初中物理一 机械能教案设计

10.1 机械能

1.了解能量的初步概念.

2.知道能量、动能、重力势能、弹性势能的概念及其决定因素,并能解释简单的现象.

3.知道势能和动能相互转化,并能解释简单的现象.

4.知道机械能守恒定律.

【重点难点】

重点:探究动能、重力势能和弹性势能的影响因素,让学生体验探究的过程.

难点:学生设计完成探究实验.

【新课导入】

导入1:实验导入[来源:Zxxk.Com]

出示斜槽,并演示钢球从斜槽上滚下,在水平桌面上撞击木块,使木块移动了一段距离.让学生分析碰撞过程中,做没做功?利用学生分析的结果“钢球对木块做了功”引入能量的概念:一个物体能够做功,我们就说它具有能量.(板书章节课题)

导入2:复习引入

复习提问:

1.为什么在高速公路上要限制汽车的最大行驶速度?并且轿车和大型货车的最大限制速度不同?

2.人脚踩滑板从高处滑下,为什么会越来越快?

我们学习了这节课的内容后,同学们便会明白其中的道理了,从而引入新课.

【课堂探究】

一、能量

教师讲解:一个物体能够做功,我们就说它具有能量.由此可见在物理学中,能量和功有着密切的联系,能量反映了物体做功的本领(具有做功的本领不一定是物体正在做功,例如,静止在高山上的石块),不同的物体做功的本领也不同.一个物体能够做的功越多,表示这个物体的能量越大.

能量的单位:焦(J)

二、动能

1.提出问题:实验中钢球撞击木块能够做功,但若将钢球停靠在木块一侧(边讲边演示),这时的钢球并不能推动木块做功.对比前后两个实验,思考一下,钢球是由于什么原因而具有的能量?怎样才能使木块被推的更远呢?

2.学生分析得到动能是由于运动而具有的能量.引导学生广泛地列举事例,说明运动的空气、水和各种物体都能够做功,而具有动能.概括出“一切运动的物体都具有动能”.

影响动能的因素可引导学生根据问题(怎样才能使木块被推的更远呢?)设计如下实验进行探究(如教材第3页图103)

A.同一小球从不同高度滚下,会有什么不同现象?

B.不同质量的小球从同样高度滚下,会有什么不同现象?

教师引导学生分析实验过程和实验方法,从而得出结论.

3.结论:(1)动能:物体由于运动具有的能叫做动能.

(2)动能的影响因素:质量相同的物体,运动的速度越大,它具有的动能越大;运动速度相同的物体,质量越大,它具有的动能就越大.

三、重力势能

1.提出问题:静止在高山上的石块它由于什么原因具有能量?如何使举高的铅球落到沙坑,砸出的坑更深?

2.学生分析得到重力势能是由于物体被举高而具有的能量.影响重力势能的因素可引导学生根据问题(如何使举高的铅球落到沙坑,砸出的坑更深?)设计如下实验进行探究(如教材第4页图105)

A.同一铁块从不同高度下落,会发生什么不同现象?

B.质量不同的铁块从相同高度下落,会发生什么不同现象?[来源:学科网ZXXK]

教师引导学生分析实验过程和实验方法,从而得出结论.

3.结论:(1)重力势能:物体由于被举高而具有的能叫重力势能.

(2)重力势能的影响因素:物体的质量越大,位置越高,具有的重力势能就越多.

四、弹性势能

1.提出问题:拉长的橡皮筋能将纸弹弹出,(演示)它是由于什么原因而具有的能量?怎样才能使纸弹弹得更远?

2.学生分析得到弹性势能的定义(给学生讲一下弹性形变)、影响弹性势能的因素,可引导学生根据问题(怎样才能使纸弹弹的更远?)寻找方法.为加深印象可补充一个实验将两个性质相同弹簧,压缩到不同的长度.先后将拉紧弹簧的绳烧断,两次砝码被弹起的高度不同.弹簧压得越紧,放松时它做的功越多,表示它的弹性势能越大.

3.总结:(1)弹性势能:物体由于发生弹性形变而具有的能叫弹性势能.

(2)弹性势能的影响因素:同一弹性物体的弹性形变越大,具有的弹性势能就越多.

五、机械能

1.让学生分析在桌面上滚动的钢球具有什么能?通过分析得知滚动的钢球既有动能,又有势能.

板书:动能和势能的和称为机械能.

2.做单摆实验,学生确定单摆在运动过程中何处动能最大,何处势能最大,分析动能和势能是如何转化的.(可从它们的影响因素来分析)并让学生列举其他动、势能转化的例子.

3.提出问题:动能和势能间相互转化有什么规律?

4.通过教材第5页图107单摆实验进行探究,让单摆第一次由最高点滚下,上升后还能大体回到原来的出发点.再继续观察,单摆每次上升的高度逐渐减小.让学生尝试分析其中的原因.

5.总结

(1)动能和势能之间可以相互转化,在只有动能和势能相互转化的过程中,机械能的总量保持不变.

(2)机械能和其他形式的能之间可以相互转化,在转化过程中,能的总量保持不变.

(1)知识:

(2)方法:控制变量法、转换法

1.静止坐在教室内学习的同学们　具有　(填“具有”或“不具有”)能量.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,这只球具有的总机械能是　9　J. 

2.说出下列物体各具有什么形式的机械能:

(1)在平直公路上行驶的汽车　动能　; 

(2)悬挂着的日光灯　重力势能　; 

(3)正在降落的跳伞运动员　动能和重力势能　; [来源:学科网]

(4)被压缩的弹簧　弹性势能　. 

3.某空降兵在空中匀速下降的过程中,他的动能　不变　,势能　变小　,机械能　变小　(选填“变大”“变小”或“不变”). 

4.装满水的洒水车,在一段平直公路上匀速直线前进,它在向公路两旁的花木喷水的过程中,洒水车的动能将　变小　,机械能将　变小　.(选填“变大”“变小”或“不变”) 

5.下列物体在运动过程中,动能转化为重力势能的是(　D　)

A.雪橇从山坡滑下

B.玩具弹簧枪将“子弹”水平射出

C.雨滴从屋檐落向地面

D.斜向上射出的枪弹上升的过程

6.下列过程中,属于弹性势能转化为动能的是(　C　)

A.推开弹簧门的过程

B.用力拉开弹弓橡皮条的过程

C.玩具弹簧枪将“子弹”水平射出

D.跳水运动员将板踏弯的过程

人造地球卫星的机械能转化

[来源:学科网ZXXK]

人造地球卫星在大气层外绕地球运行.它的速度很大,有的一天内可以绕地球飞行几圈到十几圈.人造地球卫星广泛用于全球通信、军事侦察、气象观测、资源普查、环境监测、大地测量等方面.

许多人造地球卫星沿椭圆轨道绕地球运行.离地球最近的点叫做近地点,离地球最远的点叫做远地点.卫星在大气层外运行,不受空气阻力,只有动能和势能的转化,所以机械能守恒.卫星在远地点时,势能最大,在近地点时动能最大.

人造卫星由近地点向远地点运行时,动能减小,速度减小,卫星相对地面的高度增加,重力势能增加,它的动能转化为重力势能;人造卫星由远地点向近地点运行时,动能增大,速度增大,卫星相对地面的高度减小,重力势能减小,它的重力势能转化为动能.[来源:Z|xx|k.Com]