苏科版九年级上册 物理 教案 12.1动能 势能 机械能

义务教育教科书
物理
九年级上册
江苏凤凰科学技术出版社
第十二章
机械能和内能
一．动能
势能
机械能
教学分析：
教材编排：九上主要安排了简单机械和功、机械能和内能以及电路，这些知识以能量问题贯穿整个教科书的始终。在八年级教材“生活.物理.社会”中已经结合实例对动能、弹性势能、重力势能做过简要介绍。本节在此基础上先简要地用一句话对能量进行了概括，然后再进一步研究影响动能、势能大小的因素和动能与势能的相互转化。教材先后安排了三个探究活动：探究动能大小与哪些因素有关、模拟打桩、观察摆球动能和重力势能的转化，其中探究动能大小与哪些因素有关为本节的重难点，对后面弹性势能和重力势能的探究也起着至关重要的铺垫作用，对学生探究过程有较高要求，教材循序渐进的引导，巧妙地将学生引入到探究实验。“生活.物理.社会”安排了一段“大海中蕴藏的机械能”的短文，使学生了解到在大海中的机械能。WWW编排了生活实际应用，可作为课堂学习的延伸，体现了物理走向生活的理念。
学生分析：由于动能、重力势能、弹性势能在八年级的学习中已经出现，有关它们的一些现象学生并不陌生。但是具体探究“决定有关能量大小的因素”，对学生如何制定实验方案、分析论证等探究能力有较高要求。学生经历实验探究掌握科学知识、领悟科学方法，激发对物理的兴趣。“动能和势能的相互转化”，对学生而言既陌生又抽象，尤其是在几个特殊位置的能量特征以及在不同位置间的不同形式能之间的相互转化，对学生而言有些陌生。
基于以上分析，本节教学分为两个课时，第一课时利用现场的演示小实验将能量的抽象概念简化，由易到难，循序渐进。探究动能大小与哪些因素有关实验，需注重对学生引导实验方案的设计、实验探究过程（分组实验、演示实验、观察与分析），加强物理与生活、社会的联系，依托能量可视化的操作路径，将抽象概念比较形象具体的表现出来。为第二课时研究势能打下扎实的基础，重力势能的探究实验完全可以参照探究动能的大小与哪些因素有关的实验，研究弹性势能时可以参照动能的大小是通过什么显示出来的方法。最后能量的转化，我们主要关注各个特殊位置的能量，以及在这些位置之间的不同形式能量间的转化。
第一课时
学习目标：
通过实例分析，知道一个物体能对其他物体做功，具有能量。
通过实例和演示实验的分析，学会借助于其他物体进行比较能量的大小。
通过观察和实验，知道动能的大小与物体的质量和速度有关。
教学准备：
分组实验：小车、木块、斜面、质量不同的砝码、质量不同的小球
演示器材：小车、木块、斜面、玩具小车、电吹风、风力发电机
学习过程：
引入：播放视频厦门遭受台风“莫兰蒂”重创
台风“莫兰蒂”将三座五百多年的廊桥冲毁，将大街上的树拦腰折断，为何它具有这么大的威力呢？
第一模块：动能
能量概念的粗略定义
过渡：我们所说的威力就是物理中的能量，请同学们观察模拟台风情景的小实验，请说出谁对谁做了功？（出示课题）
师：判断是否有能量：运动着的水推动水轮机发电，运动着的空气能将帆船吹动，运动着的锤子能将钉子钉入模板中、运动着的子弹能把靶子击倒（演示实验）。
思考：上述情景中锤子、子弹具有能量吗？（有）你是怎样感受到的？
分析：对物体施加力的作用，使物体在力的方向上前进一段距离，即对物体做了功。一个物体能对另一个物体做功，就表明这个物体具有能量。一个物体能对另一个物体做的功越多，就表明这个物体具有的能量越多。
追问：上述情景中的锤子、子弹、台风、洪水都处在怎样的状态下？（运动）
静止时它们具有这种本领吗？（没有）
你认为洪水的动能和锤子的动能相比较，谁的动能大？
小结：由于运动而具有的能量叫做动能。物体的动能越大，它能对其他物体做的功就越多。
请你结合生活中的例子说说生活中哪些物体具有动能。
探究动能大小与哪些因素有关
锤子的动能很难形象地比较大小，我们以“小车”代替锤子。
追问：你有什么办法使小车获得动能？（推、从斜面上滑下来）
小车的动能大小如何比较？（对物体做功）
如何使小车的速度可控？（放在斜面上）
为何同一辆小车放在斜面的不同高度由静止释放？（控制到达水平面速度
你是否有依据可以证明？（实验）
猜想：以小车为例，想一想要将木块撞击地更远，你有哪些办法？据此猜想动能大小可能与哪些因素有关？
思考：（1）怎样比较动能的大小？
（2）怎样改变m？怎样改变v？要用到何种研究方法？（补充信息快递）
学生实验：探究动能大小与哪些因素有关
追问：不同质量的小车在斜面的同一高度由静止释放，到达水平面的速度是否相同？你是否可以用实验来证明？（不同质量的小球在同一斜面同一高度由静止自由释放）
根据实验设计出表格，并将实验数据填入，分析论证。
分析论证：物体动能的大小与物体的速度和质量有关，速度越大，质量越大，物体所具有的动能就越大。
动能的实际应用
实例分析：1）为什么要规定汽车在公路上行驶的最大速度？为什么大卡车的限速要比小汽车低一些？
2）WWW1通常，载重汽车造成的车祸比小轿车造成的车祸严重得多，这是为什么？（速度相差不大时，质量大，动能较大）但也有例外，这又是为什么？（虽然质量小，若速度非常大，动能也会很大。）
3）风力发电装置，什么情况下发电更多，用实验装置演示。
有些物体没有运动，也具有能量。如被拉开的弹弓、举高的物品，这些物体并没有运动，但是有做功的趋势，所以他们具有的能量称为势能。
第二课时
第二模块：势能
1．弹性势能
学生展示：利用压缩的弹簧、弯曲的直尺等弹开小车
分析：压缩的弹簧、弯曲的直尺可以对小车做功，表明发生弹性形变的物体具有能量，这种能量叫做弹性势能。
思考：若要将小车弹得更远，怎么操作？
演示与分析：弹性形变越大，物体的弹性势能就越大。
2．重力势能
被举高的物体能对桩做功，也具有能量，这种由于被举高而具有的能量，叫做重力势能。
思考：想要把“桩”打得更深一些，可以采用哪些方法？
学生演示：用质量更大的“重锤”、将“重锤”举得更高
分析：以上现象说明了什么问题？（质量越大、高度越高，物体具有的重力势能就越大。）
第三模块：动能和势能的转化
过渡：下落中的小球是否具有哪些能量？（动能、重力势能）下落过程中这些能量大小如何变化？（动能增大、重力势能减小）
分析：可以这样表述，小球下落过程中重力势能转化为动能。
课堂小结：
本堂课中，我们通过探究，发现了决定动能、势能大小的因素，结合大量实例，了解到动能和势能是可以相互转化的。
作业布置：
请阅读“生活.物理.社会”，你会发现海洋中还蕴藏着大量的机械能有待我们去开发和利用。
WWW6，完成小制作，比一比谁的卡片跳得高，想一想在此过程中弹性势能、动能、重力势能是如何转化的？
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