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2019-2020年九年級物理上冊 第十二章 機(jī)械能和內(nèi)能 一 動能 勢能 機(jī)械能名師教案2 蘇科版 教學(xué)目標(biāo)： １．知識與技能： （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）知道動能和勢能是可以相互轉(zhuǎn)換的。 2．方法與過程： （1）通過觀察和分析，知道動能和勢能的相互轉(zhuǎn)換 （3）體驗用類比方法，加深對物理概念理解的過程，學(xué)會遷移學(xué)習(xí)。 3．情感、態(tài)度、價值觀： （1）有應(yīng)用科學(xué)原理解決實際問題的意識和積極性。 （2）通過探究，體驗探究的過程，激發(fā)主動學(xué)習(xí)的興趣。 （3）學(xué)會自己查找資料，培養(yǎng)自學(xué)的能力。 教學(xué)過程 1．復(fù)習(xí)提問 手持粉筆頭高高舉起。以此事例提問：被舉高的粉筆具不具有能量？為什么？ 2．引入新課 學(xué)生回答提問后，再引導(dǎo)學(xué)生分析粉筆頭下落的過程。首先提出當(dāng)粉筆頭下落路過某—點時，粉筆頭具有什么能量？(此時既有重力勢能，又有動能)繼而讓學(xué)生比較在該位置和起始位置，粉筆頭的重力勢能和動能各有什么變化？(重力勢能減少，動能增加) 3．進(jìn)行新課 在粉筆頭下落的過程，重力勢能和動能都有變化，自然界中動能和勢能變化的事例很多，下面我們共同觀察滾擺的運(yùn)動，并思考動能和勢能的變化。 實驗1：滾擺實驗 出示滾擺，并簡單介紹滾擺的構(gòu)造及實驗的做法。事先應(yīng)在擺輪的側(cè)面某處涂上鮮明的顏色標(biāo)志，告訴學(xué)生觀察顏色標(biāo)志，可以判斷擺輪轉(zhuǎn)動的快慢。引導(dǎo)學(xué)生復(fù)述并分析實驗中觀察到的現(xiàn)象。開始釋放擺輪時，擺輪在最高點靜止，此時擺輪只有重力勢能，沒有動能。擺輪下降時其高度降低，重力勢能減少；擺輪旋轉(zhuǎn)著下降，而且越轉(zhuǎn)越快，其動能越來越大。擺輪到最低點時，轉(zhuǎn)動最快，動能最大，其高度最低，重力勢能最小。在擺輪下降的過程中，其重力勢能逐漸轉(zhuǎn)化為動能。仿照擺輪下降過程的分析，得出擺輪上升過程中，擺輪的動能逐漸轉(zhuǎn)化為重力勢能。 實驗2：單擺實驗 此實驗擺繩宜長些，擺球宜重些。最好能掛在天花板上，使單擺在黑板前，平行于黑板振動，以便在黑板上記錄擺球運(yùn)動路線中左、右最高點和最低點的位置。分析單擺實驗時，擺球高度的變化比較直觀．而判斷擺球速度大小的變化比較困難，可以從擺球在最高點前后運(yùn)動方向不同，分折擺球運(yùn)動到最高點時的速度為零，作為這一難點的突破口。順便指出像單擺這種往復(fù)的運(yùn)動，在物理學(xué)中叫做振動。 綜述實驗1、2，說明動能和重力勢能是可以相互轉(zhuǎn)化的。 實驗3：彈性勢能和動能的相互轉(zhuǎn)化。 演示下圖動能和彈性勢能的轉(zhuǎn)化實驗。實驗可分兩步做。首先手持著木球?qū)椈善茝潱笸蝗会尫拍厩颍厩蛟趶椈善淖饔孟略谒讲蹆?nèi)運(yùn)動。讓學(xué)生分析在此過程中，彈性勢能轉(zhuǎn)化為動能。第二步實驗，讓木球從斜槽上端滾下，讓學(xué)生觀察木球碰擊彈簧片的過程。然后，依據(jù)下圖，甲→乙圖和乙→丙圖分析動能轉(zhuǎn)化為彈性勢能和彈性勢能轉(zhuǎn)化為動能的過程。得出：動能和彈性勢能也是可以相互轉(zhuǎn)化的。 自然界中動能和勢能相互轉(zhuǎn)化的事例很多。其中有一些比較直觀，例如：物體從高處落下、 瀑布流水等這些事仍也可以讓學(xué)生列舉，說明動能和勢能的相互轉(zhuǎn)化。有些事例比例復(fù)雜，例如：踢出去的足球在空中沿一條曲線(拋物線)運(yùn)動過程中，動能和勢能是如何相互轉(zhuǎn)化的呢？(在黑板上畫出足球軌跡，依圖分析)首先我們來分析足球離地面的高度的變化，這是判斷足球重力勢能變化的依據(jù)。很明顯，在上升過程中足球的重力勢能增加，在下降過程中重力勢能減少。接著再分析足球的速度。足球在最高點時不再上升，說明它向上不能再運(yùn)動，所以，足球在上升過程中，速度逐漸變小，在下降過程中速度又逐漸變大。通過以上分析，可以看到足球在上升階段動能轉(zhuǎn)化為重力勢能，在下降階段重力勢能轉(zhuǎn)化為動能。 人造地球衛(wèi)星在運(yùn)行過程中，也發(fā)生動能和勢能的相互轉(zhuǎn)化。人造地球衛(wèi)星大家并不陌生，然而圍繞人造衛(wèi)星，同學(xué)仍還有許多的謎沒有揭開。例如：人造衛(wèi)星為什么能繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)而不落下來？在人造衛(wèi)星內(nèi)失重是怎么回事？等等，這些問題還有待于同學(xué)們進(jìn)一步學(xué)習(xí)，今天我們只討論衛(wèi)星運(yùn)行過程中，動能和重力勢能的相互轉(zhuǎn)化。 人造衛(wèi)星繞地球沿橢圓軌道運(yùn)行，它的位置離地球有時近、有時遠(yuǎn)。(出示我國發(fā)射的第一顆人造衛(wèi)星軌道圖)現(xiàn)以我國發(fā)射的第一顆人造衛(wèi)星為例，它離地球最近時(此處叫近地點)離地面439公里，離地球最遠(yuǎn)時(此處叫遠(yuǎn)地點)離地面高度是2384公里，它繞地球一周的時間是114分鐘。它在近地點時，速度最大，動能最大，此時離地面最近，勢能最小。衛(wèi)星由近地點向遠(yuǎn)地點運(yùn)行時動能減小，勢能增大，動能向勢能轉(zhuǎn)化。直到遠(yuǎn)地點時，動能最小，勢能最大。衛(wèi)星由遠(yuǎn)地點向近地點運(yùn)行時，勢能向動能轉(zhuǎn)化。在衛(wèi)星運(yùn)行過程中，不斷地有動能和勢能的相互轉(zhuǎn)化。 4．鞏固新課 通過“想想議議”問題的討論，進(jìn)一步認(rèn)識動能和勢能的相互轉(zhuǎn)化。 (1)在動能和勢能的相互轉(zhuǎn)化過程中，必定有動能和勢能各自的變化，而且是此增彼減。 (2)動能的增減變化，要以速度增減來判斷。 (3)重力勢能的增減變化，要以物體離地面高度的增減變化來判斷。 (4)判斷彈性勢能的增減，要根據(jù)彈性形變大小的變化。 【板書設(shè)置】 動能和勢能的轉(zhuǎn)化 一、 動能和重力勢能是可以相互轉(zhuǎn)化的。 二、彈性勢能和動能是可以相互轉(zhuǎn)化的。 三、機(jī)械能轉(zhuǎn)化和守恒定律 在動能和勢能相互轉(zhuǎn)化的過程中，如果不考慮空氣阻力，機(jī)械能的總量保持不變。 教材說明: 1．滾擺實驗?zāi)苤庇^地表現(xiàn)動能和勢能的轉(zhuǎn)化。它的優(yōu)點在于能量轉(zhuǎn)化的過程比較緩慢，擺輪高度變化明顯、直觀，擺輪轉(zhuǎn)動快慢變化也能直接現(xiàn)察。實驗中應(yīng)充分發(fā)揮上述優(yōu)點，為此要注意以下幾點。 (1)擺輪的軸應(yīng)相對細(xì)些，以減緩擺輪的升降速度。固定擺繩時，應(yīng)穿過軸的橫孔，不宜用纏繞的方法固定，以防打滑。 (2)要在擺輪的側(cè)面某處涂上鮮明的顏色標(biāo)志，便于觀察擺輪速度的變化。 (3)擺輪應(yīng)當(dāng)邊緣厚重，以增大轉(zhuǎn)動慣量。 2．關(guān)于人造衛(wèi)星的知識，學(xué)生是非常感興趣的，鑒于學(xué)生的知識基礎(chǔ)，難以使學(xué)生揭開謎底，往往由此而損傷學(xué)生的求知欲。本節(jié)課如有可能，也可通俗地介紹衛(wèi)星為什么能繞地球運(yùn)行。講法上可用想象推理的方法。 水平地拋出一個物體，由于地球的吸引，它會落回地面，但是拋出的物體速度越快，它飛行的距離越遠(yuǎn)。人拋物體，拋出的距離不過幾十米，但汽槍子彈能飛行幾百米，步槍子彈能飛行幾千米，而炮彈能飛行幾十公里。我仍可以設(shè)想，物體的速度足夠大時，它就能水遠(yuǎn)不落回地面，圍繞地球旋轉(zhuǎn)。這個速度大約是8公里／秒。如果速度再大些，物體繞地球運(yùn)行的軌道就由圓形變?yōu)闄E圓形。人造衛(wèi)星就是根據(jù)這個道理發(fā)射的。