能、勢能可以相互轉化,能用實例說明物體動能和勢能的轉化。5.知道生產和生活中對動能和勢能相互轉化的利用實例。過程與方法1.利用控制變量法判斷物體動能和勢能的大小變化。2.運用動能和勢能的相互轉化解釋和解決有關問題。情感態度與價值觀通過“動能和勢能的相互轉化” 在生產和生活中的運用,使學生體會“物理知識”的社會價值。【重點難點】重點:理解動能、勢能、機械能的概念。難點:通過探究,讓學生知道決定動能、勢能大小的相關因素;并能解釋簡單的現象。【教學準備】教師準備:多媒體課件、金屬物塊、鋼球、斜面軌道、水槽、水、刻度尺、鐵架臺、塑料小球、鋼球、塑料球、裝有細沙的盒子。學生準備:學案、鐵架臺、細線、橡皮泥、彈簧等。【教學設計】教學過程:一、導入新課我們知道,風可以推動帆船前進而做功,張開的弓可以使箭射出而做功,流動的水也可以推動水輪機轉動而做功。如果一個物體能對別的物體做功,我們就說這個物體具有能量,簡稱能。二、講授新課(一)能量1.能量:物體能夠做功,就具有能量。物體做功的過程就是能的轉化過程。一個物體能夠做的功越多,表示這個物體的能量越大。2.能的單位與功的單位相同。在國際單位制中,功的單位是焦(J),能的單位也是焦(J)。(二)動能與勢能運動著的子彈能射穿雞蛋說明運動著的子彈能對雞蛋做功。1.動能:這種由于運動而具有的能叫作動能。思考:以上圖片它們的共同特征是什么?它們具有什么能?他們的共同特征是:物體都在運動,所以都具有動能。2.勢能被舉高的重物具有做功的本領,它具有勢能,這種勢能叫作重力勢能。(1)重力勢能:物體由于高度位置所具有的能叫作重力勢能。思考:以上圖片它們的共同特征是什么?它們具有什么能?他們的共同特征是:物體被舉高了,所以都具有重力勢能。(2)彈性勢能:物體由于發生了彈性形變而具有的能叫彈性勢能物體由于發生彈性形變而做功,它們具有的能量叫作彈性勢能。他們的共同特征什么?他們的共同特征是:它們都發生了彈性形變,所以都具有彈性勢能結論:對同一個物體,物體的彈性形變越大,它具有的彈性勢能就越大。(3)勢能:人們將像重力勢能、彈性勢能這類能稱為勢能。你能說出下面這些物體分別具有什么勢能嗎?被舉高的重錘在空中隨風飄動的樹枝站在3樓的同學用力掰彎的塑料棍被壓縮的彈簧靜止在空中的飛艇具有重力勢能的有:具有彈性勢能的有:(三)機械能物體有時既具有動能又具有勢能。例如,正在升空的航天飛機具有動能,又因為它在高處,還具有重力勢能。機械能:動能和勢能統稱為機械能。說說下列物體具有何種形式的機械能:升空的火箭(動能、重力勢能 );正在下落的雨滴(動能、重力勢能);被拉長的橡皮筋(彈性勢能);空中飛行的客機(動能、重力勢能);掛在墻上的鐘表(重力勢能)。思考:動能和勢能的大小與哪些因素有關呢?你能說出流動著的水、風,張開的弓各具有什么能嗎?流動著的水、風具有動能,張開的弓具有勢能動能和勢能的大小與哪些因素有關呢?(四)實驗探究1.動能的大小跟哪些因素有關:(1)實驗器材:金屬物塊、鋼球、斜面軌道。(2)實驗步驟:將金屬塊放在水平面上,讓質量相同的兩個鋼球由靜止開始沿斜面向下運動。比較金屬塊被從不同高度處滾下的質量相同鋼球撞擊后運動的距離。比較金屬塊分別被從同一高度處滾下的質量不同鋼球撞擊后運動的距離。加油站質量相同的小球在光滑斜面上由靜止開始下滑,到達斜面底端的速度只與起點的高度有關,起點越高,到達底端的速度越大。不同質量的小球分別從同一高度由光滑斜面上由靜止下滑,并撞擊平面上的物塊,被撞物塊的運動距離越長,運動小球所具有的動能越大。(3)動能的大小跟哪些因素有關的視頻。(4)實驗結論:質量相同時,速度越大的物體具有的動能越大。速度相同時,質量越大的物體具有的動能越大。物體的動能與物體的質量和速度有關。質量越大,速度越大,物體具有的動能就越大。知識拓展:物體的動能與物體的質量和速度的關系是:Ek= 12mv2。練習灑水車沿街道勻速行駛,將水灑向地面,在此過程中灑水車動能將減小(選填“增大”“減小”或“不變”),這是因為隨著水的灑出,灑水車的質量不斷減小。2.勢能的大小跟哪些因素有關:(1)實驗器材:水槽、水、刻度尺、鐵架臺、塑料小球、鋼球、裝有細沙的盒子。(2) 實驗步驟:如圖甲、乙讓鉤碼從不同高度處自由下落,觀察小方桌陷入沙中的深度。如圖丙、丁讓大小相同質量不同的鉤碼和鐵塊從相同高度處自由下落,觀察方桌陷入沙土中的深度。(3)勢能的大小跟哪些因素有關的視頻。(4)實驗結論:物體被舉得越高,質量越大,它具有的重力勢能就越大。注意:重物下落時,物體陷入沙中越深,說明重物原來具有的重力勢能越大。知識拓展:物體的重力勢能與物體的質量和高度的關系是:Ep=mgh。練習1.在探究物體的重力勢能大小與哪些因素有關的實驗中,三個相同的木樁被從空中由靜止釋放的鐵塊撞擊,陷入沙坑中的情況如圖所示。在此實驗中,我們是通過觀察什么來比較各鐵塊重力勢能的大小?答案:我們是通過觀察木樁陷入沙坑中的深度來比較鐵塊重力勢能的大小的。2.若A、B兩鐵塊質量相等,則兩鐵塊下落高度的關系是hAhB;若A、C兩鐵塊下落的高度相等,則兩鐵塊質量關系是mA mC;實驗得出的結論是:物體重力勢能的大小與質量和高度有關。(五)動能和勢能的相互轉化1.滾擺:滾擺在上、下運動的過程中,其動能與勢能在不斷地轉化。2.單擺:單擺中的小球在左、右運動的過程中,小球的動能與勢能在不斷地轉化。3.蹦蹦桿:依靠自身的重力擠壓蹦蹦桿下端的彈簧時,原有的重力勢能就以彈性勢能的形式儲存在彈簧中。躍起時彈性勢能被釋放出來,幫你向上跳躍。實現重力勢能和彈性勢能相互轉化。三、課堂練習1.下列過程中,屬于動能轉化為勢能的是()A.雪撬從山坡上滑下B.玩具彈簧槍將“子彈”水平射出C.雨滴從屋檐落向地面D.斜向上射出的炮彈在上升過程答案:D2.關于能的概念,下列說法中正確的是()A.勢能相等的物體是在同一高度B.懸掛的物體因為沒有做功,所以沒有能C.在空中飛行的子彈能做功,所以具有能量D.一個物體具有能量,則它一定具有動能或勢能答案:C3.下列事例中,具有彈性勢能的是 ()A.弓開如滿月B.箭去似流星C.云來云又往D.蜻蜓立竿頭答案:A4.下列說法中正確的是()A.速度快的汽車,它的動能一定大B.兩個物體,其中高度高的那個物體重力勢能大C.放在桌上的彈簧一定具有彈性勢能D.在平直公路上勻速行駛的汽車,它的動能沒有發生變化答案:D四、課堂小結(一)能量一個物體能夠做功,它就具有能。單位:焦耳(J)(二)動能、勢能、機械能1.動能:物體由于運動而具有的能量。影響因素:物體的質量和速度。2.重力勢能:高處的物體具有的能量。影響因素:物體的質量和高度。彈性勢能:物體由于發生彈性形變而具有的能量。3.機械能:動能和勢能統稱機械能。(三)動能和重力勢能可以相互轉化五、布置作業1.復習課文,理解各種能量。2.課本P210 作業15題。【教學板書】第六節合理利用機械能一、能量一個物體能夠做功,它就具有能。單位:焦耳(J)二、動能定義:物體由于運動而具有的能量。影響因素:物體的質量和速度。三、勢能重力勢能:高處的物體具有的能量。影響因素:物體的質量和高度。彈性勢能:發生彈性形變的物體具有的能量。四、動能和重力勢能可以相互轉化【教學反思】本節課的主要內容是,讓學生初步理解動能、勢能、機械能的概念,并能夠認識到影響動能和勢能大小的因素,能用實例說明物體的動能和勢能及它們的轉化。雖然本節課內容對老師來說是很容易理解的,但對于學生來說概念的理解始終是抽象的。比如說能是物理學中最重要的概念之一,由于它比較抽象,在引入前盡量多舉實例,針對實例中共同存在著的“有做功的本領”這一因素,進而推出動能、勢能和機械能的概念。對重力勢能理解為物體本身儲存的能量,不管物體是否下落都具有能量,也就是說物體能夠做功,就具有能量,而并不是說要正在做功才有能量。為了加強對各個概念的理解,讓學生列舉生活中具有動能、勢能的實例,這樣不僅加深了學生對動能、重力勢能和彈性勢能的概念的理解,更懂得了它們之間的區別與聯系。進一步啟發學生設計實驗探究三種能量分別與什么因素有關。并引導同學聯系生活,列舉出同時具有兩種或三種能量的例子。本節課要根據學生的理解程度對學生進行啟發,對較好的學生教師可放手讓學生自己設計實驗探究,比如動能與哪些因素有關,重力勢能與什么因素有關這個實驗,同時強調在此過程中必須注意控制變量。通過實踐得出結論更具有說服力。- 9