教学目标
1、了解能量的初步概念.
2、知道什么是动能及影响动能大小的因素.
3、知道什么是重力势能和弹性势能及影响势能大小的因素.
4、能举例说明物体的动能、重力势能、弹性势能.
5、能用动能、势能大小的因素解释简单的现象.
6、通过演示实验、生活中的现象归纳和总结,提高学生观察、比较、想象、归纳的能力.
教材分析
本节教材首先在学生学过的功的知识的基础上,直接从功和能的关系引入了能量的初步概念,不追求严密性.这是因为初中只要求学生对能量的概念有初步的认识.教材列举了风、流水等能够做功,以便使学生对运动物体具有能量形成比较清楚的具体印象,同时也为讲水能和风能的利用埋下伏笔.由此引出了动能的概念,用实验说明动能的大小跟速度、质量的关系,能够培养学生的观察分析能力,势能的教学也是从做功的角度先引入势能概念,再由实验或观察生活中的现象学习势能的大小的决定因素.最后,教材给出了机械能的概念,并指出动能、势能、机械能的单位和功的单位相同,都是焦耳.
教法建议
对于能量的引入,可以从一些涉及能量的词中,知道“能”是重要概念.再联系做功的知识,列举实例如课本上的实例和演示小实验.
用学生自主学习的方法,让学生列举运动物体能做功的现象,并分析这些不同事物的相同点,进而得出运动的物体具有的能量是动能的结论.进一步用实验或多媒体资料发现动能大小的决定因素,并进而用学到的知识,即动能定义、动能大小的决定因素来分析和解释生产和生活中的现象.
对于重力势能和弹性势能的学习,也用同样的方法,可以设计与动能相同的学习框架,让学生用科学探究的方法学习,同时学生可以加深体验学习物理的方法和感觉到学习物理的乐趣.
对于机械能的学习,可以用学生阅读课本或提供给学生的阅读材料,教师进行总结,注意要用联系实际的事例使学生能够分析机械能的实际问题,并理解动能和势能统称为机械能中“统称”的含义.
--示例
第一节动能和势能
【课题】动能和势能
【重点和难点分析】动能和势能概念的建立.重力势能概念建立:由于实际看到的下落物体做功都表现为有速度的物体的做功,所以在建立重力势能概念时,要强化能够做功的物体就有能量.
【教学过程()设计】
1,引入新课
由于能量和做功的概念有密切的联系,所以通过一些问题引导学生由功和能的关系理解能量的概念.提供学生思考的问题有:怎样才算做功了;功的必要条件和单位;分析具体实例引入能量的概念.
实验:演示钢球从斜面上滚下,在水平面上撞击木块,使木块移动一段距离,学生分析在碰撞过程中,做功的情况.由分析结果“钢球对木块做了功”引出能量的概念“一个物体能够做功,我们就说它具有能量.可见在物理学中,能量和做功有密切的联系,能量反映了物体做功的本领.一个物体能做的功越多,这个物体的能量越大.
2,新授课:动能
1),动能概念的建立
观察和分析生活中的实例:风吹动帆船航行,空气对帆船做了功;急流的河水把石头冲走,水对石头做了功,运动的钢球打在木块上,把木块推走,钢球对木块做了功.
利用板图帮助学生找到不同现象的共性的内容:运动的物体能够做功,我们把它们所具有的能量称为“动能”.
从板图上,学生应当能够总结出“物体由于运动具有的能量称为动能”.
根据学生的具体情况,可以由学生总结结论,也可以教师帮助学生逐步的寻求共同点,得到结论.
2),动能大小的决定因素
实验步骤1:让同一个钢球在斜面的不同位置上滚下,观察小球撞击木块的现象,并分析得到的结论.
学生在观察过程中要思考的问题:钢球先后从不同高度处滚下的原因;撞击距离的远近说明了什么;做功多少说明了什么;实验结论.
分析过程:同一个钢球,原来的位置越高,滚到斜面下端时的速度越大,把木块推得越远,做的功越多,说明具有的动能越大,所以动能的大小与物体运动速度有关.
实验步骤2:观察钢球和木球在斜面的同一高度处滚下,撞到平面上的木块发生的现象,并分析实验的结论.
学生在观察过程中思考的问题:钢球和木球从斜面的同一高度处滚下的原因;撞击木块的远近说明了什么;做功多少说明了什么;实验结论.
分析过程:钢球和木球从斜面的同一高度处滚下,到达斜面底部时速度相同,钢球的质量大,把木块推得远,做功多,具有动能大,所以动能的大小还与物体的质量有关.
综上所述:物体的动能大小和物体的质量、运动速度有关.
3,新授课:势能
1),力势能概念的建立及其大小的决定因素
引导学生观察分析重锤具有做功能力,因而具有能量:重锤被举高,当下落时,能够把木桩打入地里,对木桩做功,所以它因能够做功而具有能量,我们把这种能量称为重力势能.
学生列举生活中存在重力势能的实例.并结合实例分析出物体和地面有高度差就有重力势能(可以让学生知道我们都是以地面为参考,来分析重力势能的)
学生从实例中分析重力势能的大小的决定因素,并结合实际现象分析是否有重力势能、重力势能大小比较、重力势能的变化三个方面的问题.
2),弹性势能概念的建立及其大小的决定因素
建议学习方法为学生阅读,并回答问题:什么是弹性势能;举例说明物体具有弹性势能可以做功;分析压缩弹簧被放松而做功的实例;列举并分析弹性势能大小比较和弹性势能变化的实例.
4,新授课:机械能
讲清机械能上动能和势能的统称其中统称的含义:表示动能和势能都属于机械能,即机械能有两种表示方式:动能和势能.一个物体既可以有动能也可以有势能.
【板书设计】
探究活动
【课题】分析玩具小车在运动过程中的能量转化
【组织活动形式】学生小组
【活动方案参考】
1、观察小车的传动结构,在上紧发条时和松开发条时的情景;思考弹性势能大小和做功多少的关系.
2、看看市场或超市中还有哪些上发条的小车.
3、观察现在流行的儿童玩具靠什么发动的.
【评价】
1、材料全班共享.
2、写出观察和分析的过程报告.
3、从网上查找的资料,要列出学习过程清单.
动能和势能的转化教学设计
(一)教学目的
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。
(二)教具
滚摆、单摆,斜槽,弹簧片,木球,人造地球卫星的挂图等。
(三)教学过程
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,粉笔头具有什么能量?(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,没有动能。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。
仿照摆轮下降过程的分析,得出摆轮上升过程中,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。
综述实验1、2,说明动能和重力势能是可以相互转化的。
实验3:弹性势能和动能的相互转化。
演示课本图1—7动能和弹性势能的转化实验。实验可分两步做。首先手持着木球将弹簧片推弯,而后突然释放木球,木球在弹簧片的作用下在水平槽内运动。让学生分析在此过程中,弹性势能转化为动能。第二步实验,让木球从斜槽上端滚下,让学生观察木球碰击弹簧片的过程。然后,依据课本图1—7,甲→乙图和乙→丙图分析动能转化为弹性势能和弹性势能转化为动能的过程。得出:动能和弹性势能也是可以相互转化的。
自然界中动能和势能相互转化的事例很多。其中有一些比较直观,例如:物体从高处落下、瀑布流水等这些事例也可以让学生列举,说明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。
人造地球卫星在运行过程中,也发生动能和重力势能的相互转化。人造地球卫星大家并不陌生,然而围绕人造卫星,同学们还有许多的谜没有揭开。例如:人造卫星为什么能绕地球运转而不落下来?在人造卫星内失重是怎么回事?等等,这些问题还有待于同学们进一步学习,今天我们只讨论卫星运行过程中,动能和重力势能的相互转化。
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
通过“想想议议”问题的讨论,进一步认识动能和势能的相互转化。
(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。
说明
1.滚摆实验能直观地表现动能和势能的转化。它的优点在于能量转化的过程比较缓慢,摆轮高度变化明显、直观,摆轮转动快慢变化也能直接观察。实验中应充分发挥上述优点,为此要注意以下几点。
(1)摆轮的轴应相对细些,以减缓摆轮的升降速度。固定摆绳时,应穿过轴的横孔,不宜用缠绕的方法固定,以防打滑。
(2)要在摆轮的侧面某处涂上鲜明的颜色标志,便于观察摆轮速度的变化。
(3)摆轮应当边缘厚重,以增大转动惯量。
2.关于人造卫星的知识,学生是非常感兴趣的,鉴于学生的知识基础,难以使学生揭开谜底,往往由此而损伤学生的求知欲。本节课如有可能,也可通俗地介绍卫星为什么能绕地球运行。讲法上可用想象推理的方法。
参看图1,水平地抛出一个物体,由于地球的吸引,它会落回地面,但是抛出的物体速度越快,它飞行的距离越远。人抛物体,抛出的距离不过几十米,但汽枪子弹能飞行几百米,步枪子弹能飞行几千米,而炮弹能飞行几十公里。我们可以设想,物体的速度足够大时,它就能永远不落回地面,围绕地球旋转。这个速度大约是8公里/秒。如果速度再大些,物体绕地球运行的轨道就由圆形变为椭圆形。人造卫星就是根据这个道理发射的。
动能和势能学案
教学目的
1.理解动能和重力势能的初步概念。
2.知道什么是弹性势能。
3.理解机械能的初步概念。
4.培养学生的抽象思维能力。
教学重点
理解动能和重力势能。
教学难点
能的概念的建立。
教具
钢球、斜槽轨道、小木块、砝码、弹簧。
教学过程
(一)引入
我们在日常生活中经常提到能,诸如热能、电能、能源开发等等。“能”确是物理学中的一个重要概念,能的概念跟功的概念有密切联系。我们说一个物体能够做功,这个物体就具有能。电流能做功,具有电能;燃料燃烧放热可以做功,有热能。
自然界中,能的形式很多,今天我们学习最常见的能的形式——动能和势能。
(二)动能
1.什么样的物体具有动能?
急流的河水能把石头冲走,流水能做功;飞行的子弹能把木板打穿,飞行的子弹能做功;风吹动帆船航行,空气流动形成的风能做功。这些物体能做功,它们都具有能。它们的能量由于物体运动才具有的。水由于流动、子弹由于飞行、空气由于流动而具有能。
物理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。
2.请同学们判断下列物体中哪些物体具有动能。
静坐的人,足球场上奔跑的运动员,炮膛中准备发射的炮弹,从飞机上投出的炸弹,被电风扇吹动的空气。
(学生回答)。
奔跑的运动员,飞机投出的炸弹,被吹动的空气具有动能。原因是运动员、炸弹和空气是运动的。而静坐的人和炮膛中等待发射的炮弹是静止的,所以不具有动能。
3.动能的大小或多少跟哪些因素有关。
物体能够做的功越多,表示这个物体具有的能量越大。那么动能的大小决定于哪些因素呢?现在我们通过实验来研究。
这是个带槽的木板,我们把钢球放到斜面上令其滚下,到达平面上打击一个小木块,推动木块做功,根据木块被推动的距离远近来判断钢球具有的动能的大小。
(教师演示、学生观察实验)
第一次,我们使小钢球从某一高度由静止开始滚下。注意木块被推的距离。
第二次,我们换一个质量大的钢球,从同一位置由静止开始滚下,到达平面上时和刚才的小钢球具有同样的速度,再观察木块被推动的距离。很显然,第二次木块被推的距离比第一次远得多。说明大钢球做的功多,也就是大钢球具有的动能大。
提问,这个实验说明了什么?(学生回答)
这个实验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。
我们用同一个钢球再做两次实验。(教师演示,学生观察)
第一次,我们让钢球从比较低的位置由静止开始滚下。第二次我们让钢球从比较高的位置由静止开始滚下。比较两次实验中木块被推的距离大小。
很显然,钢球从更高的位置滚下来,到达平面上时具有更大的速度,木块被推的更远。
提问,这个实验说明了什么?(学生回答)
这个实验说明同一个物体速度越大,动能越大。
通过以上实验可知,物体的质量越大,速度越大,动能就越大。
4.课堂练习。
(1)一辆汽车加速运动,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)一辆洒水车在马路上匀速前进并正在洒水,它的动能______。
(三)势能
运动的物体具有动能。生活中也有很多物体并没有运动,但是它们也能做功,也具有能。
1.什么样的物体具有重力势能?
人们在打桩时,必须把重锤高高举起,当重锤落下时可以做功,因为重锤受到竖直向下的重力,重锤下落时沿着重力的方向向下通过了一段距离,所以举高的重锤可以做功,将木桩打入地里。试想,一个重锤如果静止地压在本桩上是不能做功的。重锤只有在被举高的情况下才能做功,即重锤被举高时才具有做功的本领——能。
一池静止的水是不能做功的,但是这一池静止的水如果处在高山上,水落下时就可以做功,把水车冲得转起来。
被举高的物体具有的能叫重力势能。
2.重力势能的大小跟哪些因素有关。
请大家判断下列物体的重力势能的大小。
(1)打地基时,质量是20千克的石头重锤和质量是100千克的铁制重锤被举得同样高,谁的重力势能大?(学生回答)
(2)同一个重锤,被举高1米或3米两种情况下,哪种情况重力势能大?(学生回答)
通过以上的两个例子说明大家能判断出重力势能的大小跟物体的质量和被举的高度有关,物体的质量越大,举得越高,它具有的重力势能越大。
3.什么样的物体具有弹性势能?
大家看一个实验。(教师边演示,边讲授)
这是一个弹簧,把一个砝码放在弹簧上的小木板上,用力将弹簧压缩,使其发生弹性形变。此时,弹簧静止,没有动能。弹簧也没有被举高,也没有重力势能。可是大家想象,弹簧能不能做功?
能!放开手,砝码被弹簧举起来。
可见,被压缩的弹簧也具有能。这种能区别于动能和重力势能,它是由于物体发生了弹性形变而具有的能。所以,发生弹性形变的物体具有的能叫弹性势能。
物体在很多情况下都具有弹性势能。射箭用的弓被拉满时产生弹性形变,具有弹性势能。钟表的发条在卷紧时具有弹性势能,通过做功来带动钟表机件正常转动。
4.物体的弹性势能的大小跟形变大小有关,弹性形变越大,它具有的弹性势能越大。
5.重力势能和弹性势能都叫做势能。
(四)机械能
1.提问:飞行中的飞机具有什么能?(学生回答)
飞机是运动的,它具有动能。飞机从地面飞上高空,所以具有重力势能。很多物体可以既有动能又有势能。动能和势能统称机械能。
2.一个物体能够做的功越多,表示它的能量越大。物体做了多少功,必然消耗了多少某种形式的能。所以能的单位跟功的单位相同,也是焦耳。例如,推出去的铅球,动能是300焦耳,重力势能是200焦耳,弹性势能为0,那么铅球的机械能就是500焦耳。
(五)布置作业
(1)复习课文
(2)习题1、2、3。(盛重光)
【评析】
以整体上看,本节教案是一个好教案。各教学环节安排得合理妥当,因此具有一定的条理性和层次性。在教学方法上,注意了密切联系实际,从问题的提出,概念的引入以及结论的出现都具有一定的启发性。
文章来源:http://m.jab88.com/j/32542.html
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