0 0 类别 : 教案

《动能和势能》教案 【课前复习】 关于能量的知识，我们在以前的学习过程中接触过．你能回答以下几个问题吗？ 1．能量的单位是什么？2．你能利用已学的知识，举出三个有能量的物理知识点和三个能 量转化的过程吗？ 这两个问题对你来说并不难，看你回答得是否正确：能量的单位是焦耳，简称为焦， 符号是J，我们在学习过程中接触到声能，例如利用声的能量可以清洗眼镜，还有光能、电 能等，能量转化的过程我们也学过很多，例如，电流通过电热器时，电热器发热，这时电 能转化成热能，太阳能电池在应用时，是将太阳能转化成电能，电灯发光时，是电流在做 功，将电能转化成光能． 现在，你看一看书上“动能和势能”这节内容，将下列填空题完成： 1．物体由于(　　　　 )而具有的能，叫做动能．2．(　　　　 )相同的物体，运动 的(　　　　 )越大，它的动能越(　　　　 )，(　　　　 )相同的物体，质量越大，它的 动能也就越(　　　　 )．3．物体由于(　　　　 )而具有的能量，叫做重力势能．4．物 体由于(　　　　 )而具有的能量叫做弹性势能．5．重力势能大小与物体的质量和被举高 的(　　　　 )有关． 【学习目标】 1．理解动能和重力势能，能用实例说明物体的动能和势能； 2．知道弹性势能； 3．通过实例了解能量及其存在的不同形式； 4．能简单描述各种各样的能量和我们 生活的关系． 【基础知识精讲】 1．动能 在描述物体的状态时，我们说物体或是静止的，或是运动的．运动的物体似乎比静止 的物体有“优势”，我们来分析一下． 流动的水会使浮于其上的竹排变得运动，子弹从枪膛射出后，运动速度很快，能将靶 面击穿，你开过碰碰车吗？每辆碰碰车周围都围有充气的橡胶圈，当你和别人的碰碰车相 撞时，会发现橡胶圈变形，这也是由于它们相撞前有运动速度造成的．那么流水、子弹、运 动的碰碰车，或是说运动的物体到底有什么“优势”？ 原来，这些运动的物体都具有能量，我们简单地称之为能． 那么，物体由于运动而具有的能，叫做动能．这就是动能的定义． 一切运动的物体都具有动能．例如，行驶的汽车，抛出的石块，踢出的足球，坠落的 陨石等，都具有动能． 可能你有这样的疑问，对于不同的运动物体，它们具有的动能一定相同或是一定不同 吗？对于同一物体，它的动能大小是固定不变的吗？要解决这一问题，我们来学习下面的 知识． 2．影响动能大小的因素 这是一个需要用实验来探究的问题，在设计实验之前，我想让你先来猜想一下：动能 的大小可能与什么因素有关？ 你的第一个猜想一定是动能大小与运动速度有关吧！除此之外，你还有其他的猜想吗？ 同样速度行驶的货车和出租车，假设撞在电线杆上，货车将其撞弯的程度要比出租车严重 看来动能的大小与质量的大小似乎也有关系．它们的具体关系是什么，我们用实验来探究 吧． 如图 14-1所示，铁球 A从斜面上滚下，碰到木块 B时，会将 B撞出一段距离．在同样 教育部重点推荐学科网站、初中物理新课标教学专业性网站---《初中物理在线》。5000余个精品课件、上万套 精品教案、试卷，让您的每一节课都能在这里找到合适的教学资源。 的斜面上滑下，并使木块在同样的平面上滑动，这样，我们就可以通过木块 B移动的距离远近，来判断铁球 A的动能大小，很显然，木块 B滑出得越远，铁球 A的动 能就越大． 以上就是我们进行探究实验的原理．所用的 器材，还应再加一个铁球 C，A与 C的质量不同， mA＞mC．准备好器材后，我们就可以开始实验了． 图 14-1 在进行实验时，你注意一定要使用“控制变量法”．因为我们想研究的是运动速度、质 量分别与动能的关系，所以应先将不参与研究的变量稳定才行． 当铁球 A在斜面上的位置越高时，它滑下后运动速度就越大，这样我们将铁球 A放在 斜面不同的高度，就可以获得不同的运动速度．但做实验时，用同一个铁球才行，因为这 样能保证运动物体的质量不变．把铁球 A放在斜面不同高度上，将其位置每次都上升一段 高度，然后观察木块 B被撞远的距离，比较每次木块 B移动的距离，把结果填入下列表格 1 中． 表格 1 表格 2 铁块 A将 B撞远的距离（m） 铁块 C 将 B 撞远的距离 （m） 高 度 相 同 时 （h1） 高 度 相 同 时 （h2） 然后，我们应将运动速度稳定下来，研究质量和动能的关系．用铁球 A和铁球 C分别 从斜面上滑下，但应保证A和 C下滑前位于斜面高度相同，观察铁球 A和铁球 C将 B撞远的 距离，将结果记录在上面的表格 2中． 通过实验我们可以得到如下结论：在质量相同时，物体的运动速度越大，它的动能越 大．在物体运动速度相同时，质量越大，它的动能就越大． 你也能得到这样的结论吗？ 3．势能的分类，势能和动能是不同种形式的能量．势能分为两类：重力势能和弹性势 能．我们一一来学习． 4．重力势能 滑雪运动员从高处滑下来时具有了动能，是因为缆车将他送到山顶时给他的身体存储 了能量；在沙滩上打排球的年轻人跳起下落时，会将沙滩踩出两个深坑，也是因为他腾空 跳起时给身体存储了能量；还有从高层建筑上扔下的西瓜皮，会将停在建筑物旁的汽车砸 出很深的伤痕，也是因为西瓜皮在建筑物高处时具有了能量． 上述情况中物体所具有的能量叫重力势能，它的定义为：物体由于被举高而具有的能 量，叫重力势能． 教育部重点推荐学科网站、初中物理新课标教学专业性网站---《初中物理在线》。5000余个精品课件、上万套 精品教案、试卷，让您的每一节课都能在这里找到合适的教学资源。 次数 项目 1 2 3 A在斜面上所处高度（m） B被撞后所处的距离（m） 处于高处的物体都具有重力势能．这里的“高处”是指对地面有一定的高度，高山上 的人、石块都有重力势能，在高空飞行的飞机也具有重力势能．可以说，不论物体是静止的 还是运动的，只要它处于高处，就具有重力势能． 5．影响重力势能大小的因素 要研究影响重力势能大小的因素，可以采用与研究影响动能大小因素的类似的方法． 那么，你要先猜想一下：影响重力势能大小的因素有哪些呢？然后再用控制变量法分别研 究它们与重力势能的具体关系．在实验过程中，是运用高处下落的物体下落后所具有的破 坏力来判断它的重力势能的大小． 我们先来猜想一下影响因素是什么，我猜是高度和物体的质 量，你的猜想是什么？ 我们使用的实验器材是：一把刻度尺（它是用来测高度的）， 外形相同的一个铁球和一个木球，一个装有细沙的金属盆．我们 用铁球和木球从高处下落后进入细沙的深度，来判断它的重力势 能的大小．实验装置图如图 14-2所示． 首先，我们用铁球来做实验，因为同一铁块的质量相同，根据 刻度尺选择出三种高度值，如5 cm、10 cm、20 cm，分别将铁块 放在这三个高度上，让其下落，观察它落入沙坑中的深度．填入下 图 14-2 列表格 3中，比较结果得出结论． 第二次，我们用外形相同的铁球和木球进行实验，在刻度尺上选出同一刻度，例如 10 cm处， 5 cm处，20 cm处分别将铁球和木球放在10 cm处，或5 cm、20 cm处让其下落，观察它们落 入沙坑中的深度，填入下列表格 4中，比较结果得出结论． 表格 3 表格 4 根据实验结果我们发现：重力势能大小与质量和高度有关．相同质量的物体，离地面 越高，具有的重力势能越大，位于相同高度的物体，质量越大，具有的重力势能越大． 6．弹性势能 拉弯的弓能将箭射出去，是因为弓被拉弯时具有了能量，安装在弹簧门上的弹簧变形 后能将门弹回去，是因为弹簧变形后也具有了能量，被球拍击扁的网球，也具有能量． 以上物体具有了能量，是因为它们发生了形状的变化．当物体发生了弹性形变时，就 具有了能量．你可能要问，什么是“弹性形变”？通俗地讲，弹性形变是指物体发生形变 后，会自动恢复原形．例如，只要不对弹簧施加过分大的力，弹簧发生的形变就属于弹性 形变，否则，弹簧发生了形变后，不会恢复原状，就不属于弹性形变了． 发生弹性形变的物体具有的能量叫弹性势能． 弹性势能的大小与物体发生弹性形变的大小有关． 【学习方法指导】 教育部重点推荐学科网站、初中物理新课标教学专业性网站---《初中物理在线》。5000余个精品课件、上万套 精品教案、试卷，让您的每一节课都能在这里找到合适的教学资源。 同一铁球 B 高度 5cm 10cm 20cm 落入沙坑中的深度（cm） 高度 5cm 10cm 20cm 木球A落入沙坑中的深度（cm） 铁球 B落入沙坑中的深度（cm） 如何使用“概念性”知识解决问题． 在本节知识中，我们接触到了很多知识点，当然都是与动能和势能有关的知识．但知 识点过多，又给你的学习带来了一些不便，有些同学甚至会出现这种情况：面对问题的出 现，不知该从这么多知识点中选出哪一个来解决上述问题． 其实，对于像本节知识中的“概念性”知识的学习，我们也可以采取有效的方法将知 识理解和掌握，并能使用它们解决问题．我来教你这个办法，我们就以本节知识为例吧． 1．弄清知识点，理顺知识结构   度相关关因素：质量、速 定义动能          小相关关因素：弹性形变 定义弹性势能 高度相关关因素：质、量、 定义重力势力 势能 首先，我们应先将所学的知识点弄清，将知识结构列出．本节知识结构如图 14-3所示， 讲的内容为动能的定义、相关因素；重力势能的定义、相关因素；弹性势能的定义、相关因素 以及势能的分类． 2．按照知识点的性质和作用分类 对学习的知识点按照其性质和作用进行分类，这样在刚接触到这些知识点时就先设想 出“它能干什么”，使知识点的使用更有针对性，使用时才会更快、更好． 在本节中，我们很容易就能看出：动能和重力势能、弹性势能的定义属于一类，是定义 性质的，可以用来判断物体是否具有这种能量，动能的相关因素和重力势能的相关因素、弹 性势能的相关因素属于一类，可以用来判断动能、重力势能和弹性势能是否变化和如何变 化的． 做好这两步，用知识点解决问题时就变得容易多了．例如，一辆正在加速行驶的汽车， 它是否具有动能？如果有，它的动能是否变化，怎么变？根据我们的整理分类，解决这两 个问题就很容易了：是否具有动能，就看它是否符合动能的定义．因为货车在运动，所以 它具有动能．动能如何变化，就看动能的相关因素——质量和速度如何变化，在货车加速 时，其质量不变，但速度在不断增大，因此其动能是在不断增大的． 我讲的方法你掌握了吗？如果觉得自己会做类似的题了，可以自己找几道题试一试． 【拓展训练】 风能——富有诱惑力的能源 我国是世界上利用风能最早的国家之一．风帆船已有两千多年的历史，提水风车有 1300多年的历史．风能被人类利用已有上千年，今天仍然是一种富有诱惑力的能源．特别 是随着煤、石油、天然气的需求量日益增加，而储量逐渐减少，随着环境污染和生态平衡等 问题越来越受到人们的关注，对风能资源的开发和利用越来越受到各国的重视． 教育部重点推荐学科网站、初中物理新课标教学专业性网站---《初中物理在线》。5000余个精品课件、上万套 精品教案、试卷，让您的每一节课都能在这里找到合适的教学资源。 我国风力资源十分丰富，东南沿海地带、内蒙古地区、河西走廊、新疆北部及青藏高原大 部，有效风能密度都在 200 W/S2以上．现在内蒙古境内已有数千台风力发电机在工作，一 些地区已由“油灯粪火”进入了电气化．原来牧民使用电视机等电器用电池，每年要花三 四百元钱，现在 1台 100 W风力发电机每年耗费不足 10元，还可同时为 3户人家提供电力． 在江苏、浙江、云南等省的一些地区，大量使用风车用于农田排灌和沿海盐场的提水，经济 效益十分显著．内蒙古许多牧区采用风力提水机汲水，费用仅是用汽油机带动水泵抽水的 4 1 ． 我国 70年代开始研制风力发电机，现已有 40多种型号的风力发电机投入使用，有 50 W、100 W风力发电机，二级风可起动，抗大风能力可达 10级以上．18 kW和40 kW的中型 风力发电机已并入电网．舟山群岛用风力发电淡化海水，为海岛居民解决了饮水问题． 世界上有的国家把 100台 50 kW的风力发电机联网发电，可满足 1000多户家庭用电． 有的国家建造远洋商用帆船，以节约燃料． 【问题点拨】 1．馒头开始随列车一起运动，且速度较大，因此馒头具有较大的动能，当它把这些能 量释放出给这位被打的职工时，这位职工就能被小小的馒头砸伤了． 2．由资料中的数据可以看出，质量和速度相比，速度对物体的动能影响更大． 比较资料中“跑百米的运动员”和“飞行的步枪子弹”的动能，可以看到：虽然子弹 的质量比运动员的质量小很多，但其动能却约是跑百米运动员的 2倍，这是因为子弹的速 度比运动员大很多造成的．可见速度对物体的动能影响更大． 3．不能单凭水坝的高度来判断水的重力势能，因为重力势能的大小不仅与高度有关， 而且与物体的质量有关，如果水的质量足够大，也可能会有更大的重力势能． 4．在打夯过程中，夯锤被高高抛起，具有重力势能，下落时，重力势能逐渐减小，而 动能逐渐增大，是重力势能转化成了动能． 5．这道调查题非常有意义，既可以帮助你了解物理知识和交通知识，对你来说又是一次很 好的社会实践活动．因此，你应该去进行调查． 教育部重点推荐学科网站、初中物理新课标教学专业性网站---《初中物理在线》。5000余个精品课件、上万套 精品教案、试卷，让您的每一节课都能在这里找到合适的教学资源。