九年级科学上册《3_4 机械能》教案 (新版)华东师大版1

机械能
教学目标: 一、 知识与技能: 1、了解动能、重力势能和弹性势能的初步概念。 2、了解决定动能、势能的因素 3、知道动能、势能的可以相互转化 4、知道机械能守恒的含义 5、进一步提高实验操作能力 二、过程与方法 1、 培养学生提出科学猜想和假设的能力 2、 初步领会用控制变量法研究科学规律的思路 3、 提高学生实验观察、分析、比较、归纳、概括等能力 三、科学态度、情感、价值观 1、在动能、势能的学习过程中体验实验对科学探究的作用 2、在活动中体验探究知识的乐趣和成功的喜悦,激发求知欲和好奇心 3、通过人造龙卷风发电的阅读,培养学生科学发明创造的想象力。 教学重点: 动能、势能的大小、势能和动能的相互转换 教学难点:能量的概念、机械能守恒 教学准备: 1、教师教具:玩具小车、钩码、滑轮、斜槽、大(小)钢球、木块、弹簧各一套 2、学生实验器材每小组一套:大沙袋、小沙袋、一盆细沙、四角钉有长铁钉的木板、小风车、溜 溜球、筷子、单摆 3、多媒体课件 教学活动 : 第 1 课时 一、 复习引入 演示:将一木块放在水平桌面上,用手推木块在水平面上运动一段距离 师:推力和重力是否都做了功?为什么? 生:推力做了功,重力没有做功。做功的两个必要因素是 A、作用在物体上的力;B、物体在力的方 向上移动的距离。 师:请大家举些物体做功的例子 生答略。 师: 一个运动的物体 (例小汽车) 能否对其他物体做功?一个举高的钩码落下能否对其他物体做功? 一个用手拉长的弹簧在释放后能否对靠近它的物体做功? 学生思考并回答 演示:A、玩具小车拉动木块;B 、举高的钩码落下拉动木块(通过滑轮);C、一个用手拉长的弹簧 在释放后拉动木块。

A B C 师:在这些不同的现象中,有哪个共同的东西把它们联系起来? 生 1:在做功。 生 2:运动的玩具小车、举高的钩码、拉长的弹簧都能做功。 师:对,我们就说这三个能做功的物体具有能量。 二、新课教学 (一) 、能量:如果一个物体能够对另一个物体做功,我们就说这个物体具有能量(板书) ,简称能。 能反映了物体做功的本领,不同的物体做功的本领不同,一个物体能够做功越多,表示这个物体的
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能量越大。 师:流水推动水轮机转动,流水有无能量?为什么? 生:流水对水轮机做了功,流水有能量 师:树上的苹果有无能量?为什么? 生 1:没有能量,它没有做功。 生 2:有能量,它可以做功。 师:能够做功是否一定做了功?(略停顿)不是!树上结的苹果虽然没有做功,但它能否做功? 生:能,只要它从树上掉下来就能做功。 师:所以我们说它具有能。所以判断物体是否有能量,只看它能否做功。 请学生举例具有能量的物体(略) 师:物体具有能量的形式是多种多样的,下面我们来认识几种形式的能量。 师:大家拿起桌上的小风车,向它吹气… 学生操作。 师:小风车为什么会转起来? 生:空气在推它。 师:原来也有空气,小风车为什么不会转? 生:原来的空气不动。吹出来的空气在流动。 师:流动的空气才能够对小风车做功具有能量。就如刚才停止的玩具小车不能拉动木块,当玩具小 车运动起来拉动木块做功才具有能量。下面我们再来看个钢球推动木块的实验,思考钢球什么情况 具有能量。 演示:1、钢球停靠着木块不动。2、钢球从斜槽上滚下推动木块。 生:滚动的钢球才具有能量。 师:流动的水、空气、运动的玩具小车、滚动的钢球为什么都具有能量? 生:因为都在运动。 师:对,物体由于运动而具有的能叫做动能。物体动能的大小表现在它对其他物体所能做的功的大 小。 (二) 、 (板书)动能 师:除流动的水、空气、运动的玩具小车具有动能外 ,还有哪些物体具有动能? 生 1:飞行的飞机、运动的锤子 生 2:行驶的汽车、运行中的列车、跑动着的运动员 生 3:飞行中的子弹头,滚动着的钢球,运行中的人造地球卫星… 师:说得好,一切运动的物体都具有动能。 设问:物体动能多少不尽相同,如狂风能吹倒大树,而微风只能使树枝摇动。动能的大小跟哪些因 素有关呢? 学生讨论并提出猜想:与速度有关;与质量 有关;与。 。 。 教师出示相关教具(斜槽、不同质量的钢球、木块等)边演示边引导: 钢球从斜面滚下推动木块,说明什么?(生:滚下的钢球具有动能。 )不同质量钢球从斜面不同高 度滚下推动木块的距离不同,说明什么?(生:钢球具有不同的动能)如何实现质量相同时,钢球 推动木块的速度不同? (生: 只要让同一钢球从不同高度滚下就可以了) 那让我们用实验证实一下。 演示:将质量相同的两个钢球,同时从斜槽的最高点和接近斜槽底部的位置释放,从最高点滚下的 钢球能在水平槽上追上从接近底部滚下的钢球。实验表明从高处滚下的钢球速度大。 学生讨论实验方案。 演示:1、将同一钢球从两个不同高度滚下,让学生观察钢球推动木块的距离。 记录数据。 结论:质量相同时,物体的动能与速度有关,速度越大,物体的动能越大。 演示:2、换用不同质量的钢球,从同一高度让其滚下,让学生观察钢球推动木块的距离。 记录数据。 结论:速度相同时,运动物体的质量越大,动能就越大。 归纳小结:物体的动能与物体的质量和速度有关,质量越大、速度越大,物体具有的动能越大。 (板 书) 回顾:演示 B:被举高的钩码落下拉动木块(通过滑轮),C:一个用手拉长的弹簧在释放后拉动木 块。 师:举高的钩码、拉长的弹簧是否都有具有能?(是)它们跟前面的动能一样么?
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生:它们不是由于运动而具有动能,不一样。 师:我们把因举高或发生弹性形变的物体具有的能叫势能。 (三) 、 (板书)势能 1、 重力势能:因被举高而能够做功的物体所具有的能量(板书) 学生阅读课文“重锤打桩”图片讨论重锤的重力势能 师:举例还有哪些物体具有重力势能? 生 1:被举高的夯,被举高的打桩机的重锤,高坝中的水,置于斜面上的钢球 生 2:山顶上的石头,举高的铅球,悬吊在高空中的钢梁 生 3:放在高楼阳台边沿的花盆,搁上货架的金属球, ,悬空的起重臂。 。 。 。 师:手中的乒乓球和铅球落下砸到泥地效果一样么?为什么? 生:不一样,做功多少不同,重力势能大小不同 师:很好,那么物体重力势能的大小与哪些因素有关? 学生活动: (参照课本 P79) 小结:物体的重力势能与物体的质量和被举的高度有关.物体的质量越大,被举得越高它具有的重力 势能就越大. (板书) 师:还有一类物体如拉长(压缩)的弹簧、被踩弯的跳板等也能做功积聚着势能,称为弹性势能 2、弹性势能:当弹性物体被拉伸、压缩或弯曲时所具有的能量(板书) 师生共同举例:被拉长的橡皮筋、被压缩(或拉伸)的弹簧、拉满的弓,弯曲的锯条、拉长的橡皮 盘、钟表中卷紧的发条、被弯曲的撑杆(竹片,条形橡皮擦) ,受压的席梦思床垫等都具有弹性势 能 问:物体弹性势能的大小与哪些因素有关? 教师提示演示实验 C 并观看多媒体课件,学生讨论(略) 小结:弹性形变程度越大, 弹性势能越大(板书) 师:静止在桌面上的钢球是否具有能量? 生:具有重力势能 师:在桌面上滚动的钢球具有什么能? 生: 既有动能,又有势能。 师:动能和势能统称为机械能(板书) 动能、势能和机械能的国际单位:焦耳(J) ,简称焦。 (多媒体展示) 巩固练习: 1、停靠在站台旁的列车有无动能?为什么? 2、以相同速度行驶的满载货车与空 载货车动能谁大?为什 么? 3、小汽车在高速公路上快速行驶与小汽车遇到塞车慢速行驶时哪种动能大?为什么? 4、在空中飞行的球,它具有的重力势能是 5 焦,具有的动能是 4 焦,这只球具有的总机械能是多 少? 5、在同一高度铅球和乒乓球具有的重力势能不相等,若使它们的重力势能相等,可采取哪些方法? 6、从斜槽上端滚下的小球,它有没有重力势能?在它下滚的过程中重力势能的大小有没有变化?为 什么?在滚下的过程中有没有动能?它的动能有没有变化?为什么? 第 2 课时 一、 复习引入(多媒体展 示) : 判断下列物体的能量: 1、 在水平地面上行使的汽车 2、 拉长的橡皮筋 3、 手表里被拧紧的发条 4、 空中飞行的子弹 5、 滚上斜坡的蓝球 6、 正在空中下落的冰雹。 7、 大海中航行的轮船。 比较下列物体动能、势能和机械能的大小 1. 被举到同一高度的乒乓球和铅球。 2. 以同样速度行驶的汽车和火车。 3. 一辆以 2 米/秒的速度行驶的汽车和以 15 米/秒的速度行驶的汽车。
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下列关于能的说法,正确的是: 1、 两辆汽车,速度大的,动能就大。 2、 山顶的石块比山要的石块势能大 3、 同一石块运动时机械能比静止时大 4、 物体能够做功,就说它具有能 二、 新课教学 师:被举高的粉笔头具有什么能量? 生:重力势能 师:将手中的粉笔轻轻放手后,粉笔的动能、重力势能如何变化(演示)? 生:粉笔下降过程中动能越来越大、势能越来越小 师:当粉笔头下落路过某一点时,粉笔头具有什么能量? 生:既有重力势能,又有动能 师:该位置和起始位置比较,粉笔头的重力势能和动能各有什么变化? 生:重力势能减少,动能增加。 师:如果将手中的粉笔用力向上抛出,上升的粉笔动能、重力势能如何变化(演示)? 生:重力势能增加,动能减少。 点拨:自然界的事物总是在不断变化并互相联系的,物体具有的势能和动能不是永远不变的,一定条 件下能够相互转化的,思考一下如果势能在减少,动能却在增加,而势能在增加,动能却在减少,粉 笔动能和势能的变化之间有没有联系? 学生停顿思考讨论。 生 1:粉笔下降过程中高度越来越低势能越来越小、速度越来越快动能越来越大,意味着减少的重力 势能变成了增加的动能。 生 2:粉笔上升过程中高度越来越高势能越来越大、速度越来越慢动能越来越小,意味着减少的动能 变成了增加的重力势能。 师:分析得很好。粉笔下降过程中势能不会无缘无故消失,动能也不会 无缘无故增加,粉笔的势能转 化为了它的动能。自然界中动能和势能互相转化的事例很多,让我们动手找出它们的变化规律。 学生活动 1:观察滚摆实验。(学生自备玩具溜溜球和筷子,事先在摆轮的侧面某处涂上鲜明的 颜色标志,告诉学生观察颜色标志,可以判断摆轮转动的快慢。) 实验的做法:将线一端高高固定,另一端绕完摆轮轴使轮上缘贴紧固定处,轻放摆轮,观察摆轮的运 动。(参考课件) 引导学生分析实验现象: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。 学生活动 2:观察小球摆动实验。材料自带,此实验摆绳宜长些,摆球宜重些。(参照课文)引 导学生分析实验动能和重力势能相互转化的情况。 综述活动 1、2,说明动能和重力势能是可以相互转化的。 学生活动 3:观看皮球下落能量的相互转化。(多媒体课件) 慢速播放师生共同分析: 下落过程中,重力势能转化为动能 落地后碰撞压缩过程中,动能转化为弹性势能 恢复原状过程中,弹性势能转化为动能 上升过程中,动能转化为重力势能 得出:动能和弹性势能和重力势能也是可以相互转化的。 小结:势能和动能能够相互转化的。 师:请同学举出势能和动能相互转化的事例。 生 1:踢出去的足球在上升过程中足球的动能转化为重力势能,在下降过程中。。。。 生 2:树上落下的苹果,重力势能转化为动能 生 3:拉开的弓将箭射出,弓的弹性势能转化为箭的动能 生 4:… 师:同学们说的非常好。下面大家再做滚摆实验,观察一下摆轮每次摆回的最高点是否相同,怎样变
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化? 生 1:摆回的最高点不相同 生 2:怎么摆轮越来越低了 生 3:因为存在阻力 师:对,因为存在着空气等阻力的影响。设想,如果空气等阻力不存在,情形又会怎样? 生 4:摆轮每次摆回的最高点就相同,重力势能相 同,不会减少。 小结:(板书)如果空气阻力不存在,滚摆的势能和动能相互转化,势能和动能的和保持不变,即总 的机械能守恒。这是自然界的一条重要定律。 师:刚才有同学操作单摆时 被球碰到了鼻子,大家分析一下原因找出 免碰的方法。 (多媒体播放,学生请勿模仿) 生 1:头太 低了。 生 2:只要鼻子位置不在摆球摆动的弧线上就碰不 到 了 生 3:摆球机械能守恒,摆回的最高点相同。 学生阅读课文 “过山车” 的文字及图片讨论:人 坐 在刺激的过山车中最高点、最低点、中点的势能和 动 能大小及相互转化。 师:动能和势能相互转化的知识已逐渐深入到各个 领 域,服务于人类。请同学们分析下面两道题目,说 明 能量的转化情况。 (多媒体展示) 1、 现代新型火车站的站台充分考虑了能量的利用和转 化 而设计成契形,试分析原因。 2、 人造卫星绕地球沿椭圆轨道运行, 它的位置离地球 有 时近、 有时远。 现以我国发射的第一颗人造卫星为例, 它 离地球最近时(此处叫近地点)离地面 439 公里,离地球最远时(此处叫远地点)离地面高度是 2384 公里,它绕地球一周的时间是 114 分钟。它在近地点时,速度最大,离地面最近,到远地点时,速度最 小,离地面最远。试分析卫星运行过程中,动能和重力势能相互转化的情况。 (多媒体播放卫星绕地运 行) 师:同学们,机械能既能造福于人类,也会危害人类,如坝上冲下的水可以推动水轮机发电,也会冲 毁庄稼、树木、桥梁、房屋等,如何节约能源,有效合理利用能源,变不利能源为有利能源服务人类 是我们义不容辞的责任。 拓展思维:人造龙卷风发电的设想。 练一练:(多媒体展示) 1、 自行车下坡时,不踩脚踏板,速度却越来越大,为什么? 2、 汽车匀速上坡时,势能、动能和机械能如何变化? 课堂小结(多媒体展示)略 布置作业(略) 板书: 机械能 能量:一个物体能够对另一个物体做功就称这个物体具有能。 一、动能:物体由于运动而具有的能。 质量越大、速度越大,物体具有的动能越大。 二、势能 1、 重力势能:因被举高而能够做功的物体所具有的能量 物体的质量越大,被举得越高它具有的重力势能就越大. 2、 弹性势能:当弹性物体被拉伸、压缩或弯曲时所具有的能量 弹性形变程度越大, 弹性势能越大 3、机械能:动能和势能统称为机械能。 4、动能、势能、机械能的国际单位:焦耳(J) 三、势能和动能的相互转换 如果空气阻力不存在,物体的势能和动能相互转化,势能和动能的和保持不变,即总的机械能守恒。

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