11.4　认识动能和势能 教案

11.4　认识动能和势能
1．知道什么是动能、重力势能、弹性势能、机械能。
2．知道动能、重力势能、弹性势能分别与哪些因素有关。
3．知道动能、重力势能、弹性势能可以相互转化。
4．能解释自然界中机械能相互转化的现象。
重点：建立动能和势能的概念，理解影响动能和势能大小的因素。
难点：能的初步概念。
小车、木块、重物、小桌、沙子、弹簧等。
一、新课引入
人类生活、生产离不开能量。因此，我们就很有必要学习并了解一些有关能量方面的知识。
问题：根据你的认识与了解，能说说能量有哪些形式吗？
学生讨论回答。
指出：机械能是能量中最常见的一种形式。
设问：到底什么是能呢？
二、新课教学
探究点一：什么是能
1．看一看：观察如图四幅图片：
2．说一说：你能从以上四幅图片所举事例中，看出它们具有的共同点是什么吗？
总结：四个事例中，形变的跳板、被拉开的弓弦、举高的重锤、流动的水都能对别的物体做功，都具有做功的本领，从物理学的角度说，它们具有能。
3．点拨：(1)物理学中，一个物体能够对别的物体做功，我们就说这个物体具有能。一个物体能够做的功越多，表示这个物体具有的能量越多。
(2)能的单位与功的单位一样，都是焦耳，符号为J。
(3)能够做功的物体，由于所处条件不同，可能正在做功，也可能没有做功，但只要它具有做功的本领，就具有能量。当物体做了功时，它具有的能量会减小。
探究点二： 动能的大小跟哪些因素有关
想一想：大家知道流水能够推动水磨转动，风能够推动帆船前进，子弹能够击穿木块等。这些物体是否具有能量？为什么？
答：具有能量，因为它们都能做功。
小结：物体由于运动而具有的能叫做动能。
做一做：提出问题：同一汽车在同一水平路面上行驶时，速度越大，刹车距离越长，说明动能克服阻力做功越多，汽车的动能越大。动能的大小与哪些因素有关？
猜想与假设：能是物体具有做功的本领，动能大，表示物体由于运动而具有的能量大，所以动能可能与物体__运动速度__有关，还可能与物体的__质量__有关。
实验步骤：Ⅰ.让同一钢球从斜面上不同的高度由静止滚下，观察木块被撞击后移动的距离。
Ⅱ.让不同质量的钢球从斜面上相同的高度由静止滚下，观察木块被撞击后移动的距离。
实验现象：1.小球在斜面上所处位置越高，木块在水平面上被推得越远，表明小球具有的动能越大。
2．小球的质量越大，木块在水平面上被推得越远，表明小球具有的动能越大。
想一想：1.两次实验中，分别让小球从斜面的不同高度或相同高度滚下，目的是什么？
答：使小球滚到水平面上时，具有相同或不同的速度。
2．为什么让小球推动木块？木块被推动距离的远近说明了什么？
答：通过小球对木块做功的多少比较它所具有动能的大小；木块被推得越远，小球做的功越多，它所具有的动能越大。
点拨：物体的动能跟质量和速度有关，速度越大，质量越大，它具有的动能就越大。
探究点三：势能的大小跟哪些因素有关
说一说：用多媒体展示如图所示的图片让学生观察，并启发学生回答。
点拨：①物体由于被举高而具有的能叫做重力势能；②物体由于发生弹性形变而具有的能叫做弹性势能；③重力势能和弹性势能统称为势能。
做一做：探究影响重力势能大小的因素。
Ⅰ.让同一重物从不同高度下落冲击小方桌(小方桌的桌腿是四根钉，并放置在沙箱的沙面上)，如图(a)所示，比较小方桌下陷的深度。
Ⅱ.让两个不同质量的重物从同一高度自由下落冲击小方桌，比较小方桌下陷的深度，如图(b)所示。
实验结论：物体的重力势能与物体的质量和被举高的高度有关，物体被举得越高，质量越大，它具有的重力势能就越大。
做一做：用弹弓射箭，让学生观察弹弓弹性形变的程度与射箭远近的距离的关系，让学生总结。
点拨：影响弹性势能大小的因素有两个：一是弹簧的性质；二是弹簧发生弹性形变的程度。我们现在只掌握弹簧本身的性质相同时，形变程度越大，它具有的弹性势能就越大。
探究点四：机械能的转化
演示实验：如图所示，将小球拉到一定的高度，然后释放。仔细观察小球的摆动情况；比较小球在左、右最高点(点A、B)和中间最低点(点C)势能和动能的情况。
分析论证：小球在最高点速度为零，高度最高，故动能最小，重力势能最大，从最高点到最低点，重力势能减小，动能增大，重力势能转化为动能。从最低点到最高点，动能减小，重力势能增大，动能转化为重力势能。
练一练：引导学生观看课文活动3(a)、(b)、(c)各图，分析动能和势能的相互转化情况。
点拨：动能和势能之间可以相互转化，动能和势能统称为机械能，而在它们相互转化的过程中，如果机械能与其他形式的能之间的转化，没有空气阻力等原因造成的机械能损失，机械能的总量是保持不变的，即动能和势能总和是不变的。
11．4　认识动能和势能
一、动能
1．定义：物体由于运动而具有的能叫动能。
2．影响因素：质量、速度。
二、重力势能
1．定义：物体由于被举高而具有的能叫重力势能。
2．影响因素：质量、举高的高度。
三、弹性势能
1．定义：物体由于发生弹性形变而具有的能叫弹性势能。
2．影响因素：弹性形变程度。
四、机械能的转化
本节课为了能突破动能、重力势能和弹性势能的概念，我设计了多组探究实验：请同学们利用桌上器材自制纸盒、弹簧、橡皮筋、斜面、不同质量的铁球、玻璃球等探究能使纸盒移动一段距离的方法，这段距离也可以是水平方向、竖直方向或其他方向。这样，有的同学探究出用口吹、用滚动的球撞、用弹簧压缩后顶、用橡皮筋拉开后弹、或举高后落下、或沿斜面滑下等方法。再从中归纳出：动能、重力势能和弹性势能。这样加深了学生对动能、重力势能和弹性势能的概念的理解，更懂得了它们之间的区别与联系。进一步启发学生设计实验探究三种能量分别与什么因素有关，并引导同学联系生活，列举出几种具有以上三种能量的例子，最后通过课堂练习进一步巩固知识。