第3节动能和势能
1.能在实例中从做功的角度描述能量,能说出能量与做功的关系,记住能量的单位.
2.初步认识动能、势能的概念,并能解释相关的现象.
3.能通过实验探究,了解动能、势能的大小跟哪些因素有关.
重点:认识动能、势能的概念,并能解释相关的现象.
难点:实验探究动能、势能的大小跟哪些因素有关.
一、新课导入
湍急的流水能推动水车,拉开的弹弓能将弹丸射出,流水、弹丸都做了功,它们都具有能量.这节课我们要学习的内容是能量中的动能和势能.
二、探究新知
知识模块一:能量
【教师讲解】物体能够对外做功,我们就说这个物体具有能量.可见物理学中,能量和功有着密切的联系,能量反映了物体做功的本领.
不同的物体做功的本领也不同.一个物体能够对外做的功越多,表示这个物体所含的能量越大.
知识模块二:动能
【教师提问】运动的物体能做功吗?你能举出生活中的例子吗?
【学生作答】急流的河水能把石头冲走,说明流水能做功.
【学生作答】风能吹动帆船航行,说明空气流动形成的风能做功.
【教师讲解】这些物体能做功,说明它们都具有能量.它们的能量是由于运动才具有的.水由于流动、空气由于流动而具有能.物体由于运动而具有的能叫做动能.一切运动的物体都具有动能.
【教师提问】物体能够做的功越多,表示这个物体具有的能量越大.那么动能的大小决定于哪些因素呢?
【交流讨论】学生分组讨论,提出猜想,教师从旁指导,并引导学生设计实验.
【实验演示】钢球从高为h的斜槽上滚下,在水平面上运动.运动的钢球碰上木块后,能将木块撞出一段距离s.在同样的水平面上,木块被撞得越远,说明钢球对木块做的功就越多,钢球的动能越大.
【教师提问】让同一钢球分别从不同的高度由静止开始滚下,钢球运动到水平面时的快慢一样吗?哪次木块被撞得远?
【学生作答】钢球从高处滚下,高度越高,钢球运动到水平面时越快,木块被撞得越远.
【教师提问】改变钢球的质量,让不同的钢球从同一高度由静止开始滚下.哪个钢球把木块撞得远?
【学生作答】速度相同时,质量越大的钢球将木块撞得越远,所以,钢球的速度相同时,质量越大,动能越大.
【归纳总结】质量相同的物体,运动的速度越大,它的动能越大;运动速度相同的物体,质量越大,它的动能也越大.
知识模块三:重力势能
【教师提问】人们在打桩时,必须把重锤高高举起,当重锤落下时运动速度会不断加快,可以把桩打入地里.试想,一个重锤如果静止压在木桩上能不能做功?
【学生作答】不能.
【教师讲解】这说明高处的重锤具有能量.在地球表面附近,物体由于高度所决定的能,叫做重力势能.
【教师提问】重力势能的大小跟哪些因素有关?
【交流讨论】学生分组讨论,提出猜想,教师从旁指导,并引导学生设计实验.
【实验演示】把空瓶子举起在细沙上方,分别从不同高度释放,观察并比较砸落形成的沙坑的深度,你能发现什么?
【学生作答】从更高的地方释放的空瓶子形成的沙坑的深度更大.
【实验演示】从同一高度释放装有不同水量的瓶子,观察并比较形成的沙坑的深度,你能发现什么?
【学生作答】装水多,质量更大的瓶子形成的沙坑的深度更大.
【归纳总结】重力势能的大小跟物体的质量和高度有关,物体的质量越大,位置越高,它具有的重力势能就越大.
知识模块四:弹性势能
【实验演示】拿出一个弹簧,把一个石块放在弹簧上,用力将弹簧压缩,使其发生弹性形变.此时,弹簧静止,没有动能.弹簧也没有被举高,也没有重力势能.想一想,弹簧能不能做功?
【学生作答】能.
【教师讲解】放开手,石块被弹簧弹开.可见,被压缩的弹簧也具有能.这种能区别于动能和重力势能,它是由于物体发生了弹性形变而具有的能.这种物体由于发生弹性形变而具有的能叫弹性势能.
物体的弹性势能的大小跟弹性形变的大小有关,弹性形变越大,它具有的弹性势能越大.
重力势能和弹性势能都叫做势能.
三、课堂演练
1.如图所示,货架上放着A、B、C、D四个体积相同的实心球,其中A和B为铅球,C和D为铁球,那么A和B两球相比较, A 球的重力势能大;B和C两球相比较,做功本领更大的是 B球.(ρ铅>ρ铁)
2.如图是简易的弹弓.经验表明,橡皮筋被拉得越长,同样的“子弹”射得越远,这说明橡皮筋的弹性势能与 弹性形变大小有关;若橡皮筋被拉的长度相同,而所用“子弹”的质量不同,则质量大的“子弹”射出的距离较小,原因是质量大的“子弹”射出时的 速度小.
四、课堂小结
同学们,我们通过这节课的学习,收获了不少知识.我们知道了能量、动能、重力势能和弹性势能的概念.我们知道了影响动能、重力势能和弹性势能大小的因素.
五、板书设计
第3节动能和势能
一、能量:反映物体做功的本领
二、动能:由于运动而具有的能,与速度和质量有关
三、重力势能:由于高度而具有的能,与高度和质量有关
四、弹性势能:由于弹性形变而具有的能,与弹性形变大小有关
本节课的主要教学内容是动能和势能.在帮助学生理解动能、势能的概念时,可以让学生根据平时的观察,结合自己身边的事例进行分析,这样能起到更好的效果.在探究物体的动能与哪些因素有关的实验中,让学生交流讨论,提出猜想,发表各自的见解,参与实验,这样便于提高学生今后进行探究实验的能力.