第六节合理利用机械能【教学目标】知识与技能1.建立能量的初步概念。2.理解动能、重力势能的概念及影响它们大小的因素。3.能用实例说明物体的动能和势能;知道弹性势能;知道机械能及其单位。4.理解动能、势能可以相互转化,能用实例说明物体动能和势能的转化。5.知道生产和生活中对动能和势能相互转化的利用实例。过程与方法1.利用控制变量法判断物体动能和势能的大小变化。2.运用动能和势能的相互转化解释和解决有关问题。情感态度与价值观通过“动能和势能的相互转化” 在生产和生活中的运用,使学生体会“物理知识”的社会价值。【重点难点】重点:理解动能、势能、机械能的概念。难点:通过探究,让学生知道决定动能、势能大小的相关因素;并能解释简单的现象。【教学准备】教师准备:多媒体课件、金属物块、钢球、斜面轨道、水槽、水、刻度尺、铁架台、塑料小球、钢球、塑料球、装有细沙的盒子。学生准备:学案、铁架台、细线、橡皮泥、弹簧等。【教学设计】教学过程:一、导入新课我们知道,风可以推动帆船前进而做功,张开的弓可以使箭射出而做功,流动的水也可以推动水轮机转动而做功。如果一个物体能对别的物体做功,我们就说这个物体具有能量,简称能。二、讲授新课(一)能量1.能量:物体能够做功,就具有能量。物体做功的过程就是能的转化过程。一个物体能够做的功越多,表示这个物体的能量越大。2.能的单位与功的单位相同。在国际单位制中,功的单位是焦(J),能的单位也是焦(J)。(二)动能与势能运动着的子弹能射穿鸡蛋说明运动着的子弹能对鸡蛋做功。1.动能:这种由于运动而具有的能叫作动能。思考:以上图片它们的共同特征是什么?它们具有什么能?他们的共同特征是:物体都在运动,所以都具有动能。2.势能被举高的重物具有做功的本领,它具有势能,这种势能叫作重力势能。(1)重力势能:物体由于高度位置所具有的能叫作重力势能。思考:以上图片它们的共同特征是什么?它们具有什么能?他们的共同特征是:物体被举高了,所以都具有重力势能。(2)弹性势能:物体由于发生了弹性形变而具有的能叫弹性势能物体由于发生弹性形变而做功,它们具有的能量叫作弹性势能。他们的共同特征什么?他们的共同特征是:它们都发生了弹性形变,所以都具有弹性势能结论:对同一个物体,物体的弹性形变越大,它具有的弹性势能就越大。(3)势能:人们将像重力势能、弹性势能这类能称为势能。你能说出下面这些物体分别具有什么势能吗?被举高的重锤在空中随风飘动的树枝站在3楼的同学用力掰弯的塑料棍被压缩的弹簧静止在空中的飞艇具有重力势能的有:具有弹性势能的有:(三)机械能物体有时既具有动能又具有势能。例如,正在升空的航天飞机具有动能,又因为它在高处,还具有重力势能。机械能:动能和势能统称为机械能。说说下列物体具有何种形式的机械能:升空的火箭(动能、重力势能 );正在下落的雨滴(动能、重力势能);被拉长的橡皮筋(弹性势能);空中飞行的客机(动能、重力势能);挂在墙上的钟表(重力势能)。思考:动能和势能的大小与哪些因素有关呢?你能说出流动着的水、风,张开的弓各具有什么能吗?流动着的水、风具有动能,张开的弓具有势能动能和势能的大小与哪些因素有关呢?(四)实验探究1.动能的大小跟哪些因素有关:(1)实验器材:金属物块、钢球、斜面轨道。(2)实验步骤:将金属块放在水平面上,让质量相同的两个钢球由静止开始沿斜面向下运动。比较金属块被从不同高度处滚下的质量相同钢球撞击后运动的距离。比较金属块分别被从同一高度处滚下的质量不同钢球撞击后运动的距离。加油站质量相同的小球在光滑斜面上由静止开始下滑,到达斜面底端的速度只与起点的高度有关,起点越高,到达底端的速度越大。不同质量的小球分别从同一高度由光滑斜面上由静止下滑,并撞击平面上的物块,被撞物块的运动距离越长,运动小球所具有的动能越大。(3)动能的大小跟哪些因素有关的视频。(4)实验结论:质量相同时,速度越大的物体具有的动能越大。速度相同时,质量越大的物体具有的动能越大。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。知识拓展:物体的动能与物体的质量和速度的关系是:Ek= 12mv2。练习洒水车沿街道匀速行驶,将水洒向地面,在此过程中洒水车动能将减小(选填“增大”“减小”或“不变”),这是因为随着水的洒出,洒水车的质量不断减小。2.势能的大小跟哪些因素有关:(1)实验器材:水槽、水、刻度尺、铁架台、塑料小球、钢球、装有细沙的盒子。(2) 实验步骤:如图甲、乙让钩码从不同高度处自由下落,观察小方桌陷入沙中的深度。如图丙、丁让大小相同质量不同的钩码和铁块从相同高度处自由下落,观察方桌陷入沙土中的深度。(3)势能的大小跟哪些因素有关的视频。(4)实验结论:物体被举得越高,质量越大,它具有的重力势能就越大。注意:重物下落时,物体陷入沙中越深,说明重物原来具有的重力势能越大。知识拓展:物体的重力势能与物体的质量和高度的关系是:Ep=mgh。练习1.在探究物体的重力势能大小与哪些因素有关的实验中,三个相同的木桩被从空中由静止释放的铁块撞击,陷入沙坑中的情况如图所示。在此实验中,我们是通过观察什么来比较各铁块重力势能的大小?答案:我们是通过观察木桩陷入沙坑中的深度来比较铁块重力势能的大小的。2.若A、B两铁块质量相等,则两铁块下落高度的关系是hAhB;若A、C两铁块下落的高度相等,则两铁块质量关系是mA mC;实验得出的结论是:物体重力势能的大小与质量和高度有关。(五)动能和势能的相互转化1.滚摆:滚摆在上、下运动的过程中,其动能与势能在不断地转化。2.单摆:单摆中的小球在左、右运动的过程中,小球的动能与势能在不断地转化。3.蹦蹦杆:依靠自身的重力挤压蹦蹦杆下端的弹簧时,原有的重力势能就以弹性势能的形式储存在弹簧中。跃起时弹性势能被释放出来,帮你向上跳跃。实现重力势能和弹性势能相互转化。三、课堂练习1.下列过程中,属于动能转化为势能的是()A.雪撬从山坡上滑下B.玩具弹簧枪将“子弹”水平射出C.雨滴从屋檐落向地面D.斜向上射出的炮弹在上升过程答案:D2.关于能的概念,下列说法中正确的是()A.势能相等的物体是在同一高度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做功,所以具有能量D.一个物体具有能量,则它一定具有动能或势能答案:C3.下列事例中,具有弹性势能的是 ()A.弓开如满月B.箭去似流星C.云来云又往D.蜻蜓立竿头答案:A4.下列说法中正确的是()A.速度快的汽车,它的动能一定大B.两个物体,其中高度高的那个物体重力势能大C.放在桌上的弹簧一定具有弹性势能D.在平直公路上匀速行驶的汽车,它的动能没有发生变化答案:D四、课堂小结(一)能量一个物体能够做功,它就具有能。单位:焦耳(J)(二)动能、势能、机械能1.动能:物体由于运动而具有的能量。影响因素:物体的质量和速度。2.重力势能:高处的物体具有的能量。影响因素:物体的质量和高度。弹性势能:物体由于发生弹性形变而具有的能量。3.机械能:动能和势能统称机械能。(三)动能和重力势能可以相互转化五、布置作业1.复习课文,理解各种能量。2.课本P210 作业15题。【教学板书】第六节合理利用机械能一、能量一个物体能够做功,它就具有能。单位:焦耳(J)二、动能定义:物体由于运动而具有的能量。影响因素:物体的质量和速度。三、势能重力势能:高处的物体具有的能量。影响因素:物体的质量和高度。弹性势能:发生弹性形变的物体具有的能量。四、动能和重力势能可以相互转化【教学反思】本节课的主要内容是,让学生初步理解动能、势能、机械能的概念,并能够认识到影响动能和势能大小的因素,能用实例说明物体的动能和势能及它们的转化。虽然本节课内容对老师来说是很容易理解的,但对于学生来说概念的理解始终是抽象的。比如说能是物理学中最重要的概念之一,由于它比较抽象,在引入前尽量多举实例,针对实例中共同存在着的“有做功的本领”这一因素,进而推出动能、势能和机械能的概念。对重力势能理解为物体本身储存的能量,不管物体是否下落都具有能量,也就是说物体能够做功,就具有能量,而并不是说要正在做功才有能量。为了加强对各个概念的理解,让学生列举生活中具有动能、势能的实例,这样不仅加深了学生对动能、重力势能和弹性势能的概念的理解,更懂得了它们之间的区别与联系。进一步启发学生设计实验探究三种能量分别与什么因素有关。并引导同学联系生活,列举出同时具有两种或三种能量的例子。本节课要根据学生的理解程度对学生进行启发,对较好的学生教师可放手让学生自己设计实验探究,比如动能与哪些因素有关,重力势能与什么因素有关这个实验,同时强调在此过程中必须注意控制变量。通过实践得出结论更具有说服力。- 9