資源簡介

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第五章 功和簡單機械
華師大版九年級上冊
第4節 機械能（1）
－－－動能和勢能
教學目標
科學觀念：建立能量的初步概念；理解動能、重力勢能的概念
及影響它們大小的因素；能用實例說明物體的動能和勢能；
知道彈性勢能；知道機械能及其單位。
科學思維：通過實驗培養學生的觀察、實驗能力和分析概括能
力。培養學生用能量觀點分析問題的能力和意識。
探究實踐：體驗利用控制變量法來設計實驗過程。
態度責任：結合我國航天事業的發展，對學生進行愛國主義教育。
新知導入
我們知道，一個力作用在物體中，物體沿著力的方向移動一段距離，我們就說這個力對這個物體做了功。
在科學中，如果一個物體能夠對其他物體做功，這個物體就具有能量。例如，風是水平流動的空氣，風具有能量，能推動風車做功；流動的水具有能量，能推動水輪機工作；運動的汽車、飛行的子彈、被拉伸的彈簧等都能具能量，都能對其他物體做功。
我們可用做功的多少來度量能量的改變。所以功和能的單位是統一的，都是焦耳（J）。
新知講解
一、能量
1、能量（能）：
物體能夠做功，就具有能量。一個物體能夠做功越多，表示這個物體的能量越大。
2、能量的形式：
能量的形式多樣：電能、太陽輻射能、機械能（動能、勢能）、熱能、光能、核能、風能……等。
注意：
能夠做功不表示物體一定要正在做功，將要做功或可以做功而現在沒有做功的物體也具有能量。
新知講解
二、動能
1、動能：
運動的物體具有的能，稱為動能。
2、 物體動能的大小可以表現為它對其他物體所能做的功的大小。
物體動能越大，它能夠對其他物體做的功就越大；動能越小，它能夠對其他物體做的功就越小。
活動
運動的物體具有動能，具有動能的物體能做功。以公路上行駛的汽車撞上障礙物為例，說一說動能大小與什么因素有關？
（1）同一輛汽車，以相同的速度行駛在同一路段，滿載貨物與空載時撞上障礙物，結果破壞程度的不一樣的， 時，破壞程度更大些。說明： 。
（2）同一輛空載的汽車，速度不同時撞上障礙物，結果破壞程度是不一樣的， 時，破壞程度更大些。說明：
。
滿載（質量較大）
速度相同時，質量越大，其動能越大。
速度較大
質量相同時，速度越大，其動能越大。
新知講解
3、影響動能大小的因素：
影響物體動能大小的因素有物體的運動速度和質量。
（1）質量相同時，速度越大，物體的動能越大；
（2）速度相同時，質量越大，物體的動能越大。
質量越大，速度越大，物體的動能就越大。
討論交流
從能量的角度，說一說，交通規則中，為什么要規定“車輛嚴禁超載超速行駛”？
行駛的車輛具有較大的動能，動能大小與其質量及運動速度有關。速度越大、質量越大，其所具有的動能就越大，同時汽車的慣性也大，從而使汽車存在較大安全隱患。一旦發生交通事故，后果會很嚴重。
實驗探究
借助如圖所示的儀器設備，議一議，如何設計實驗來驗證“動能大小與質量、速度的關系”？
（1）使球從斜面上某一高度由靜止滾下，球到達水平面時具有一定的 ，這時球進入盒中并推動盒子向前運動，這時盒子獲得了 而運動起來。盒子被球推著運動的距離越大，說明：
；
（2）實驗中，通過觀察 來推斷球具有動能大小。這里所采用的方法是 法。
（點擊圖片可播放）
速度
動能
球對盒子做功，盒子運動的距離越大，說明球具有的動能越大
盒子運動的距離大小
轉換
活動設計
A、驗證“動能大小與質量有關”：
（1）應該控制相同的量是 ；改變的量是 ；
（2）使 的球從斜面上 高度由靜止滾下，記錄盒子被球推著運動的距離；從而比較球的動能大小。
（3）這里使用的研究方法為 法、 法。
速度
質量
質量不同
相同
轉換 控制變量
活動設計
B、驗證“動能大小與速度有關”：
（1）應該控制相同的量是 ；改變的量是 ；
（2）使 的球從斜面上 高度由靜止滾下，記錄盒子被球推著運動的距離；從而比較球的動能大小。
注意：
以上兩個實驗中，若盒子被推出軌道外而無法繼續實驗時，可以采用
等方法來解決。
質量 速度
質量相同 不同
換用質量較小的球、將球的下滑高度降低一些
視頻輔助
影響動能大小的因素
（點擊圖片播放）
新知講解
三、勢能
1、勢能包括重力勢能和彈性勢能。
2、動能和勢能在國際單位制中的單位都是焦耳，簡稱焦（符號J）。
3、彈性勢能：
當物體被拉伸、壓縮或彎曲發生彈性形變時所具有的能叫做彈性勢能。
彈性勢能的大小與物體的彈性形變程度有關。
張開的弓具有彈性勢能，可以對箭做功，
弓發生的形變越大，它具有的彈性勢能就越大。
新知講解
4、重力勢能：
因被舉高而能夠做功的物體所具有的能量，叫做重力勢能。
一個物體放在離地面有一定高度的位置，釋放后在下落過程中就能夠對其他物體做功，例如打樁機舉到高處的重錘，下落時能把水泥樁柱打進地里。
活動
探究：物體重力勢能的大小與質量的關系
材料：質量不同的重物A、B、C，用鐵釘做腳的小方桌，一盒沙子。
材料使用說明：
把小方凳正放在細砂上，用手壓凳面，壓力越大，
鐵釘陷入細砂越深，說明手對它做的功就越 。
將重物在一定高度落下撞擊小方桌，鐵釘陷入沙子中，說明
重物對桌子 ，同時說明重物具有 。
大
做功
重力勢能
實驗探究
第1步：
如圖，依次將質量重物A、B、C，由高度為h處由靜止釋放，觀察并比較它們撞擊小桌子后鐵釘插入沙子中的各自的深度；
結論： 。
小
淺
較大
較深
最大
最深
高度相同時，質量越大，物體的重力勢能越大
（點擊圖片播放）
實驗探究
第2步：
如圖，依次將重物B，由高度為h處由靜止釋放，觀察并比較它們撞擊小桌子后鐵釘插入沙子中的各自的深度；
結論： 。
小
淺
較高
較深
最高
最深
質量相同時，高度越大，物體的重力勢能越大
（點擊圖片播放）
新知講解
5、影響重力勢能大小的因素：
物體的重力勢能跟物體的質量和所處的高度有關。
物體的質量越大，被舉得越高，重力勢能就越大。
應用：
打樁機打樁時，常常使用很重的重錘，并且高高舉起，使其獲得較大的重力勢能。
新知講解
四、機械能：
1、一個物體可以既有動能，又有勢能。
例如，起重機吊起重物過程中，重物因運動而具有動能，又因離地面有一定高度而又有重力勢能。
2、動能和勢能統稱為機械能。
動能和勢能是機械能的兩種表面形式。
機械能是最常見的一種能量。
3、一個物體具有的動能或勢能是可以
變化的，所以它們在一定條件下可以
相互轉化。
課堂練習
1、高空墜物傷人事件時有發生，新頒布的《民法典》規定：“禁止從建筑物中拋擲物品”，因為高處的物體具有較大的（　　）
A．勢能 B．速度 C．重力 D．動能
A
課堂練習
2、草原發生大面積蝗災時，農業部門利用飛機噴灑農藥消滅蝗蟲。當飛機在某一高度水平勻速飛行噴灑農藥時，它的（ ）
A．動能不變，勢能不變 B．動能減小，勢能增加
C．動能增加，勢能減小 D．動能減小，勢能減小
D
課堂練習
3、下列現象中物體動能和重力勢能都發生變化的是（ ）
A．水平軌道上正在進站的列車
B．站在觀光電梯上勻速下降的游客
C．站在商場自動扶梯上勻速上升的顧客
D．體育考試時，拋出的實心球從高處下落的過程
D
課堂練習
4、質量相等、半徑相同的鉛球、鐵球和鋁球，放在同一水平桌面上，它們具有的勢能是(　 　)
A．鉛球最大 B．鐵球最大
C．一樣大 D．鋁球最大
C
課堂練習
5、下列關于勢能的說法正確的是（ ）
A．把壓縮的彈簧放松，它的長度增加，勢能也增加
B．同一根橡皮筋拉得越長，它的勢能也越大
C．樹上的兩個蘋果，位置高的一定比位置低的勢能大
D．正在下落的兩個鉛球，5千克的鉛球一定比4千克的鉛球勢能大
B
課堂練習
6、2020年6月23日，我國最后一顆北斗三號衛星發射成功，即完成北斗導航衛星全球組網，這標志著我國乃至國外即可徹底擺脫依賴美國的GPS衛星定位系統。
（1）北斗三號衛星升空過程中重力勢能　 　（選填“變大”、“不變”或“變小”）。
（2）衛星沿軌道繞地球運行時，在近地點的速較大，在遠地點的速度較小，則衛星從近地點運動到遠地點的過程中動能會　 （填“變大”或“變小”）
變大
變小
課堂練習
7、小華為了探究“彈性勢能的大小可能與物體的彈性形變程度有關”，設計了如圖甲實驗：將一根彈簧和一個質量為1kg的金屬球（球上有一小孔）套在鐵架臺的金屬桿（金屬桿足夠長）AB上面，每次將小球放在被壓縮彈簧的頂端后松手。
（1）實驗時每次將彈簧壓縮______（填“相同”或“不同”）的長度（彈簧被壓縮后未超過其彈性限度）。分析比較 ，從而比較彈性勢能的大小。
（2）某次實驗時，他發現小球的高度隨時間變化的情況如圖乙，則在整個過程中小球在_____時動能最大（填“t1”“t2”或“t3”）。
不同
小球上升高度
t1
課堂總結
1、能量:物體能夠做功，就具有能量；
2、動能:這種由于運動而具有的能叫做動能；
3、物體質量越大、速度越大，其動能就越大；
4、重力勢能：因被舉高而能夠做功的物體所具有的能量；
6、物體質量越大，所處高度越大，則其重力勢能越大。
5、發生彈性形變時所具有的能叫做彈性勢能；
6、重力勢能和彈性勢能都屬于勢能，動能和勢能統稱為機械能；
7、功和能的單位都是焦耳。
板書設計
功 能
（單位：焦耳）
動能：運動時具有的能
質量大、速度大，動能大
重力勢能：被舉高時具有的能
勢能 質量大、高度大，重力勢能大
彈性勢能：被拉伸、壓縮、彎曲時具有的能
形變程度大，彈性勢能大
機械能：動能和勢能統稱機械能。
作業布置
1、復習本課時主要內容；
2、完成作業本中相應練習；
3、完成學案中“課后鞏固”；
4、預習“動能和勢能的轉化”。
謝謝
21世紀教育網（www.21cnjy.com)
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