(新)物理教科版八下《12.1机械能》一等奖(教案)

12.1机械能教学目标【知识与能力】1.理解动能、重力势能的初步概念，知道什么是弹性势能。2.知道动能的大小与质量和速度有关，重力势能大小与质量和高度有关；知道弹性势能的大小与弹性形变有关。3.知道机械能的概念。【过程与方法】结合定义，寻找日常生活中各种形式能量的例子，初步具备从能量角度分析物理问题的方法。【情感态度价值观】在现实生活中树立起科学的能量的观念。教学重难点【教学重点】从功的角度认识动能和势能，并能用实例说明什么是动能、重力势能和弹性势能。【教学难点】从功的角度认识动能和势能，并能用实例说明什么是动能、重力势能和弹性势能。课前准备课件、多媒体设备等。教学过程情景导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〞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——机械能。教学活动一、动能列举日常生活中常见的具有动能的物体。见教材P98图12-1-2。有条件的可以幻灯片演示：失控的汽车常常容易撞倒路旁的柱子、广告牌；吼叫的海浪有时会冲坏海堤，推倒房子；弹出去的玻璃球能把静止的球弹得远远的，跑动的人能撞倒别人……这些现象说明了失控的汽车、吼叫的海浪、弹出去的玻璃球、跑动的人能够对其他的物体做功，可见它们都有能量。提问:是什么原因使它们都能够做功的？它们有什么共同特点？它们的能量是因为它们运动才具有的。我们把物体由于运动而具有的能量叫作动能。教师引导学生举例生活中具有动能的物体。提问：物体能够做的功越多，表示这个物体具有的能量越大。那么物体的动能的大小决定于哪些因素呢？汽车速度越快出事故就越严重，对别的物体做的功越多，这说明物体动能的大小和它的速度有关。相同质量的物体，速度越大动能越大。一辆汽车以同一速度运动，重载时比空载时出事故会更严重，这说明物体的动能还和质量有关。具有相同速度的物体，质量越大动能越大。总之，物体的质量越大，速度越大，动能就越大。二、势能1.重力势能。概念：物体由于运动而具有动能，物体还可能由于其他的原因而具有能量。提问：举高的物体具有能量吗？也就是说具有做功的能力吗？例如：举高的铅球，能够在落地时将地面砸个坑；举高的铁锤，能够在落下时把木桩打入地里。高处的流水能够冲击水轮碾米，磨面。它们都具有做功的能力，也就是说它们都有能量。分析一下它们的共同特点，它们的位置，都是相对于另一物体位置较高的方向。我们把物体由于位置较高而具有的能量叫作重力势能。让学生列举具有重力势能的物体的例子。见教材P98图12-1-3。试问树上的苹果有重力势能吗？反问：苹果没有做功啊，为什么有能量呢？说明:注意“能够〞二字，我们说一个物体能够做功，这个物体就具有能量，不是说物体做了功才有能量。即物体具有做功的本领就有能量，不一定显露出来。树上的苹果虽然没有做功,但“能够〞落到地面把地上砸一个坑，就是具有重力势能。重力势能的大小和什么因素有关？举例：举起同样高度的铅球和乒乓球，铅球能够在落下时做的功多〔可看地上砸的坑〕，具有的重力势能大。可见：物体的质量越大，具有的重力势能就越大。同一个铅球举起的高度越高，能够做的功也越大，具有的重力势能就越大。可见：物体的位置越高，具有的重力势能就越大。总之：物体的质量越大，位置越高，它具有的重力势能就越大。2.弹性势能。演示并说明：橡皮筋弹射纸弹，拉长的橡皮筋能给纸弹一个力，并推动纸弹移动一段距离，从而对纸弹做了功。压缩的弹簧使小钢球在桌面上滚动，也能够做功。拉长的橡皮筋和压缩的弹簧都具有能量。它们有什么共同特点？有弹性的物体,在被外力改变形状时会产生一个弹力来对抗这种形变。这种形状的改变叫作弹性形变。发生弹性形变后的物体产生弹力可以做功，因此物体具有能量。我们把物体由于发生弹性形变而具有的能量叫弹性势能。请列举具有弹性势能的物体。见教材P99图12-1-4。很明显，同一物体的弹性形变越大，它具有的弹性势能就越大。如弹簧被压缩不同长度使放在上面的小球弹起的高度不同。提问：如果外力撤消，物体恢复原状，这时物体有没有弹性势能呢？通常，把重力势能和弹性势能统称为势能。三、机械能动能和势能统称为机械能。一个物体既有动能，又有势能，那么动能和势能的和就是它的总机械能。机械能的单位和功的单位一样，是焦耳。提问：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，那么铅球的机械能是多少?阅读教材P100，讨论交流：狩猎与机械能的利用。如图12-1-5。教师引导学生，根据上图中的情景，分析古人是怎样利用机械能来狩猎的？坠石狩猎利用了高处石头具有重力势能，投石狩猎利用运动的石头具有动能，凡具有能的物体，都能做功。板书设计1.机械能第二课时教学目标一、知识与技能1.通过实验探究，知道在电流一定时，导体消耗的电功率与导体的电阻成正比。2.知道什么是电流的热效应及其电热现象的实质。3.了解焦耳定律，知道电热现象的应用和控制。二、过程与方法1.通过分析论证电热现象跟电阻之间关系的过程，体验科学思维方法，包括数学分析方法的意义。2.通过电热现象跟电阻之间关系的验证实验设计过程，领悟实验原理、控制变量方法、实验器材的选择、实验证据的收集、步骤的安排等因素在实验设计中的作用。三、情感、态度与价值观1.继续培养学生分析论证和实验验证的兴趣。2.能从利弊两个方面认识电热现象，体验用辩证的思想观点分析问题。教学重点焦耳定律。教学难点电功率的概念，用电功率的公式进行计算。教学过程一、新课导入1.演示实验：灯泡接入电路中，闭合开关，灯泡发光，提出问题：〔1〕灯泡在工作过程中，把什么能转化为什么能？学生答复：灯泡在工作过程中，把电能能转化为内能和光能。〔2〕在灯泡工作过程中，电线中通过的电流和灯泡灯丝中通过的电流是否相同？学生答复：相同。〔3〕电线中通过的电流和灯泡灯丝中通过的电流既然相同，那为什么灯泡灯丝热得发热发光，而导线几乎不发热呢？2.多媒体展示家庭电路中使用大功率用电器引起火灾的图片。指明：11月9日是我国“消防日〞，据有关资料说明，城市火灾中的大局部火灾是因为使用大功率用电器，使电线发热而引起的。家庭电路中使用大功率用电器为什么会引起火灾？3.进一步分析〔1〕电灯在工作时把电能转化为内能和光能，人们利用电灯来照明。电炉子在工作时把电能转化为内能，人们利用电炉子来烧水等。〔2〕电风扇使用一段时间后，用手触摸电动机局部有什么感觉？人们利用的是电风扇的什么能量？〔3〕提出问题：电流通过导体都要产生热量，有些设备是利用了电流通过导体产生热量，有些设备在工作时电流通过导体产生热量是有害的，为了更好的让电热为人类效劳，又要减少电热对人类造成的危害，就要研究电流通过导体产生的热量跟哪些因素有关，它们之间存在着什么样的规律。今天我们就学习第九章第五节的内容：焦耳定律。二、进行新课1.电流产生的热量跟哪些因素有关〔学生讨论〕〔1〕引导学生根据日常生活中的现象进行分析：电流I，电热Q，电阻R，通电时间t〔先引导学生分析电流产生的热量跟电流I、电阻R和通电时间t有关，使学生获得感性认识，为下面的实验打下根底。〕〔2〕用实验进行研究。学生讨论研究方法:控制变量法。①当电流I、时间t相同时，研究电热Q与电阻R的关系。②当电阻R、时间t相同时，研究电热Q与电流I的关系。③当电流I、电阻R相同时，研究电热Q与通电时间t的关系。〔引导学生分析研究多变量问题的方法——控制变量法，并在实验过程中具体使用，对学生进行研究方法的教育。〕〔3〕介绍实验器材：学生电源一个，开关一个，导线假设干，滑动变阻器一个，量热器两个〔4欧一个，16欧一个〕温度计两只，打孔的橡胶塞两个，钟表一个。〔4〕实验原理：给量热器内的电阻丝通电，电阻丝通电后放出的热量被量热器内的空气吸收，量热器内的空气吸收热量后温度升高，电流通过电阻丝做功放出的热量越多，量热器内空气的温度升高得越高。用温度计测量量热器内空气温度上升的多少，就可以比较电流通过电阻丝做功放出的热量的多少。〔5〕实验设计：①电路图：通过学生讨论研究设计出实验电路如图：让一个学生把本组设计的电路图画在黑板上，并进一步说明如何进行实验。②实验记录：由小组共同设计实验记录表格。③实验探究：四位同学分工合作进行实验探究，并记录实验数据。④归纳实验结论：四位同学共同探讨，归纳实验结论，电流通过导体产生的热量跟那些因素有关。〔6〕交流探究结果：请一位同学将本组的实验数据写在黑板上，并阐述本组得到的结论。电流时间tR大=16欧R小=4欧电流I1=0.4A2min电流I2=0.8A2min①研究电热Q跟电阻R的关系：电流I、通电时间t相同，电阻R越大，电热Q越多。②研究电热Q跟电流I的关系：电阻R、通电时间t相同，电流越大，电热越多。③研究电热Q跟通电时间t的关系：电流I、电阻R相同，通电时间越长，电热越多。2.焦耳定律焦耳简介：焦耳定律是英国物理学家焦耳经过无数次实验探索总结出来的。我们不仅要学习他发现的定律，而且要学习他的刻苦钻研的精神。〔1〕内容：电流通过导体时产生的热量，跟电流的平方成正比，跟导体的电阻成正比，跟通电时间成正比。注意：“电流产生的热量Q与电流的平方I2成正比〞的含义是：当I1=2I2时，Q1=4Q2〔2〕公式：Q=I2Rt〔3〕单位：I——安，R——欧，t——秒，Q——焦。〔4〕说明：焦耳定律是从实验中总结出来的规律，它适用于任何情况下的电热的计算。3.理论推导：焦耳定律是焦耳在大量实验根底上归纳总结得出来的规律，还需要理论上的支持，我们能不能通过理论来推导出焦耳定律的数学表达式呢？学生讨论推导。电功当满足条件，电能—————内能〔电热〕时，有Q＝W〔全部转化〕W=UIt，且U=IR∴Q=W=UIt=I2Rt∴Q=I2Rt通过理论推导，同样得出了焦耳定律的数学表达式，到达理论和实践的完美的统一。最后再让学生总结得出当电流通过导体做功全部转化为内能时热量的计算方法：①Q=W；②Q=UIt；③Q=Pt；④Q=I2Rt；=5\*GB3⑤Q=〔U2/R〕t4.引导学生运用本节课研究的结论解决实际问题。问题1：灯泡接入电路中时，灯泡和电线中流过相同的电流，灯泡和电线都要发热，可是实际上灯泡热得发光，电线的发热却觉察不出来。这是为什么？问题2：假设在照明电路中接入大功率的电炉，电线将显著发热，有可能烧坏它的绝缘皮，甚至引起火灾。这又是为什么？〔1〕利用焦耳定律解决实际问题：①连接电路用的导线应选择电阻率较大的导线还是选择电阻率较小的导线？为什么？②制作电炉子用的发热体应选择电阻率较大的导线还是选择电阻率较小的导线？为什么？③制作电扇电动机线圈的导线应选择电阻率较大的导线还是选择电阻率较小的导线？为什么？〔2〕再通过例题