初中物理认识动能与势能/机械能转化与守恒教案设计分享

认识动能与势能

知识与技能

（1）了解能量的初步概念；

（2）知道什么是动能、重力势能、弹性势能；

（3）初步理解动能大小与哪些因素有关，知道重力势能、弹性势能、弹性势能与哪些因素有关。

过程与方法

通过实验了解动能、重力势能的大小与什么因素有关并能解释简单的现象。

情感态度与价值观

(1) 通过科学探究，使学生经历基本的科学探究过程，学习科学探究方法，发展初步的科学探究能力，形成尊重事实、探索真理的科学态度。

(2)遵守交通规则，不超速，不超载，关爱生命。

【教学重难点】

重点: 理解动能、势能；知道影响动能、势能大小的因素。

难点: 用控制变量法研究影响动能、势能大小的因素

第一课时

一、创设情景，引入新课

新民晚报

一铁路职工“中弹”昏倒

1990年6月10日

沈阳开往上海的195次列车经过上海分局管辖的沪宁线103区段时，突然从列车左翼车窗飞出一只馒头，不偏不倚正好打在当班的上海铁路分局苏州工务段职工的鼻梁上，当场将其击昏。

小小的馒头为什么能把人击昏呢？想知道这里面的物理道理吗？通过本节内容的学习，聪明的你一定能找到答案.

二、新课教学

(一)什么是能

(a)形变的跳板把运动员弹起，

(b)拉开的弓能将箭射出，

(c)举高的重锤将桩打入土中，

(d)流动的水推动水轮发电机发电.

1.教师提出问题：你能从以上四个所举事例中，看出它们具有的共同点是什么吗？

(教师可作以下引导：发生形变的跳板、被拉开的弓弦、举高的重锤、流动的水都具有什么样的本领呢？对学生回答的各种答案都要给予充分肯定，并鼓励学生大胆发表自己的看法)

2.师生共同分析：发生形变的跳板对运动员有一个向上的力，运动员在力的方向上移动一段距离，它对运动员做了功；被拉开的弓弦将箭射出，箭受力并且移动了距离，拉开的弓对箭做了功；举高的重锤将桩打入土里，桩受力并移动了距离，举高的重锤对桩做了功；流动的水推动水轮机转动，水轮机受力并且移动了距离，流动的水对水轮机做了功.

3.总结：四个事例中，形变的跳板、被拉开的弓弦、举高的重锤、流动的水都能对别的物体做功，都具有做功的本领，从物理学的角度说，它们具有能.

物理学里，一个物体能够对别的物体做功，我们就说这个物体具有能．一个物体能够做的功越多，表示这个物体具有的能量越多．能的单位与功的单位一样，都是焦耳，符号为J.

4.对能的概念的理解

(1)在物理学中，能量这个概念跟前面学过的功的概念是有密切联系的，一个物体能够做功，我们就说它具有能量；一个物体能够做的功越多，表示这个物体的能量越大．打个比方，这就好像一家企业对外能够支付的资金越多，表示这家企业的资金越雄厚一样．我们周围的物体具有的能量形式多种多样.

(2)要注意对“物体能够做功就是具有能量”这句话的理解，能够做功并非一定正在做功．由于所处的环境不同，它可能正在做功，也可能目前没有做功．比如：被举高的重锤，当它静止在空中时没有做功，而当它下落将木桩打入地里时，它才对木桩做了功；又如空中飞行的子弹并没有做功(不考虑空气阻力)，而当它击入木板或碰到木板时就做了功.

教师导入：我们知道一个物体能够对别的物体做功，就说这个物体具有能．那么能的大小与哪些因素有关呢？

探究点一：动能的大小与什么因素有关

1、如狂风能吹倒大树,而微风只能使树枝摇动。猜测：动能的大小可能与________有关。

2同样速度行驶的大货车和出租车，假设撞在电线杆上，货车将其撞弯的程度要比出租车严重。猜测：动能的大小可能与________有关

3、设计本实验的目的是探究_______________________________________.

4、实验中是通过观察来反映小球的动能的大小。

5、让质量不同的钢球从同一高度滚下是为了_______________________。

6、实验中,将A、B、C三小球先后从同一装置的h_A、h_B、h_C高处滚下(m_A=m_BC,h_A=h_C>h_B),推动纸盒运动一小段距离后停止.

(1)探究动能与质量的关系应选择_______两图来进行比较.得出结论。

要探究动能和速度的关系应选择两图来进行比较。得出结论。

(2)从图中可以看出,A、B、C三个小球刚到达水平面时,_____球动能最大.

(3)此实验得出的结论是________________________________________.

7.这个实验用到的探究方法有和。

8、实验结论物体的动能与物体的________和________有关.质量相同的物体,运动的速度越大,它的动能越______,运动速度相同的物体,质量越大,它的动能越_____.

探究点二：重力势能的大小与什么因素有关

在探究物体的重力势能与哪些因素有关的实验中,三个相同的木桩被从空中静止释放的铁块撞击,陷入沙坑中的情况如图所示,

1、在此实验中,我们是通过观察____________________来比较各铁块重力势能的大小。

2、这个实验所采用的探究方法是?结论是？

若A,B两铁块质量相等,则两铁块下落高度的关系是h_A_____h_B;若A,C两铁块下落的高度相等,则两铁块质量的关系是m_A_____m_C;

实验得出的结论是:物体重力势能的大小与_________________________有关.

三、经典例题

例1、下列物体具有何种形式的机械能:

升空的火箭:;

正在下落的雨滴:;

被拉长的橡皮筋:.

例2、质量较大的老鹰与质量较小的燕子在空中飞行，如果它们的动能相等，那么飞得快。

例3、唐诗中有“不尽长江滚滚来”的诗句，这动人的诗句生动、形象地反映了这条大河蕴藏了大量的能.

例4、.—物体沿斜面匀速下滑，物体的()

A．动能增加，势能减小

B．动能、势能都减小

C．动能不变，势能减小

D．动能、势能都增加

例5、在研究物体的重力势能与哪些因素有关的实验中,让三个相同的木桩被从空中静止释放的铁块撞击,陷入沙坑中,如图所示,在此实验中,我们是通过观察

来比较各铁块重力势能的大小。

若A、B两铁块质量相等，则两铁块下落高度的关系是h_Ah_B,

若A、C两铁块下落的高度相等，则两铁块质量的关系是m_Am_c.

实验得出的结论是：物体重力势能的大小与有关。

四、布置作业：

理解能量、动能和势能。

第二课时

【教学目标】

1、知识与技能

能通过实例解释一些有关动能、重力势能、弹性势能之间相互转化的简单现象。

2、过程与方法

通过观察和实验认识动能和势能的转化过程。

3情感态度与价值观

通过小组合作讨论，认识交流与合作的重要性，学会与他人交流的方法，在解决问题的过程中，体验战胜困难解决物理问题时的喜悦。

【教学重难点】

教学重点：准确辨析机械能的转化

教学难点：机械能不守恒时，机械能的转化

一、复习旧课：

1.什么叫动能?其大小由哪些因素决定?

2.什么叫重力势能?其大小由哪些因素决定?

3.什么叫弹性势能?其大小由哪些因素决定?

二、新课学习：

（一）机械能

在很多情况下，物体既具有动能，又具有势能．例如，“神舟七号”飞船在空中绕地球遨游时，既有动能，又有重力势能；又如，摆球在摆动时同样既有动能，又有重力势能．物体的动能和势能统称为机械能．那么，物体的动能跟势能是否能相互转化呢？

（二）机械能的转化

1.动能与重力势能的转化

(1)演示实验：如图所示，将小球拉到一定的高度，然后释放．仔细观察小球的摆动情况；比较小球在左、右最高点(点A、B)和中间最低点(点C)势能和动能的情况.

(2)探究分析：小球在最高点时的速度为零，即重力势能最大，而动能最小(为零)；小球在最低点时的速度最大，即重力势能最小，而动能最大．此时从最高点到最低点，小球重力势能减小，这部分能量到何处去了？动能增大，这部分能量又是从何而来？

(通过启发学生，分析讨论：从最高点到最低点，小球的重力势能转化为动能；从最低点到最高点，小球的动能转化为重力势能．)

(3)演示滚摆，分析能量转化

探究结论：物体具有的动能和重力势能是可以相互转化的.

2.动能与弹性势能的转化

动画分析皮球落地弹起过程；人造地球卫星能量转化。

3.动能与势能转化的应用

引导学生观看课文活动3(a)、(b)、(c)各图，分析动能和势能的相互转化情况.

师生共同分析：在图(a)中，男演员下落过程中，他的重力势能转化为动能；男演员挤压跳板，使它发生弹性形变时，男演员的动能转化为跳板的弹性势能；跳板逐渐恢复原状，把女演员上弹，跳板的弹性势能转化为女演员的动能；女演员上升时，她的动能转化为重力势能.

在图(b)中，小孩下落时，重力势能转化为动能；小孩挤压蹦蹦床，使它发生弹性形变，小孩的动能转化为蹦蹦床的弹性势能；蹦蹦床逐渐恢复原状，把小孩上弹时，蹦蹦床的弹性势能转化为小孩的动能；小孩反弹起来后上升时，动能转化为重力势能.

在图(c)中，过山车从高处到低处时，重力势能转化为动能；从低处到高处时，动能转化为重力势能.

教师总结：物体的动能与势能是可以互相转化的；有摩擦等阻力时，在动能与势能的相互转化中，机械能会减少.

机械能与其他形式的能之间也可以相互转化.

三、经典例题

例1、弹簧门在推开以后能自己关闭，从能的转化来说明这一过程。

例2、说明下列过程中机械能的转化：

（1）雪橇从山坡上滑下来

（2）炮弹从炮口斜向上射出，又落回到远处地上。

例3、2003年10月16日，“神舟五号”载人飞船成功返航，实现了中国人几千年的飞天梦。当飞船减速着陆后航天英雄杨利伟的 ()

A、动能增加，重力势能减少

B．动能减少，重力势能减小

C、动能减少，重力势能不变

D．动能不变，重力势能减少

例4、如图是某城市地铁的设计方案图,进站和出站的轨道都与站台构成一个缓坡,为了充分利用能量,火车进站上坡前关闭发动机,由于惯性冲上缓坡,则上坡时火车的动能逐渐重力势能逐渐。

(选填“增大”“减小”或“不变”)

四、布置作业：

掌握机械能转化。