資源簡介

(共39張PPT)
第十一章 功和機械能
第3節 動能和勢能
教學分析
課前準備
學習目標
1.理解動能和勢能的基本概念。
2.知道動能和勢能的大小與什么因素有關，并能解釋簡單的現象。
課前準備
教學分析
學習重點 ：通過實例理解動能和勢能的概念。
學習難點 ：通過實驗了解動能、重力勢能的大小各 與什么因素有關，并能解釋簡單的現象。
學習方法 ：小組合作探究法。
相關準備：多媒體課件、小球(鋼球)、粉筆、橡皮泥、斜面、木塊、彈簧、玩具弓箭、沙箱(沙子)、砝碼、小車、彈簧、玩具小車。
教學內容
01
情境引入
02
互動新授
03
鞏固拓展
04
課堂小結
點我喔
情境引入
美國巴林杰隕石坑是地球上第一個被確認的隕石坑。它是在大約5萬年前，由一顆直徑40m的小行星，以每秒25 km 的高速沖進地球大氣層，降落在地球上形成的，直徑40m的小行星卻留下了 一 個直徑約1200m、深 174m的大坑。
想一想
一顆不大的隕石從很高的地方落下來，為什么會產生這么大的能量呢
通過本節課的學習，我們將會找到答案。
互動新授
知識點一 動能
能量
演示實驗
(1)運動的小球將豎立在桌子上的粉筆撞翻，推動物體做功；
(2)被高舉的小球下落在平整的橡皮泥上，打出了很深的坑痕，對物體做功；
(3)被壓縮的彈簧將小球彈起，對小球做功。
互動新授
想一想
運動的小球、被高舉的小球、被壓縮的彈簧有什么共同特征
總結：
這些物體能夠做功，是因為具有能量。物體能夠對外做功，我們就說這個物體具有能量，簡稱能。
互動新授
想一想
(1)說一個物體具有能，是不是它一定做了功或正在做功 比如：掛在樹枝上 的蘋果，雖然它沒有下落做功，但是它能夠做功嗎 它具有能量嗎
(2)一個物體能夠做的功越多，是否表示這個物體的能量越大
總結：
說一個物體具有能，并不是說它一定做了功或正在做功，而是指它能夠做功、可以做功。一般來說，一個物體能夠做的功越多，表示這個物體的能量越大。
說明：能的單位與功的單位一樣，都是焦耳，符號為J。
互動新授
想一想
動能
在這些現象中，撐竿、列車、蘋果、弓、黃河水、鐵錘都具有能量，它們有沒有共同點呢 請同學們就此將圖片進行分類。
勢能
動能
還能繼續分類嗎？
互動新授
動能：物體由于運動而具有的能。
重力勢能：物體由于受到重力并處在一定高度時所具有的能。
彈性勢能：物體由于發生彈性形變而具有的能。
是不是只要發生形變的物體就會有彈性勢能
說明：并不是只要發生形變的物體就會有彈性勢能，而是要發生彈性形變的物體才具有彈性勢能。
想一想
互動新授
想一想
影響動能大小的因素
由上圖②“高速行駛的列車”大家可以看出，圖中的列車具有很大的動能。動能的大小跟哪些因素有關呢
互動新授
實驗探究
如下圖所示，從斜面上滾下的鋼球打到木塊上，能將木塊撞出一段距離。在同 樣的平面上，木塊被撞得越遠，鋼球的動能就越大。
①讓同一個鋼球從不同的高度滾下，看哪次木塊被撞得遠。
②換用質量不同的鋼球，讓它們從同一高度滾下，看哪個鋼球把木塊撞得遠。
互動新授
說明：
讓同一個鋼球從不同的高度滾下，這是控制質量相同，來研究速度與動能的關系；換用質量不同的鋼球，讓它們從同一高度滾下，這是控制速度相同， 研究質量與動能的關系。這種研究方法被稱為“控制變量法” 。
互動新授
實驗現象
①同一個鋼球從越高處滾下，速度越大，木塊被撞得越遠。
②質量不同的鋼球，從同一高度滾下，質量大的鋼球把木塊撞得遠。
①同一個鋼球從越高處滾下，速度越大。這時我們發現，質量相同，速度越大， 能夠做的功就越多，動能就越大。
②質量不同的鋼球，從同一高度滾下，在滾到水平面時它們的速度相同，而質量大的鋼球把木塊撞得遠，這說明質量大的鋼球做的功多，即質量越大，動能就越大。
現象分析
互動新授
總結
物體動能的大小與物體的質量和速度有關。
質量相同的物體，運動的速度越大，它的動能越大；
運動速度相同的物體，質量越大，它的動能也越大。
互動新授
自主閱讀
閱讀教材 P93“想想議議”，思考相關問題。
說明：
車型不同，車的質量往往也不同，如果車的行駛速度相同，質量大的車，動能大，行駛時危險就大。因此，在同樣的道路上，交通管理部門會對不同車型設定不同的最高行駛速度。駕駛機動車時， 一定要按規定速度安全駕駛。
互動新授
知識點二 重力勢能
這是工地上常見到的一種機器 — — 打樁機。它在工作時把重錘高高舉起，重錘落下就可以把樁打入地里，重錘對樁做了功，這說明高處的重錘具有能量。
打樁機工作
在地球表面附近，物體由于受到重力并處在一定高度時所具有的能，叫作重力勢能。
互動新授
想一想
物體的重力勢能與哪些因素有關呢
提示：
請大家先猜想一下，物體的重力勢能可能與物體的什么有關
剛才大家的猜想基本上都集中在物體的重力勢能可能與物體的質量和高度這兩個方面有關，下面我們就通過一個實驗來探究這個問題。
互動新授
【實驗器材】
質量相同和不同的鐵塊、裝有沙子的盒子、釘著四個釘子的小木板。
【實驗思路】
用不同質量的鐵塊從相同高度下落，撞擊小木板后，觀察木板在沙子中下陷的深度，若深度相同則說明物體的重力勢能與物體的質量無關，若深度不同則說明物 體的重力勢能與物體的質量有關。
同理，我們讓相同質量的鐵塊從不同高度下落，撞擊小木板后，觀察木板在沙 子中下陷的深度，進而探究物體的重力勢能與物體的高度的關系。
探究影響重力勢能大小的因素
大家明確思路后，請大家設計實驗步驟和實驗記錄表格。
互動新授
【實驗步驟】
步驟1:將小木板水平放在沙子上。
步驟2:如圖1，將鐵塊(m=50g) 從小木板上方h =15cm 處靜止釋放，觀察小木板下陷到沙子里的深度，并記錄實驗數據。
步驟3:如圖2，將沙子和小木板復位，再將相同鐵塊從小木板上方 h =10cm 處靜止釋放，觀察小木板下陷到沙子里的深度，并記錄實驗數據。
互動新授
步驟4:再次改變下落高度(重物不變),重做上面的實驗，并記錄實驗數據。
步驟5:將沙子和小木板復位，如圖3，將另一個鐵塊(m=20g) 從小木板上方 h =15cm處靜止釋放，觀察小木板下陷到沙子里的深度，并記錄實驗數據。
步驟6:將沙子和小木板復位，再將另一個鐵塊(m=10g) 從小木板上方h = 15cm 處靜止釋放，觀察小木板下陷到沙子里的深度，并記錄實驗數據。
互動新授
實驗數據記錄表如下：
請大家按照實驗步驟開始實驗。
互動新授
【實驗數據】
互動新授
【實驗分析】
思考1：大家分析第1、2、3次實驗數據可以發現什么規律
在物體質量相同的情況下，物體下落的高度越大，小木板下陷深度越深。
思考2：這個規律能得出什么結論
在物體質量相同的情況下，物體被舉的越高，其重力勢能越大。
思考3：大家分析第1、4、5次實驗數據可以發現什么規律
在物體下落高度相同的情況下，物體質量越大， 小木板下陷深度越深。
思考4：這個規律能得出什么結論
在物體被舉高度相同的情況下，物體的質量越大，其重力勢能越大。
互動新授
【實驗結論】
物體的重力勢能與物體的質量和高度有關，物體的質量越大，高度越高，其重力勢能越大。
說明：
正是因為物體的重力勢能與物體的質量和高度有關，我們的水力發電站要想發出更多的電，才要把大壩建設的更高，這樣一是可以儲蓄更多的水(增 大質量)，同時也可以提升水位(提升水的高度)，只有這樣才能盡量增大水的重力勢能，進而獲得更多的電能。
互動新授
想一想
下面請大家閱讀教材P94 “想想議議”，并思考問題。
說明：
不能這樣簡單比較，因為盡管烏東德水電站的攔河壩要比葛洲壩的攔河壩高 出200m, 但水的重力勢能不僅僅與水位的高度有關，還與水的質量有關，即烏東德 水電站的蓄水量未必比葛洲壩水電站的蓄水量大，所以不能說前者水的重力勢能比后者大。
互動新授
知識點三 彈性勢能
感受彈性形變
互動新授
圖1
圖2
圖3
問題：射出的箭具有動能，發出的網球具有動能，起跳的人具有動能，他們的動能來自哪里，誰對他們做了功
射出的箭具有動能，是因為弓對箭做了功； 發出的網球具有動能，是因為球拍對球做了功；起跳的人具有動能，是因為跳板對人做了功。
互動新授
想一想
前面我們說到的弓、球拍、跳板之所以能做功，是因為它們發生了彈性形變。物體由于發生彈性形變而具有的能叫作彈性勢能。
請大家先猜想一下，彈簧的彈性勢能與哪些因素有關呢
猜想：彈簧的彈性勢能可能與其形變量有關。
下面我們就通過 一 個實驗來探究這個問題。
互動新授
【實驗器材】
彈簧、小鐵球、木塊和刻度尺。
【實驗思路】
將小鐵球壓縮彈簧后釋放，小鐵球撞擊木塊，觀察木塊滑動的距離，進而探究彈簧的彈性勢能與彈簧形變量的關系。
明確思路后，請大家設計實驗步驟和實驗記錄表格。
探究影響彈性勢能大小的因素
互動新授
【實驗步驟】
步驟1:如圖所示，將彈簧一端固定，將小鐵球、木塊放置在水平桌面上。
步驟2:用小鐵球(小球與彈簧不連接)將彈簧壓縮5 cm 并由靜止釋放小鐵球， 測量出木塊在水平面上滑行的距離。
互動新授
步驟4:用小鐵球(小球與彈簧不連接)將彈簧壓縮10 cm 并由靜止釋放小鐵 球，測量出木塊在水平面上滑行的距離。
注意：釋放小鐵球時木塊距離小鐵球的距離不變。
步驟3:用小鐵球(小球與彈簧不連接)將彈簧壓縮8 cm 并由靜止釋放小鐵球， 測量出木塊在水平面上滑行的距離。
注意：釋放小鐵球時木塊距離小鐵球的距離不變。
互動新授
實驗數據記錄表如下：
請大家按照實驗步驟開始實驗。
互動新授
【實驗數據】
互動新授
【實驗分析】
思考1：大家分析實驗數據可以發現什么規律
彈簧形變量越大，木塊滑行的距離越遠。
思考2：這個規律能得出什么結論
彈簧的形變量越大，其彈性勢能越大。
思考3：為什么彈簧的形變量越大，木塊滑行的距離越遠
彈簧形變量越大，對小鐵球做的功也就越多，進而使得小球獲得了更多的動能，并推動木塊移動更遠的距離。
互動新授
【實驗結論】
剛才通過大家對實驗數據的分析，我們可以得出結論：
彈簧的彈性勢能與彈簧的形變量有關，形變量越大，其彈性勢能越大。
說明：
重力勢能和彈性勢能是我們常見的兩種勢能。
【例】 判斷是否存在動能或勢能，如果有，請說出能的名稱；如果沒有，說明原因。
(1)鐘表中被旋緊的發條： ;
(2)天空中飛行的小鳥： ;
(3)地上的彈簧： ;
(4)屋頂上的瓦片： ;
(5)水平地面上滾動的足球： 。
【規律總結】 判斷物體是否具有動能，看物體是否運動；判斷物體是否具有重力勢能，看物體是否被舉高；判斷物體是否具有彈性勢能，看具有彈性的物體是否發生彈性形變。
鞏固拓展
彈性勢能
動能和重力勢能
沒有能，彈簧沒有發生彈性形變
重力勢能
動 能
課堂小結
3.實驗過程中，我們還學到了物理實驗探究中經常用到的方法——控制變量法。
1.學習了能量、動能、重力勢能、彈性勢能。
能量：物體能夠對外做功，就說這個物體具有能量。
動能：物體由于運動而具有的能。
重力勢能：物體由于受到重力并處在一定高度時所具有的能。
彈性勢能：物體由于發生彈性形變而具有的能。
2.。
影響動能大小的因素：物體的質量與運動速度。
影響重力勢能大小的因素：物體的質量與被舉的高度。
影響彈性勢能大小的因素：彈性形變的程度。
下節課，再見！

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