一、动能 势能 机械能
教学目的
1．理解动能和重力势能的初步概念。
2．知道什么是弹性势能。
3．理解机械能的初步概念。
4．培养学生的抽象思维能力。
教学重点
理解动能和重力势能。
教学难点
能的概念的建立。
教具
钢球、斜槽轨道、小木块、砝码、弹簧。
教学过程
（一）引入
我们在日常生活中经常提到能，诸如热 ( http: / / www.21cnjy.com )能、电能、能源开发等等。“能”确是物理学中的一个重要概念，能的概念跟功的概念有密切联系。我们说一个物体能够做功，这个物体就具有能。电流能做功，具有电能；燃料燃烧放热可以做功，有热能。
自然界中，能的形式很多，今天我们学习最常见的能的形式——动能和势能。
（二）动能
1．什么样的物体具有动能？
急流的河水能把石头冲走，流水能做功； ( http: / / www.21cnjy.com )飞行的子弹能把木板打穿，飞行的子弹能做功；风吹动帆船航行，空气流动形成的风能做功。这些物体能做功，它们都具有能。它们的能量由于物体运动才具有的。水由于流动、子弹由于飞行、空气由于流动而具有能。
物理学中把物体由于运动而具有的能叫动能。一切运动的物体都具有动能。
2．请同学们判断下列物体中哪些物体具有动能。
静坐的人，足球场上奔跑的运动员，炮膛中准备发射的炮弹，从飞机上投出的炸弹，被电风扇吹动的空气。
（学生回答）。
奔跑的运动员，飞机投出的炸弹，被吹动的空 ( http: / / www.21cnjy.com )气具有动能。原因是运动员、炸弹和空气是运动的。而静坐的人和炮膛中等待发射的炮弹是静止的，所以不具有动能。
3．动能的大小或多少跟哪些因素有关。
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？现在我们通过实验来研究。
这是个带槽的木板，我们把钢球放到 ( http: / / www.21cnjy.com )斜面上令其滚下，到达平面上打击一个小木块，推动木块做功，根据木块被推动的距离远近来判断钢球具有的动能的大小。
（教师演示、学生观察实验）
第一次，我们使小钢球从某一高度由静止开始滚下。注意木块被推的距离。
第二次，我们换一个质量大的钢球，从 ( http: / / www.21cnjy.com )同一位置由静止开始滚下，到达平面上时和刚才的小钢球具有同样的速度，再观察木块被推动的距离。很显然，第二次木块被推的距离比第一次远得多。说明大钢球做的功多，也就是大钢球具有的动能大。
提问，这个实验说明了什么？（学生回答）
这个实验说明了物体的动能大小跟它的质量有关，速度相同时，质量越大，动能越大。
我们用同一个钢球再做两次实验。（教师演示，学生观察）
第一次，我们让钢球从比较低的位置由静止开始滚下。第二次我们让钢球从比较高的位置由静止开始滚下。比较两次实验中木块被推的距离大小。
很显然，钢球从更高的位置滚下来，到达平面上时具有更大的速度，木块被推的更远。
提问，这个实验说明了什么？（学生回答）
这个实验说明同一个物体速度越大，动能越大。
通过以上实验可知，物体的质量越大，速度越大，动能就越大。
4．课堂练习。
(1)一辆汽车加速运动，它的动能______。
(2)火车进站时做减速运动，它的动能______，停止后，它的动能=______。
(3)一辆洒水车在马路上匀速前进并正在洒水，它的动能______。
（三）势能
运动的物体具有动能。生活中也有很多物体并没有运动，但是它们也能做功，也具有能。
1．什么样的物体具有重力势能？
人们在打桩时，必须把重锤高高举起，当 ( http: / / www.21cnjy.com )重锤落下时可以做功，因为重锤受到竖直向下的重力，重锤下落时沿着重力的方向向下通过了一段距离，所以举高的重锤可以做功，将木桩打入地里。试想，一个重锤如果静止地压在本桩上是不能做功的。重锤只有在被举高的情况下才能做功，即重锤被举高时才具有做功的本领——能。
一池静止的水是不能做功的，但是这一池静止的水如果处在高山上，水落下时就可以做功，把水车冲得转起来。
被举高的物体具有的能叫重力势能。
2．重力势能的大小跟哪些因素有关。
请大家判断下列物体的重力势能的大小。
(1)打地基时，质量是20千克的石头重锤和质量是100千克的铁制重锤被举得同样高，谁的重力势能大？（学生回答）
(2)同一个重锤，被举高1米或3米两种情况下，哪种情况重力势能大？（学生回答）
通过以上的两个例子说明大家能判断出重力势能的大小跟物体的质量和被举的高度有关，物体的质量越大，举得越高，它具有的重力势能越大。
3．什么样的物体具有弹性势能？
大家看一个实验。（教师边演示，边讲授）
这是一个弹簧，把一个砝码放在弹 ( http: / / www.21cnjy.com )簧上的小木板上，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。可是大家想象，弹簧能不能做功？
能！放开手，砝码被弹簧举起来。
可见，被压缩的弹簧也具有能。这种 ( http: / / www.21cnjy.com )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。所以，发生弹性形变的物体具有的能叫弹性势能。
物体在很多情况下都具有弹性势能。射 ( http: / / www.21cnjy.com )箭用的弓被拉满时产生弹性形变，具有弹性势能。钟表的发条在卷紧时具有弹性势能，通过做功来带动钟表机件正常转动。
4．物体的弹性势能的大小跟形变大小有关，弹性形变越大，它具有的弹性势能越大。
5．重力势能和弹性势能都叫做势能。
（四）机械能
1．提问：飞行中的飞机具有什么能？（学生回答）
飞机是运动的，它具有动能。飞机从地面飞上高空，所以具有重力势能。很多物体可以既有动能又有势能。动能和势能统称机械能。
2．一个物体能够做的功越 ( http: / / www.21cnjy.com )多，表示它的能量越大。物体做了多少功，必然消耗了多少某种形式的能。所以能的单位跟功的单位相同，也是焦耳。例如，推出去的铅球，动能是300焦耳，重力势能是200焦耳，弹性势能为0，那么铅球的机械能就是500焦耳。
（五）活动:观察摆球的动能和势能的转化
按课本中的讲解
(六)小结 作业
完成www练习1-5.第一节 动能 势能 机械能
1、课堂中的学习活动：
做“活动12.1”探究动能大小与哪些因素有关。
做“活动12.2”卡片为什么跳起来实验,观察实验现象,建构“弹性势能”概念，认识弹性势能大小与形变程度的关系。
做“活动12.3”探究重力势能的大小与哪些因素有关，观察实验现象,归纳得出重力势能的大小与物体的质量和高度有关。
做“活动12.4”，观察摆球动能和势能的转化。
2、信息快递：
学生从本节信息快递内容中获得质量不同的小车从一个斜坡的同一高度释放，运动到水平面时速度大小相同。为探究动能与质量关系时提供帮助。
3、生活物理社会
生活物理社会中介绍了“大海中蕴涵的机械 ( http: / / www.21cnjy.com )能”，让学生了解潮汐、海浪、海流中蕴涵的机械能，体现了新课程标准中“从生活走向物理，从物理走向生活”的理念。
4、重点难点：
（1） 探究动能、势能大小与哪些因素有关
（2）能用实例说明物体的动能和势能以及它们的转化
1、知识与技能
（1）理解动能、势能和机械能的概念。
（2）动能和势能的相互转化，能解释一些有关动能、重力势能、弹性势能之间相互转化的简单物理现象。
2、过程与方法
（1）通过探究，了解动能、重力势能、弹性势能的大小各与什么因素有关，并能解释简单的现象。
（2）通过观察和实验认识动能和势能的转化过程。
3、情感、态度与价值观
（1）具有对科学的求知欲，乐于探索自然现象和日常生活中的物理道理的意识。
（2）有用科学服务于人类的使命感、责任感。
实验器材：木板、小车、木块、钩码(26套) ( http: / / www.21cnjy.com )(探究动能大小与哪些因素有关);卡片、橡皮筋、弹簧、小车(探究弹性势能大小与哪些因素有关);木板、铁钉、质量不同的木块三个(探究重力势能大小与哪些因素有关);单摆、滚摆(观察动能和势能的转化)。
幻灯片及课件准备：
将图12-1、12-2、12-3、12-4制成幻灯片，形象直观，便于建构能量和动能概念。
将皮球落地再弹起过程制成动画，便于学生观察能量转化。
以实验探究为主线，通过探究建构概念，找出规律
1、导入新课，建构动能概念：
由高速公路上要限制汽车的最大行驶速度，运动员脚踩滑板从高处滑下速度越来越快，导入新课。
引导学生观察图12-3，12-4建构动能 ( http: / / www.21cnjy.com )概念，即由于运动而具有的能叫动能，由“锤子速度越快，能把钉子钉得越深，帮助学生认识物体的勇能越大，它可以对其他物体做的功越多。
2、探究动能大小与哪些因素有关
（1）课前准备：
①知识准备：认真阅读课文， ( http: / / www.21cnjy.com )明确质量不同的小车从斜面同一高度被释放时，运动到水平面时的速度大小相同，明确小车将木块推行越远，做功的本领越大，具有的动能越多。
②实验准备：表面较光滑的斜面、小车、砝码若干，小木块。
（2）活动目的：
①通过实验探究，探究影响动能大小的因素。
②学会用控制变量法进行实验探究的科研方法。
（3）方法点拨：
①固定好斜面，使斜面的坡度保持不变，并使斜面与水平面的交界处密合，平滑，保证小车下滑时不出现碰撞减速。
②研究动能大小与质量关系时，改变小车质 ( http: / / www.21cnjy.com )量，可通过在小车上增加砝码的方法改变小车的质量，这种方法比用两个质量不同的小车的效果要好，因为不同的小车与支持面的摩擦不同，会产生较大的误差。
③培养学生养成边实验边记录的习惯，引导学生分析归纳得出物体的动能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。
④引导学生举例说明动能大小与物体的质量和速度有关，如：同速度行驶的轿车和卡车，卡车的动能大。
3、探究弹性势能大小
（1）按图12-7制成会跳的卡片反 ( http: / / www.21cnjy.com )过来，将它压在桌上，使橡皮筋伸长，迅速松手，观察到卡片将跳起来，引导学生分析得出，发生弹性形变的橡皮筋能对卡片做功，因此它具有弹性势能。
（2）不将卡片压平，放手后卡片弹起高度没有第一次大，引导学生归纳得出：在一定限度内，形变越大，形变物体的弹性势能就越大。
（3）学生实验：用橡皮筋弹纸，使橡皮筋伸长不同长高，放手后纸条飞出不同路程，进一步理解上述结论。
（4）知识拓展：换用两根较粗的橡皮筋，重复上述步骤，观察实验现象有什么不同，可发现弹性强度不同，物体的弹性势能也不同。
4、探究重力势能大小与哪些因素有关
（1）模拟打桩实验，先设计方法“如何使桩打得更深一些”，并将设想的方法写下来。
（2）按自己设想的方案进行探究得出：物体的重力势能大小与物体的质量和被举高的高度有关。
（3）实验中，沙子要细，保证有足够的深度，并将沙子表面推开，让“桩”静止在沙子上。
（4）探究重力势能大小与质量关系时，要从相同高度落下，为了实验准确性，可在容器边竖放一把刻度尺。
（5）实验中，每做完一次，都要将“桩”从沙中拔出，将沙子推平，使“桩”恢复原样。
5、建构机械能概念，引导学生举例说 ( http: / / www.21cnjy.com )明日常生活中有动能和势能的例子，如：高山上的石头具有重力势能，拉弯的弓具有弹性势能，空中飞行小鸟既有动能又有重力势能。
6、观察动能和势能的转化
（1）学生按图12-11实验，在实验过程中注意观察现象，并完成书中练习，然后进行交流，得出动能和势能可以相互转化的结论。
（2）实验中，细线的长度不宜太短，否则单摆摆动得太快，不宜观察。
（3）演示滚摆实验，引导学生观察，滚摆上升时 ( http: / / www.21cnjy.com )速度越来越小，分析得出上升时动能转化为重力势能，下降时速度越来越快，分析得出：下降时重力势能转化为动能。
（4）演示篮球落地再弹起实 ( http: / / www.21cnjy.com )验，学生观察这一过程中篮球速度变化。分析这一过程中能量转化。学生比较容易分析动能和重力势能之间转化。而对于皮球撞击地面和将要弹起这一瞬间，动能和弹性势能之间转化难以分析，则可制作课件。具体构思如下：皮球落地，在撞击地面进，将皮球的形变和弹起时恢复原状展示出来，引导学生分析得出弹性势能和动能可以相互转化。
（5）引导学生分析P.53图12-12a、b中有关动能和势能转化情况。
1、课堂练习：WWW1,2
2、课外实践：第三题布置学生制作一个动能和势能相互转化的装置，并交流。
3、阅读“生活社会物体”知道潮汐能、海浪能、海流能。
