合理利用机械能教案

合理利用机械能
一、教学目标
1、通过本节内容的教学，让学生初步理解动能、势能、机械能的概念。

2、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。

3、能够运用控制变量法进行实验设计，逐步养成在实验中认真观察，勤于思考的习惯；善于分析数据、归纳总结的思维培养。

4、通过查阅资料，让学生认识到能量与人们生活、生产息息相关；增强合理利用能源的意识。

二、教学重、难点
1、重点：初步理解动能、势能、机械能的概念
2、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。

三、教学过程
（一）动能与势能
1.认识能量（新课引入）
流动的水可以推动水轮机做功；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，等等。

物理学中，一个物体能够对别的物体做功，即它具有做功的本领，我们就说它具有能量。

因此，流动的水、风，张开的弓都具有能量。

能量这个概念与前面学过的功的概念有着密切的联系，物体做功的过程就是能量转化的过程，一个物体能够做的功越多，表示这个物体具有的能量就越大。

打个比方，一家企业对外能够支付的钱越多，就表示这家企业的资金越雄厚。

（多举日常生活中的实例；引导学生了解“能”概念）
概念规律：
（1）能量的概念：如果一个物体对别的物体做功，我们就说这个物体具有能量，简称：能
（2）能量的大小：物体做功的过程就是能量的转化过程，物体能够做的功越多，说明此物体具有的能量越大；反之，则越小。

即功可以衡量能量的大小。

（3）能量的单位：同功的单位一样：焦耳（J）。

说明：根据能量的概念，物体具有能量说明物体具有做功的本领。

一个正在做功的物体，它一定具有能量；而一个具有能量的物体，它一定能做功；但是它未必正在做功。

例如：静止在高山上的石块没有做功，由于石块下落时能够做功，故石块具有能量，而正在下落的石块，石块的重力对石块做功，该石块一定具有能量。

2.动能与势能
我们周围的能量形式具有多种多样，最常见的是动能与势能；我们先来认识几个具有动
能和势能的物体做功的实例
（1）风吹帆船航行；急流的河水把石块冲走；运动的钢球把木块推开。

这些都是运动的物体对外做功的实例，表明运动的物体具有能量。

（2）人在打桩时，先把重锤高高举起，重锤落下就能把木桩打入地里；铅球从高处落下时能把地面砸个坑。

重锤和铅球由于被举高而能够对外做功，表明被举高的物体
具有能量。

（3）弓被拉弯后能把箭射出去，弹簧被压缩后能把压在它上面的物体弹起，弓和弹簧由于发生弹性形变能够对外做功，表明发生弹性形变的物体具有能量。

概念规律：
（1）物体由于运动具有的能叫做动能
（2）势能分为重力势能和弹性势能：
物体由于被举高而具有的能叫做重力势能
物体由于发生弹性形变而具有的能叫做弹性势能
（3）动能和势能统称为机械能
说明：一个物体可以单独具有动能、势能；也可以同时具有动能和势能。

如：在空中飞行的飞机因为它在运动而具有动能，又因为它在高处而具有重力势能。

（投影）练习：例1.正在升空的飞机具有什么能量？
例 2.空中飞行的一个球重力势能是5J，动能是4J，那么球的机械能则为。

（二）影响动能和势能大小的因素
1.探究影响动能大小的因素
问题：物体动能的大小与什么因素有关呢？
猜想：学生猜想、、、
探究：
（1）将木板放在光滑斜面下的水平桌面上，将木块放在木板上，分别让同一钢球从不同的高度（h1和h2）由静止开始向下运动，撞击木块，记下木块被撞击后运动的距离。

（2）分别让体积相同的实心木球和钢球从同一高度（h）由静止开始向下运动，撞击木块，记下木块被撞击后运动的距离。

（3）把数据记入下表，并比较各组数据
视频演示
序号下滑物体下滑高度（高/低）木块运动的距离（远/仅）
1 大钢球低
2 大钢球高
3 小钢球高
探究说明：小球在光滑斜面上由静止开始下滑，到达斜面低端的速度只与起点的高度有关，起点越高，到达低端时的速度就越大。

所以要增加小球滚到水平木板上的速度，只需增加小球的高度即可(如步骤1)。

同理要使小球在水平面具有相同的速度，必须使小球从斜面的同一高度（实验时用笔做好标记）滚下（步骤2）。

小球从光滑斜面上禁止滚下，到达低端并撞击水平木板上的木块；被撞木块的运动距离越长，小球做的功越多，运动小球所具有的动能越大。

数据分析：对比表中1、2两行数据，同一钢球从不同的高度静止释放，起点高的2钢球到达低端的速度大，与小车撞击后使小车运动的距离长，表明2钢球的动能大；对比2、3两行数据，质量不同，钢球的质量大，当他们从同一高度被静止释放时，到达斜面低端的速度相同，但钢球撞击木块运动的距离长，表明钢球的动能大。

结论：质量相同时，速度大的物体具有的动能大；速度相同时，质量大的物体具有的动能大。

概念规律：影响动能大小的因素：物体的质量和速度。

物体的质量越大，速度越大，物体所具有的动能就越大。

2.探究影响势能大小的因素
问题：物体势能的大小与什么因素有关呢？
猜想：学生发言、、、
探究：
（1）将小方桌腿朝下水平放在沙箱的沙子上，使用同一小球从不同高度（h1,h2）自由下落冲入水中，记下下沉深度。

（2）将体积相近的，质量不同的小球和木块从同一高度h自由下落落入沙子中，记下两小球下陷的深度。

（3）把数据记入下表，比较各组数据
视频演示：
序号举高的物体举高的高度（高/低）小球下沉深度（深/浅）
1 相同小球
2 相同小球
序号举高高度举高物体质量（大/
小）
下陷深度（深/浅）
3 相同高度
4 相同高度
数据分析：对比表1、2行，同一钩码被举得越高，能使小球下沉的越深，说明质量相同的物体，被举得越高，它的重力势能越大；对比表3、4两行数据，小球被举得相同的高度，小球的质量大，小球下陷的深，说明被举高高度相同的物体，质量越大，它的重力势能越大。

概念规律：影响重力势能大小的因素：物体的质量和物体所处在的高度。

物体的质量越大，所处在的高度越高，物体的重力势能就越大。

（另外一种势能---弹性势能和物体的弹性形变有关，物体的弹性形变越大，它具有的弹性势能就越大。

举例：拉弓，形变越大，箭射的越远。

蹦床形变越大，运动员蹦的越高。

）
巩固练习：
1.下列说法正确的是（）
A、具有能量的物体一定在做功 C、物体做的功越多，它具有的能越大
B、物体具有的能越大，它做的功越多 D、物体能够做的功越多，它具有的能越大
分析：物体有做功的本领，它就具有能，但不能误认为具有能量的物体一定在做功；物体具有的能越大，也不代表它做功多，也不能说做的功越多具有的能越大。

应该是能够做的功越多，具有的能越大，所以选D
2.下列物体各具有什么形式的机械能？
A、钟表上的发条
B、正在爬坡的汽车
C、在平直轨道上匀速行驶的列车
D、正在空中飞行的鸟儿
E、山坡上静止的石头
F、静止在水平地面上的自由伸长的弹簧分析：C、只具有动能；E、只具有重力势能；A、只具有弹性势能；B、D即有动能也有重力势能；F、不具有任何形式的机械能
3.小明去百货商店购物时，自动扶梯把他从一楼匀速送到三楼的过程中他的动能、势能、机械能是怎样变化的？分析：动能不变，势能增加，机械能增加。

探究动能与势能的相互转化
问：荡秋千具有什么特点，它们动能、势能大小有发生变化吗？
学生回答：……
视频展示：
分析：（单摆）小球在最高点时，只具有重力势能，没有动能，当放手小球下降到最低点的过程中，小球的高度降低重力势能减小，运动速度变快，动能增加，重力势能转化为动能。

小球从最低点上升到最高点过程中，速度变小，动能变小，高度升高，重力势能增大，动能转化为重力势能。

（麦克斯韦滚摆、弹簧门在推开以后能自己关闭。

说明这件事怎样利用了能的转化。

）让学生试着自己分析，老师加以补充。

练习：课后作业
五、小结：（板书）
一、功的本领称为能
可以反映一个物体做功的本领大小（注意：具有能的物体不一定正在做功）
二、机械能：
动能：物体由于运动而具有的能叫动能
重力势能：物体由于被举高而具有的能叫重力势能
弹性势能：物体由于发生形变而具有的能叫弹性势能
动能（质量越大，速度越大，动能越大）
三、机械能
重力势能（质量越大，高度越高，重力势能越大）
势能
弹性势能（弹性形变越大，弹性势能越高）
四、动能与势能的相互转化
作业：练习册
课后反思：
能的概念比较抽象，人们既不能看到它，又不能摸到它，只能通过相关的物理现象来肯定它的存在。

所以在引入能量的概念前应该尽量多举例；针对实例中共同存在的“有做功的能力”这个因素，进而推出动能、势能和机械能的概念。

在引入能的单位时，要适度的介绍功与能的关系，让学生初步认识到“功是能量转化的量度”，在此不做深入介绍。

实验探究是本节课的重点与难点，是本节课的重要环节，教学中要注意引导学生积极参与，引导学生利用控制变量法来探究一个物理问题，同时引导学生分析数据、归纳总结出：决定动能、势能的影响因素。

同时，利用课堂巩固练习来辨析本节所学的几个有关“能”的基本概念，进一步的巩
固提高对“能”的认识
由于学生第一次接触到“能”的概念，它非常的抽象，在多举例说明的同时，更应该控制教学的进度，关注学生的反应。