滬科版96合理利用機械能教案

第六節(jié) 合理利用機械能一、教學(xué)目標(biāo)【學(xué)問與技能】初步理解動能、勢能、機械能的概念。能用實例說明物體的動能和勢能及它們的轉(zhuǎn)化?！具^程與方法】承受試驗探究的方法讓學(xué)生知道打算動能、勢能大小的相關(guān)因素。培育學(xué)生從能量觀點分析問題的意識。【情感、態(tài)度與價值觀】通過查閱資料，讓學(xué)生生疏到能量與人們?nèi)粘Ｉ?、生產(chǎn)息息相關(guān)的，以增加合理利用能源的意識。二、教學(xué)重點難點重點：初步理解動能、勢能、機械能的概念及它們的轉(zhuǎn)化。難點：組織、指導(dǎo)學(xué)生在探究過程中，認真觀看、認真分析，得出影響動能和重力勢能大小的因素。三、課時安排 1課時四、教與學(xué)互動設(shè)計〔一〕創(chuàng)設(shè)情境，導(dǎo)入課【導(dǎo)語一】20231213931500英尺時，飛機左發(fā)動機傳來的聲音消滅特別，反響機敏的機組快速實行行動，確認發(fā)動機各項工作參數(shù)正常，機組駕駛飛機連續(xù)飛行。飛機在一個小時后。在廣州白云機場安全降落，經(jīng)地面機務(wù)人員檢查，確認飛機遭到小鳥“攻擊”，消滅特別的左發(fā)動機有明顯的鳥擊痕跡，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損壞，甚至機毀人亡的惡性大事。在高空中，一只飛鳥與正快速飛行的飛機相撞會粉身碎骨，而由高級合金制造的飛機機體也會嚴(yán)峻受損。【導(dǎo)語二】你們聽說過“能源危機”、“核能”嗎？你們聽說過風(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、動能與勢能【投影】水電站工作過程〔動畫模擬〕，風(fēng)車發(fā)電?！練w納】假設(shè)一個物體能夠?qū)e的物體做功，我們就說這個物體具有能量，簡稱能。如流淌的水、風(fēng)、張開的弓都具有能。物體做功的過程就是能的轉(zhuǎn)化過程。物體做的功越多，說明某種能轉(zhuǎn)化為別的形式的能越多。因此，能的單位與功的單位一樣。在國際單位制中，功和能單位都是焦〔J〕?！緺幷摐贤ā繚M足什么條件的物體才具有能呢？【點撥】物體由于運動具有的能叫做動能；物體由于被舉高而具有的能叫做重力勢能；物體由于發(fā)生彈性形變具有的能叫做彈性勢能。重力勢能和彈性勢能統(tǒng)稱為勢能。動能和勢能統(tǒng)稱為機械能?！玖粢狻课矬w有時既具有動能又具有勢能，例如正在空中飛行的飛機既具有動能，又具有重力勢能。【想一想】流淌著的水、風(fēng)、張開的弓各具有什么能嗎？【點撥】流淌著的水、風(fēng)具有動能，張開的弓具有彈性勢能。【試驗】如下圖，將木塊放在水平面上，讓小球由靜止開頭沿斜面對下運動，并撞擊平面上的木塊?！菊f明】球在斜面上滾下時，起點越高，到達底端的速度越大。【想一想】運動的小球的動能大小與被撞擊的木塊的運動距離的關(guān)系?！军c撥】被撞擊的木塊的運動距離越遠，小球?qū)δ緣K做功就越多，小球動能越大。比較木塊分別被處于不同高度的同一鋼球撞擊后運動的距離。比較木塊分別被處于同一高度的木球、鋼球撞擊后運動的距離?！練w納】質(zhì)量一樣時，速度大的物體具有的動能越大；速度一樣時，質(zhì)量大的物體具有的動能大；物體的動能與物體的質(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？【點撥】由于動能大小可能與多個因素有關(guān)，在這種狀況下，必需用掌握變量法進展?fàn)幷?，在?〕中掌握〔2〕【爭論溝通】為什么要對機動車的行駛速度進展限制?為什么在同樣的道路上，不同車型的限制車速不一樣?【點撥】機動車的行駛速度越大，動能也就越大，越不簡潔剎車，所以要對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，動能也越大，越不簡潔剎車，所以大型客車的限制速度比小型客車更小。【試驗】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?！緺幷摐贤ā坑檬裁磥砹慷戎亓菽艿拇笮。绾螤幷撚绊懼亓菽艿囊蛩?？【點撥】小方桌被撞擊后下陷的深度可以表示重力勢能的大小?？梢赃\用掌握變量法來爭論重力勢能與高度和質(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不同質(zhì)量的重物沖擊小方桌，比較小方桌下陷的深度。【歸納】物體被舉得越高，質(zhì)量越大，它具有的重力勢能就越大?！鞠胍幌搿繌椥詣菽艽笮∨c什么有關(guān)呢？【點撥】在彎弓射箭時，弓張得越滿，箭就射得越遠。這說明，物體的彈性形變越大，具有的彈性勢能就越大。二、動能和勢能的相互轉(zhuǎn)化【觀看】滾擺的能量轉(zhuǎn)換【點撥】滾擺在上、下運動過程中，其動能與勢能在不斷地轉(zhuǎn)化。滾擺上升時，速度越來越小，高度越來越高，動能轉(zhuǎn)化為重力勢能；滾擺下降時，速度越來越大，高度越來越低，重力勢能轉(zhuǎn)化為動能?！菊f明】滾擺在運動過程中受到空氣阻力等因素作用，機械能總量在不斷削減，最終滾擺將停頓運動。【閱讀】風(fēng)能、水能的利用【議一議】怎樣利用水能和風(fēng)能？【點撥】將風(fēng)能、水能轉(zhuǎn)化為電能?！踩硲?yīng)用遷移，穩(wěn)固提高類型之一：動能和勢能的轉(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程中，小明的重力勢能、彈簧的彈性勢能的變化是〔 〕A.重力勢能減小，彈性勢能增大B.重力勢能增大，彈性勢能增大G.重力勢能減小，彈性勢能減小D.重力勢能增大，彈性勢能減小解析：此題考察動能和勢能的相互轉(zhuǎn)化，解答的關(guān)健是正確分析影響動能、勢能的因素的變化。小明將蹦蹦桿中的彈簧向下壓縮的過程中，高度減小，重力勢能削減，如此同時，彈簧的彈性形變程度增大，彈性勢能增大。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點是彈性繩自然下垂時繩下端的位置，c點是玩耍者所到達的最低點．對于玩耍者離開跳臺至最低點的過程，以下說法正確的選項是( )A．玩耍者的動能始終在增加B．玩耍者削減的重力勢能全部轉(zhuǎn)化為動能C．玩耍者通過a點之后，繩子具有彈性勢能D．玩耍者到a解析aa彈性形變，繩子才具有彈性勢能，并且對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．動能增大，重力勢能削減，機械能不變B．動能不變，重力勢能削減，機械能削減C．動能減小，重力勢能增加，機械能不變D．動能減小，重力勢能削減，機械能削減解析：“神舟”五號返回艙著陸前，既有高度又有速度，所以具有動能和重力勢能，著陸后，高度和速度都為零，動能和重力勢能都為零，機械能為零。答案：D類型之二：影響動能、勢能大小因素的探究【例3】〔05年武漢市〕圖甲是爭論“物體動能的大小與哪些因素有關(guān)”的試驗裝置，試驗中讓同一鋼球從斜面上不同的高度由靜止?jié)L下，打到同一個木塊上。圖乙是爭論“牛頓第肯定律”的試驗裝置，試驗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動。請答復(fù)以下問題：設(shè)計甲試驗的目的是爭論鋼球動能的大小與 的關(guān)系設(shè)計乙試驗的目的是爭論運動的鋼球速度減小的快慢與所受 的關(guān)系。甲試驗是通過木塊被推動 的大小，說明鋼球?qū)δ緣K做功的多少，從而推斷鋼球動能的大小；乙試驗是通過鋼球在粗糙程度不同的平面上運動的遠近，推理得出：在抱負狀況下，運動的物體如果 ，將永久作勻速直線運動。兩個試驗都涉及到同一種物理方法，叫 。解析：此題表達了運用掌握變量進展試驗設(shè)計的方法，在初中物理很多試驗中，都運用了這種方法，當(dāng)研究某一物理量與多個物理量之間的聯(lián)系時，適合用這種方法。甲試驗中，同一球，處在斜面上高度不同，掌握了質(zhì)量一樣，高度不同，這是爭論動能與高度的關(guān)系，動能大小表現(xiàn)在鋼球推動木塊運動距離的長短；乙試驗中，同一鋼球，從一樣的高度滾下來，到達平面時，速度一樣，但平面的粗糙程度不同，阻力不同，這是爭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【總結(jié)】1．動能：物體的動能與物體的質(zhì)量和速度有關(guān)，質(zhì)量越大，速度越大，物體具有的動能就越大。重力勢能：物體被舉得越高，質(zhì)量越大，它具有的重力勢能就越大。彈性勢能：物體的彈性形變越大，具有的彈性勢能就越大。動能和勢能可以相互轉(zhuǎn)化?！就卣埂俊?5年濟寧市〕是小朋友玩蹦蹦床的情景，對他們在上升和下落過程中機械能的變化，以下分析不正確的選項是〔〕A．小孩上升到最高點時的重力勢能最大B．小孩在空中下落的過程中重力勢能轉(zhuǎn)化為動能C．小孩下落到最低點時蹦蹦床的彈性勢能最大D．小孩下落到最低點時的動能最大解析小朋友在蹦蹦床上彈跳過程涉及 動能、重力勢能、彈性勢能之間的轉(zhuǎn)化。小孩在空中下落時，高 度降低，速度增大，這時重力勢能轉(zhuǎn)化為動能；當(dāng)小孩下落到腳觸及蹦床時，由于受到阻力，速度減小，動能減小，但如此同時，蹦床發(fā)生彈性形變，彈性勢能增大，這是由于動能、重力勢能轉(zhuǎn)化為彈性勢能，當(dāng)小孩到達最低點時，動能和勢能都為零，全部轉(zhuǎn)化為彈性勢能，彈性勢能最大，反彈時，彈性勢能開頭轉(zhuǎn)化為動能和重力勢能，當(dāng)小孩腳離開蹦床時，動能最大，動能開頭轉(zhuǎn)化為重力勢能，到達最高點時，動能為零，勢能最大。關(guān)于動能、重力勢能和彈性勢能轉(zhuǎn)化可分為四個階段。下落重力勢能轉(zhuǎn)化為動能撞擊重力勢能、動能轉(zhuǎn)化為彈性勢能反彈彈性勢能轉(zhuǎn)化為動能和彈性勢能上升動能轉(zhuǎn)化為重力勢能答案：D點評：此題呈現(xiàn)了一個真實的生活情景，將所要考察的學(xué)問融于具體的活動情境中，引導(dǎo)學(xué)生留意觀看身邊的現(xiàn)象，運用所學(xué)的學(xué)問解決身邊的問題，使學(xué)生深切感受到身邊處處有物理，充分體會到物理是好玩的、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；重力勢能跳傘運發(fā)動在空中勻速下降的過程中他的動能 ，勢能 ，機械能 ．(填“變大”“變小”或“不變”)答案：不變；變小；變小5．以下狀況中，勢能轉(zhuǎn)化為動能的是( 張開的弓把箭射出 B．人造衛(wèi)星從遠地點向近地點運動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．如下圖是爭論動能跟哪些因素有關(guān)的試驗狀況示意圖．圖中A、B兩球是由同種材料制成的實心小球．以下哪組圖的比較可以說明當(dāng)物體質(zhì)量一樣時，速度大的物體具有的動能大( )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．滾擺運動過程中，每次上升的高度漸漸降低，對此以下說法中錯誤的選項是 ( )A．滾擺運動到最高處時，動能為零滾擺下落過程中重力勢能轉(zhuǎn)變成動能C．滾擺運動過程中抑制阻力做功，機械能不斷減小D．滾擺運動過程中它的重力勢能不變答案：C五、資料鏈接過山車過山車是一項富有刺激性的消遣工具。那種風(fēng)馳電掣、有驚無險的快感令不少人著迷。假設(shè)你對物理學(xué)感興趣，那么在乘坐過山車的過程中不僅能夠體驗到冒險的快感，還有助于理解力學(xué)定律。實際上，過山車的運動包含了很多物理學(xué)原理，人們在設(shè)計過山車時奇異地運用了這些原理。假設(shè)能親身體驗一下由能量守恒、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)打交道不用動腦子，只要收緊你的腹肌，保護好腸胃就行了，固然，假設(shè)你的身體條件和心理承受力量的限制，無法親身體驗過山車帶來的種種感受，你不妨站在一旁認真觀看過山車的運動和乘坐者的反響。的，但在第一次下行后，就再也沒有任何裝置為它供給動力了。事實上，從這時起，帶動它沿著軌道行駛的惟一的“發(fā)動機“將是重力勢能，即由重力勢能轉(zhuǎn)化為動能、又由動能轉(zhuǎn)化為引力勢能這樣一種不斷轉(zhuǎn)化的過程構(gòu)成的。第一種能，即重力勢能是物體因其所處位置而自身擁有的能量，是由于它的高度和由引力產(chǎn)生的加速度而來的。對過山車來說，它的勢能在處于最高點時到達了最大值，也就是當(dāng)它爬升到“山丘”的頂峰時最大。當(dāng)過山車開頭下降時，它的勢能就不斷地削減〔由于高度下降了〕，但它不會消逝，而是轉(zhuǎn)化成了動能。不過，〔動能和勢能。這就是為什么要設(shè)計成隨后的小山丘比開頭時的小山丘要低的緣由：過山車已經(jīng)沒有上升到像前一個小山丘那樣的高度所需要的機械能了。過山車最終一節(jié)小車廂里是過山車贈送給勇敢的乘客最為刺激的禮物。事實上，下降的感受在過山車的尾部車廂最為猛烈。由于最終一節(jié)車廂通過最高點時的速度比過山車頭部的車廂要快，這是由于重力作用于過山車中部的質(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和跨越最高點，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)實地扣在軌道