動能和勢能教案示例之三
教學目的
1．理解動能和重力勢能的初步概念。
2．知道什么是彈性勢能。
3．理解機械能的初步概念。
4．培養學生的抽象思維能力。
教學重點
理解動能和重力勢能。
教學難點
能的概念的建立。
教具
鋼球、斜槽軌道、小木塊、砝碼、彈簧。
教學過程
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我們在日常生活中經常提到能，諸如熱能、電能、能源開發等等。“能”確是物理學中的一個重要概念，能的概念跟功的概念有密切聯系。我們說一個物體能夠做功，這個物體就具有能。電流能做功，具有電能；燃料燃燒放熱可以做功，有熱能。
自然界中，能的形式很多，今天我們學習最常見的能的形式——動能和勢能。
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1．什么樣的物體具有動能？
急流的河水能把石頭沖走，流水能做功；飛行的子彈能把木板打穿，飛行的子彈能做功；風吹動帆船航行，空氣流動形成的風能做功。這些物體能做功，它們都具有能。它們的能量由于物體運動才具有的。水由于流動、子彈由于飛行、空氣由于流動而具有能。
物理學中把物體由于運動而具有的能叫動能。一切運動的物體都具有動能。
2．請同學們判斷下列物體中哪些物體具有動能。
靜坐的人，足球場上奔跑的運動員，炮膛中準備發射的炮彈，從飛機上投出的炸彈，被電風扇吹動的空氣。
?。▽W生回答）。
奔跑的運動員，飛機投出的炸彈，被吹動的空氣具有動能。原因是運動員、炸彈和空氣是運動的。而靜坐的人和炮膛中等待發射的炮彈是靜止的，所以不具有動能。
3．動能的大小或多少跟哪些因素有關。
物體能夠做的功越多，表示這個物體具有的能量越大。那么動能的大小決定于哪些因素呢？現在我們通過實驗來研究。
這是個帶槽的木板，我們把鋼球放到斜面上令其滾下，到達平面上打擊一個小木塊，推動木塊做功，根據木塊被推動的距離遠近來判斷鋼球具有的動能的大小。
?。ń處熝菔?、學生觀察實驗）
第一次，我們使小鋼球從某一高度由靜止開始滾下。注意木塊被推的距離。
第二次，我們換一個質量大的鋼球，從同一位置由靜止開始滾下，到達平面上時和剛才的小鋼球具有同樣的速度，再觀察木塊被推動的距離。很顯然，第二次木塊被推的距離比第一次遠得多。說明大鋼球做的功多，也就是大鋼球具有的動能大。
提問，這個實驗說明了什么？（學生回答）
這個實驗說明了物體的動能大小跟它的質量有關，速度相同時，質量越大，動能越大。
我們用同一個鋼球再做兩次實驗。（教師演示，學生觀察）
第一次，我們讓鋼球從比較低的位置由靜止開始滾下。第二次我們讓鋼球從比較高的位置由靜止開始滾下。比較兩次實驗中木塊被推的距離大小。
很顯然，鋼球從更高的位置滾下來，到達平面上時具有更大的速度，木塊被推的更遠。
提問，這個實驗說明了什么？（學生回答）
這個實驗說明同一個物體速度越大，動能越大。
通過以上實驗可知，物體的質量越大，速度越大，動能就越大。
4．課堂練習。
(1)一輛汽車加速運動，它的動能______。
(2)火車進站時做減速運動，它的動能______，停止后，它的動能=______。
(3)一輛灑水車在馬路上勻速前進并正在灑水，它的動能______。
?。ㄈ?strong>勢能
運動的物體具有動能。生活中也有很多物體并沒有運動，但是它們也能做功，也具有能。
1．什么樣的物體具有重力勢能？
人們在打樁時，必須把重錘高高舉起，當重錘落下時可以做功，因為重錘受到豎直向下的重力，重錘下落時沿著重力的方向向下通過了一段距離，所以舉高的重錘可以做功，將木樁打入地里。試想，一個重錘如果靜止地壓在本樁上是不能做功的。重錘只有在被舉高的情況下才能做功，即重錘被舉高時才具有做功的本領——能。
一池靜止的水是不能做功的，但是這一池靜止的水如果處在高山上，水落下時就可以做功，把水車沖得轉起來。
被舉高的物體具有的能叫重力勢能。
2．重力勢能的大小跟哪些因素有關。
請大家判斷下列物體的重力勢能的大小。
(1)打地基時，質量是20千克的石頭重錘和質量是100千克的鐵制重錘被舉得同樣高，誰的重力勢能大？（學生回答）
(2)同一個重錘，被舉高1米或3米兩種情況下，哪種情況重力勢能大？（學生回答）
通過以上的兩個例子說明大家能判斷出重力勢能的大小跟物體的質量和被舉的高度有關，物體的質量越大，舉得越高，它具有的重力勢能越大。
3．什么樣的物體具有彈性勢能？
大家看一個實驗。（教師邊演示，邊講授）
這是一個彈簧，把一個砝碼放在彈簧上的小木板上，用力將彈簧壓縮，使其發生彈性形變。此時，彈簧靜止，沒有動能。彈簧也沒有被舉高，也沒有重力勢能。可是大家想象，彈簧能不能做功？
能！放開手，砝碼被彈簧舉起來。
可見，被壓縮的彈簧也具有能。這種能區別于動能和重力勢能，它是由于物體發生了彈性形變而具有的能。所以，發生彈性形變的物體具有的能叫彈性勢能。
物體在很多情況下都具有彈性勢能。射箭用的弓被拉滿時產生彈性形變，具有彈性勢能。鐘表的發條在卷緊時具有彈性勢能，通過做功來帶動鐘表機件正常轉動。
4．物體的彈性勢能的大小跟形變大小有關，彈性形變越大，它具有的彈性勢能越大。
5．重力勢能和彈性勢能都叫做勢能。
?。ㄋ模?strong>機械能
1．提問：飛行中的飛機具有什么能？（學生回答）
飛機是運動的，它具有動能。飛機從地面飛上高空，所以具有重力勢能。很多物體可以既有動能又有勢能。動能和勢能統稱機械能。
2．一個物體能夠做的功越多，表示它的能量越大。物體做了多少功，必然消耗了多少某種形式的能。所以能的單位跟功的單位相同，也是焦耳。例如，推出去的鉛球，動能是300焦耳，重力勢能是200焦耳，彈性勢能為0，那么鉛球的機械能就是500焦耳。
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(1)復習課文
(2)習題1、2、3。
【評析】
以整體上看，本節教案是一個好教案。各教學環節安排得合理妥當，因此具有一定的條理性和層次性。在教學方法上，注意了密切聯系實際，從問題的提出，概念的引入以及結論的出現都具有一定的啟發性。
