资源简介

机械能
【教学目标】
一、知识与技能
1．了解动能、重力势能和弹性势能的初步概念。
2．了解决定动能、势能的因素。
3．知道动能、势能的可以相互转化。
4．知道机械能守恒的含义。
5．进一步提高实验操作能力。
二、过程与方法
1．培养学生提出科学猜想和假设的能力。
2．初步领会用控制变量法研究科学规律的思路。
3．提高学生实验观察、分析、比较、归纳、概括等能力。
三、科学态度、情感、价值观
1．在动能、势能的学习过程中体验实验对科学探究的作用。
2．在活动中体验探究知识的乐趣和成功的喜悦，激发求知欲和好奇心。
3．通过人造龙卷风发电的阅读，培养学生科学发明创造的想象力。
【教学重难点】
1．动能、势能的大小、势能和动能的相互转换。
2．能量的概念、机械能守恒。
【教学过程】
一、复习引入
演示：将一木块放在水平桌面上，用手推木块在水平面上运动一段距离。
师：推力和重力是否都做了功？为什么？
生：推力做了功，重力没有做功。做功的两个必要因素是A．作用在物体上的力；B．物体在力的方向上移动的距离。
师：请大家举些物体做功的例子。
生答略。
师：一个运动的物体（例小汽车）能否对其他物体做功？一个举高的钩码落下能否对其他物体做功？一个用手拉长的弹簧在释放后能否对靠近它的物体做功？
学生思考并回答。
演示：
A．玩具小车拉动木块；
B．举高的钩码落下拉动木块（通过滑轮）；
C．一个用手拉长的弹簧在释放后拉动木块。
ABC
师：在这些不同的现象中，有哪个共同的东西把它们联系起来？
生1：在做功。
生2：运动的玩具小车、举高的钩码、拉长的弹簧都能做功。
师：对，我们就说这三个能做功的物体具有能量。
二、新课教学
（一）能量：
如果一个物体能够对另一个物体做功，我们就说这个物体具有能量（板书），简称能。能反映了物体做功的本领，不同的物体做功的本领不同，一个物体能够做功越多，表示这个物体的能量越大。
师：流水推动水轮机转动，流水有无能量？为什么？
生：流水对水轮机做了功，流水有能量
师：树上的苹果有无能量？为什么？
生1：没有能量，它没有做功。
生2：有能量，它可以做功。
师：能够做功是否一定做了功？（略停顿）不是！树上结的苹果虽然没有做功，但它能否做功？
生：能，只要它从树上掉下来就能做功。
师：所以我们说它具有能。所以判断物体是否有能量，只看它能否做功。
请学生举例具有能量的物体（略）。
师：物体具有能量的形式是多种多样的，下面我们来认识几种形式的能量。
师：大家拿起桌上的小风车，向它吹气……
学生操作。
师：小风车为什么会转起来？
生：空气在推它。
师：原来也有空气，小风车为什么不会转？
生：原来的空气不动。吹出来的空气在流动。
师：流动的空气才能够对小风车做功具有能量。就如刚才停止的玩具小车不能拉动木块，当玩具小车运动起来拉动木块做功才具有能量。下面我们再来看个钢球推动木块的实验，思考钢球什么情况具有能量。
演示：
1．钢球停靠着木块不动。
2．钢球从斜槽上滚下推动木块。
生：滚动的钢球才具有能量。
师：流动的水、空气、运动的玩具小车、滚动的钢球为什么都具有能量？
生：因为都在运动。
师：对，物体由于运动而具有的能叫做动能。物体动能的大小表现在它对其他物体所能做的功的大小。
（二）动能：
师：除流动的水、空气、运动的玩具小车具有动能外，还有哪些物体具有动能？
生1：飞行的飞机、运动的锤子。
生2：行驶的汽车、运行中的列车、跑动着的运动员。
生3：飞行中的子弹头，滚动着的钢球，运行中的人造地球卫星……
师：说得好，一切运动的物体都具有动能。
设问：物体动能多少不尽相同，如狂风能吹倒大树，而微风只能使树枝摇动。动能的大小跟哪些因素有关呢？
学生讨论并提出猜想：与速度有关；与质量有关；与……
教师出示相关教学准备（斜槽、不同质量的钢球、木块等）边演示边引导：
钢球从斜面滚下推动木块，说明什么？（生：滚下的钢球具有动能。）不同质量钢球从斜面不同高度滚下推动木块的距离不同，说明什么？（生：钢球具有不同的动能）如何实现质量相同时，钢球推动木块的速度不同？（生：只要让同一钢球从不同高度滚下就可以了）那让我们用实验证实一下。
演示：将质量相同的两个钢球，同时从斜槽的最高点和接近斜槽底部的位置释放，从最高点滚下的钢球能在水平槽上追上从接近底部滚下的钢球。实验表明从高处滚下的钢球速度大。
学生讨论实验方案。
演示：1．将同一钢球从两个不同高度滚下，让学生观察钢球推动木块的距离。
记录数据。
结论：质量相同时，物体的动能与速度有关，速度越大，物体的动能越大。
演示：2．换用不同质量的钢球，从同一高度让其滚下，让学生观察钢球推动木块的距离。
记录数据。
结论：速度相同时，运动物体的质量越大，动能就越大。
归纳小结：物体的动能与物体的质量和速度有关，质量越大、速度越大，物体具有的动能越大。（板书）
回顾：演示
B：被举高的钩码落下拉动木块（通过滑轮）。
C：一个用手拉长的弹簧在释放后拉动木块。
师：举高的钩码、拉长的弹簧是否都有具有能？（是）它们跟前面的动能一样么？
生：它们不是由于运动而具有动能，不一样。
师：我们把因举高或发生弹性形变的物体具有的能叫势能。
（三）势能：
重力势能：因被举高而能够做功的物体所具有的能量（板书）。
学生阅读课文“重锤打桩”图片讨论重锤的重力势能。
师：举例还有哪些物体具有重力势能？
生1：被举高的夯，被举高的打桩机的重锤，高坝中的水，置于斜面上的钢球。
生2：山顶上的石头，举高的铅球，悬吊在高空中的钢梁。
生3：放在高楼阳台边沿的花盆，搁上货架的金属球，悬空的起重臂……
师：手中的乒乓球和铅球落下砸到泥地效果一样么？为什么？
生：不一样，做功多少不同，重力势能大小不同。
师：很好，那么物体重力势能的大小与哪些因素有关？
学生活动：
小结：物体的重力势能与物体的质量和被举的高度有关。物体的质量越大，被举得越高它具有的重力势能就越大。
师：还有一类物体如拉长（压缩）的弹簧、被踩弯的跳板等也能做功，积聚着势能，称为弹性势能。
弹性势能：当弹性物体被拉伸、压缩或弯曲时所具有的能量（板书）。
师生共同举例：被拉长的橡皮筋、被压缩（或拉伸）的弹簧、拉满的弓，弯曲的锯条、拉长的橡皮盘、钟表中卷紧的发条、被弯曲的撑杆（竹片，条形橡皮擦），受压的席梦思床垫等都具有弹性势能。
问：物体弹性势能的大小与哪些因素有关？
教师提示演示实验C并观看多媒体课件，学生讨论（略）。
小结：弹性形变程度越大，弹性势能越大（板书）。
师：静止在桌面上的钢球是否具有能量？
生：具有重力势能。
师：在桌面上滚动的钢球具有什么能？
生：既有动能，又有势能。
师：动能和势能统称为机械能（板书）。
动能、势能和机械能的国际单位：焦耳（J），简称焦。
（多媒体展示）
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