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動能和勢能教案示例之一
（一）教學(xué)目的
1．了解能量的初步概念。
2．知道什么是動能及影響動能大小的因素。
3．知道什么是勢能及影響勢能大小的因素。
4．知道什么是機(jī)械能及機(jī)械能的單位。
（二）教具
斜槽，鋼球，木塊，橡皮筋，壓縮彈簧等。
（三）教學(xué)過程
1．復(fù)習(xí)
鑒于能量和功的概念有密切的聯(lián)系，所以通過“怎樣才算做了功”的提問，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步理解力的作用成效、功的兩要素。
當(dāng)一個力作用在物體上，物體在這個力的作用下，沿力的方向上通過了一段距離，這個力的作用有了成效，就說這個力做了功。
出示一木塊，并將其置于水平桌面上。說明木塊受重力的作用，但木塊沒有在重力方向上運(yùn)動，所以重力對木塊沒有做功。繼而用手推動木塊，使木塊運(yùn)動一段距離。在此過程中，重力仍然沒有做功，手的推力做了功。進(jìn)而強(qiáng)調(diào)力和在力的方向上通過的距離是功的兩要素，且功的大小就等于兩者的乘積。
2．引入新課
出示斜槽，并演示鋼球從斜槽上滾下，在水平桌面上撞擊木塊，使木塊移動了一段距離。讓學(xué)生分析碰撞過程中，做沒做功？
利用學(xué)生分析的結(jié)果“鋼球?qū)δ緣K做了功”引入能量的概念：一個物體能夠做功，我們就說它具有能量�？梢娢锢韺W(xué)中，能量和功有著密切的聯(lián)系，能量反映了物體做功的本領(lǐng)。
不同的物體做功的本領(lǐng)也不同。一個物體能夠做的功越多，表示這個物體的能量越大。
3．進(jìn)行新課
物體具有能量的形式是多種多樣的，以后我們將逐步認(rèn)識各種形式的能量。剛才的實(shí)驗(yàn)中鋼球撞擊木塊能夠做功，但若將鋼球�？吭谀緣K一側(cè)（邊講邊演示），這時的鋼球并不能推動木塊做功。只有運(yùn)動的鋼球才能推動木塊做功。
(1)動能：物體由于運(yùn)動而能夠做功，它們具有的能量叫做動能。
引導(dǎo)學(xué)生廣泛地列舉事例，說明運(yùn)動的空氣、水和各種物體都能夠做功，而具有動能。概括出“一切運(yùn)動的物體都具有動能。”
列舉事例說明：運(yùn)動的物體具有的動能多少不盡相同。如狂風(fēng)能吹倒大樹，而微風(fēng)只能使樹枝搖動。進(jìn)而通過演示實(shí)驗(yàn)，概括出決定物體動能大小的因素。
演示課本圖1-1實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)可分三步：
�、賹⑼粋�鋼球，從斜面不同高度滾下，讓學(xué)生觀察鋼球?qū)⒛緣K推動的距離。木塊被推動的距離不同，說明鋼球?qū)δ緣K做的功不同。木塊被推動得越遠(yuǎn)，表明鋼球的動能越大。實(shí)驗(yàn)說明：從不同高度滾下的鋼球，具有不同的動能。
�、谏厦娴膶�(shí)驗(yàn)表明鋼球從較高處滾下時具有的動能大。那么鋼球從不同的高度滾下時有什么不同呢？我們可通過觀察實(shí)驗(yàn)來得到結(jié)論。將質(zhì)量相同的兩個鋼球，同時從斜槽的最高點(diǎn)和接近斜槽底部的位置釋放。從最高點(diǎn)滾下的鋼球能在水平槽上追上從接近底部滾下的鋼球。實(shí)驗(yàn)表明從高處滾下的鋼球速度大。從而得到結(jié)論：物體的動能與速度有關(guān)，速度越大，物體的動能越大。
�、蹞Q用不同質(zhì)量的鋼球，從同一高度讓其滾下，讓學(xué)生觀察鋼球推動木塊的距離。從而得出結(jié)論：運(yùn)動物體的質(zhì)量越大，動能就越大。
演示實(shí)驗(yàn)之后，總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)果：運(yùn)動物體的速度越大，質(zhì)量越大，動能就越大。
(2)勢能：物體由于運(yùn)動的原因而具有動能，物體還可能由于其他的原因而具有能量。例如，同學(xué)們都玩過用橡皮筋彈射紙彈的游戲，拉長的橡皮筋能給紙彈一個力，并推動紙彈移動一段距離，從而對紙彈做了功。同樣拉彎的弓，壓縮的彈簧也能夠做功，它們都具有能量，這種能量叫做彈性勢能，它是由于物體發(fā)生彈性形變而具有的能量。
解釋彈性形變：物體受到外力作用而發(fā)生的形狀變化，叫做形變。如果外力撤消，物體能夠恢復(fù)原狀，這種形變叫做彈性形變。列舉事例說明物體的彈性形變。如：拉長的彈簧，壓扁的皮球，彎曲的鋼鋸條，上緊的鐘表發(fā)條等。
利用課本圖1-4的實(shí)驗(yàn)，闡明物體的彈性形變越大，它具有的彈性勢能就越大。為節(jié)省課堂時間，課前將兩個性質(zhì)相同彈簧，按照課本圖1-4壓縮到不同的長度。先后將拉緊彈簧的繩燒斷，兩次砝碼被彈起的高度不同。彈簧壓得越緊，放松時它做的功越多，表示它的彈性勢能越大。
被舉高的重物，也能夠做功。例如：舉高的鉛球，落地時能將地面砸個坑；舉高的夯落下時能把木樁打入地里。舉高的物體具有的能量叫重力勢能。
列舉事例說明：物體的質(zhì)量越大，舉得越高，它具有的重力勢能越大。如：舉起同樣高度的鉛球和乒乓球，鉛球落下時做的功多，具有的重力勢能大。鉛球舉得越高，具有的重力勢能就越大。
引導(dǎo)學(xué)生討論樹上結(jié)的蘋果是否具有重力勢能？通過討論使學(xué)生理解“一個物體能夠做功”的含義。能夠做功只是說物體具有了做功的“本領(lǐng)”，但不一定做了功。樹上結(jié)的蘋果雖然沒有做功，但只要它從樹上掉下來就能做功，所以我們說它具有重力勢能。
(3)機(jī)械能：讓學(xué)生分析靜止在桌面上的鋼球是否具有能量？（具有重力勢能）繼而讓學(xué)生分析在桌面上滾動的鋼球具有什么能？通過分析得知滾動的鋼球既有動能，又有勢能。
動能和勢能統(tǒng)稱為機(jī)械能。一個物體既有動能，又有勢能，那么動能和勢能的和就是它的總機(jī)械能。
(4)能量的單位：從前面的討論，我們可以認(rèn)識到能量是跟做功有密切聯(lián)系的概念，能量反映了物體具有做功的本領(lǐng)，能量的大小可以用能夠做功的多少來衡量。因此，動能、勢能和機(jī)械能的單位跟功的單位相同，也是焦耳。
4．小結(jié)
通過以下問題的討論，進(jìn)一步幫助學(xué)生理解能量、動能、勢能、機(jī)械能等概念及機(jī)械能的單位。
(1)高山上有一塊大石頭，穩(wěn)穩(wěn)地待在那里，它有沒有能量？有什么能量？
(2)列舉幾個物體具有動能、重力勢能、彈性勢能的事例。
(3)在空中飛行的球，它具有的重力勢能是5焦，具有的動能是4焦，這只球具有的總機(jī)械能是多少？
(4)在同一高度鉛球和棒球具有的重力勢能不相等，若使它們的重力勢能相等，可采取哪些方法？
(5)從斜槽上端滾下的小球，它有沒有重力勢能？在它下滾的過程中重力勢能的大小有沒有變化？為什么？在滾下的過程中有沒有動能？它的動能有沒有變化？為什么？
（四）說明
1．能是物理學(xué)的重要概念之一，但它比較抽象。對于初中學(xué)生來說，認(rèn)識它比較困難。應(yīng)緊扣教材，從理解“一個物體能夠做功”的含義來認(rèn)識能量。這實(shí)際上是說“能是物體做功的本領(lǐng)”。盡管這種說法不甚嚴(yán)謹(jǐn)，但比較通俗、易懂。
2．關(guān)于動能，應(yīng)講明運(yùn)動的物體能夠?qū)ζ渌矬w施力，并推動物體做功，所以它具有能量。因?yàn)槿菀字v清彈性形變的物體對別的物體施力并做功，便于學(xué)生理解，所以將彈性勢能提到重力勢能之前講。
3．勢能應(yīng)是物體系統(tǒng)（有保守力作用的）所共有。舉高的重錘能夠做功，應(yīng)當(dāng)是重錘和地球組成的系統(tǒng)具有勢能。而重力勢能表現(xiàn)它做功本領(lǐng)時，通常有一個重力勢能先轉(zhuǎn)化為動能的過程。但在本節(jié)課中都不宜引入這些內(nèi)容。只能讓學(xué)生粗略地知道，舉起的物體能夠做功。
4．勢能的大小是相對的。對初中學(xué)生來說也不能引入勢能的相對性。只能統(tǒng)一地用地面做為零勢能面來分析問題。
5．小結(jié)中的問題(5)，暗含著勢能和動能的轉(zhuǎn)化，目的為下一節(jié)課作準(zhǔn)備。
注：人教版九年義務(wù)教育初中物理課本第二冊
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