3、4动能和势能[上学期]

第4节 动能和势能
课标目标：了解动能和势能（重力势能和弹性势能）以及它们的大小与哪些因素有关，知道动能和势能可以转化以及机械能守恒的含义。
活动建议：调查生活和生产中应用机械做功的实例。
教学目标：
（一）知识目标：
1、能说出动能的的概念以及影响动能大小的因素。
2、知道重力势能及重力势能的决定因素，能说出弹性势能及弹性势能的决定因素。
3、能用实例说明物体的动能和势能以及它们间的转化，能举出有关机械能和其他形式的能转化的实例。
（二）技能目标：在“设计实验探究重力势能的影响因素”的探究活动中培养和提高学生的探究能力。
（三）情感目标：能量形式的多样性是自然界客观存在的，能量的转化和转移又有普遍性意义，我们在教学过程中应使学生最大限度的理解能量转化和守恒的普遍意义。
（四）科学、技术与社会：能通过对生活中有关能的转化的例举，感受科学技术与社会的相关性。
教学重点：
动能与势能的概念及影响因素
教学难点：
能在具体事例中解释动能与势能的转化
教学准备：单摆、滚摆、辅助课件
教学方法：实验演示结合讲授法
教学时间：1课时
教学过程：
1、 引入：
回顾：
1、作功的两个必要因素？
2、功和能的关系？
如果一个物体能够做功,我们就说这个物体具有能
物体能够做的功越多,物体具有的能量就越多, 因此人们常用做功多少来衡量物体能量的大小.
演示：运动的钢球推动木块向前滑动，运动的钢球对木块做功
结论：运动的钢球具有能
举例：流水推动水磨转动，水对水磨做功，流动的水具有能
风吹着帆船航行,流动的空气对帆船做功，流动的空气具有能
比较以上三例的共同点：作功的物体都是运动的
一、动能
1、 定义：物体由于运动而具有的能叫动能。（板书）
哪些物体具有动能？请举例
行驶的汽车，旋转的电风扇，滚动的足球，汹涌的潮水等
问题：动能的大小与什么因素有关？
学生猜测：可能是物体的质量，可能是物体运动的速度大小。
问题：如何设计检验你们的猜测呢？
设计实验：要采取控制变量法来研究动能与两者的关系
速度大小如何控制？让钢球从不同的高度处落下，高一些的落到平面的速度大一些
动能的大小如何知道？从钢球对木块作功的多少来衡量。
实验：1让同一钢球从斜面上不同高度处由静止开始落下
2、将质量不同的钢球从斜面上同一高度处由静止落下，比较木块被钢球推动后运动的距离的大小
观察实验，分析比较，收集证据
得出结论：运动物体的质量越大，速度越大，动能越大。
2、动能大小的影响因素 物体质量
运动速度 （板书）
想一想：1.、行驶的出租车和卡车，如出租车速度大于卡车速度，哪个动能大些？
2 、如出租车速度小于卡车速度，哪个动能大些？
二、势能
演示并提问：静止在桌上的重锤能对小板凳作功吗？
举高的重锤能对小板凳作功吗？（落下把小板凳砸到沙里）
1、 重力势能：物体被举高而具有的能。（板书）
哪些物体具有势能？请举例
拦高的水、树上的水果、天上飞机、阳台上的花盘
探究问题：影响重力势能的因素有哪些？
（1）学生猜测
猜测1：重力势能的大小可能与物体的质量有关，物体质量越大，势能越大。
猜测2：重力势能大小可能与物体被举高的高度有关，高度越高，势能越大。
提供实验器材：每组给1只空的矿泉水瓶，1烧杯水，1盘砂
（2）要求学生设计实验方案：明确实验中需要控制的变量、如何预测现象与对应的结论。
（3）进行实验，观察现象
思考：实验出现的现象说明什么问题。
（4）表达交流：
（5）得出结论：物体质量越大，高度越高，具有的重力势能也越大。（板书）
演示：1、拉长的弹簧把钩码举起
2、拉开的弓把箭射出
2、弹性势能：物体由于发生形变而具有的能。（板书）
问题：影响弹性势能大小的因素有哪些？（学生猜测，表达）
通过射箭、撑高跳高、机械手表的例子，可以说明弹性势能的影响因素：
结论：物体形变程度越大，弹性势能越大。（在弹性形变的范围内）
提问：飞行中的飞机具有什么能？
分析：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。
（三）：动能和势能的转化
问题：动能与势能可以相互转化吗？试举例。
学生举例，交流，评价。
演示实验：1、单摆的摆动
用细绳把摆锤悬挂起来，将摆锤拉到某一高度后放手。
要求观察描述现象，解释现象。
归纳：在摆动过程中始终存在着势能与动能间的相互转化，但是最后会停下来。
问题：最后会停下来，为什么？
生：存在着空气的阻力。
实验2：滚摆实验
用手捻动滚摆，使悬线缠在轴上，滚摆升高到最高点，然后放手。
要求思考：（1）何时滚摆的运动速度最快，何时最慢；
（2）快慢时与相应的高度的变化关系。并要求完成下列填空：（投影片）
在滚摆下落过程中，
重力势能_____________，转速变_____________，动能_____________。在滚摆上升过程中，重力势能_____________，转速变_____________，动能_____________。
（分别填：减小、快、增大；增大、慢、减小）
师：动能和重力势能可以相互转化，动能和弹性势能也可以相互转化
举例：被压缩的弹簧可以使静止在弹簧上的乒乓球运动，下落的重物落到弹簧上，可以使弹簧发生形变。
思考：在上述实验中，小球和滚摆每次上升的高度都在减小，最后会停在最低点。为什么？
说明能量在损失，回不到最高点。
能量去哪儿了？（转化成什么形式的能了？）
与空气摩擦，转变成热能。与绳子摩擦，转变成热能。
动能
势能
理想模型：如果没有摩擦阻力，动能和势能在相互转化过程中，机械能保持不变。（机械能守恒）-------（板书）
介绍动能和势能转化的实例：
撑杆跳高：动能 运动员重力势能
撑杆的弹性势能 运动员的重力势能
水力发电站：水的势能 水的动能 叶轮动能 电能
引导讨论：
人造地球卫星：卫星在近地点的速度较大，在远地点的速度较小，那么，卫星从近地点运动到远地点过程中，它的动能和势能如何转化的？
学生思考、回答，教师归纳：
远地点：动能 势能。 进地点：势能 动能
三、小结：
1、动能与势能的影响因素；
2、动能与势能间可以相互转化。
四、作业：必做：课后练习、作业本
选做： 1、让一蓝球在某一高度落下后，经历几次弹跳后，至最后静止下来，思考何时的速度最大？
2、给你一个蓝球、一张纸和一个台秤，要求设计实验测出蓝球击地时对地面的压力有多大？
五、教后反思：
动能和势能的概念及相互转化是本节课的重点，在具体情境中运用知识解释两者是如何转化的是本节课的难点。本节课通过“提出问题------进行猜测-------设计方案------实施方案-------收集证据---------得出结论--------表达交流”使学生不但最终获取了相关的知识和技能，同时更重要的是使他们经历了科学探究，经历了知识的获取过程，这对相关知识的有效建构是非常有益的。本节课的需改进的地方有：应选择好重点探究的问题进行实验， 力求探究到位，交流到位，使更多的学生能有效地体验知识的获取过程。
总合：称为机械能