10.1 机械能 教案（2024 新课标）（核心素养目标）

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第十章 机械能、内能及其转化
10.1 机械能
教学目标：
1.物理观念：
（1）能用实例说明什么是动能、重力势能和弹性势能。了解动能和势能的相互转化。
（2）知道机械能，知道做功过程就是能量转化或转移的过程。
2.科学思维：
学会用控制变量的方法探究动能与哪些因素有关。
3.科学探究：
通过实验探究物体的动能跟哪些因素有关。
4.科学态度与责任：
训练学生用能量观点观察和分析物理问题，促使学生树立辩证唯物主义观点。
教学重点： 从功的角度认识动能和势能。
教学难点： 影响动能、重力势能和弹性势能的因素。
教学课时：1课时
教学用具： 小钢球（质量不等的两个）、斜面、纸盒、不同质量的砝码、细沙、小桌、单摆。
教学互动设计：
1、 创设情景，导入新课
能量是我们日常生活中经常说到的词，但能量究竟是什么呢 学习了本章的内容，你将对什么是机械能、什么是内能、不同形式的能量如何转化等问题有一个初步的认识。 相信你在了解各类能源特点的基础上，能联系社会实际，增强节能和环保意识。
二、新课讲授，师生互动
（一）动能
风能吹动帆船(如图所示）在水面上行驶，抛出的保龄球(如图所示)能将前方静止的保龄瓶推向坑道。在这些事件发生的过程中，风、抛出的保龄球都对物体做了功。
物体能对外做功， 我们就说这个物体具有能量(energy) ， 简称能。物体能够做的功越多，它具有的能就越大。
物体由于运动具有的能叫作动能(kinetic energy) 。
观察与思考
如图所示，让从斜面上滚下的小球钻入水平面上的纸盒，纸盒被推得越远，小球对纸盒做功越多，表明小球的动能越大。从图中所示的实验中能够探究物体动能的大小与哪些因素有关吗
如图所示，从图中所示的实验中能够探究物体动能的大小与哪些因素有关吗
实验中小球在斜面上的位置越高，从斜面上滚下后到水平面上的速度就越大；质量相同的C、D两个小球，位置较高的C球将纸盒推动的距离较远，C球对纸盒做的功比D球多。质量不同的小球，从相同高度滚下后到水平面上的速度相同；质量不同的G、H两个小球从相同高度滚下后，质量大的G球将纸盒推动的距离较远，G球对纸盒做的功比H球多。
由此可见，质量相同的物体，运动的速度越大，它具有的动能就越大；运动速度相同的物体，质量越大，它具有的动能就越大。
物体的动能与物体的质量和运动速度有关，质量越大，速度越大，它具有的动能越大。
一些物体的内能/J
（二）势能
夯式打桩机(如图所示)的重锤由高处落下后能将下面放置的物体(钢桩)打人地里；长江三峡大坝使上游的水位比下游高出一百多米，高处的江水可以冲击水轮机发电······在这些事件发生的过程中，重锤和高处的江水都对物体做了功。这表明受到重力的物体被举高后也具有能， 这种能叫作重力势能(gravitational potential energy) 。
观察与思考
如图所示，在透明的容器中装入适量的细砂，将木质小桌放在细砂上，通过比较桌腿陷入细砂的深度探究重力势能的大小与哪些因素有关，与同学交流你的想法。
实验表明：物体质量越大，位置越高，它做功的本领就越大，物体具有的重力势能就越多。
“弓开如满月，箭去似流星。”射箭运动员(如图所示)拉弓的时候，弓发生了形变。当他放箭的时候，箭被射出去，这表明发生形变的弓具有对其他物体做功的本领。
玩具手枪中被压缩了的弹簧能把玩具子弹射向远方，这些实例表明具有弹性的物体发生弹性形变后也具有能，这种能叫作弹性势能(elastic potential energy) 。同一弹性物体的弹性形变越大，具有的弹性势能就越多。
（三）机械能及其转化
动能与势能统称为机械能(mechanical energy) 。
裁判员将一个篮球向上抛起，篮球获得一定的动能。篮球在上升的过程中，动能逐渐减少，重力势能逐渐增加；篮球在下落的过程中，重力势能逐渐减少，动能逐渐增加。这个例子说明动能和势能之间是可以相互转化的。动能和势能间的相互转化有什么规律呢
观察与思考
如图所示，将用细线悬挂的小球从A点由静止释放，小球从Ａ点到B点以及从B点到C点的过程中，小球的动能和重力势能是怎样变化的呢
小球从A点向B点运动的过程中，小球的高度 ，它的速度 ，它的 能减少，而 能增加；当小球从B点向C点运动的过程中，小球的速度 ，它的动能 ，它的高度 ，小球的重力势能 。
小球下落，高度减小，速度增大，势能减小，动能增大，势能转化为动能。
小球上升，高度增大，速度减小，势能增大，动能减小，动能转化为势能。
大量的实验事实表明：物体的动能和势能之间是可以转化的。在只有动能和势能相互转化的过程中，机械能的总量保持不变，即机械能是守恒的。
做功过程实质上就是能量转化或转移的过程。功是能量变化的量度，即力对物体做了多少功，就有多少能量发生了变化。
交流讨论
1.在如图所示的实验中，如果观察较长的一段时间，你会发现小球每次上升的高度逐渐减小，这是为什么
2.自己设计一个说明物体的动能和势能可以相互转化的小实验，并将设计方案与同学进行交流。
实践活动
水流的动能和势能及风的动能的利用具有很多优点，而且有着广阔的前景。同学们可以到互联网上查询一下当前在利用这两种能源方面所取得的成就。
潮汐发电站利用潮汐能(海水有规律的涨落运动所具有的能量) 发电。
安装在蒙古包外的小型风力发电机可以为一个家庭供给照明、看电视等日常用电。
三、总结反思，超越自我
1.能对外做功的物体具有能量 ， 简称能。
物体由于运动具有的能叫作动能。质量相同的物体，运动的速度越大，动能就越大；运动速度相同的物体，质量越大，动能就越大。
2.受到重力的物体被举高后具有能叫作重力势能。物体质量越大，位置越高，重力势能就越多。发生弹性形变后的物体具有的能叫作弹性势能。同一弹性物体的弹性形变越大，弹性势能就越多。
3.动能与势能统称为机械能。物体的动能和势能之间是可以转化的。在只有动能和势能相互转化的过程中，机械能的总量保持不变，即机械能是守恒的。 做功过程实质是能量转化或转移的过程。功是能量变化的量度。功和能量的单位都是焦耳。
四、板书设计，整合提升
1.能对外做功的物体具有能量 ， 简称能。
物体由于运动具有的能叫作动能。质量相同的物体，运动的速度越大，动能就越大；运动速度相同的物体，质量越大，动能就越大。
2.受到重力的物体被举高后具有能叫作重力势能。物体质量越大，位置越高，重力势能就越多。发生弹性形变后的物体具有的能叫作弹性势能。同一弹性物体的弹性形变越大，弹性势能就越多。
3.动能与势能统称为机械能。物体的动能和势能之间是可以转化的。在只有动能和势能相互转化的过程中，机械能的总量保持不变，即机械能是守恒的。 做功过程实质是能量转化或转移的过程。功是能量变化的量度。功和能量的单位都是焦耳。
五、大海扬帆，尝试远航
1. 下列说法不正确的是（ ）
A. 物体能对外做功，这个物体具有能量
B. 能量简称能
C. 物体能做的功越多，它具有的能量就越小
D. 物体由于运动具有的能叫做动能
2．下列说法不正确的是（ ）
A.两个质量相同的球从不同高度下落水平面，两球的速度相同
B.两个质量不同的球从相同高度下落水平面，两球的速度相同
C. 质量相同的物体，运动速度越大，它具有的动能越大
D.运动速度相同的物体，质量越大，它具有的动能越大
3．下列说法错误的是( )
A.受到重力的物体被举高后具有的能叫做重力势能
B.质量相同的两个物体，位置越高的物体重力势能越多
C.不同质量的铁块从相同高度落下，质量大的重力势能越多
D.位置越高的物体重力势能越大
4．百米冲刺的运动员和出膛的步枪子弹的动能相同，约为3000J，下列推断正确的是 ( )
A.运动员比子弹的质量大，运动员的动能大
B.子弹比运动员的速度大，质量比运动员的小，但动能相等，可见速度决定动能的因素大
C. 子弹比运动员的速度大，子弹的动能大
D. 子弹与运动员的质量相同，速度相同，动能相同
5．下列说法正确的是 ( )
A.瀑布是水从高处往下流，水的动能转化为重力势能
B.弹性势能与质量和弹性形变有关
C.物体的动能和势能之间是可以转化的。
D.动能和势能互相转化过程中，机械能的总量保持不变
参考答案1.C；2.A；3.D；4.B；5.C。
六、作业：P7.T2
课外作业P7.T1、T3、T4。
教学反思：
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