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    2021-2022学年度浙教版九年级科学上册教案 第3章 第2节 机械能
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    2021学年第2节 机械能教案设计

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    这是一份2021学年第2节 机械能教案设计,共7页。


    1、知道物体由于运动而具有的能叫动能,知道动能的大小与物体的质量和运动速度有关。
    2、知道重力势能及重力势能的决定因素,了解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的转化,了解机械能和其他形式的能的转化实例。
    动能、势能 动能和势能的转化。
    引入:
    图片出示“小鸟”、“飞机”,提问“两者有何联系?”
    ――小鸟撞飞机
    师:大飞机“害怕”小飞鸟 [来源:学+科+网Z+X+X+K]
    新闻:2001年12月1日,南航某航班在海口机场正常起飞.当飞离地面一定高度时,飞机左侧发动机传来的声音出现异常,反应机敏的机组迅速采取行动,确认发动机各项工作参数正常,机组驾驶飞机继续飞行.一个小时后,飞机在广州白云机场安全降落.经地面机务人员检查,确认飞机遭到小鸟“袭击”.出现异常的左发动机有明显的鸟击痕迹,叶片变形,另有残余的小鸟羽毛和腥味.
    据了解,小鸟一直是航空公司的“心头大患”,历史上曾有多次因飞鸟撞击而造成飞机损坏,甚至机毁人亡的恶性事件.在高空中,一只飞鸟与正快速飞行的飞机相撞会粉身碎骨,而由高级合金制造的飞机机体也会严重受损。 那为什么会造成这样的事故呢?
    ――原来这都和动能有关 今天我们学习最常见的能的形式——动能和势能
    一、动能
    师:什么是动能?
    科学中把物体由于运动而具有的能叫动能。一切运动的物体都具有动能。
    师:你能举出我们身边具有动能的物体吗?
    生:举例各种具有动能的物体(奔跑的运动员,飞翔的飞机、转动的风扇、奔流的河水,射出去的子弹,被吹动的空气具有动能。)
    师:用手仍出去的子弹有动能吗?它的动能与射出的子弹相比要小,可见,动能有大小之分。
    你认为物体动能的大小与哪些因素有关?
    科学探究的步骤:提出问题、建立假设、设计实验方案、通过实验得出结论。
    提出问题:让学生物体的动能大小和什么因素有关?
    建立假设:根据生活经验猜测 -------和质量、速度有关
    设计实验方案:(控制变量)学生讨论
    演示实验(学生演示)
    1、将小车放置斜面一定高度释放后撞击木块;第二次在小车上放置重物在斜面同一高度释放撞击同一木块。比较木块移动的距离。
    师:这个实验说明了什么?
    生:说明了物体的动能大小跟它的质量有关,速度相同时,质量越大,动能越大。
    2、将小车放置斜面较低的高度释放后撞击木块;第二次将小车放置斜面较高的高度释放后撞击木块。比较木块移动的距离。
    师:这个实验又说明了什么?
    生:说明物体的动能大小跟它的速度有关,同一物体速度越大,动能越大。[来源:Z。xx。k.Cm]
    师:通过从刚才的实验,我们可以得出怎样的结论?
    生:运动的物体所具有的动能和质量、速度有关。质量越大,动能越大;速度越大,动能也越大。
    课堂练习(我知道)
    (1)一辆汽车突然加速行使,它的动能______。
    (2)火车进站时做减速运动,它的动能______,停止后,它的动能______。
    (3)洒水车在马路上匀速前进并正在洒水,它的动能______。
    师:运动的物体具有动能,除了刚才小鸟,还有哪些方面,动能会对人类造成危害?
    生:台风、洪水、地震、泥石流等对人类的危害,汽车高速行使等
    师:我们人类有没有对动能进行利用?来为我们服务
    生:如风力、水力发电,各种动力机械等
    过渡:近年来,温州的经济发展迅猛。各地都有不少建筑工地。当我们从工地附近走过时,会看到工地上会有一些安全警示牌,同时你也会特别地小心。你知道安全警示牌的内容吗?你又会担心什么?

    当心落物 当心吊物 必须戴安全帽
    ――担心落物。那么落物的动能又是从哪儿来的呢?
    ――势能转化而来。
    二、势能
    ㈠重力势能:
    师:势能有两种类型,物体由于被举高而具有的能叫重力势能。
    探究:重力势能的决定因素是什么?
    甲乙两人合作。甲双手拉平白纸,乙拿圆珠笔将笔尖向下在不同高度落向纸面,观察笔对纸的破坏情况。
    师:你有什么结论?
    师:书上是怎么做的 器材:矿泉水瓶、水、沙子
    如何利用所给进行假设的检验
    如何在实验中控制有关的变量
    结论:物体的质量越大,位置越高,具有的重力势能就越大。
    ㈡弹性势能:
    演示:取出一音乐盒,上好发条,使其发出动听的声音,同时也可看到风车不停地转动。
    提问:风车现在在运动,具有动能,发出声音,有声能,在上述过程中,是什么能转化为了动能和声能? ――弹性势能
    师:由于发生形变而具有的势能叫弹性势能。
    学生举例说明具有弹性势能的各种物体。如拉长的弹簧,压扁的皮球,弯曲的钢锯条,上紧的钟表发条,弹弓、弩、机械手表等。
    讨论:1、以射箭为例,说明弹性势能的决定因素
    2、机械表:利用表内卷紧的发条所具有的弹性势能,驱动齿轮和指针走动。
    结论:弹性势能的大小跟物体的形变的大小有关。物体的形变越大,弹性势能就越大。
    师:动能和势能统称为机械能。一个物体可以既有动能,又有势能,
    课堂小练:说明下列物体具有什么形式的机械能:
    ①在海上行驶的轮船;
    ②高空中云彩里的小冰粒;
    ③拉长的弹弓橡皮条;
    ④空中飞行的子弹。
    师:一个物体具有机械能,可以具有动能和势能,也可以只具有动能或者只具有势能.
    机械能=动能+势能
    过渡: 过山车:当过山车在高处在没有任何动力的情况下会高速下滑至铁轨后,便从环内壁向上爬升,并贴着轨道绕了一圈,然后冲上了凌空的“断桥”。车子在“断桥”处静止下来,然后又倒着回去,回到了起点,真是刺激!没有动力,小车是如何动起来的呢?
    ――是通过势能转化而来的
    三、动能和势能的转化
    演示:摆球的摆动 滚摆的运动
    讨论:球在最高点时的速度为零,摆锤向下摆动过程中,重力势能变小,速度变大,摆锤的动能增大。当摆锤向上转动过程中,速度变小,摆锤的动能减小,重力势能增大。
    结论:说明动能和重力势能是可以相互转化的。
    思考:在上述两个实验中,小球和滚摆每次上升的高度都在减小,最后会停在最低点,你知道机械能到哪里去了吗?是为什么吗?
    ――由于受到摩擦等阻力的缘故
    强调:如果没有受到摩擦等阻力,动能和势能在相互转化过程中,机械能的总量保持不变。
    说一说:让学生根据课本上的两幅图(撑杆跳、水力发电)来说一说其中能量是如何转变的。
    师:你还能举出哪些实例说明动能与势能间相互转化的应用吗?
    如:踢出去的足球在空中沿一条曲线(抛物线)运动过程中
    足球在上升阶段动能转化为重力势能;在下降阶段重力势能转化为动能。
    讨论:人造卫星绕地球沿椭圆轨道运行
    在近地点时,速度最大,动能最大;此时离地面最近,重力势能最小。卫星由近地点向远地点运行时动能减小,重力势能增大,动能向重力势能转化。直到远地点时,动能最小,重力势能最大。卫星由远地点向近地点运行时,重力势能向动能转化。在卫星运行过程中,不断地有动能和势能的相互转化。
    小结:在动能和势能的相互转化过程中,必定有动能和势能各自的变化,而且是此增彼减。
    课堂总结:通过这节课的学习,你又解决了哪些问题?
    课堂小练:你看见过杂技里的蹦床表演吗?演员从高处跳下落在绷床上,又被弹起。说明在这个过程中机械能的转化。
    1.人下落时的能量是怎么转化的?
    第一阶段:高处→ 接触蹦床 重力势能转化为动能
    第二阶段:接触蹦床→蹦床的最低处 动能转化为弹性势能
    人上升时的能量又是怎么转化的?
    第二课时
    1.知道动能和重力势能、弹性势能可以相互转化,并能举例说明。
    2.能解释一些有关动能、重力势能、弹性势能相互转化的简单物理现象。
    动能和重力势能、弹性势能可以相互转化。
    1.复习:
    手持粉笔头高高举起。以此事例提问:被举高的粉笔具不具有能量?为什么?
    2.引入新课
    学生回答提问后,再引导学生分析粉笔头下落的过程。首先提出,当粉笔头下落路过某一点时,粒笔头具有什么能量?(此时既有重力势能,又有动能)继而让学生比较在该位置和起始位置,粉笔头的重力势能和动能各有什么变化?(重力势能减少,动能增加)
    3.进行新课
    在粉笔头下落的过程,重力势能和动能都有变化,自然界中动能和势能变化的事例很多,下面我们共同观察滚摆的运动,并思考动能和势能的变化。
    实验1:滚摆实验。
    出示滚摆,并简单介绍滚摆的构造及实验的做法。事先应在摆轮的侧面某处涂上鲜明的颜色标志,告诉学生观察颜色标志,可以判断摆轮转动的快慢。
    引导学生复述并分析实验中观察到的现象。开始释放摆轮时,摆轮在最高点静止,此时摆轮只有重力势能,役有动能。摆轮下降时其高度降低,重力势能减少;摆轮旋转着下降,而且越转越快,其动能越来越大。摆轮到最低点时,转动最快,动能最大;其高度最低,重力势能最小。在摆轮下降的过程中,其重力势能逐渐转化为动能。 摆轮上升过程中,摆轮的动能逐渐转化为重力势能。
    实验2:单摆实验。
    此实验摆绳宜长些,摆球宜重些。最好能挂在天花板上,使单摆在黑板前,平行于黑板振动,以便在黑板上记录摆球运动路线中左、右最高点和最低点的位置。分析单摆实验时,摆球高度的变化比较直观,而判断摆球速度大小的变化比较困难,可以从摆球在最高点前后运动方向不同,分析摆球运动到最高点时的速度为零,作为这一难点的突破口。顺便指出像单摆这种往复的运动,在物理学中叫做振动。
    摆锤向下摆动过程中,重力势能变小,速度变大,摆锤的动能增大。当摆锤向上转动过程中,速度变小,摆锤的动能减小,重力势能增大。
    综述实验1、2,说明动能和重力势能是可以相互转化的。
    [思考]:在上述两个实验中,我们发现小球和滚摆每次上升的高度都在减少,最后会停在最低点,你知道机械能到哪里去了吗?若没有摩擦阻力,摆锤和滚摆将怎样运动?
    小球和滚摆每次都会上升到原来的高度。这就是说,如果没有摩擦阻力,动能和势能在相互转化的过程中,机械能的总量保持不变。
    师:自然界中动能和势能相互转化有着广泛的应用。如:108页跳高和水力发电站。
    师:你还能举出哪些实例说明动能与势能间相互转化的应用吗?
    动能和势能的相互转化,有些事例比较复杂。例如:踢出去的足球在空中沿一条曲线(抛物线)运动过程中,动能和势能是如何相互转化的呢?
    (板画足球轨迹,依图分析)首先我们来分析足球离地面的高度的变化,这是判断足球重力势能变化的依据。很明显,在上升过程中足球的重力势能增加;在下降过程中重力势能减少。接着再分析足球的速度。足球在最高点时不再上升,说明它向上不能再运动。所以,足球在上升过程中,速度逐渐变小;在下降过程中速度又逐渐变大。通过以上分析,可以看到足球在上升阶段动能转化为重力势能;在下降阶段重力势能转化为动能。
    人造卫星绕地球沿椭圆轨道运行,它的位置离地球有时近、有时远。(出示我国发射的第一颗人造卫星轨道图)现以我国发射的第一颗人造卫星为例,它离地球最近时(此处叫近地点)离地面439公里,离地球最远时(此处叫远地点)离地面高度是2384公里,它绕地球一周的时间是114分钟,它在近地点时,速度最大,动能最大;此时离地面最近,重力势能最小。卫星由近地点向远地点运行时动能减小,重力势能增大,动能向重力势能转化。直到远地点时,动能最小,重力势能最大。卫星由远地点向近地点运行时,重力势能向动能转化。在卫星运行过程中,不断地有动能和势能的相互转化。
    4.小结
    (1)在动能和势能的相互转化过程中,必定有动能和势能各自的变化,而且是此增彼减。
    (2)动能的增减变化,要以速度增减来判断。
    (3)重力势能的增减变化,要以物体离地面高度的增减变化来判断。
    (4)判断弹性势能的增减,要根据弹性形变大小的变化。
    5.练习:
    6.布置作业
    观察:
    ①落地瞬间,球速变化?篮球形状变化?
    ②弹起瞬间,球速变化?篮球形状变化?
    下列物体各具有哪种能.
    ①沿平直轨道行驶的火车. _______
    ②被拉长的橡皮筋. _______
    ③被拦河坝挡住的河水. _______
    ④正在空中下落的伞兵. _______
    ⑤在路上行走的人. _______
    ⑥被拧紧的钟表发条._______
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