沪科版9.6合理利用机械能教案

第六节 合理利用机械能 一 教学目标教学目标 1 初步理解动能 势能 机械能的概念 2 能用实例说明物体的动能和势能及它们的转化 3 采用实验探究的方法让学生知道决定动能 势能大小的相关因素 培养学生从能量观点分析问题的意识 4 通过查阅资料 让学生认识到能量与人们日常生活 生产息息相关的 以增强合理利用能源的意识 二 教学重点难点二 教学重点难点 重点 重点 初步理解动能 势能 机械能的概念及它们的转化 难点难点 组织 指导学生在探究过程中 仔细观察 认真分析 得出影响动能和重力势能大小的因素 3 3 教学方法 三疑三探教学方法 三疑三探 4 4 教学准备 视频图片教学准备 视频图片 五 教学过程 五 教学过程 一 创设情境 导入新课 一 创设情境 导入新课 导语一 2001 年 12 月 1 日晚 南航海南公司 3931 航班在海口美兰机场正常起飞 当飞离地面大约 500 英尺时 飞机左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 飞机在一个小时后 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 导语二 你们听说过 能源危机 核能 吗 你们听说过风能 水能吗 这都涉及到能 可见能是与 人们日常生活 生产密切相关的 满足什么条件的物体具有能呢 本节来学习第六节 合理利用机械能 2 2 设疑自探设疑自探 同学们自学课文 206 210 页 提出有探究价值的问题 教师归纳整理并出示探究问题 1 物理学中什么是能 功和能有哪些关系 2 什么是动能 怎样判断物体具有动能 影响动能大小的因素有哪些 试举例说明 3 什么是势能 判断的依据 影响因素 注意的问题有哪些 试举例说明 4 什么是机械能 5 5 动能和势能是怎样相互转化的 试举例说明 三 解疑合探 三 解疑合探 1 分小组进行展示 评价 2 合作交流 解读探究 一 一 动能与势能 视频图片 视频图片 水电站工作过程 动画模拟 风车发电 学生归纳评价 学生归纳评价 如果一个物体能够对别的物体做功 我们就说这个物体具有能量 简称能 如流动的水 风 张开的弓都具有能 物体做功的过程就是能的转化过程 物体做的功越多 说明某种能转化为别的形式的能越多 因此 能的 单位与功的单位相同 在国际单位制中 功和能单位都是焦 J 讨论交流 讨论交流 满足什么条件的物体才具有能呢 点拨 点拨 物体由于运动具有的能叫做动能 物体由于被举高而具有的能叫做重力势能 物体由于发生 弹性形变具有的能叫做弹性势能 重力势能和弹性势能统称为势能 动能和势能统称为机械能 注意 注意 物体有时既具有动能又具有势能 例如正在空中飞行的飞机既具有动能 又具有重力势能 想一想想一想 流动着的水 风 张开的弓各具有什么能吗 点拨点拨 流动着的水 风具有动能 张开的弓具有弹性势能 实验 实验 如图所示 将木块放在水平面上 让小球由静止开始沿斜面向下运动 并撞击平面上的木块 说明说明 球在斜面上滚下时 起点越高 到达底端的速度越大 想一想想一想 运动的小球的动能大小与被撞击的木块的运动距离的关系 点拨点拨 被撞击的木块的运动距离越远 小球对木块做功就越多 小球动能越大 1 比较木块分别被处于不同高度的同一钢球撞击后运动的距离 2 比较木块分别被处于同一高度的木球 钢球撞击后运动的距离 学生归纳评价 学生归纳评价 质量相同时 速度大的物体具有的动能越大 速度相同时 质量大的物体具有的动能大 物体的动能与物体的质量和速度有关 质量越大 速度越大 物体具有的动能就越大 议一议议一议 在 1 中为什么让同一钢球处于不同高度做实验 而 2 中让不同的球处于同一高度做实验 点拨点拨 由于动能大小可能与多个因素有关 在这种情况下 必须用控制变量法进行研究 在 1 中控 制质量相同 速度不同 研究动能与速度的关系 在 2 中控制速度相同 质量不同 研究动能与质量的关 系 讨论交流讨论交流 为什么要对机动车的行驶速度进行限制 为什么在同样的道路上 不同车型的限制车速不一样 点拨点拨 机动车的行驶速度越大 动能也就越大 越不容易刹车 所以要对车辆的速度加以限制 以免发 生交通事故 不同车型的 即使速度相同 它们的质量也不同 质量越大 动能也越大 越不容易刹车 所以 大型客车的限制速度比小型客车更小 实验实验 用重物从空中自由下落冲击小方桌 小方桌的腿由四根钉组成 并放置在沙箱的沙面上 讨论交流讨论交流 用什么来量度重力势能的大小 如何研究影响重力势能的因素 点拨点拨 小方桌被撞击后下陷的深度可以表示重力势能的大小 可以运用控制变量法来研究重力势能与高 度和质量的关系 1 同一重物从不同高度自由下落冲击小方桌 比较小方桌下陷的深度 2 同一高度自由下落的两个不同质量的重物冲击小方桌 比较小方桌下陷的深度 学生归纳评价 学生归纳评价 物体被举得越高 质量越大 它具有的重力势能就越大 想一想想一想 弹性势能大小与什么有关呢 点拨点拨 在弯弓射箭时 弓张得越满 箭就射得越远 这表明 物体的弹性形变越大 具有的弹性势能 就越大 二 二 动能和势能的相互转化 观察观察 滚摆的能量转换 点拨点拨 滚摆在上 下运动过程中 其动能与势能在不断地转化 滚摆上升时 速度越来越小 高度越来 越高 动能转化为重力势能 滚摆下降时 速度越来越大 高度越来越低 重力势能转化为动能 说明说明 滚摆在运动过程中受到空气阻力等因素作用 机械能总量在不断减少 最终滚摆将停止运动 议一议议一议 怎样利用水能和风能 点拨点拨 将风能 水能转化为电能 4 4 质疑再探质疑再探 通过以上的学习 同学们还有哪些疑惑请提出来大家共同探究 通过以上的学习 同学们还有哪些疑惑请提出来大家共同探究 5 5 拓展应用 巩固提高拓展应用 巩固提高 1 1 根据本节知识互编习题进行交流根据本节知识互编习题进行交流 2 2 教师预设习题教师预设习题 类型之一 类型之一 动能和势能的转化 例例 1 1 如图所示 小明在玩蹦蹦杆 在小明将蹦蹦杆中的弹簧向下压缩的过程中 小明的重力势能 弹 簧的弹性势能的变化是 A 重力势能减小 弹性势能增大 B 重力势能增大 弹性势能增大 G 重力势能减小 弹性势能减小 D 重力势能增大 弹性势能减小 解析解析 本题考察动能和势能的相互转化 解答的关健是正确分析影响动能 势能的因素的变化 小明将蹦 蹦杆中的弹簧向下压缩的过程中 高度减小 重力势能减少 如此同时 弹簧的弹性形变程度增大 弹性势能 增大 答案答案 B 变式题变式题 如图所示的情景是一种游戏 叫做蹦极 游戏者将一根有弹性的绳子一端 系在身上 另一端固定在高处 从高处跳下 图中 a 点是弹性绳自然下垂时绳下端的位 置 c 点是游戏者所到达的最低点 对于游戏者离开跳台至最低点的过程 下列说法正 确的是 A 游戏者的动能一直在增加 B 游戏者减少的重力势能全部转化为动能 C 游戏者通过 a 点之后 绳子具有弹性势能 D 游戏者到 a 点时 他的动能为零 解析解析 由于 a 点是弹性绳自然下垂时绳下端的位置 所以游戏者过了 a 点绳子才发 生弹性形变 绳子才具有弹性势能 并且对游戏者施加了向上的拉力 随着高度的不断降低 拉力不断增大 在 a c 之间某点重力等于拉力 在此之后 游戏者开始减速 到达 c 点瞬间速度为零 动能为零 答案答案 C 例例 2 2 为了使快速降落的 神舟 五号返回舱安全着陆 返回舱在距离地面几米处 向下迅速喷出高温 高压气体 从开始喷气到安全着陆 返回舱的 A 动能增大 重力势能减少 机械能不变 B 动能不变 重力势能减少 机械能减少 C 动能减小 重力势能增加 机械能不变 D 动能减小 重力势能减少 机械能减少 解析解析 神舟 五号返回舱着陆前 既有高度又有速度 所以具有动能和重力势能 着陆后 高度和速度 都为零 动能和重力势能都为零 机械能为零 答案答案 D 类型之二 类型之二 影响动能 势能大小因素的探究 例例 3 3 图甲是研究 物体动能的大小与哪些因素有关 的实验装置 实验中让同一钢球从斜面上不同的 高度由静止滚下 打到同一个木块上 图乙是研究 牛顿第一定律 的实验装置 实验中让同一钢球从斜面上 相同的高度由静止滚下 在粗糙程度不同的平面上运动 请回答以下问题 1 设计甲实验的目的是研究钢球动能的大小与 的关系 设计乙实验的目的是研究运动的钢 球速度减小的快慢与所受 的关系 2 甲实验是通过木块被推动 的大小 说明钢球对木块做功的多少 从而判断钢球动能的大小 乙试验是通过钢球在粗糙程度不同的平面上运动的远近 推理得出 在理想情况下 运动的物体如果 将永远作匀速直线运动 3 两个实验都涉及到同一种物理方法 叫 解析解析 本题体现了运用控制变量进行实验设计的方法 在初中物理很多实验中 都运用了这种方法 当研 究某一物理量与多个物理量之间的联系时 适合用这种方法 甲实验中 同一球 处在斜面上高度不同 控制 了质量相同 高度不同 这是研究动能与高度的关系 动能大小表现在钢球推动木块运动距离的长短 乙实验 中 同一钢球 从相同的高度滚下来 到达平面时 速度相同 但平面的粗糙程度不同 阻力不同 这是研究 钢球速度减小的快慢与所受阻力的关系 答案答案 1 高度 阻力 2 距离 不受阻力 3 控制变量法 6 6 回顾评价 总结反思 回顾评价 总结反思 同学们回顾一下本节我们学习了哪些知识 谁能总结一下 总结总结 1 动能 物体的动能与物体的质量和速度有关 质量越大 速度越大 物体具有的动能就越大 2 重力势能 物体被举得越高 质量越大 它具有的重力势能就越大 3 弹性势能 物体的弹性形变越大 具有的弹性势能就越大 4 动能和势能可以相互转化 学科班长总结一下本节课中同学们的表现 七 当堂检测反馈 七 当堂检测反馈 1 建水电站要修筑较高的拦河坝 是为了 增加水的 能 答案 提升水的高度 重力势能 2 跳伞运动员在空中匀速下降的过程中 他的动能 势能 机械能 填 变大 变小 或 不变 答案 不变 变小 变小 3 下列情况中 势能转化为动能的是 A 张开的弓把箭射出 B 人造卫星从远地点向近地点运动 C 汽车快速驶上一斜坡 D 用火箭把卫星发送到太空 答案 AB 4 如图所示是研究动能跟哪些因素有关的实验情况示意图 图中 A B 两球是由同种材料制成的实心小球 下 列哪组图的比较可以说明当物体质量相同时 速度大的物体具有的动能大 A a 图和 b 图 B b 图和 c 图 C a 图和 c 图 D b 图和 d 图 答案 B 5 滚摆运动过程中 每次