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第3节　动能和势能
知识与技能：
1．理解动能和势能的基本概念，并能识别具有动能和势能物体的事例。
2．理解动能、势能的大小跟什么因素有关。
3．能用能量的初步知识理解分析简单的实际问题。
过程与方法：
1．通过观察认识动能、势能的存在。
2．通过归纳概括得到动能、势能的概念。
3．在探究实验中总结影响动能、势能的因素。
情感、态度与价值观：
通过探究实验和合作学习，培养学生严谨的科学心态、敢于探索创新的科学精神及交流合作的团队意识。
重点：动能和势能的概念，动能和势能的大小与哪些因素有关。
难点：能的概念的建立。
多媒体课件、不同质量的钢球、木块、高为h的斜槽、不同质量的砝码、小桌、装有沙土的容器。
一、情景导入
1990年6月10日，《新民晚报》上报道了一铁路职工“中弹”昏倒的事件，事件的经过如下：5月29日晚6时，从沈阳开往上海的旅客列车在上海路段时，突然从列车车窗中飞出一只馒头，正好打在一铁路职工的鼻梁上，当场将其击昏。
导入语：听上去真得让人难以置信，但这就是事实。一只馒头竟有这么大的威力！这就涉及今天我们要学的物理知识——动能。下面我们就开始今天的学习吧！学完之后，你自然就会明白了！
二、合作探究
　能量
　　　　　　
湍急的流水能推动水车，水对水车做了功；拉开的弹弓能将弹丸射出，弹弓对弹丸做了功；风吹动帆船航行，空气对帆船做了功。一个物体能够对外做功，我们就说它具有能量，简称能。物理学中，能量和功有着密切的联系，能量反映了物体做功的本领。不同的物体做功的本领也不同。一个物体能够做的功越多，表示这个物体的能量越大。
　动能
1．什么样的物体具有动能
多媒体展示图片：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。
　　　　
同学们交流讨论找出这些现象中的共同点：这些物体能做功，它们都具有能。它们的能量是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．动能大小的影响因素
物体能够做的功越多，表示这个物体具有的能量越大。那么动能的大小取决于哪些因素呢？
猜想与假设：根据水、子弹做功的情况及生活中的经验，猜想物体动能的大小可能与物体的质量和速度有关。
实验设计：物体动能大小与哪些因素有关呢？如图所示，让钢球从高为h的斜槽上滚下，钢球到斜面底端具有一定的速度，运动的钢球A碰上木块B后，能够将木块B撞出一段距离s。因此在同样的水平面上，可以通过木块B被撞击的距离大小间接判断钢球A具有动能的大小。
实验步骤：(1)让同一钢球A分别从不同的高度由静止开始滚下，钢球运动到水平面撞击木块B，观察哪次木块B被撞得远？
(2)改变钢球的质量，让不同的钢球从同一高度由静止开始滚下，钢球运动到水平面撞击木块B，观察哪个钢球把木块B撞得远？
分析论证：分析实验步骤(1)，钢球两次滚动到斜面底端的速度不同，运动到水平面时速度越大，木块B被撞得越远。说明物体的动能大小与物体的速度有关，质量相同时，速度越大，动能越大。分析实验步骤(2)，两钢球滚动到斜面底端的速度相同，质量越大的钢球将木块B撞得越远。说明物体的动能大小与物体的质量有关，速度相同时，质量越大，动能越大。
方法总结：①以上分析问题的方法是控制质量、速度其中某个因素不变，改变另一个因素来判断这个因素对动能大小的影响，称为控制变量法；②由于钢球动能的大小不便于直接进行测量，就用木块移动的距离来间接判断钢球动能的大小，称为转换法。
质量相同的物体，运动的速度越大，它的动能越大；运动速度相同的物体，质量越大，它的动能也越大。
　势能
1．什么样的物体具有势能
(1)多媒体展示图片：打桩。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。
(2)多媒体展示图片：撑竿跳高、张弓射箭、各类弹簧。
　　　　　　
同学们交流讨论：一个重锤如果静止压在木桩上是不是能做功？撑竿跳高运动员可以借助手中弯曲的竿跳得很高、拉开的弓可以把箭射出、压缩的弹簧可以把小球弹出很远……这些现象说明什么？它们存在哪些共同的地方？
(1)物体由于受到重力并处在一定高度时所具有的能叫重力势能。
(2)弹簧被压缩时，要发生形变，在恢复原状时能够做功，这种物体由于发生弹性形变而具有的能叫做弹性势能。
2．重力势能大小的影响因素
重力势能的大小跟哪些因素有关？
猜想与假设：根据石头、重锤所具有能量的大小及你生活中的经验，猜想物体重力势能的大小可能与物体的质量和被举高的高度有关。
实验设计：物体重力势能大小与哪些因素有关呢？如图所示，让砝码从某高度自由落下，落到沙土上的小桌上，小桌就会由于被撞击而陷入沙土一定深度。因此可以通过观察小桌陷入沙土的深度间接判断砝码具有重力势能的大小。
　　
实验步骤：(1)使质量为mA的砝码从高度为h1的位置由静止状态自由下落，撞击小桌，记下小桌陷入沙土的深度h1′(如图甲)。
(2)使质量为mA的砝码从高度为h2(h1>h2)的位置由静止状态自由下落，撞击小桌，记下小桌陷入沙土的深度h2′(如图乙)。
(3)使质量为mB的砝码(mB＞mA)从高度为h2的位置由静止状态自由下落，撞击小桌，记下小桌陷入沙土的深度h3′(如图丙)。
分析论证：分析步骤(1)、(2)两次实验数据h1′> h2′，说明物体重力势能的大小与物体的高度有关，高度越高，重力势能越大。分析步骤(2)、(3)两次实验数据h2′< h3′，说明物体重力势能的大小与物体的质量有关，质量越大，重力势能越大。
方法总结：①以上分析问题的方法是控制质量、高度其中某个因素不变，改变另一个因素来判断这个因素对重力势能大小的影响，称为控制变量法；②由于砝码重力势能的大小不便于直接进行测量，就用小桌陷入沙土的深度来间接判断砝码重力势能的大小，称为转换法。
质量相同的物体，高度越高，它的重力势能越大；高度相同的物体，质量越大，它的重力势能也越大。
弹性势能的大小取决于物体的弹性形变程度，物体的弹性形变越大，它具有的弹性势能就越大。
第3节　动能和势能
本节课主要的教学内容有：动能、势能的概念、探究动能和势能的影响因素。能是物理学中最重要的概念之一，它比较抽象，不易理解，只能通过有关的物理现象来肯定它的存在。而八年级学生的思维比较单一，思维处于感性阶段，他们容易接受相对形象的物理概念，对抽象的“能”的概念感到困惑，所以本节教学的重点是初步理解动能、势能的概念，知道影响动能和势能的因素。

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