沪科版八年级物理全一册10.6合理利用机械能教案

10.6 合理利用机械 第 1 课时 动能与势能 教学目标 【知识与能力】 1．初步理解动能、势能的概念。 2．知道决定动能、势能大小的相关因素；并能解释简单的现象。 教学重难点 【教学重点】 1.动能和势能的概念； 2.探究影响动能和重力势能大小的因素。 【教学难点】 势能的概念。 课前准备 钢球、木球、木块、钩码、沙箱、多媒体课件等。 教学过程 一、新课引入 复习“功”的概念之后指出，列举生活中的水、风、弓等，它们是如何对别的物体做功， 引入生活、生产中包含多种多样的“能”；再确定今天要学习的是动能和势能。 二、新课教学 探究点一 动能与势能 1．认识能量。 流动的水可以推动水轮机做功；风可以推动帆船前进而做功；张开的弓可以使箭射出而 做功；等等。 物理学中，一个物体能够对别的物体做功，即它具有做功的本领，我们就说它具有能量。 因此，流动的水、风，张开的弓都具有能量。能量这个概念与前面学过的功的概念有着密切 的联系，物体做功的过程就是能量转化的过程，一个物体能够做的功越多，表示这个物体具 有的能量就越大。打个比方，一家企业对外能够支付的钱越多，就表示这家企业的资金越雄 厚。 2．动能与势能。 我们周围的能量形式多种多样，最常见的是动能与势能；我们先来认识几个具有动能和 势能的物体做功的实例。 (1)风吹帆船航行；急流的河水把石块冲走；运动的钢球把木块推开。这些都是运动的 物体对外做功的实例，表明运动的物体具有能量。 (2)人在打桩时，先把重锤高高举起，重锤落下就能把木桩打入地里；铅球从高处落下 时能把地面砸个坑。重锤和铅球由于被举高而能够对外做功，表明被举高的物体具有能量。 (3)弓被拉弯后能把箭射出去，弹簧被压缩后能把压在它上面的物体弹起，弓和弹簧由 于发生弹性形变能够对外做功，表明发生弹性形变的物体具有能量。 概念规律： (1)物体由于运动具有的能叫作动能。 (2)势能分为重力势能和弹性势能：物体由于被举高而具有的能叫作重力势能；物体由 于发生弹性形变而具有的能叫作弹性势能。 探究点二 影响动能和势能大小的因素 1．探究影响动能大小的因素。 问题：物体动能的大小与什么因素有关呢？ 猜想：学生猜想…… 探究： (1)将木板放在光滑斜面下的水平桌面上，将木块放在木板上，分别让同一钢球从不同 的高度(h1 和 h2)由静止开始向下运动，撞击木块，记下木块被撞击后运动的距离。 (2)分别让体积相同的实心木球和钢球从同一高度(h)由静止开始向下运动，撞击木块， 记下木块被撞击后运动的距离。 (3)把数据记入下表，并比较各组数据。 序号 下滑物体 下滑高度/cm 木块运动的距离/cm 1 钢球 15 4.5 2 钢球 25 8.3 3 木球 20 2.2 4 钢球 20 6.6 结论 数据分析：对比表中 1、2 两行数据，同一钢球从不同的高度静止释放，起点高的 2 钢 球到达低端的速度大，与木板撞击后使木块运动的距离长，表明 2 钢球的动能大；对比 3、 4 两行数据，体积相同的实心木球和钢球的质量不同，钢球的质量大，当它们从同一高度被 静止释放时，到达斜面低端的速度相同，但钢球撞击木块运动的距离长，表明钢球的动能大。 结论：质量相同时，速度大的物体具有的动能大；速度相同时，质量大的物体具有的动 能大。 概念规律：影响动能大小的因素：物体的质量和速度。物体的质量越大，速度越大，物 体所具有的动能就越大。 2．探究影响势能大小的因素。 问题：物体势能的大小与什么因素有关呢？ 猜想：学生发言…… 探究： (1)将小方桌腿朝下水平放在沙箱的沙子上，使用同一钩码从不同高度(h1，h2)自由下落 冲击小方桌，记下方桌下陷的深度。 (2)将体积相近的钩码和木块从同一高度 h 自由下落冲击小方桌，记下方桌下陷的深度。 (3)把数据记入下表，比较各组数据。 序号 举高的物体 举高的高度/cm 小方桌陷入沙中的深度/cm 1 钩码 20 约 1.2 2 钩码 40 约 2.0 3 钩码 30 约 1.6 4 木块 30 约 0.4 结论 数据分析：对比表 1、2 行，同一钩码被举得越高，能使小桌下陷得越深，说明质量相 同的物体，被举得越高，它的重力势能越大；对比表 3、4 两行数据，钩码和木块的体积相 近，钩码的质量大，它们被举高相同的高度，钩码使小桌下陷得深，说明被举高高度相同的 物体，质量越大，它的重力势能越大。 概念规律：影响重力势能大小的因素：物体的质量和物体所处在的高度。物体的质量越 大，所处在的高度越高，物体的重力势能就越大。 另外一种势能——弹性势能，它和物体的弹性形变有关，物体的弹性形变越大，它具有 的弹性势能就越大。 三、板书设计 第六节 合理利用机械能 第 1 课时 动能与势能 一、能量 二、动能 1．定义：物体由于运动而具有的能叫动能。 2．特点：动能的大小与质量、速度有关。 三、势能 1．重力势能 (1)定义：物体由于被举高而具有的能叫重力势能。 (2)特点：重力势能的大小与质量和被举高的高度有关。 2．弹性势能 (1)定义：物体由于发生弹性形变而具有的能叫弹性势能。 (2)特点：同一物体的弹性形变越大，它具有的弹性势能就越大。 四、教学反思 本节课主要的教学内容有：动能、势能的概念；探究动能、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。 所以学好本节内容有利于为后面的学习做准备。八年级学生的思维具有单一性，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”的概念都感到困惑。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、势能的因素。 第 2 课时 动能和势能的转化 教学目标 【知识与能力】 1．能用实例理解动能和势能的相互转化。 2．能够解释一些有关动能、重力势能和弹性势能之间相互转化的简单物理现象。 3．理解机械能守恒。 教学重难点 【教学重点】 动能和势能的相互转化。 【教学难点】 能解释有关动能和势能相互转化的简单物理现象，理解机械能守恒。 课前准备 多媒体课件、滚摆、单摆、带弹簧的斜面等。 教学过程 一、新课引入 多媒体展示：陈峰同学的家到学校本是一条在水平面上的直路，爱动脑筋的陈峰做了这 样一个设想：要是将从家到学校的路挖成一个“U”字形，如图所示，只要从家骑上自行车 后，不用刹车也不用踩车，等车停下来就可以到达学校了。 老师提出疑问，根据你所学的知识，考虑一下，陈锋同学的这一设想能够实现吗？阐明 你的观点。从学生阐述的观点中，不论正确的、还是错误的都持有保留态度。进一步的引导 点拨，张峰同学的设想到底能不能实现，这节课我们就为同学们揭开此谜。进而导入新课。 二、新课教学 探究点 机械能及其转化 多媒体展示：(1)我们小时候都玩过荡秋千(如图 1)，闭上眼睛，那种时高时低的感觉 如同在飞……你知道在荡秋千的过程中小孩具有哪些能量？这些能量是怎样变化？ (2)如图 2 所示是小刚在玩弹弓的情境，此时小刚用形变的橡皮条将“子弹”弹射出去 的过程中，具有哪些能量？这些能量是怎样变化的？ (3)从以上的两个实例中，你能够发现能量的变化有什么规律？ 学生根据上节所学的知识，独立完成课件中两个情境中的物体所具有的能量，然后小组 讨论、交流分析出每一个阶段中能量的变化情况和能量变化的规律。 教师对每个小组的观点进行引导总结，利用课件展示答案： (1)把荡秋千的过程转化为如图 3 所示的图片，展开分析： A→B 过程中具有的能量是________，其中能量的变化是____________； B→C 过程中具有的能量是________，其中能量的变化是________________。 (2)橡皮条将子弹射出的过程中，橡皮条具有弹性势能，子弹具有动能。橡皮条的弹性 势能减小，子弹的动能增大。 (3)在某一阶段能量的变化中，一种能量在减小的同时，另一种能量在增大。 老师进一步的追问，减小的能量消失了？增大的能量是创生出来的？动能和势能它们可 以统称为什么能？ 学生猜想，进行交流，阐明观点。猜想认为是减小的能量转为了增大的能量。 教师根据学生的回答，逐步引导出动能和势能的转化，得出第一个知识点。 刚才我们一起分析了两个能量转化的两个实例，现在同学们根据刚才的收获，亲自利用 身边的器材来体验一下动能和势能相互转化的实例。根据自己组所做的实验试着阐明所观察 到的现象、其中的能量变化和能量的转化情况。 教师在学生操作实验的过程中，巡回指导。 以学习小组为单位开始操作动能和势能转化的实验，一般观察一边记录。 以小组为单位阐明自己所选择的实验器材、所操作的实验，以及所观察到的实验现象等。 意见不同的其他组再给予补充。 老师根据学生的回答情况，展示课件验证学生叙述并分析实验中观察到的现象。 展示课件滚摆实验：开始释放摆轮时，摆轮在最高点静止，此时摆轮只有重力势能，没 有动能。摆轮下降时其高度降低，重力势能减少；摆轮旋转着下降；而且越转越快，其动能 越来越大。摆轮到最低点时，转动最快，动能最大；其高度最低，重力势能最小。在摆轮下 降的过程中，其重力势能逐渐转化为动能。 仿照摆轮下降过程的分析，得出摆轮上升过程中，摆轮的动能逐渐转化为重力势能。 多媒体展示单摆实验：让学生根据滚摆实验的描述，再分析单摆实验的现象及能量转化 情况。 演示动能与弹性势能的转化实验：实验可分两步做。首先手持着木球将弹簧片推弯，而 后突然释放木球，木球在弹簧片的作用下在水平槽内运动。让学生分析在此过程中，弹性势 能转化为动能。第二步实验，让木球从斜槽上端滚下，让学生观察木球碰击弹簧片的过程。 走进生活，教师让学生分析，在我们的日常生活中，你是否留意观察过哪些现象中存在 能量转化的例子？生活中的哪些方面利用了动能和势能之间的转化？ 学生结合生活的经历走进生活，讨论交流利用动能和势能转化的实例。 根据学生叙述的生活中利用动能和势能转化的实例，同时展示出相应的课件。 动能和势能转化的应用： 课件 1：城市铁路的车站的设计方案如图 4 所示，进站的轨道都与站台构成一个缓坡， 就是利用了动能和势能的转化。 课件 2：如图 5 所示，我们看杂技演员从高处跳下落在蹦床上，又被弹起的过程中是利 用了动能和势能的相互转化。 课件 3：如图 6 中表示撑竿跳高运动的几个阶段：助跑、撑竿起跳、飞越横杆。在这几 个阶段中也是利用了能量的转化。 多媒体展示： 如图 7 所示的网球掉到地上会弹起，但是越弹越低。试回答下面两个问题： (1)网球从高处下落、触地变形、恢复形状反弹的三个连续过程中，机械能分别是怎么 转化的？ (2)从能量转化角度分析网球为什么会越弹越低？ 以组为单位，学生进行交流、讨论。 学生根据老师的引导，概括出越来越低的原因是克服空气阻力做了功，消耗了一部分机 械能。 教师根据学生的阐述，引导得出机械能守恒规律。 在不考虑摩擦阻力的条件下，只有动能和势能的相互转化的过程中，机械能的总和保持 不变，或者说机械能是守恒的。 三、板书设计 第 2 课时 动能和势能的转化 机械能及其转化： 1．机械能：动能和势能统称为机械能。 2．动能和势能之间的相互转化。 3．机械能守恒： 在不考虑摩擦阻力的条件下，只有动能和势能的相互转化的过程中，机械能的总和保持 不变，或者说机械能是守恒的。 四、教学反思 本课我主要采用以课件设疑来调动学生的好奇心，然后以问题为切入点展开，让学生在 情境问题中来感悟物理知识，做到乐中求学，学中求乐，不知不觉中总结出动能和势能之间 可以转化。为了进一步地让学生加强对动能和势能相互转化的理解，我又让学生根据桌面上 的器材来亲自探究，亲自体验和感悟能量的转化。让学生组内做滚摆实验、单摆实验、斜面 弹簧实验等，从中加强了学生的实验操作能力、观察实验现象的能力和分析问题、归纳实验 结论的能力。这样设计的目的是为了营造学生进行实验，对现象进行探讨的学习环境，学生 能在探讨中锻炼自己的思维。为了加深学生对动能、势能的相互转化的印象，得出动能与重 力势能的转化后，再进一步举出生活事例进行分析。由于现象皆从身边来，故讨论时学生们 都踊跃发言，经过一定的“争吵”讨论出的结果不但正确而且全面。经过这样热烈的讨论， 学到的知识一定印象深刻，从枯燥无味的课堂中感受到学习物理的另一番乐趣。本课设计目 的在于让学生从生活和动手中学习物理，将所学物理知识用于解释生活现象。主要是为了让 学生充分体验到“从生活走向物理，从物理走向社会”这一新课程理念。