滬科版96合理利用機(jī)械能教案

第六節(jié) 合理利用機(jī)械能一、教學(xué)目標(biāo)【學(xué)問(wèn)與技能】初步理解動(dòng)能、勢(shì)能、機(jī)械能的概念。能用實(shí)例說(shuō)明物體的動(dòng)能和勢(shì)能及它們的轉(zhuǎn)化。【過(guò)程與方法】承受試驗(yàn)探究的方法讓學(xué)生知道打算動(dòng)能、勢(shì)能大小的相關(guān)因素。培育學(xué)生從能量觀點(diǎn)分析問(wèn)題的意識(shí)?！厩楦?、態(tài)度與價(jià)值觀】通過(guò)查閱資料，讓學(xué)生生疏到能量與人們?nèi)粘Ｉ睢⑸a(chǎn)息息相關(guān)的，以增加合理利用能源的意識(shí)。二、教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)：初步理解動(dòng)能、勢(shì)能、機(jī)械能的概念及它們的轉(zhuǎn)化。難點(diǎn)：組織、指導(dǎo)學(xué)生在探究過(guò)程中，認(rèn)真觀看、認(rèn)真分析，得出影響動(dòng)能和重力勢(shì)能大小的因素。三、課時(shí)安排 1課時(shí)四、教與學(xué)互動(dòng)設(shè)計(jì)〔一〕創(chuàng)設(shè)情境，導(dǎo)入課【導(dǎo)語(yǔ)一】20231213931500英尺時(shí)，飛機(jī)左發(fā)動(dòng)機(jī)傳來(lái)的聲音消滅特別，反響機(jī)敏的機(jī)組快速實(shí)行行動(dòng)，確認(rèn)發(fā)動(dòng)機(jī)各項(xiàng)工作參數(shù)正常，機(jī)組駕駛飛機(jī)連續(xù)飛行。飛機(jī)在一個(gè)小時(shí)后。在廣州白云機(jī)場(chǎng)安全降落，經(jīng)地面機(jī)務(wù)人員檢查，確認(rèn)飛機(jī)遭到小鳥“攻擊”，消滅特別的左發(fā)動(dòng)機(jī)有明顯的鳥擊痕跡，葉片變形，另有剩余的小鳥羽毛和腥味。據(jù)了解，小鳥始終是航空公司的”心頭大患”，歷史上曾有屢次因飛鳥撞擊而造成飛機(jī)損壞，甚至機(jī)毀人亡的惡性大事。在高空中，一只飛鳥與正快速飛行的飛機(jī)相撞會(huì)粉身碎骨，而由高級(jí)合金制造的飛機(jī)機(jī)體也會(huì)嚴(yán)峻受損。【導(dǎo)語(yǔ)二】你們聽說(shuō)過(guò)“能源危機(jī)”、“核能”嗎？你們聽說(shuō)過(guò)風(fēng)能、水能嗎？這都涉及到能，可見能是與人們?nèi)粘Ｉ?、生產(chǎn)親熱相關(guān)的。那么，滿足什么條件的物體具有能呢？〔二〕合作溝通，解讀探究一、動(dòng)能與勢(shì)能【投影】水電站工作過(guò)程〔動(dòng)畫模擬〕，風(fēng)車發(fā)電?！練w納】假設(shè)一個(gè)物體能夠?qū)e的物體做功，我們就說(shuō)這個(gè)物體具有能量，簡(jiǎn)稱能。如流淌的水、風(fēng)、張開的弓都具有能。物體做功的過(guò)程就是能的轉(zhuǎn)化過(guò)程。物體做的功越多，說(shuō)明某種能轉(zhuǎn)化為別的形式的能越多。因此，能的單位與功的單位一樣。在國(guó)際單位制中，功和能單位都是焦〔J〕。【爭(zhēng)論溝通】滿足什么條件的物體才具有能呢？【點(diǎn)撥】物體由于運(yùn)動(dòng)具有的能叫做動(dòng)能；物體由于被舉高而具有的能叫做重力勢(shì)能；物體由于發(fā)生彈性形變具有的能叫做彈性勢(shì)能。重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能統(tǒng)稱為勢(shì)能。動(dòng)能和勢(shì)能統(tǒng)稱為機(jī)械能?！玖粢狻课矬w有時(shí)既具有動(dòng)能又具有勢(shì)能，例如正在空中飛行的飛機(jī)既具有動(dòng)能，又具有重力勢(shì)能。【想一想】流淌著的水、風(fēng)、張開的弓各具有什么能嗎？【點(diǎn)撥】流淌著的水、風(fēng)具有動(dòng)能，張開的弓具有彈性勢(shì)能。【試驗(yàn)】如下圖，將木塊放在水平面上，讓小球由靜止開頭沿斜面對(duì)下運(yùn)動(dòng)，并撞擊平面上的木塊?！菊f(shuō)明】球在斜面上滾下時(shí)，起點(diǎn)越高，到達(dá)底端的速度越大?！鞠胍幌搿窟\(yùn)動(dòng)的小球的動(dòng)能大小與被撞擊的木塊的運(yùn)動(dòng)距離的關(guān)系。【點(diǎn)撥】被撞擊的木塊的運(yùn)動(dòng)距離越遠(yuǎn)，小球?qū)δ緣K做功就越多，小球動(dòng)能越大。比較木塊分別被處于不同高度的同一鋼球撞擊后運(yùn)動(dòng)的距離。比較木塊分別被處于同一高度的木球、鋼球撞擊后運(yùn)動(dòng)的距離?！練w納】質(zhì)量一樣時(shí)，速度大的物體具有的動(dòng)能越大；速度一樣時(shí)，質(zhì)量大的物體具有的動(dòng)能大；物體的動(dòng)能與物體的質(zhì)量和速度有關(guān)，質(zhì)量越大，速度越大，物體具有的動(dòng)能就越大?！咀h一議〔1〕〔2〕中讓不同的球處于同一高度做試驗(yàn)？【點(diǎn)撥】由于動(dòng)能大小可能與多個(gè)因素有關(guān)，在這種狀況下，必需用掌握變量法進(jìn)展?fàn)幷摚凇?〕中掌握〔2〕【爭(zhēng)論溝通】為什么要對(duì)機(jī)動(dòng)車的行駛速度進(jìn)展限制?為什么在同樣的道路上，不同車型的限制車速不一樣?【點(diǎn)撥】機(jī)動(dòng)車的行駛速度越大，動(dòng)能也就越大，越不簡(jiǎn)潔剎車，所以要對(duì)車輛的速度加以限制，以免發(fā)生交通事故。不同車型的，即使速度一樣，它們的質(zhì)量也不同，質(zhì)量越大，動(dòng)能也越大，越不簡(jiǎn)潔剎車，所以大型客車的限制速度比小型客車更小?！驹囼?yàn)】用重物從空中自由下落沖擊小方桌，小方桌的腿由四根釘組成，并放置在沙箱的沙面上。【爭(zhēng)論溝通】用什么來(lái)量度重力勢(shì)能的大小，如何爭(zhēng)論影響重力勢(shì)能的因素？【點(diǎn)撥】小方桌被撞擊后下陷的深度可以表示重力勢(shì)能的大小?？梢赃\(yùn)用掌握變量法來(lái)爭(zhēng)論重力勢(shì)能與高度和質(zhì)量的關(guān)系。同一重物從不同高度自由下落沖擊小方桌，比較小方桌下陷的深度。同一高度自由下落的兩個(gè)不同質(zhì)量的重物沖擊小方桌，比較小方桌下陷的深度?！練w納】物體被舉得越高，質(zhì)量越大，它具有的重力勢(shì)能就越大?！鞠胍幌搿繌椥詣?shì)能大小與什么有關(guān)呢？【點(diǎn)撥】在彎弓射箭時(shí)，弓張得越滿，箭就射得越遠(yuǎn)。這說(shuō)明，物體的彈性形變?cè)酱?，具有的彈性?shì)能就越大。二、動(dòng)能和勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化【觀看】滾擺的能量轉(zhuǎn)換【點(diǎn)撥】滾擺在上、下運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，其動(dòng)能與勢(shì)能在不斷地轉(zhuǎn)化。滾擺上升時(shí)，速度越來(lái)越小，高度越來(lái)越高，動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能；滾擺下降時(shí)，速度越來(lái)越大，高度越來(lái)越低，重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能。【說(shuō)明】滾擺在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受到空氣阻力等因素作用，機(jī)械能總量在不斷削減，最終滾擺將停頓運(yùn)動(dòng)。【閱讀】風(fēng)能、水能的利用【議一議】怎樣利用水能和風(fēng)能？【點(diǎn)撥】將風(fēng)能、水能轉(zhuǎn)化為電能。〔三〕應(yīng)用遷移，穩(wěn)固提高類型之一：動(dòng)能和勢(shì)能的轉(zhuǎn)化【例1】〔05年南通市〕如下圖，小明在玩蹦蹦桿，在小明將蹦蹦桿中的彈簧向下壓縮的過(guò)程中，小明的重力勢(shì)能、彈簧的彈性勢(shì)能的變化是〔 〕A.重力勢(shì)能減小，彈性勢(shì)能增大B.重力勢(shì)能增大，彈性勢(shì)能增大G.重力勢(shì)能減小，彈性勢(shì)能減小D.重力勢(shì)能增大，彈性勢(shì)能減小解析：此題考察動(dòng)能和勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化，解答的關(guān)健是正確分析影響動(dòng)能、勢(shì)能的因素的變化。小明將蹦蹦桿中的彈簧向下壓縮的過(guò)程中，高度減小，重力勢(shì)能削減，如此同時(shí)，彈簧的彈性形變程度增大，彈性勢(shì)能增大。答案：B變式題如下圖的情景是一種玩耍叫做蹦極玩耍者將一根有彈性的繩子一端系在身上，另一端固定在高處，從高處跳下．圖中a點(diǎn)是彈性繩自然下垂時(shí)繩下端的位置，c點(diǎn)是玩耍者所到達(dá)的最低點(diǎn)．對(duì)于玩耍者離開跳臺(tái)至最低點(diǎn)的過(guò)程，以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是( )A．玩耍者的動(dòng)能始終在增加B．玩耍者削減的重力勢(shì)能全部轉(zhuǎn)化為動(dòng)能C．玩耍者通過(guò)a點(diǎn)之后，繩子具有彈性勢(shì)能D．玩耍者到a解析aa彈性形變，繩子才具有彈性勢(shì)能，并且對(duì)玩耍者施加了向上的拉力，隨著高度的不斷降低，拉力不斷增大，在a、cc答案：C【例2】〔05年襄樊市〕為了使快速降落的“神舟”五號(hào)返回艙安全著陸，返回艙在距離地面幾米處，向下快速噴出高溫高壓氣體。從開頭噴氣到安全著陸，返回艙的〔〕A．動(dòng)能增大，重力勢(shì)能削減，機(jī)械能不變B．動(dòng)能不變，重力勢(shì)能削減，機(jī)械能削減C．動(dòng)能減小，重力勢(shì)能增加，機(jī)械能不變D．動(dòng)能減小，重力勢(shì)能削減，機(jī)械能削減解析：“神舟”五號(hào)返回艙著陸前，既有高度又有速度，所以具有動(dòng)能和重力勢(shì)能，著陸后，高度和速度都為零，動(dòng)能和重力勢(shì)能都為零，機(jī)械能為零。答案：D類型之二：影響動(dòng)能、勢(shì)能大小因素的探究【例3】〔05年武漢市〕圖甲是爭(zhēng)論“物體動(dòng)能的大小與哪些因素有關(guān)”的試驗(yàn)裝置，試驗(yàn)中讓同一鋼球從斜面上不同的高度由靜止?jié)L下，打到同一個(gè)木塊上。圖乙是爭(zhēng)論“牛頓第肯定律”的試驗(yàn)裝置，試驗(yàn)中讓同一鋼球從斜面上一樣的高度由靜止?jié)L下，在粗糙程度不同的平面上運(yùn)動(dòng)。請(qǐng)答復(fù)以下問(wèn)題：設(shè)計(jì)甲試驗(yàn)的目的是爭(zhēng)論鋼球動(dòng)能的大小與 的關(guān)系設(shè)計(jì)乙試驗(yàn)的目的是爭(zhēng)論運(yùn)動(dòng)的鋼球速度減小的快慢與所受 的關(guān)系。甲試驗(yàn)是通過(guò)木塊被推動(dòng) 的大小，說(shuō)明鋼球?qū)δ緣K做功的多少，從而推斷鋼球動(dòng)能的大??；乙試驗(yàn)是通過(guò)鋼球在粗糙程度不同的平面上運(yùn)動(dòng)的遠(yuǎn)近，推理得出：在抱負(fù)狀況下，運(yùn)動(dòng)的物體如果 ，將永久作勻速直線運(yùn)動(dòng)。兩個(gè)試驗(yàn)都涉及到同一種物理方法，叫 。解析：此題表達(dá)了運(yùn)用掌握變量進(jìn)展試驗(yàn)設(shè)計(jì)的方法，在初中物理很多試驗(yàn)中，都運(yùn)用了這種方法，當(dāng)研究某一物理量與多個(gè)物理量之間的聯(lián)系時(shí)，適合用這種方法。甲試驗(yàn)中，同一球，處在斜面上高度不同，掌握了質(zhì)量一樣，高度不同，這是爭(zhēng)論動(dòng)能與高度的關(guān)系，動(dòng)能大小表現(xiàn)在鋼球推動(dòng)木塊運(yùn)動(dòng)距離的長(zhǎng)短；乙試驗(yàn)中，同一鋼球，從一樣的高度滾下來(lái)，到達(dá)平面時(shí)，速度一樣，但平面的粗糙程度不同，阻力不同，這是爭(zhēng)論鋼球速度減小的快慢與所受阻力的關(guān)系。答案：〔1〕高度；阻力〔2〕距離；不受阻力〔3〕掌握變量法〔四〕總結(jié)反思，拓展延長(zhǎng)【總結(jié)】1．動(dòng)能：物體的動(dòng)能與物體的質(zhì)量和速度有關(guān)，質(zhì)量越大，速度越大，物體具有的動(dòng)能就越大。重力勢(shì)能：物體被舉得越高，質(zhì)量越大，它具有的重力勢(shì)能就越大。彈性勢(shì)能：物體的彈性形變?cè)酱?，具有的彈性?shì)能就越大。動(dòng)能和勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化?！就卣埂俊?5年濟(jì)寧市〕是小朋友玩蹦蹦床的情景，對(duì)他們?cè)谏仙拖侣溥^(guò)程中機(jī)械能的變化，以下分析不正確的選項(xiàng)是〔〕A．小孩上升到最高點(diǎn)時(shí)的重力勢(shì)能最大B．小孩在空中下落的過(guò)程中重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能C．小孩下落到最低點(diǎn)時(shí)蹦蹦床的彈性勢(shì)能最大D．小孩下落到最低點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能最大解析小朋友在蹦蹦床上彈跳過(guò)程涉及 動(dòng)能、重力勢(shì)能、彈性勢(shì)能之間的轉(zhuǎn)化。小孩在空中下落時(shí)，高 度降低，速度增大，這時(shí)重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能；當(dāng)小孩下落到腳觸及蹦床時(shí)，由于受到阻力，速度減小，動(dòng)能減小，但如此同時(shí)，蹦床發(fā)生彈性形變，彈性勢(shì)能增大，這是由于動(dòng)能、重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為彈性勢(shì)能，當(dāng)小孩到達(dá)最低點(diǎn)時(shí)，動(dòng)能和勢(shì)能都為零，全部轉(zhuǎn)化為彈性勢(shì)能，彈性勢(shì)能最大，反彈時(shí)，彈性勢(shì)能開頭轉(zhuǎn)化為動(dòng)能和重力勢(shì)能，當(dāng)小孩腳離開蹦床時(shí)，動(dòng)能最大，動(dòng)能開頭轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能，到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)，動(dòng)能為零，勢(shì)能最大。關(guān)于動(dòng)能、重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化可分為四個(gè)階段。下落重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能撞擊重力勢(shì)能、動(dòng)能轉(zhuǎn)化為彈性勢(shì)能反彈彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能和彈性勢(shì)能上升動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能答案：D點(diǎn)評(píng)：此題呈現(xiàn)了一個(gè)真實(shí)的生活情景，將所要考察的學(xué)問(wèn)融于具體的活動(dòng)情境中，引導(dǎo)學(xué)生留意觀看身邊的現(xiàn)象，運(yùn)用所學(xué)的學(xué)問(wèn)解決身邊的問(wèn)題，使學(xué)生深切感受到身邊處處有物理，充分體會(huì)到物理是好玩的、是有用的，有利于增加他們今后學(xué)習(xí)的興趣和自信?！参濉钞?dāng)堂檢測(cè)反響建水電站要修建較高的攔河壩，是為了 ，增加水的 能．答案：提升水的高度；重力勢(shì)能跳傘運(yùn)發(fā)動(dòng)在空中勻速下降的過(guò)程中他的動(dòng)能 ，勢(shì)能 ，機(jī)械能 ．(填“變大”“變小”或“不變”)答案：不變；變??；變小5．以下狀況中，勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能的是( 張開的弓把箭射出 B．人造衛(wèi)星從遠(yuǎn)地點(diǎn)向近地點(diǎn)運(yùn)動(dòng)C.汽車快速駛上一斜坡 D．用火箭把衛(wèi)星發(fā)送到太空答案：AB1．如下圖是爭(zhēng)論動(dòng)能跟哪些因素有關(guān)的試驗(yàn)狀況示意圖．圖中A、B兩球是由同種材料制成的實(shí)心小球．以下哪組圖的比較可以說(shuō)明當(dāng)物體質(zhì)量一樣時(shí)，速度大的物體具有的動(dòng)能大( )A．a(chǎn)圖和b圖 B．b圖和c圖 C．a(chǎn)圖和c圖 D．b圖和d圖答案：B4．滾擺運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，每次上升的高度漸漸降低，對(duì)此以下說(shuō)法中錯(cuò)誤的選項(xiàng)是 ( )A．滾擺運(yùn)動(dòng)到最高處時(shí)，動(dòng)能為零滾擺下落過(guò)程中重力勢(shì)能轉(zhuǎn)變成動(dòng)能C．滾擺運(yùn)動(dòng)過(guò)程中抑制阻力做功，機(jī)械能不斷減小D．滾擺運(yùn)動(dòng)過(guò)程中它的重力勢(shì)能不變答案：C五、資料鏈接過(guò)山車過(guò)山車是一項(xiàng)富有刺激性的消遣工具。那種風(fēng)馳電掣、有驚無(wú)險(xiǎn)的快感令不少人著迷。假設(shè)你對(duì)物理學(xué)感興趣，那么在乘坐過(guò)山車的過(guò)程中不僅能夠體驗(yàn)到冒險(xiǎn)的快感，還有助于理解力學(xué)定律。實(shí)際上，過(guò)山車的運(yùn)動(dòng)包含了很多物理學(xué)原理，人們?cè)谠O(shè)計(jì)過(guò)山車時(shí)奇異地運(yùn)用了這些原理。假設(shè)能親身體驗(yàn)一下由能量守恒、加速度和力交織在一起產(chǎn)生的效果，那感覺真是妙不行言。這次同物理學(xué)打交道不用動(dòng)腦子，只要收緊你的腹肌，保護(hù)好腸胃就行了，固然，假設(shè)你的身體條件和心理承受力量的限制，無(wú)法親身體驗(yàn)過(guò)山車帶來(lái)的種種感受，你不妨站在一旁認(rèn)真觀看過(guò)山車的運(yùn)動(dòng)和乘坐者的反響。的，但在第一次下行后，就再也沒有任何裝置為它供給動(dòng)力了。事實(shí)上，從這時(shí)起，帶動(dòng)它沿著軌道行駛的惟一的“發(fā)動(dòng)機(jī)“將是重力勢(shì)能，即由重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能、又由動(dòng)能轉(zhuǎn)化為引力勢(shì)能這樣一種不斷轉(zhuǎn)化的過(guò)程構(gòu)成的。第一種能，即重力勢(shì)能是物體因其所處位置而自身?yè)碛械哪芰?，是由于它的高度和由引力產(chǎn)生的加速度而來(lái)的。對(duì)過(guò)山車來(lái)說(shuō)，它的勢(shì)能在處于最高點(diǎn)時(shí)到達(dá)了最大值，也就是當(dāng)它爬升到“山丘”的頂峰時(shí)最大。當(dāng)過(guò)山車開頭下降時(shí)，它的勢(shì)能就不斷地削減〔由于高度下降了〕，但它不會(huì)消逝，而是轉(zhuǎn)化成了動(dòng)能。不過(guò)，〔動(dòng)能和勢(shì)能。這就是為什么要設(shè)計(jì)成隨后的小山丘比開頭時(shí)的小山丘要低的緣由：過(guò)山車已經(jīng)沒有上升到像前一個(gè)小山丘那樣的高度所需要的機(jī)械能了。過(guò)山車最終一節(jié)小車廂里是過(guò)山車贈(zèng)送給勇敢的乘客最為刺激的禮物。事實(shí)上，下降的感受在過(guò)山車的尾部車廂最為猛烈。由于最終一節(jié)車廂通過(guò)最高點(diǎn)時(shí)的速度比過(guò)山車頭部的車廂要快，這是由于重力作用于過(guò)山車中部的質(zhì)量中心的原因。這樣，乘坐在最終一節(jié)車廂的人就能快速地到達(dá)和跨越最高點(diǎn)，從而產(chǎn)生一種要被拋離的感覺，由于質(zhì)量中心正在加速向下。尾部車廂的車輪是結(jié)實(shí)地扣在軌道