3.4 动能与势能（教学设计）

3.4 动能与势能
一、教材分析
1.内容特点：
在前两节内容能量的转化及量度的学习和认识简单机械的基础上，学生对能量转化的普遍意义及使用机械过程中的能量转化问题和转化效率有了一个初步的了解。本单元(教科书第4—8节)旨在对几种典型的能量及其转化作进一步的探讨，逐步揭示能量转化和转移中量的关系和方向性，为最后一节“能的转化和守恒”的学习做好全面的铺垫。
2.三维目标：
知识与技能
（1）、 知道物体由于运动而具有的能叫动能，知道动能的大小与物体的质量和运动速度有关。
（2）、 知道重力势能及重力势能的决定因素。
（3）、 了解弹性势能及弹性势能的决定因素。
过程与方法
体会运用假设、实验探究等科学方法的技能。
情感、态度、价值观
体验观察生活是运用知识解释生活现象的基础
3.教学重难点
重点：动能、重力势能的概念及决定动能、重力势能大小的因素
难点：实验探究、控制变量、动能、重力势能大小的决定因素
二、学情分析
初中学生的思维特征以形象思维为主，往往需要通过一些直观的、亲身体验的探究活动来获得知识，而本堂课正是通过一个学生自主探究实验得出动能、重力势能大小的决定因素，符合初中学生的认知规律。
三、设计思路
1.设计理念
坚持以学定教、以学为主的教学理念，通过学生自主探究活动获得科学知识，体验探究乐趣，激发学习兴趣，使学生由被动接受转变为主动探知。
2.教法运用
①引导学生主动探究学习。
②探究模式采用“猜想——提出问题——设计实验——实验验证——分析归纳——评估”模式。
3.学法指导
在课堂上应着力开发学生的三个空间
①学生的活动空间。通过探究活动，全体学生参与，使每个学生都能体验探究过程，得到发展。
②学生的思维空间。创设问题情境，让学生自己去体验、感知知识的形成和发展过程，通过思维碰撞、质疑争辩，培养严密的逻辑思维能力。
③学生的表现空间。通过成果展示、讨论、交流、质疑、争辩等过程，体验成功的喜悦。
四、教学资源
1.器材准备
多媒体，小钢球，木板，木头，矿泉水瓶，水，沙子 ，橡皮筋，纸飞机
五、授课过程
教学环节 师生互动 设计意图
导入 图片出示“小鸟”、“飞机”，提问“两者有何联系？” ——小鸟撞飞机报道：大飞机“害怕”小飞鸟。飞机和飞鸟，一个是钢筋铁骨，一个是血肉之躯，鸟撞飞机岂不是以卵击石？然而，两者在蓝天相遇，飞机真的很怕小鸟。1912年，一只鸥鸟卡入一架飞机的操纵器后，飞机掉入大海，首开鸟毁飞机记录。据统计，仅1960年以来，世界范围内由于飞鸟撞击至少造成了78架民用飞机损失、201人丧生，250架军用飞机损失、120名飞行员丧生。国际航空联合会已把鸟害升级为“A”类航空灾难。那为什么会造成这样的事故呢？（未完待续）——原来这都和动能有关 通过实际例子来引出动能的概念，激发学生学习的兴趣，并很快切入主题
新授 1、动能（1）定义：物体由于运动而具有的能。图示举例各种具有动能的物体（奔跑的狗、飞翔的飞机、转动的齿轮、漂荡在空中的热气球），并再由学生举例。（联系导学案的预习）（2）决定动能大小的因素提问：那么他们的动能一样大吗？你是如何来比较他们动能的大小？学生根据生活中的经验来分析动能的大小。引导：类比力的作用效果。提问：结合你的生活经验，通过具体的例子，说说动能的大小可能和哪些因素有关？学生通过一定的事实依据进行猜测则可能有：⑴和质量有关，人如果被掷出的铅球砸到比投出的篮球砸到，受到的伤害要大得多。⑵和速度有关，轻轻投出的篮球，人即使被砸到也不很疼，但被急速传来的篮球砸一下，可能就要受伤了。师生小结：可能和物体的质量（m）和速度（v）有关。实验验证：⑴学生阅读教材中实验的步骤，体会实验的设计思想（控制变量）及比较动能大小的方法。⑵根据教材中的步骤进行实验验证。学生小结：运动的物体所具有的动能和质量、速度有关。质量越大，动能越大；速度越大，动能也越大。思考：在实际生活中还有哪些例子能证明上述的结论？学生联系实际，举例说明（3）动能的利与弊视频演示：台风、洪水、地震、泥石流等对人类的危害。再由学生举例说明动能其它的弊处和对人类的益处（如风力、水力发电，各种动力机械等）过渡：近年来，萧山的经济发展迅猛。义蓬各处都有不少的建筑工地。当我们从工地附近走过时，会看到工地上会有一些安全警示牌，同时你也会特别地小心。请问这些安全警示牌表示什么含义？你又会担心什么？　　　　　　　　　　　　　　　当心落物　　　　　　当心吊物　　　　必须戴安全帽——担心落物。那么落物的动能又是从哪儿来的呢？　 ——势能转化而来。2、势能（1）重力势能：定义：物体由于被举高而具有的能。举例：窗口扔出的纸团、举高的粉笔盒、阳台栏杆上的花盆等都具有重力势能。提问：它们的势能相同吗？重力势能的大小该如何比较呢？引导学生根据生活经验来比较物体的势能的大小，并说出比较重力势能大小的方法，如：如果砸到地面上，可比较地面的凹陷程度等。　 探究：重力势能的决定因素是什么？提出假设：重力势能的大小可能跟哪些因素有关？关系如何？设计实验：小组讨论：如何利用所给器材进行假设的检验［矿泉水瓶、水、沙子］？　　　　　　　 如何在实验中控制有关的变量？　2、小组交流，师生共同点评　3、分小组进行实验总结反思：学生交流实验现象和结果，并获得结论。结论：物体的质量越大，位置越高，具有的重力势能就越大。思考：从做功的角度考虑，物体的势能怎么来的？引导学生从做了多少功，增加了多少能的角度计算被举高物体的势能大小，即：物体增加的势能＝Ｗ＝ＦＳ＝Ｇｈ，引导：从上述计算过程说明势能的大小和哪些因素有关？学生体会：和实验的结论一样吗？（2）弹性势能：演示：用橡皮筋弹射纸飞机提问：在上述过程中，飞机的动能是从哪里来的？说明了什么？引导学生分析得出拉长的橡皮筋具有能。讲述：发生弹性形变的物体也能做功，物体由于发生形变而具有的势能叫弹性势能。你能举一些生活中的例子吗？（由学生举例说明具有弹性势能的各种物体。如弹弓、弩、机械手表等。）提问：弹性势能的大小跟哪些因素有关？你能用这个橡皮筋给大家做个演示吗？学生演示：用橡皮筋将纸飞机弹射出不同的距离。小结：弹性势能的大小跟物体的形变的大小有关。物体的形变越大，弹性势能就越大。 为下面的实验进行铺垫，学生要研究影响动能大小的因素，首先要会比较动能的大小。学生在学习力的时候曾通过风吹树动来感受风，通过力的作用效果来感受力，故这里可以引导学生与其进行类比。培养学生良好的实验习惯，感受实验设计的精髓。通过多媒体中的图片、动画和对自然现象的观察，使学生能感受动能的利与弊实验是科学的基础，而学生亲手做实验，变被动观察为主动探知，并从实验中得到结论是科学课堂的精髓所在。让每一位学生都积极的参与到实验中，体验科学实验的乐趣，享受获得成功的愉悦，比纯粹的演示实验、教师讲解更具有说服力。引导学生感受知识的内在联系，将所学知识融会贯通。以学生曾玩过的游戏为知识的切入点，提高学生学习的兴趣，体现玩中学，做中学的思想。同时让学生上台演示，是对学生想法的肯定，挖掘学科内在的对学生的激励作用。
结课 我的收获：学生：引导学生踊跃说出本节课的收获。我的疑问：学生：说出学习之后仍然存在的疑问。目标达成检测（主要是对动能、势能的概念方面的习题 见ppt） 让学生自己来整理知识，消化知识。积极说出存在的疑问，以待课后逐一解决。
作业布置 导学案的课后作业预习动能与势能的转化作业本
板书设计 第4节动能和势能 一、动能 1、物体由于运动而具有的能 2、动能大小与物体的质量和运动速度有关二、势能 1、重力势能 2、弹性势能
3.4 动能与势能 导学案
学习目标：
（1）、 知道物体由于运动而具有的能叫动能，知道动能的大小与物体的质量和运动速度有关。
（2）、 知道重力势能及重力势能的决定因素。
（3）、 了解弹性势能及弹性势能的决定因素。：
学习的重点和难点
重点：动能、重力势能的概念及决定动能、重力势能大小的因素
难点：实验探究、控制变量、动能、重力势能大小的决定因素
教学过程
预习
1．机械能：动能和势能统称为机械能。
(1)动能：物体由于 而具肴的能。
(2)重力势能：物体由于被 而具有的能。
(3)弹性势能：物体由于发生 而具有的能。
2、下列物体：A山顶上的石块；B天空中飞翔的小鸟；C在操场上滚动的铅球；D．被拉开的弓；E．水平地面上张弓待发的箭、；F．掷出去的标枪。
①只有动能的是： ；
②只有势能的是： ；
③既有动能又有势能的是： ；
④既没有动能又没有势能的是： 。
研习
合作探究一：影响动能大小的因素
(1)提出问题：影响动能大小的因素有哪些？
（2）学生根据生活经验猜测物体的动能大小和什么因素有关？
建立假设：
（3）设计实验 器材：大小不同的钢球各一个、木块一个、木板一块。
（回顾牛顿第一定律得出的探究实验，斜面的作用
学生阅读教材中实验的步骤，体会实验的设计思想（控制变量）及比较动能大小的方法。利用上面的器材，根据教材中的步骤进行实验验证。
（4）学生进行实验，最后总结归纳。
结论：
结论：
5.总结归纳：
合作探究二：影响重力势能大小的因素
（1）提出问题：影响重力势能大小的因素有哪些？
（2）建立假设：重力势能的大小可能与 有关。
重力势能的大小可能与 有关。
（3）设计实验
提供实验器材：矿泉水瓶、水、沙子
思考：如何利用所提供的器材验证猜测？如何在实验中控制有关的变量？
小组讨论：利用上面的器材设计实验方案
小组交流评出最佳方案，师生共同点评：
3分小组进行实验
4、总结反思：学生交流实验现象和结果。
5、总结归纳结论：
。
目标反思：我的收获，我的疑问
课后练习
1．世界各国在向太空发射航天器时，一般都顺着地球自转方向发射，这主要是为了利用航天器在发射前随地球转动而具有的（ ）
A．动能 B．重力势能 C．热能 D．弹性势能
2．甲、乙两个物体，如果它们具有相等的动能，则( )
A．两个物体的质量一定相等
B．两个物体的速度一定相等
C．两个物体的质量和速度一定都相等
D．无法判断它们的质量和速度是否相等
3．关于动能的概念，下列说法中正确的是( )
A．速度大的物体具有的动能一定大
B．质量大的物体具有的动能一定大
C．运动物体只具有动能
D．一切运动的物体都具有动能
4．汽车超速行驶会造成严重的交通事故，快速行驶的汽车能将行人撞飞，这是因为( )
A．汽车具有较大的势能 B．汽车受到重力
C．汽车具有较大的内能 D．汽车具有较大的动能
5.小明为了探究动能的大小与哪些因素有关，设计了如图甲、乙所示的实验：
(1)让质量相同的两个小球沿同一光滑斜面分别从A处和B处开始向下运动，然后与放在水平面上的纸盒相碰，纸盒在水平面上移动一段距离后静止，如图甲所示。
(2)让不同质量的两个小球沿同一光滑斜面分别从B处开始向下运动，然后与放在水平面上的纸盒相碰，纸盒在水平面上移动一段距离后静止，如图乙所示．
上述甲、乙两组实验中：
(1)要探究动能与物体运动速度的关系应选用 图，选择的理由是：
(2)乙图中让不同质量的两个小球从同一高度滚下的目的是
(3)甲、乙两组实验可以得出的结论是
6.了解到“重力势能”知识的小东同学，想用身边的器材(铅球)，来探究影响重力势能大小的因素，其探究程序如下：
(1)猜想：影响重力势能大小的因素可能有：
a．重力势能大小可能与物体的质量有关；
b．重力势能大小可能与物体韵高度有关。
(2)实验提供的实心铅球有2kg、2kg、3kg各一个，细沙(足够多)、刻度尺、两个相同大纸盒。请你利用上述器材，帮他设计实验方案、验证猜想、完成实验步骤：
A．将适量的沙子放进大纸盒里拨平；
B．取质量为 的铅球各一个，将两球分别对准纸盒位置提高到相同高度然后放手，用刻度尺量出铅球所砸沙坑的深度进行比较；
C．取质量为 的铅球各一个，将两球分别对准纸盒位置提高到不同高度然后放手，用刻度尺量出铅球所砸沙坑的深度进行比较。
(3)通过对该实验的探究，B步骤得到的结论是：重力势能跟 有关；C步骤得出的结论是：重力势能跟 有关。