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(共39张PPT)
第十一章 功和机械能
第3节 动能和势能
教学分析
课前准备
学习目标
1.理解动能和势能的基本概念。
2.知道动能和势能的大小与什么因素有关，并能解释简单的现象。
课前准备
教学分析
学习重点 ：通过实例理解动能和势能的概念。
学习难点 ：通过实验了解动能、重力势能的大小各 与什么因素有关，并能解释简单的现象。
学习方法 ：小组合作探究法。
相关准备：多媒体课件、小球(钢球)、粉笔、橡皮泥、斜面、木块、弹簧、玩具弓箭、沙箱(沙子)、砝码、小车、弹簧、玩具小车。
教学内容
01
情境引入
02
互动新授
03
巩固拓展
04
课堂小结
点我喔
情境引入
美国巴林杰陨石坑是地球上第一个被确认的陨石坑。它是在大约5万年前，由一颗直径40m的小行星，以每秒25 km 的高速冲进地球大气层，降落在地球上形成的，直径40m的小行星却留下了 一 个直径约1200m、深 174m的大坑。
想一想
一颗不大的陨石从很高的地方落下来，为什么会产生这么大的能量呢
通过本节课的学习，我们将会找到答案。
互动新授
知识点一 动能
能量
演示实验
(1)运动的小球将竖立在桌子上的粉笔撞翻，推动物体做功；
(2)被高举的小球下落在平整的橡皮泥上，打出了很深的坑痕，对物体做功；
(3)被压缩的弹簧将小球弹起，对小球做功。
互动新授
想一想
运动的小球、被高举的小球、被压缩的弹簧有什么共同特征
总结：
这些物体能够做功，是因为具有能量。物体能够对外做功，我们就说这个物体具有能量，简称能。
互动新授
想一想
(1)说一个物体具有能，是不是它一定做了功或正在做功 比如：挂在树枝上 的苹果，虽然它没有下落做功，但是它能够做功吗 它具有能量吗
(2)一个物体能够做的功越多，是否表示这个物体的能量越大
总结：
说一个物体具有能，并不是说它一定做了功或正在做功，而是指它能够做功、可以做功。一般来说，一个物体能够做的功越多，表示这个物体的能量越大。
说明：能的单位与功的单位一样，都是焦耳，符号为J。
互动新授
想一想
动能
在这些现象中，撑竿、列车、苹果、弓、黄河水、铁锤都具有能量，它们有没有共同点呢 请同学们就此将图片进行分类。
势能
动能
还能继续分类吗？
互动新授
动能：物体由于运动而具有的能。
重力势能：物体由于受到重力并处在一定高度时所具有的能。
弹性势能：物体由于发生弹性形变而具有的能。
是不是只要发生形变的物体就会有弹性势能
说明：并不是只要发生形变的物体就会有弹性势能，而是要发生弹性形变的物体才具有弹性势能。
想一想
互动新授
想一想
影响动能大小的因素
由上图②“高速行驶的列车”大家可以看出，图中的列车具有很大的动能。动能的大小跟哪些因素有关呢
互动新授
实验探究
如下图所示，从斜面上滚下的钢球打到木块上，能将木块撞出一段距离。在同 样的平面上，木块被撞得越远，钢球的动能就越大。
①让同一个钢球从不同的高度滚下，看哪次木块被撞得远。
②换用质量不同的钢球，让它们从同一高度滚下，看哪个钢球把木块撞得远。
互动新授
说明：
让同一个钢球从不同的高度滚下，这是控制质量相同，来研究速度与动能的关系；换用质量不同的钢球，让它们从同一高度滚下，这是控制速度相同， 研究质量与动能的关系。这种研究方法被称为“控制变量法” 。
互动新授
实验现象
①同一个钢球从越高处滚下，速度越大，木块被撞得越远。
②质量不同的钢球，从同一高度滚下，质量大的钢球把木块撞得远。
①同一个钢球从越高处滚下，速度越大。这时我们发现，质量相同，速度越大， 能够做的功就越多，动能就越大。
②质量不同的钢球，从同一高度滚下，在滚到水平面时它们的速度相同，而质量大的钢球把木块撞得远，这说明质量大的钢球做的功多，即质量越大，动能就越大。
现象分析
互动新授
总结
物体动能的大小与物体的质量和速度有关。
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。
互动新授
自主阅读
阅读教材 P93“想想议议”，思考相关问题。
说明：
车型不同，车的质量往往也不同，如果车的行驶速度相同，质量大的车，动能大，行驶时危险就大。因此，在同样的道路上，交通管理部门会对不同车型设定不同的最高行驶速度。驾驶机动车时， 一定要按规定速度安全驾驶。
互动新授
知识点二 重力势能
这是工地上常见到的一种机器 — — 打桩机。它在工作时把重锤高高举起，重锤落下就可以把桩打入地里，重锤对桩做了功，这说明高处的重锤具有能量。
打桩机工作
在地球表面附近，物体由于受到重力并处在一定高度时所具有的能，叫作重力势能。
互动新授
想一想
物体的重力势能与哪些因素有关呢
提示：
请大家先猜想一下，物体的重力势能可能与物体的什么有关
刚才大家的猜想基本上都集中在物体的重力势能可能与物体的质量和高度这两个方面有关，下面我们就通过一个实验来探究这个问题。
互动新授
【实验器材】
质量相同和不同的铁块、装有沙子的盒子、钉着四个钉子的小木板。
【实验思路】
用不同质量的铁块从相同高度下落，撞击小木板后，观察木板在沙子中下陷的深度，若深度相同则说明物体的重力势能与物体的质量无关，若深度不同则说明物 体的重力势能与物体的质量有关。
同理，我们让相同质量的铁块从不同高度下落，撞击小木板后，观察木板在沙 子中下陷的深度，进而探究物体的重力势能与物体的高度的关系。
探究影响重力势能大小的因素
大家明确思路后，请大家设计实验步骤和实验记录表格。
互动新授
【实验步骤】
步骤1:将小木板水平放在沙子上。
步骤2:如图1，将铁块(m=50g) 从小木板上方h =15cm 处静止释放，观察小木板下陷到沙子里的深度，并记录实验数据。
步骤3:如图2，将沙子和小木板复位，再将相同铁块从小木板上方 h =10cm 处静止释放，观察小木板下陷到沙子里的深度，并记录实验数据。
互动新授
步骤4:再次改变下落高度(重物不变),重做上面的实验，并记录实验数据。
步骤5:将沙子和小木板复位，如图3，将另一个铁块(m=20g) 从小木板上方 h =15cm处静止释放，观察小木板下陷到沙子里的深度，并记录实验数据。
步骤6:将沙子和小木板复位，再将另一个铁块(m=10g) 从小木板上方h = 15cm 处静止释放，观察小木板下陷到沙子里的深度，并记录实验数据。
互动新授
实验数据记录表如下：
请大家按照实验步骤开始实验。
互动新授
【实验数据】
互动新授
【实验分析】
思考1：大家分析第1、2、3次实验数据可以发现什么规律
在物体质量相同的情况下，物体下落的高度越大，小木板下陷深度越深。
思考2：这个规律能得出什么结论
在物体质量相同的情况下，物体被举的越高，其重力势能越大。
思考3：大家分析第1、4、5次实验数据可以发现什么规律
在物体下落高度相同的情况下，物体质量越大， 小木板下陷深度越深。
思考4：这个规律能得出什么结论
在物体被举高度相同的情况下，物体的质量越大，其重力势能越大。
互动新授
【实验结论】
物体的重力势能与物体的质量和高度有关，物体的质量越大，高度越高，其重力势能越大。
说明：
正是因为物体的重力势能与物体的质量和高度有关，我们的水力发电站要想发出更多的电，才要把大坝建设的更高，这样一是可以储蓄更多的水(增 大质量)，同时也可以提升水位(提升水的高度)，只有这样才能尽量增大水的重力势能，进而获得更多的电能。
互动新授
想一想
下面请大家阅读教材P94 “想想议议”，并思考问题。
说明：
不能这样简单比较，因为尽管乌东德水电站的拦河坝要比葛洲坝的拦河坝高 出200m, 但水的重力势能不仅仅与水位的高度有关，还与水的质量有关，即乌东德 水电站的蓄水量未必比葛洲坝水电站的蓄水量大，所以不能说前者水的重力势能比后者大。
互动新授
知识点三 弹性势能
感受弹性形变
互动新授
图1
图2
图3
问题：射出的箭具有动能，发出的网球具有动能，起跳的人具有动能，他们的动能来自哪里，谁对他们做了功
射出的箭具有动能，是因为弓对箭做了功； 发出的网球具有动能，是因为球拍对球做了功；起跳的人具有动能，是因为跳板对人做了功。
互动新授
想一想
前面我们说到的弓、球拍、跳板之所以能做功，是因为它们发生了弹性形变。物体由于发生弹性形变而具有的能叫作弹性势能。
请大家先猜想一下，弹簧的弹性势能与哪些因素有关呢
猜想：弹簧的弹性势能可能与其形变量有关。
下面我们就通过 一 个实验来探究这个问题。
互动新授
【实验器材】
弹簧、小铁球、木块和刻度尺。
【实验思路】
将小铁球压缩弹簧后释放，小铁球撞击木块，观察木块滑动的距离，进而探究弹簧的弹性势能与弹簧形变量的关系。
明确思路后，请大家设计实验步骤和实验记录表格。
探究影响弹性势能大小的因素
互动新授
【实验步骤】
步骤1:如图所示，将弹簧一端固定，将小铁球、木块放置在水平桌面上。
步骤2:用小铁球(小球与弹簧不连接)将弹簧压缩5 cm 并由静止释放小铁球， 测量出木块在水平面上滑行的距离。
互动新授
步骤4:用小铁球(小球与弹簧不连接)将弹簧压缩10 cm 并由静止释放小铁 球，测量出木块在水平面上滑行的距离。
注意：释放小铁球时木块距离小铁球的距离不变。
步骤3:用小铁球(小球与弹簧不连接)将弹簧压缩8 cm 并由静止释放小铁球， 测量出木块在水平面上滑行的距离。
注意：释放小铁球时木块距离小铁球的距离不变。
互动新授
实验数据记录表如下：
请大家按照实验步骤开始实验。
互动新授
【实验数据】
互动新授
【实验分析】
思考1：大家分析实验数据可以发现什么规律
弹簧形变量越大，木块滑行的距离越远。
思考2：这个规律能得出什么结论
弹簧的形变量越大，其弹性势能越大。
思考3：为什么弹簧的形变量越大，木块滑行的距离越远
弹簧形变量越大，对小铁球做的功也就越多，进而使得小球获得了更多的动能，并推动木块移动更远的距离。
互动新授
【实验结论】
刚才通过大家对实验数据的分析，我们可以得出结论：
弹簧的弹性势能与弹簧的形变量有关，形变量越大，其弹性势能越大。
说明：
重力势能和弹性势能是我们常见的两种势能。
【例】 判断是否存在动能或势能，如果有，请说出能的名称；如果没有，说明原因。
(1)钟表中被旋紧的发条： ;
(2)天空中飞行的小鸟： ;
(3)地上的弹簧： ;
(4)屋顶上的瓦片： ;
(5)水平地面上滚动的足球： 。
【规律总结】 判断物体是否具有动能，看物体是否运动；判断物体是否具有重力势能，看物体是否被举高；判断物体是否具有弹性势能，看具有弹性的物体是否发生弹性形变。
巩固拓展
弹性势能
动能和重力势能
没有能，弹簧没有发生弹性形变
重力势能
动 能
课堂小结
3.实验过程中，我们还学到了物理实验探究中经常用到的方法——控制变量法。
1.学习了能量、动能、重力势能、弹性势能。
能量：物体能够对外做功，就说这个物体具有能量。
动能：物体由于运动而具有的能。
重力势能：物体由于受到重力并处在一定高度时所具有的能。
弹性势能：物体由于发生弹性形变而具有的能。
2.。
影响动能大小的因素：物体的质量与运动速度。
影响重力势能大小的因素：物体的质量与被举的高度。
影响弹性势能大小的因素：弹性形变的程度。
下节课，再见！

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