课题
3.21 机械能
课时
两课时
教
学
目
标
知道什么是能；什么是动能、重力势能、弹性势能；什么是机械能和能的单位。
明确动能的大小与哪些因素有关；重力势能的大小与哪些因素有关；弹性势能的大小由什么因素决定；
理解动能与势能之间的转化，探索机械能守恒的条件。
进一步学会用控制变量法探究物理规律，尝试用能量转化的观点解释物理现象和规律。
教
学
重
点
与
难
点
重点：动能、重力势能、弹性势能、机械能的基本概念；决定动能、重力势能、弹性势能大小的因素；动能与势能的相互转化。
难点：探究实验的设计
教
具
长木板（2条）、小车、砝码、大小木块四块、刻度尺、滚摆、卡片、橡皮筋、沙盘、带钉的小木桌、单摆球
教 学 过 程
互动反馈
第一课时：
一、新课引入
1．展示图片，提出：⑴高速公路上行驶的汽车为什么要限速？
⑵骑自行车从高处滑下时即使不蹬车，车的速度为什么越来越快？
2．例举实例：
⑴运动着的锤子能将钉子打入木板中；⑵运动着的飞机能将世贸大厦撞坍塌；⑶橡皮筋做的弹弓可以把纸做的子弹射的很远；⑷拦河坝上的水可以推动水轮机发电等。
3．分析它们的共性，得出能量的概念：
一个物体如果能够对另一个物体做功，这个物体就具有能量。
（强调是“能够”，而不是“正在”或“已经”）
二、探究动能大小与哪些因素有关？
1．找出实例⑴⑵的共同特点，得出动能的概念：
请学生回答
物体由于运动而具有的能叫动能。
2．进一步提出动能的大小与哪些因素有关？
根据学生的看法，删除不必要的因素，将其它因素进行优化组合，归结到速度与质量两个问题。
3．设计实验前的思考：（强调控制变量的思想）
问题一：同一小车或小球从不同高度由静止滑下，到达水平面时速度大小相同吗？
问题二：质量不同的小车或小球从同一高度由静止滑下，到达水平面时速度大小相同吗？
问题三：通过观察什么来判断物体动能的大小？
（木块被撞后移动距离的远近）
三、演示实验，得出结论。
1．安装实验装置，进行实验。先用同一小车从不同高度由静止滑下；再在小车上放砝码，改变小车的质量，让小车从同一高度由静止滑下。
2．总结实验结论：
运动物体动能的大小与物体的质量和速度有关，物体的质量越大，速度越大，它具有的动能就越大。
四、典型例题：
例1.关于“功和能”的关系，下列说法中正确的是 （ ）
A.一个物体的能量越大，它做的功一定越多
B.一个物体没有做功，它就没有能量
C.一个物体能够做功，它就具有能量
D.以上说法都不正确例2.如图所示，让钢珠从斜面上自静止滚下，打到一个小木块上，能将木块撞出一段距离．放在同一水平面上的相同木块，被撞得越远，表示钢球的动能越大．现用质量不同的钢球从同一高度滚下，看哪次木块被推得远，回答以下问题：
(1)设计本实验的目的是研究_______；
(2)让不同的钢球从同一高度滚下是为________；
(3)此实验得出的结论是_______；
(4)下表中给出了一头牛慢步行走和一名中学生百米赛跑时的一些数据．
物体
质量m/kg
速度v/m·s－1
动能E/J
牛
约600
约0.5
约75
中学生
约50
约6
约900
分析数据，可以看出，对物体动能大小影响较大的因素是______，你这样判断的依据是_________．
五、课堂练习和作业：
1．如图所示是探究动能大小与哪些因素有关的实验。
(1)实验中你通过以观察________知道动能的大小．
(2)实验中采用_________方法，使得铜球和钢球滚到水平面速度相同．
(3)图甲和丙，探究的问题是__________________．
2．例举生活和生产中应用动能做功的例子。
3．课本P54 ⑴
4．课课练
第二课时：
一、回顾能的概念和决定动能大小的因素。（提问）
回顾物体的势能分为弹性势能和重力势能
二、探究决定弹性势能大小的因素
1．由上好发条的玩具汽车松手后能自动前进，说明弹性势能也能做功。
2．演示实验：套有橡皮筋的卡片在压平后松手能自动跳起来。
不将卡片放平，观察放手后的情况又怎样？
3．结论：物体由于发生弹性形变而具有弹性势能。
在一定限度内，形变越大，形变物体的弹性势能就越大。
4．请学生举出一些应用弹性势能做功的实例。
三、探究决定重力势能大小的因素
1．演示实验：将木块举高，让其自由落下，将小桌打入沙中。
2．提出问题：
⑴这种做功的本领是由什么产生的？
⑵通过观察什么可以知道其做功本领的大小？
⑶想一想，要想将小桌打得深一些，可以采取哪些方法？
3．结论：物体由于被举高而具有的能叫重力势能。
物体的质量越大，被举得越高，重力势能就越大。
四、动能和势能的转化
1．介绍实验装置滚摆，告诉学生实验中观察什么？
（下落和上升过程中，速度大小的变化与高度的关系）
2．演示实验。
3．提问观察到的现象，分析这一现象，说明了什么问题？
（向下滚动时，速度越来越快，动能越来越大，重力势能越来越小；上升时，速度越来越慢，动能越来越小，重力势能越来越大。）
4．概括得出结论：动能和重力势能之间可以互相转化。
5．请同学运用类比的方法，举出一些弹性势能和动能转化的例子；举出一些重力势能与弹性势能相互转化的例子。
五、构建知识网络
1．指出动能与势能的统称为机械能
2．知识结构：
机
械
能
动能
质量越大，速度越大，动能越大
势能
重力势能
质量越大，举得越高，重力势能越大
弹性势能
弹性形变越大，弹性势能越大
六、典型例题
例1．在离地面h高度处，抛出四个完全相同的小球，如图所示，小球抛出时的速度大小相同，方向分别为竖直上抛、斜上抛、平抛、斜向下抛四种情况下，小球落到地面时，哪种情况下的落地速度最大?(不计空气阻力)
例2．在综合实践活动课上，王艳同学发现学校运动场地上有若干大小不等的铅球，于是他想利用这些器材，体验一下“重力势能的大小与哪些因素有关”。
(1)请你帮他设计应如何去做；
(2)说明该实践中怎样判断物体重力势能的大小？
七、课堂练习与作业：
1．如图所示，单摆在竖直平面内左右摆动，滚摆在竖直平面内上下往复运动，请回答：
(1)这两个实验可以说明的同一个物理问题是：______________；
(2)在单摆左右摆动和滚摆上下往复运动的过程中，你将会看到它们上升的高度逐渐降低，产生此现象的原因是：____________。
2．如图所示，是学生在做模拟“蹦极”的小实验。一根橡皮筋一端系一小石块m，另一端固定在a点，b点是橡皮筋不系小石块自然下垂时下端所在的位置，c点是小石块从a点自由下落所能到达的最低点．在小石块从a点到c点运动的过程中，小石块的动能_______（填变化趋势）；小石块到达____点时，动能为零，石块减少的重力势能转化为_________。
3．课本P54 ⑵⑶⑷⑸
4．课课练
请学生根据生活经验进行猜想。
请学生先总结，再进行概括。
强调分析数据的题一定要注意观察数量关系。
让学生分析跳起来的原因
请学生回答。
机械能
小球在运动过程中动能和重力势能如何变化？在小球的动能和重力势能相互转化的过程中，
动能和重力势能的总量（机械能）又会如何？是否存在什么规律？
课件60张PPT。第二节 机械能 在轨道上运动的过山车具有能量。 以“运动”的形式存在的。我们把这种形式的能叫做动能。它们有什么共同之处呢？ 流动的空气、流动的水和飞行的
小鸟都具有能量。 动能：
物体由于运动而具有的能。动能物体由于运动而具有的能叫动能。
一切做机械运动的物体都具有动能。物体的动能大小与什么因素有关？质量速度体积温度…如何知道物体动能大小？释放（转化） 如图，从斜面滚下的铁球A碰上物体B后，能将B撞出一段距离。在同样的平面上，B被撞得越远，A的动能越大。 设计实验方案：比较图1、图2可得结论： 质量相同的物体，运动速度越大，它的动能越大比较图1、图3可得结论： 速度相同的物体，质量越大，它的动能越大。模拟实验过程：质量相同的物体：运动速度越大，它的动能越大，
运动速度相同的物体:质量越大，动能越大。结论
思考与讨论：P77页
动能物体由于运动而具有的能叫动能。一切做机械运动的物体都具有动能。
动能的大小和物体的质量和运动速度有关.
放在阳台上的花盆、滑雪的 运动员高处准备下滑时具不具有能量？ 它们具有的能量是以什么形式存在的？把物体送到高处，相当于在物体中存贮了能量。所以它们具有能量。它们是以距离地面有一定高度的形式而存在的。观察下列二幅图，回答两个问题？ 物体由于被举高而具有的势能叫做重力势能。重力势能下落的时候释放重力势能.物体的重力势能大小与什么因素有关？质量速度体积温度高度如何知道物体能大小？释放（转化）猜想：势能可能与质量和高度有关比较第一次和第二次，可得出的结论是：答：质量相同时，高度越高的物体，势能越大比较第一次和第三次，可得出的结论是：答：高度相同时，质量越大的物体，势能越大动能物体由于运动而具有的能叫动能。一切做机械运动的物体都具有动能。
物体的质量越大，运动速度越大，物体的动能就越大.
势能
重力势能:物体被举高而具有的能量.
物体质量越大，被举的越高，具有的重力势能就越大。
物体由于弹性形变而具有的能量叫弹性势能。
物体弹性形变越大，弹性势能就越大。弹性势能动能物体由于运动而具有的能叫动能。一切做机械运动的物体都具有动能。
物体的质量越大，运动速度越大，物体的动能就越大.
势能
重力势能:物体被举高而具有的能量.
物体质量越大，被举的越高，具有的重力势能就越大。
弹性势能：物体由于发生弹性形变而具有的能。
弹性形变越大，弹性势能越大
请从能量角度对下列图片进行分类:种类
定 义
动能
势能
物体由于运动而具有的能物体由于被举高而具有的能物体由于发生弹性形变而具有的能重力势能弹性势能 飞驰的列车 奔跑的运动员拉开的弓
弯曲的撑杆
举起的扛铃
树上的石榴 小结
机械能：动能和势能之和试 一 试1.下列物体具有哪种能：
A.拉长的弹簧具 。
B.水库大坝上游的水具 。
C.桌子上的茶杯具有 。
D.正在爬坡的汽车 。
E.在空中飞行的小鸟 。弹性势能重力势能重力势能动能和势能动能和势能随堂练习3．如图所示，同样的公路上行驶的三辆车，甲、乙是型号相同的两辆小汽车，丙是一辆摩托车，由于它们在
，所以它们都有
动能，将动能从大到
小的排列的结果：
、 、 。
运动变大甲乙丙随堂练习 6、在水平公路上行驶的一辆汽车和一辆摩托车，如果具有相同的动能，则下列判断正确的是（ ）
A.汽车的速度较大
B.摩托车的速度较大
C.两车的速度一样大
D.无法比较动能的大小 Ｂ4、 向上抛的篮球的动能 ；篮球从空中下落时动能 ；正在升空的宇宙飞船，若不计燃料的质量损失，它的动能 。
5 、洒水车在平直的马路上缓慢匀速前进，在它边走边洒水的过程中，它的动能 。这是因为
。质量减小，速度不便，所以动能减小减小变小变大变大7.下列说法正确的是（ ）
Ａ.速度大的物体，动能一定大
Ｂ.形变大的物体，弹性势能一定大
Ｃ.质量大的物体，重力势能一定大
Ｄ.同一物体，运动越快，动能越大．Ｄ你能行！你能行！8.下列现象中，动能和势能都增加的是（ ）
Ａ.被玩具枪水平射出的子弹
Ｂ.加速冲下山坡的汽车
Ｃ. 上升越来越快的氢气球
Ｄ.平直轨道上行驶的火车Ｃ9.你在商场乘电梯匀速上升时，你所具有的（ ）
Ａ.动能变小 Ｂ.机械能变大
Ｃ.重力势能变小 Ｄ.机械能不变Ｂ 小明收集到甲、乙、丙3个运动的物体的有关数据列在下表中，请你阅读分析后回答： （1）比较甲和乙,比较甲和丙分别可得出什么结论?你认为在影响物体动能的因素中，最关键的是哪一个因素？为什么? （2）用科学术语解释：为什么要对机动车的行驶速度进行限制， 且不同车型的限制速度不一样？速度速度大，具有的动能大。质量不一样机械能第二课时课前练习1、物体由于运动而具有的能叫＿＿＿。
2、物体动能的大小跟＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿有关。
3、物体由于被举高而具有的势能叫 ＿＿＿＿。
物体的＿＿＿＿,被举得越＿＿,它具有的＿＿＿＿就越大。
4、物体由于发生 ＿＿＿＿而具有的能叫弹性势能。 动能物体的质量运动的速度 重力势能 质量越大 高 重力势能 弹性形变 下列物体中，只具有动能的是____，只具有势能的是______，既具有动能又具有势能的是_____
A. 竖直向上抛出的且正在上升过程中的小石块；
B. 在地面上行驶的汽车；
C. 拉长的橡皮筋；
D. 停在空中的气球；
BC、DA机械手表的能量哪里来？ 1.绷床表演中演员从高空跳下落在绷床上，又被弹起，绷床的弹性势能最大的时刻是 ———————— ； 演员的重力势能最大的时刻是 。人在蹦床上处于最低处时人在空中最高处时1、摆锤向下摆动过程中,重力势能＿ ＿,速度＿ ＿,摆锤的动能＿＿ .
2、当摆锤向上转动过程中,速度＿＿ ,摆锤的动能＿＿,重力势能＿ ＿.科学深究P79变小变大 增大变小
减小 增大 动画动能重力势能转化动能重力势能转化滚摆下降过程中,重力势能＿＿,转速＿＿,动能＿＿。
当滚摆上升过程中,转速＿＿,动能＿＿,重力势能 ＿＿。2．滚摆实验分析讨论滚摆的动能和重力势能的变化。减小 增大变大变小变小 增大 动画动能重力势能转化(1)物体的动能和重力势能可以相互＿＿。实验表明：转化物体的动能和弹性势能也可以相互＿＿。转化1.拉长时，弹性势能如何变化？2.松手时，弹性势能如何变化？动能呢？动能弹性势能转化动能势能转化机械能守恒物体的动能和势能可以互相转化，而且在转化过程中，如果不受阻力，机械能的总量保持不变。若没有摩擦阻力，摆锤和滚摆将怎样运动?3．长鼻子能碰到摆球吗？拓展：思考与讨论：
在上述活动中，摆锤和滚摆每次上升的高度都在减小，最后会停在最低点，那么，机械能为什么会减少？动能和势能在互相转化时，如果有阻力，机械能将减少。机械能 热能。二、动能与势能转化的应用撑杆跳运动员起跳后其能量如何转化？思考 ：运动员的动能
：撑杆的弹性势能 ：运动员重力势能起跳上升过杆 本身的重力势能、
撑杆的弹性势能 运动员的重力势能运动员的动能水力发电中能量如何转化？思考水的势能→
水的动能→
电能观察并分析：人造地球卫星绕地球运行的规律及能量转化规律？远地近地重力势能动能动能重力势能观察：①落地瞬间，球速变化？篮球形状变化？②弹起瞬间，球速变化？篮球形状变化？视频:蹦床1.人下落时的能量是怎么转化的?第一阶段:高处→ 接触蹦床第二阶段:接触蹦床→蹦床的最低处重力势能转化为动能动能转化为弹性势能2.人上升时的能量又是怎么转化的?练习解决问题动能和势能 如果没有摩擦阻力，动能与势能在相互转化的过程中，机械能的总量保持不变。一、机械能:动能和势能的总称. 二、动能:物体由于运动而具有的能1、重力势能:物体由于被举高而具有的势能. 2、弹性势能:物体由于发生形变而具有的势能.物体质量越大，速度越大，动能越大.三、势能:物体的质量越大，位置越高,具有的重力势能就越大物体的形变越大，弹性势能就越大四、机械能守恒:小结(1)光滑水平面上匀速滚动的小球.
(2)起重机匀速提升的货物.
(3)匀速下落的雨滴.
(4)沿光滑斜面自由下落的小球.
(5)被竖直上抛的小石块(不计摩擦).
(6)上升得越来越快的氢气球.1.分析下列个情况中物体机械能的变化？不变变大变小不变不变变大2．2003年10月16日，“神舟五号”载人飞船成功返航，实现了中国人几千年的飞天梦。当飞船减速着陆后航天英雄杨利伟的 ( )
A、动能增加，重力势能减少
B．动能减少，重力势能减小
C、动能减少，重力势能不变
D．动能不变，重力势能减少B4．下列关于机械能的说法,正确的是 ( )
A、骑车匀速下坡，机械能不变
B、从空中射向球门的足球,势能减小,动能增加
C．加速升空的运载火箭，机械能不断增大
D．带动钟表转动的发条，将动能转化为势能C5．学生在做模拟“蹦极”的小实验。一根橡皮筋一端系一个小石块，另一端固定在d点，b点是橡皮筋系小石块自然下垂时下端所在的位置，c点是小石块从a点自由下落所能到达的最低点。在小石块由a点到c点运动的过程中，以下说法正确的是( )
A、小石块动能一直在增加
B．小石块减少的重力势能全部
转化为动能
C、小石块经过b点时，橡皮筋具
有弹性势能
D．小石块到达C点时，动能为零D6.如图是某城市地铁的设计方案图,进站和出站的轨道都与站台构成一个缓坡,为了充分利用能量,火车进站上坡前关闭发动机,由于惯性冲上缓坡,则上坡时火车的动能逐渐＿＿＿,重力势能逐渐＿＿。(填“增大”“减小”或“不变”) 减小增大7．在某次抗震救灾中，一架向某灾区空投物品的飞机在水平方向上匀速飞行，在空投前后飞机的动能将 ＿＿，势能 ＿＿，机械能 ＿＿。(填“变大”“变小”或“不变”)
12．体积相同实心铁球和木球,铁球静放在水平桌面上,而木球从桌边由静止开始落向地面,则( )
A．铁球和木球的机械能始终相等
B．铁球和木球同在桌面上时，重力势能相等
C、铁球的重力势能始终大于木球的重力势能
D．铁球的动能始终大于木球的动能变小变小变小C3．从同一高度,以大小相同的速度向不同方向抛出篮球和铅球,则抛出时,动能大的是＿＿＿,重力势能大的是＿＿＿。铅球铅球
