第十章 机械与人
第六节 合理利用机械能
教学目标：
1、让学生初步理解动能、势能、机械能的概念。
2、用实验探究的方法让学生知道决定动能、势能大小的因素。
教学重点：
1、能和机械能的概念。
2、影响动能和势能大小的因素。
教学难点：
影响动能和势能大小的因素
教学准备：
课件、斜槽、钢球、木块、小桌、沙、重物1、重物2、橡皮筋、弹簧等。
教学过程：
（一）新课引入
1、复习提问：
①做功的两个必要因素是什么？
A、作用在物体上的力；B、物体在力的方向上移动的距离。
②演示：将一木块放在水平桌面上，用手推市面上木块在水平面上运动一段距离，分析推力和重力的做功情况。
结论：推力做了功，重力没有做功。
2、引入
出示斜槽，并演示（1）：钢球从斜槽上滚下 ( http: / / www.21cnjy.com )，在水平桌面上撞击木块，使木块移动了一段距离，引导学生分析钢球撞击木块的过程中的做功情况，（引出能的概念）
（二）新课教学
一、能
如果一个物体能移对别的物体做功，我们就说这个物体具有能量，简称能。
能反映了物体做功的本领，不同的物体做功的本领也不同，一个物体能移做功越多，表示这个物体的能量越大。
二、动能
再演示（1）分析钢球能做功是因为钢球在运动。引出动能的概念。
1、定义：物体 由于运动而具有的能叫做动能
2、举例：流动的不、风（流动的空气）、运动的汽车、运动的火车、飞行的飞机等都具有动能。
以汽车和火车为例，设问：运动的汽车和运动的火车都有动能，它们动能是一样大吗？动能的大小 跟哪些因素有关呢？（引出新问题）
3、影响动能大小的因素
演示（2）让同一钢球以不同的速度对木块做功。
现象：速度较大钢球推着木块运动得较远。
结论：质量相同时，速度越大的物体具有的动能越大。
演示（3）让质量不同的钢球和木球，以相同的速度对木块做。
现象：质量较大的钢球推着木块运动得较远。
结论：速度相同时，质量越大的物体具有的动能越大。
归纳小结：物体的动能与物体的质量和速度有关，质量越大、速度越大，物体具有的动能越大。
三、势能
演示（4）A、压缩的弹簧能移做功；B ( http: / / www.21cnjy.com )、拉长的橡皮筋能移做功；C、被举高的物体能移做功。它们都能移做功，就说明它们都有做的本领，也就是说它们都有具有能。这一类的能跟前面的动能的存在形式不一样，我们把这一类的能叫做势能。势能分为弹性势能和重力势能。
1、弹性势能
①定义：由演示（4）A、B分析得出：
物体由于发生弹性形变而具有的能叫做弹性势能
②举例：被压缩的弹簧、被拉长的橡皮筋、被踩弯的跳板等都具有弹性势能
③影响弹性势能的因素
演示（5）观察弹簧和橡皮筋弹性势能的变化。
说明物体发生弹性形变越大，它具有的弹性势能就越大。
2、重力势能
①定义：演示（4）C分析得出：
物体由于被举高而具有的能叫做重力势能。
②举例：空中飞行的飞机、被举高的一切物体。
③影响重力势能的因素
演示（6）让同一物体从不同高度下落，冲击小方桌.
现象：质量相同时，物体被举得越高，小桌下陷的越深。
结论:质量相同量被举的越高的物体具有的重力势能就越大.
演示（7）让质量不同的两个物体分别从同一高度下落，冲击小方桌。
现象：被举的高度相同时,质量越大，小桌下陷得越深。
结论：被举的高度相同时质量越大的物体重力势能越大.
归纳小结：物体的重力势能与物体的质量和被举的高度有关.物体的质量越大,被举得越高它具有的重力势能就越大.
4、机械能
在天空中飞行的飞机，它是运动的所以它具有动能，飞机又被举高所以它具有势能。也就是说说飞机既具有动能，又具有势能。
在物理学中，动能和势能统称为机械能。
5、功和能
一个物体具有能，就说明它有做功的本领。但是它不一定正在做功。
（三）小结
（略）
（四）作业
见学案第六节 合理利用机械能
教学目的
建立能量的初步概念；理解动能、重力势能的概念及影响它们大小的因素；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。
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。
通过实验培养学生的观察、实验能力和分析概括能力。培养学生用能量观点分析问题的能力和意识。
结合我国航天事业的发展，对学生进行爱国主义教育。
教具
演示用：斜横，钢球，滚摆，单摆，弹簧，木球。
学生用：铁架能，细线，橡皮泥。
重点、难点
动能、势能的相互转化。用动能和势能相互转化的原理解释简单的物理现象
教学过程
第一部分
导入新课
你知道满足什么条件的物理物体具有能？
演示钢球从斜横上滚下，斜槽的倾角应尽量小些。滚下来时推动木球。（一个物体能对别的物体做菌，我们就说这个物体具有能量，简称能。
提问：1.动能的大小与哪些因素有关？
2.怎么判断策略势能大小的变化？
3.当钢球滚到斜槽上的某一点时，钢球具有什么能？比较该位置和起始位置和钢球的重力势能和动能各有什么变化？
总结学生发言，指出自然界中动能和势能变化的事例很多，这节课我们通过实验来研究这一问题。
进行新课
能的概念
复习功的概念，推动粉笔合在讲桌上移动一段距离，分析重力是否做功，推力是否做功。强调做功的两个必要因素。
出示教材图1－１实验装置，演示钢球从斜槽 ( http: / / www.21cnjy.com )上滚下，在水平桌面上撞击木块，使木块移动一段距离。引导学生分析在碰撞木块的过程中，钢球是否做功？讲述：一个物体能够做功，我们就说它具有能。
2、动能
概念
归纳学生列举的事例，引出动能的概念，如运行 ( http: / / www.21cnjy.com )的列车、流动的河水、奔跑的运动员……说明：物体由于运动而能够做功，它们具有的能量叫动能。一切运动的物体都有动能。
影响动能大小的因素
说明：运动的物体具有动能的多少不尽相同，如微风只能使树枝轻轻动，而飓风却能把大树连根拔起。
学生实验：略
组织学生分组讨论。结论：运动物体的速度越大，质量越大，动能就越大。
3、势能
重力势能
概念：高处的物体具有的能量叫做重力势能。
影响重力势能大小的因素
演示实验：将两价目质量相关１０倍的砝码用棉 ( http: / / www.21cnjy.com )线吊在同一高度的铁架台上方，并将两根相同的铁钉插在硬肥皂上，放在铁架台的下方。让两个磕码对准铁钉，用火柴烧断棉线。
组织学生根据观察到的现象， ( http: / / www.21cnjy.com )讨论分析得出实验结论：物体位于同一高度，质量大的物体具有的重力势能大；在质量相同的情况下，物体的位置越高，具有的重力势能就越大。
引导学生讨论“想想议议”
弹性势能
概念：学生思考发生形变的物体是否能够做功？
讲解：发生弹性形变的物体具有的能叫做弹性势能。
影响因素：
演示1—4实验。启发学生由实验现象总结出实验结论：
物体的弹性形变越大，它具有的弹性势能就越大。
4、机械能
动能我势能统称为机械能。
物体具有动能，可以说具有机械能；物体具有势能，也可以说有机械能；物体现时具有动能和势能，动能和势能加在一起就是物体的机械能。
小结：引导学生归纳
能量、动能、重力势能、弹性势能、机械能。
第二部分
１、动能和势能的相互转化
演示滚摆实验
教师提出问题，启发学生思考并讨论：
摆轮升到顶点时，具有什么能？
摆轮在下降过程中，速度怎么样变化？能量怎么样变化？
摆轮在上升过程中，速度怎么样变化？能量怎么样变化？
总结学生发言：略
学生分组实验
学生分组做实验 单摆实验
引导学生列举生活中的实例，说明动能和重力势能是怎么样相互转化的。
教师补充实例，引导学生分析能量转化的过程。
Ａ、骑自行车下坡时，不踩脚踏板，速度也越来越快，为什么？骑自行车上坡前往往要紧蹬几下，为什么？
Ｂ、过山车的机械能变化
Ｃ、人造地球卫星的运动
提出问题，启发学生分析 略
２、动能和弹性势能的转化
演示１－７的实验３。实验进在水平槽的末端加一弹簧，使动能和弹性势能的转化更加明显，增加实验的可见度。
实验分两步进行 略
引导学生分析：
从木球压缩弹簧开始，到弹簧弹性形变最大，木球的动能怎么样变化？弹簧的弹性势能怎么样变化？能量怎么样转化？
从弹簧形变最大到弹簧恢复原状，木球的动能怎么样转化？弹簧的弹性势能怎么样转化？能量怎么样转化？
学生回答并得出结论：动能和弹性势能可以相互转化。
讨论“想想议议”
教师提出问题，启发学生思考并讨论：
为什么木板上是圆斑而不是黑点？
发生弹性形变的皮球具有的弹性势能是从哪里来的？
皮球反跳有向上的速度，即具有动能，这个动能是从哪里来的？
学生明确后，教师进一步引申：乒乓球落在地板上会反跳起来，钢球落 在钢板上也会反跳起来，乒乓球和钢球反跳时的动能是怎么样转变来的？
讲解略
引导学生列举生活中的实例，说明动能和弹性势能是怎么样相互转化的。补充实例：跳板跳水；撑竿跳高
第三部分，学生讨论自然界的机械能有哪些，你知道在哪些方面有利用机械能
小结
引导学生归纳本课内容：动能和重力势能可以相互转化，动能和弹性势能可以相互转化。
教师补充：
在动能和势能的相互转化过程中，必定有动能和势能各自的变化，鸸是此增彼减
动能的增减变化，要以物体速度的增减来判断。
重力势能的变化，要以物体离地面高度的增减来判断。
弹性势能的增减，要根据弹性形变大小的变化。
作业
除教材内容外，再列举三个实例，说明动能和势能的相互转化。
教材第10页练习3—7题。
重力势能 变 动能
板书设计
能量 初步概念：一个物体能够做功，它就具有能。
（能） 单位：焦耳（Ｊ）
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
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
影响因素：弹性形变的大小
动能和重力势能可以相互转化 动能帮弹性势能可以相互转化
滚摆 下降时 重力势能 变 动能 运动的木球把弹簧压弯：
上升时 动能 变 重力势能 木球的动能 变 弹性势能
单摆 高变低 重力势能 变 动能 弹簧把木球弹回：
低变高 动能 变 重力势能 弹性势能 变 动能
