動能和勢能物理教案
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教學(xué)目的
2．知道什么是彈性勢能。
3．理解機(jī)械能的初步概念。
4．培養(yǎng)學(xué)生的抽象思維能力。
教學(xué)重點(diǎn)
理解動能和重力勢能。
教學(xué)難點(diǎn)
能的概念的建立。
教具
鋼球、斜槽軌道、小木塊、砝碼、彈簧。
教學(xué)過程
（一）引入
我們在日常生活中經(jīng)常提到能，諸如熱能、電能、能源開發(fā)等等?！澳堋贝_是物理學(xué)中的一個(gè)重要概念，能的概念跟功的概念有密切聯(lián)系。我們說一個(gè)物體能夠做功，這個(gè)物體就具有能。電流能做功，具有電能；燃料燃燒放熱可以做功，有熱能。
自然界中，能的形式很多，今天我們學(xué)習(xí)最常見的能的形式——動能和勢能。
（二）動能
1．什么樣的物體具有動能？
急流的河水能把石頭沖走，流水能做功；飛行的子彈能把木板打穿，飛行的子彈能做功；風(fēng)吹動帆船航行，空氣流動形成的風(fēng)能做功。這些物體能做功，它們都具有能。它們的能量由于物體運(yùn)動才具有的。水由于流動、子彈由于飛行、空氣由于流動而具有能。
物理學(xué)中把物體由于運(yùn)動而具有的能叫動能。一切運(yùn)動的物體都具有動能。
2．請同學(xué)們判斷下列物體中哪些物體具有動能。
靜坐的人，足球場上奔跑的運(yùn)動員，炮膛中準(zhǔn)備發(fā)射的炮彈，從飛機(jī)上投出的炸彈，被電風(fēng)扇吹動的空氣。
（學(xué)生回答）。
奔跑的運(yùn)動員，飛機(jī)投出的炸彈，被吹動的空氣具有動能。原因是運(yùn)動員、炸彈和空氣是運(yùn)動的。而靜坐的人和炮膛中等待發(fā)射的炮彈是靜止的，所以不具有動能。
3．動能的大小或多少跟哪些因素有關(guān)。
物體能夠做的功越多，表示這個(gè)物體具有的能量越大。那么動能的大小決定于哪些因素呢？現(xiàn)在我們通過實(shí)驗(yàn)來研究。
這是個(gè)帶槽的木板，我們把鋼球放到斜面上令其滾下，到達(dá)平面上打擊一個(gè)小木塊，推動木塊做功，根據(jù)木塊被推動的距離遠(yuǎn)近來判斷鋼球具有的動能的大小。
（教師演示、學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)）
第一次，我們使小鋼球從某一高度由靜止開始滾下。注意木塊被推的距離。
第二次，我們換一個(gè)質(zhì)量大的鋼球，從同一位置由靜止開始滾下，到達(dá)平面上時(shí)和剛才的小鋼球具有同樣的速度，再觀察木塊被推動的距離。很顯然，第二次木塊被推的距離比第一次遠(yuǎn)得多。說明大鋼球做的功多，也就是大鋼球具有的動能大。
提問，這個(gè)實(shí)驗(yàn)說明了什么？（學(xué)生回答）
這個(gè)實(shí)驗(yàn)說明了物體的動能大小跟它的質(zhì)量有關(guān)，速度相同時(shí)，質(zhì)量越大，動能越大。
我們用同一個(gè)鋼球再做兩次實(shí)驗(yàn)。（教師演示，學(xué)生觀察）
第一次，我們讓鋼球從比較低的位置由靜止開始滾下。第二次我們讓鋼球從比較高的位置由靜止開始滾下。比較兩次實(shí)驗(yàn)中木塊被推的距離大小。
很顯然，鋼球從更高的位置滾下來，到達(dá)平面上時(shí)具有更大的速度，木塊被推的更遠(yuǎn)。
提問，這個(gè)實(shí)驗(yàn)說明了什么？（學(xué)生回答）
這個(gè)實(shí)驗(yàn)說明同一個(gè)物體速度越大，動能越大。
通過以上實(shí)驗(yàn)可知，物體的質(zhì)量越大，速度越大，動能就越大。
4．課堂練習(xí)。
(1)一輛汽車加速運(yùn)動，它的動能______。
(2)火車進(jìn)站時(shí)做減速運(yùn)動，它的動能______，停止后，它的動能=______。
(3)一輛灑水車在馬路上勻速前進(jìn)并正在灑水，它的動能______。
（三）勢能
運(yùn)動的物體具有動能。生活中也有很多物體并沒有運(yùn)動，但是它們也能做功，也具有能。
1．什么樣的物體具有重力勢能？
人們在打樁時(shí)，必須把重錘高高舉起，當(dāng)重錘落下時(shí)可以做功，因?yàn)橹劐N受到豎直向下的重力，重錘下落時(shí)沿著重力的方向向下通過了一段距離，所以舉高的重錘可以做功，將木樁打入地里。試想，一個(gè)重錘如果靜止地壓在本樁上是不能做功的。重錘只有在被舉高的情況下才能做功，即重錘被舉高時(shí)才具有做功的本領(lǐng)——能。
一池靜止的水是不能做功的，但是這一池靜止的水如果處在高山上，水落下時(shí)就可以做功，把水車沖得轉(zhuǎn)起來。
被舉高的物體具有的能叫重力勢能。
2．重力勢能的大小跟哪些因素有關(guān)。
請大家判斷下列物體的重力勢能的大小。
(1)打地基時(shí)，質(zhì)量是20千克的石頭重錘和質(zhì)量是100千克的鐵制重錘被舉得同樣高，誰的重力勢能大？（學(xué)生回答）
(2)同一個(gè)重錘，被舉高1米或3米兩種情況下，哪種情況重力勢能大？（學(xué)生回答）
通過以上的兩個(gè)例子說明大家能判斷出重力勢能的大小跟物體的質(zhì)量和被舉的高度有關(guān)，物體的質(zhì)量越大，舉得越高，它具有的重力勢能越大。
3．什么樣的物體具有彈性勢能？
大家看一個(gè)實(shí)驗(yàn)。（教師邊演示，邊講授）
這是一個(gè)彈簧，把一個(gè)砝碼放在彈簧上的小木板上，用力將彈簧壓縮，使其發(fā)生彈性形變。此時(shí)，彈簧靜止，沒有動能。彈簧也沒有被舉高，也沒有重力勢能?？墒谴蠹蚁胂?，彈簧能不能做功？
能！放開手，砝碼被彈簧舉起來。
可見，被壓縮的彈簧也具有能。這種能區(qū)別于動能和重力勢能，它是由于物體發(fā)生了彈性形變而具有的能。所以，發(fā)生彈性形變的物體具有的能叫彈性勢能。
物體在很多情況下都具有彈性勢能。射箭用的弓被拉滿時(shí)產(chǎn)生彈性形變，具有彈性勢能。鐘表的發(fā)條在卷緊時(shí)具有彈性勢能，通過做功來帶動鐘表機(jī)件正常轉(zhuǎn)動。
4．物體的彈性勢能的大小跟形變大小有關(guān)，彈性形變越大，它具有的彈性勢能越大。
5．重力勢能和彈性勢能都叫做勢能。
（四）機(jī)械能
1．提問：飛行中的飛機(jī)具有什么能？（學(xué)生回答）
飛機(jī)是運(yùn)動的，它具有動能。飛機(jī)從地面飛上高空，所以具有重力勢能。很多物體可以既有動能又有勢能。動能和勢能統(tǒng)稱機(jī)械能。
2．一個(gè)物體能夠做的功越多，表示它的能量越大。物體做了多少功，必然消耗了多少某種形式的能。所以能的單位跟功的單位相同，也是焦耳。例如，推出去的鉛球，動能是300焦耳，重力勢能是200焦耳，彈性勢能為0，那么鉛球的機(jī)械能就是500焦耳。
（五）布置作業(yè)
(1)復(fù)習(xí)課文
(2)習(xí)題1、2、3。（盛重光）
【評析】
以整體上看，本節(jié)教案是一個(gè)好教案。各教學(xué)環(huán)節(jié)安排得合理妥當(dāng)，因此具有一定的條理性和層次性。在教學(xué)方法上，注意了密切聯(lián)系實(shí)際，從問題的提出，概念的引入以及結(jié)論的出現(xiàn)都具有一定的啟發(fā)性。
