12.1动能 势能 机械能
【学习目标】
1．通过实例分析，认识能量的概念；
2．通过探究，知道动能的大小与物体的质量和运动速度有关，并能解释简单的现象；
3．通过探究，知道弹性势能和重力势能的概念和决定因素，并能解释简单的现象；
4．能够运用“控制变量法”进行实验设计，培养在实验中认真观察、勤于思考的习惯。
5．认识并理解动能和势能的转化过程，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的物理现象。
【学习重点】
理解能的概念
掌握影响动能和势能的因素，并会分析具体的实例
理解动能和势能的转化过程
【学习难点】
会运用控制变量法、转换观察法设计实验
【课堂研讨】
观察-思考-归纳：观察PPT上面一些列图片，思考谁在对物体做功？试着分类
一、能量：一个物体如果能够对另一个物体 做功 ，那个这个物体就具有能量，简称能。单位：焦耳
师:能量是跟做功有密切联系的,能量反映了做功的本领,能量的大小可以用能够做功的多少来衡量.因此,能量的单位跟功的单位相同.
理解：1、如何判断一个物体是否具有能量？
2、如何判断一个物体具有的能量大小？
注意：具有做功本领的物体不一定正在做功
一个物体能够做的功越多，这个物体的能量就越大。
二、动能
1.动能 : 物体由于运动 具有的能量 。
【活动1】动能的大小可能与哪些因素有关？学生讨论
进行猜想：动能的大小可能与 速度 有关（根据图片或生活实例猜想），所以实验应采用的方法？ 控制变量法
A：探究动能大小与速度大小的关系/（控制 质量 不变）
①如何控制两次速度不同？
从同一个斜坡的不同高度滑下
②通过观察什么现象而知道物体的动能大小？
通过观察木块被小车推移的距离
此处是什么物理方法？ 转换法
师进一步要求学生说出理由
学生到前面做实验
③结论： 相同质量的小车,速度越快,小车的动能越大
B：探究动能大小与质量大小的关系/（控制 速度 不变）
如何控制两次速度相同？从同一斜坡的同一高度释放
仍然请学生到前面做实验
结论： 速度相同的小车,质量越大,小车的动能越大
研究表明：动能大小与物体的 速度 和 质量 有关， 物体的 速度 越大， 质量 越大，它具的动能就越大。
【当堂思考】3W第1题
三、弹性势能
【实验】会跳的小卡片、弹力汽车、压弯的钢锯尺等
弹性势能： 发生弹性形变 的物体具有的能量
思考弹性势能的大小和什么有关呢？
师演示实验,压弯的钢锯尺把小纸团弹射出去
结论：在一定限度内，弹性形变越大，物体具有的弹性势能就越 大 。
四、重力势能
刚才图片高处的花盆具有的能量叫做重力势能
重力势能： 被举高的 物体具有的能量
师:被举高的物体为什么具有能量?
生:因为它对下面的物体能够做功,它具有做功的本领.
师进一步追问:物体拿到太空站上去,也被举高,有没有重力势能?
生:没有.因为它没有受到重力的作用,不能对物体做功.
【活动2】模拟打桩(学生讨论)
1、根据生活经验，我们知道：要想让“桩”打的更深一些，我们可以
用相同的物体,从更高的地方落下或从相同的高度,用质量更大的物体落下, 也许学生会说用比较重的物体从很高的地方砸下.
2、请你设计实验来探究物体具有的重力势能大小与上述因素的关系。
实验应采用的方法？ 控制变量法
通过观察什么现象而知道物体的重力势能的大小 通过观察桩被砸下的深度
此处是什么物理方法？ 控制变量法,转换法
学生实验
研究表明：重力势能大小与物体的 被举高的高度 和 质量 有关，物体的 高度越高 ， 质量越大 ，具有的重力势能就越大.
五、机械能
动能和势能统称为机械能
【当堂思考】水平飞行的飞机匀速飞行途中，不断投掷粮食，在这一过程中，动能、势能、机械能怎么变化？
【巩固与拓展】 阅读“生活物理与社会”
【课堂小结】
【课后作业】1.整理、完成活动单;
2.《课时》的12.1
一、 动能 势能 机械能
第1课时 动能 势能 机械能
1．关于功和能量的关系，下列说法正确的是( )
A．物体具有的能量越多，它做的功越多
B．物体有了能量就一定正在做功
C．做功的物体，不一定具有能
D．物体能够对外做功说明它具有能量
2．质量较大的鸽子与质量较小的燕子在空中飞行，如果它们的动能相等，那么( )
A．燕子比鸽子飞得快
B．鸽子比燕子飞得快
C．燕子与鸽子飞得一样快
D．两者速度大小无法比较
3． 用电梯往高处搬运货箱，当货箱随着电梯一同匀速上升时，货箱的( )
A．动能变小，重力势能变小 B．动能变小，重力势能变大
C．动能不变，重力势能变小 D．动能不变，重力势能变大
4． 如图所示的光滑轨道，BC为水平面，小球从A处由静止释放运动到C处的过程中，小球的动能和重力势能的变化情况是( )
A．A到B小球的重力势能不变
B．A到B小球的动能减小
C．B到C小球的重力势能增大
D．B到C小球的动能不变
5．高速公路上行驶的车辆不能超速、超载：不能超速是因为当车的质量一定时，________越大，动能越大，行驶时就越危险；不能超载是因为当车的速度一定时，________越大，动能越大，行驶时就越危险．
6．在空中飞行的球，它具有的重力势能是5 J，具有的动能是4 J，这只球具有的机械能是________J.
7．说明下列物体分别具有哪种形式的机械能．
(1)拦河大坝中的水具有____________．
(2)水平公路上行驶的汽车具有____________．
(3)被风吹弯的小树具有____________．
(4)空中飞行的小鸟具有________________．
8．草原发生大面积蝗灾时，农业部门利用飞机喷洒农药消灭蝗虫．当飞机在某一高度水平匀速飞行喷洒农药时，飞机的动能________，重力势能________。(均选填“变大”“变小”或“不变”)
9．同一铅球从三楼掉下来比从一楼掉下来在地上砸的坑________(选填“深”或“浅”)，因为球在三楼比在一楼高度大，球的________能大．
10．如图所示，弹簧一端固定在木板上，用小车将弹簧压缩后松手释放，小车被弹开．弹簧的弹性形变越________，弹性势能越________，小车滑行的距离越远．
11．(1)如图A所示，让小车分别从相同斜面的不同高度由静止开始滑下，小车刚运动到水平表面时，图________中的小车速度大；图________中的木块被撞后移动的距离长．(均选填“甲”或“乙”)
(2)如图B所示，这是用来研究动能大小与物体________的关系的．图丁中的小车到达水平表面时，能使木块运动的距离________(选填“长”或“短”)些．
(3)该实验中所探究的动能是指________(选填“小车”或“木块”)的动能．
(4)实验中木块的作用是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________.
(5)比较图A中的甲、乙两图可得结论：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________.
(6)某同学通过比较图B中的丙、丁两图，得出“质量大的物体动能大”，这种说法是________(选填“正确”或“错误”)的。
12．如图所示，用装有细沙的容器、三脚小桌和质量不同的木块做“探究重力势能大小与哪些因素有关”的实验．
(1)该实验是通过观察比较__________________来间接判断物体重力势能大小的．
(2)实验中采用质量不同的木块是为了探究物体重力势能大小与物体________的关系，操作时应该让木块从________(选填“相同”或“不同”)的高度自由下落．
(3)若要探究物体重力势能大小与物体高度的关系，应该让________木块从________高度自由下落，比较____________________．(前两空均选填“同一”或“不同”)
13．在探究“物体的重力势能大小跟哪些因素有关”时，设计了以下实验：三个相同的木桩插在沙坑里，露在沙坑外的高度相同．
(1)如图所示，若物块质量mA(2)物理研究方法有很多，如等效替代法、类比法、对比法、控制变量法等．本实验中运用了两种研究方法，一是____________法；二是转换法，就是将物块重力势能的大小转换为______________________进行比较．
14． 某小组进行“探究动能大小与质量是否有关”的活动．
(1)小明用两辆相同的小车，在其中一辆小车上放一个砝码，然后将它们从同一斜面的同一位置由静止释放，撞击置于水平面上的木块，如图 (a)所示．
①将小车从同一位置处由静止释放，目的是控制小车到达水平面的________相同．
②实验中通过比较________________________来比较小车动能的大小．根据实验可得出结论：动能大小与质量大小有关．
(2)小红改变实验方案：将同一小车从同一斜面的不同高度由静止释放，撞击水平面上的木块，如图(b)所示．发现木块滑行的距离不一样远．根据这一现象，能作出以下哪个判断？________．
A．动能大小与质量无关，一定还与其他因素有关
B．动能大小除了与质量有关外，一定还与其他因素有关
C．不能判断物体动能大小是否与质量有关，动能大小一定与质量外的其他因素有关
(3)当水平面绝对光滑时，小车将做______________________，________(选填“能”或“不能”)达到实验目的。
(4)有同学将实验装置换成如图所示，用质量不同的铁球将同一弹簧压缩相同程度后由静止释放，撞击同一木块，探究铁球的动能大小与质量的关系，这个实验方案是________(选填“正确”或“错误”)的，因为弹簧压缩程度相同时，小球获得的动能________，木块移动的距离________．
第2课时 动能和势能的转化
1．如图所示的四种情景中，属于重力势能转化为动能的是( )
A．图甲中运动员把弓拉弯将箭射出
B．图乙中跳水运动员从空中下落
C．图丙中运动员骑自行车冲向坡顶
D．图丁中跳伞运动员匀速下落
2．体育课上，乒乓球从高处落在地上又被弹起的过程中，下列有关能量转化的说法，正确的是( )
A．反弹时，没有能量转化
B．上升时，动能转化为重力势能
C．下落时，动能转化为重力势能
D．着地时，弹性势能转化为动能
3.如图所示，一个小球从光滑斜面的顶端自由下滑经过A点到达斜面底端，如果小球经过A点时具有的重力势能为50 J，若不计空气阻力，以下说法不正确的是( )
A．小球到达底端时动能大于50 J
B．小球从顶端到达底端的过程中，重力势能转化为动能
C．小球到达底端时的机械能大于经过A点时的机械能
D．小球到达底端时的机械能等于经过A点时的机械能
4．如图所示，已知人造地球卫星绕地球运行的轨道是椭圆形的，有一近地点和远地点．下列关于卫星的说法正确的是( )
A．当卫星从远地点向近地点运动时，速度变大
B．当卫星从近地点向远地点运动时，速度变大
C．当卫星在远地点时，动能最大，重力势能最小
D．当卫星在近地点时，动能最小，重力势能最大
5.如图所示，滑板运动员从高处平台的末端水平飞出，落在水平地面上．若不计空气阻力，则运动员在下落过程中( )
A．重力势能转化为动能，机械能增大
B．重力势能转化为动能，机械能不变
C．动能转化为重力势能，机械能增大
D．动能转化为重力势能，机械能减小
6．质量为m的小环穿在固定的光滑曲杆上，从A点由静止释放后沿曲杆运动，如图12－1－14所示．不计空气阻力，下列说法正确的是( )
A．只要A点高于D点，小环就能到达D点
B．若小环能到达D点，离开D点后将竖直向下运动
C．小环从A点到D点，重力势能一直减小，机械能不变
D．小环从A点到B点，动能一直增大，机械能不变
7．在平昌冬奥会自由式滑雪比赛中，选手的运动轨迹如图12－1－15所示(b、d在同一高度)，如果不计空气阻力，下列说法错误的是( )
A．从a点向b点运动的过程中，动能增加
B．从b点向c点运动的过程中，重力势能增加
C．b点的动能等于d点的动能
D．c点和d点的机械能相等
8．如图所示，斜面与水平面在M点通过小圆弧相连，弹簧左端固定，原长时右端在N点．小物块从斜面上P点由静止滑下，与弹簧碰撞后又返回到P点．则下列说法中错误的是( )
A．小物块从P向M运动过程中，重力势能减少
B．小物块从P向M运动过程中，机械能减少
C．小物块从N向M运动过程中，机械能不变
D．弹簧被压缩到最短时，弹簧的弹性势能最大
9．小明竖直向上抛出一个小球，从球离开手到最后落在地面的过程中，其动能Ek随时间t的变化关系(不计空气阻力)，最接近图12－1－17中的哪一个( )
10．一个物体可以同时具有动能和势能，动能和势能可以相互________．机械能的转化和守恒：在动能和势能相互转化的过程中，如果没有摩擦等阻力，那么机械能的总量______________．
11．人推开弹簧门进门，进门后松手弹簧门能自动关闭，在弹簧门自动关闭过程中，弹簧的________能转化为门的________能．
12．如图所示，将细线悬挂的小球从A点由静止开始释放，小球从A点向B点运动的过程中，小球的质量________，运动速度________，高度______，它的动能______，重力势能________，________能转化为________能；当小球从B点向C点运动的过程中，它的质量________，运动速度________，高度________，它的动能________，重力势能________，________能转化为________能．
13．如图所示是皮球落地后弹跳过程中每隔相等时间曝光一次所拍摄的照片．A、B是同一高度的两点，则皮球在A点的重力势能________(选填“大于”“小于”或“等于”)在B点的重力势能；此过程中，皮球的机械能________(选填“增大”“减小”或“不变”)．
14．如图所示为一滚摆，当滚摆从最高点向下运动时，滚摆的________能转化为________能．当滚摆从最低点向上运动时，滚摆的________能转化为________能．滚摆在运动过程中，上升的最大高度总是逐渐降低，产生此现象的原因是_______________________________________.若不计摩擦等阻力，滚摆在运动过程中，上升的最大高度________(选填“会”或“不会”)降低．
15．如图所示是自动回转的“魔罐”，橡皮筋两头分别固定在罐子的顶部和底部，中间系一个钩码，将“魔罐”在水平地面上滚出后，它能自动滚回来的原因是________能转化为________能．
16． “蹦极”是一种富有刺激性的勇敢者的运动项目．如图12－1－20所示，有一根弹性橡皮绳，一端系住人的腰部，另一端系于跳台上，当人下落至图中A点时，橡皮绳刚好伸直，C点是游戏者所能到达的最低点，此时人的速度为0，当人下落至图中B点时，橡皮绳对人的拉力与人受到的重力大小相等，此时人的速度最大．对于游戏者离开跳台到最低点的过程中(不考虑空气阻力)：
(1)游戏者到达A点前，减小的重力势能全部转化为________能．
(2)游戏者从A点向B点运动的过程中，减小的重力势能转化为________能和________能，游戏者到达B点时，游戏者的动能最________．
(3)游戏者从B点向C点运动的过程中，重力势能和动能都转化为________能．
动能、势能、机械能练习题
1．一架竖直匀速上升的直升飞机，它的[?????]?
A．动能增加，重力势能不变???? ??B．动能不变，重力势能增加
C．能和重力势能都增加???????? ? ?D．动能不变，机械能也不变
2．打桩机的重锤自由下落时，它的[?????]
A．动能不变，势能不变????? ?B．动能增大，势能不变?
C．动能增大，势能减小???? D．动能减小，势能增大
3．下列说法中正确的是[?????]?
A．机械效率越高的机械做功越快?? ??B．机械效率越高的机械做功越多?
C．功率越大的机械做功越快??????? ?D．功率越大的机械做功越多
4．下列说法中正确的是[?????]?
A．速度大的物体，动能一定大?????????? B．弹性形变大的物体，弹性势能一定大?
C．质量大的物体，重力势能一定?? D.同一物体运动越快，所具有的动能越大
5．下列自然灾害造成的破坏中，主要由机械能造成的是[?????]?
A．大火烧毁房屋???????? B．洪水冲垮桥梁?
C．虫灾使农田减产???? ??D．干旱使庄稼枯死?
6. 一架沿竖直方向匀速上升的直升飞机它的：[?????]
?A.动能增加，势能不变???? ?B.动能不变势能增加?
C.动能增加，势能增加???? ?D.动能不变，机械能不变?
7. 射出去的箭具有???????［?????］?
A.动能???? B.弹性势能?? ??C.重力势能??? ?D.动能和重力势能
8.甲乙两名跳水运动员都站在10米跳台上,甲的质量大于乙的质量,当甲从跳台跳下时乙站在台上观看,则[?????]?
A.甲乙都在跳台上时,两个人的重力势能相等?
B.甲运动员的重力势能总比乙运动员的重力势能大?
C.在甲运动员下落过程中,甲乙两运动员机械能始终相等?
D.在甲运动员下落过程中,甲乙两运动员机械能始终不等(不计空气阻力)
9.下列说法中正确的是[?????]?
A.运动的物体具有的能叫动能???
B.物体由于运动具有的能叫运能?
C.甲、乙两个物体，甲物体的运动速度比乙物体大，则甲物体的动能一定比乙物体的动能大????????????????
?D.质量大的物体一定比质量小的物体具有的动能多
10. 一雨滴在匀速下落的过程中，它的[?????????]?
A.动能不变，重力势能增加? B.动能增大，重力势能减少，机械能减少
?C.动能增大，重力势能减少，机械能守恒?? D.动能不变，重力势能减少?
教学反思
1.给学生一个动手的机会
由于做实验麻烦，很多老师不愿复习课还做实验，然而物理本身是建立在实验基础上的学科。所以教学中组织好学生实验，充分发挥学生的主动性，培养学生独立操作、团结协作的能力。今天虽然给学生创造了这一动手的机会，操作了实验过程。但也在这一过程中暴露出平时新课教学中的一些误区。平时的实验教学，教师只过多的注重培养学生设计实验的能力，而真正动手的机会不是很多。所以，学生的胆量不是很大，做起实验来也有些眼高手低。
2.给学生一个“辩驳”的机会
本节课虽教学流畅，师生互动好，结构清晰，但总体还是学生跟着老师跑，课堂相关巩固例题因为前6道题学生正确率很高，所以没有逐一讲解，只是挑一些单个空格错误的填空分析。现在想想，其实课堂上完全可以给学生一个机会。既让他分析一下填空中前面做对的空格，增加一些自信。又能给他一个“辩驳”的机会，让大家明白错误结果的根源在哪，以便真正的理解掌握这一相关知识点。做到这样，才能真正培养学生的质疑能力。
3.给学生一个帮助的机会
今天课堂中暴露出学生的实验操作方法不到位的问题。“动能”实验时，因为相信学生能够独立完成，所以实验现象不明显的情况下，重新实验了很多次。以至于多花了3分钟的时间。假如教师适当帮助一下她，这个时间就可以节省下来。而“重力势能与物体高度关系”的实验中，又因为实验现象不明显问学生可以如何改进时，同学们都说可以换一个更重的砝码。这时作为教师，应该提醒学生抓住关键词“与高度关系”去思考如何改进实验，这样一个简单的提醒，给学生一个帮助，就会达到“提壶灌顶”的效果。
通过今天的教学及现在的反思，使我进一步体会到，上好一节课很不容易，一节好课离不开课前的精心设计，更离不开课堂的主角——学生。而我在今后教学中，必定要真正做到多给学生一个机会，更是给我自己一个机会。在课堂上充分发挥教师的主导作用和学生的主体作用，让本来很有趣味的物理课堂真正成为学生学习的乐园。
