粤沪版九年级上册第十一章 机械功与机械能11.4 认识动能和势能优秀教学ppt课件

设计说明

“能量”的概念跟功的概念有密切的联系（功是能量变化多少的量度，做功的过程是能量改变或转化的过程），是物理学中重要的基本概念。本节教材，介绍能量中最常见的一种形式——机械能。

教学时首先通过教材图11-19，在前面学习的功的知识基础上，直接从功和能的关系引入能量的初步概念，再通过教材图11-20和图11-21列举了风、海水能够做功的例子，使学生对运动物体具有能量形成比较清楚的具体印象，由此引出了动能的概念，然后再通过“活动1”的实验探究动能的大小跟速度、质量的关系。势能的学习也是先通过图11-25，从做功的角度引入重力势能和弹性势能的概念，再通过“活动2”的实验探究重力势能和弹性势能的大小分别跟哪些因素有关。在建立这些概念的基础上，教材又给出了机械能的概念，并通过“活动3”研究动能和势能的相互转化。最后，教材指出机械能和其他形式的能之间也可以相互转化。

教学目标

【知识与技能】

1.知道什么是动能、重力势能、弹性势能、机械能，知道动能、重力势能、弹性势能分别与哪些因素有关。

2.知道动能、重力势能、弹性势能可以相互转化 ，并能解释自然界中机械能相互转化的现象。

【过程与方法】

1.通过描述所观察各种能量现象的主要特征，培养学生的观察能力和分析概括能力。

2.通过探究动能和势能分别跟哪些因素有关，学习运用控制变量研究问题的方法，进一步加强科学方法教育。

【情感态度和价值观】

通过探究实验和合作学习，培养学生严谨的科学态度、敢于探索创新的科学精神及交流合作的团队意识。

重点难点

教学重点

1.建立动能和势能的概念。

2.理解影响动能和势能大小的因素。

教学难点

形成能的初步概念。

教学方法

实验探究及讨论、分析相结合的教学方法

教具、学具

多媒体课件、斜槽、钢球、木球、纸盒、重物、沙箱、小方桌等。

授课时数

2课时

第1课时  认识动能和势能

教学过程

导入新课

一铁路职工“中弹”昏倒：一乘客从疾驰的火车里扔下一个小小的馒头，正好砸在一位在铁路边值班的工人的头上，这位工人当即昏倒。为什么小小的馒头能把人砸伤？学完这节课大家自然会明白。

讲授新课

一、什么是能

多媒体投影出教材图11-19，形变的跳板把运动员弹起、拉开的弓能将箭射出、举高的重锤将桩打入土中、流动的水推动水轮发电机发电。

【提问】

你能从以上四个所举事例中，看出它们具有的共同点是什么吗？

【教师点拨】

发生形变的跳板、被拉开的弓、举高的重锤、流动的水都具有什么样的本领呢？

【分析】

发生形变的跳板对运动员有一个向上的力，运动员在力的方向上移动一段距离，它对运动员做了功；被拉开的弓将箭射出，箭受力并且移动了距离，拉开的弓对箭做了功；举高的重锤将桩打入土中，桩受力并移动了距离，举高的重锤对桩做了功；流动的水推动水轮机转动，水轮机受力并且移动了距离，流动的水对水轮机做了功。

【总结】

发生形变的跳板、被拉开的弓、举高的重锤、流动的水都能对别的物体做功，都具有做功的本领，从物理学的角度说，它们具有能。

物体能够对别的物体做功，我们就说这个物体具有能量或能。一个物体能够做的功越多，表示这个物体具有的能量越多。能的单位与功的单位一样，都是焦耳，符号为J。

【拓展】对能的概念的理解

1.在物理学中，能量这个概念跟前面学过的功的概念是有密切联系的，一个物体能够做功，我们就说它具有能量；一个物体能够做的功越多，表示这个物体的能量越大。

2.要注意对“物体能够做功就具有能量”这句话的理解，能够做功并非一定正在做功。由于所处的环境不同，它可能正在做功，也可能目前没有做功。比如：被举高的重锤，当它静止在空中时没有做功，而当它下落将木桩打入地里时，它才对木桩做了功；又如空中飞行的子弹并没有做功(不考虑空气阻力)，而当它击穿木板或碰倒木板时就做了功。

教师导入：我们知道一个物体能够对别的物体做功，就说这个物体具有能。那么能的大小与哪些因素有关呢？

二、动能的大小与哪些因素有关

多媒体投影流水能够推动水磨转动，风能够推动帆船前进，子弹能够击穿木块，汽车撞击木块等。

【提问】

1.这些物体是否具有能量？为什么？

2.它们为什么能够做功？

3.这种形式的能应该怎样命名？能否试着给这种能下一个定义？

【分析】

因为它们都是运动的，都能够做功，具有能量。

【总结】

物体由于运动具有的能叫做动能。

【拓展】学生列举日常生活中物体具有动能的实例

教师导入：同一汽车在同一水平路面上行驶时，速度越大，刹车距离越长，说明克服阻力做功越多，汽车的动能越大。针对这种情况你想提出什么？

活动1  探究影响动能大小的因素

1.提出问题：动能的大小与哪些因素有关？

2.猜想与假设：能是物体具有做功的本领，动能大，表示物体由于运动而具有的能量大，所以动能可能与物体的运动速度有关，还可能与物体的质量有关。

3.实验原理：

让小球从光滑斜面上由静止开始滚下，并撞击平面上的纸盒，被撞击纸盒运动距离越长，小球具有的动能越大。

4.制订计划与设计实验：

（1）将纸盒放在水平面上，让小球由静止开始沿斜面向下运动，撞击纸盒，通过比较纸盒运动距离的长短，比较小球动能的大小。

（2）比较纸盒分别被处于不同高度的同一小球撞击后运动的距离。

图1

（3）比较纸盒分别被处于同一高度的不同质量的小球撞击后运动的距离。

图2

5.实验器材：斜面、小球、纸盒、刻度尺。

6.实验步骤：

（1）按照如图1所示的装置组装，让小球分别从斜面上不同高度滚下，比较它们在水平面上运动距离的长短。

（2）让小球分别从斜面上不同高度滚下，撞击纸盒，观察纸盒运动情况。

【教师点拨】

从图1(a)实验现象可以看出，小球在水平面上运动的距离长短不同，从A位置滚下运动的距离较长，说明小球在斜面上位置越高，滚到水平面上时的运动速度越大；从图1(b)实验现象可以看出，小球在斜面上所处位置越高，纸盒在水平面上被推得越远，表明小球此时具有的动能越大。

（3）按照如图2所示的装置组装，让不同质量的小球分别从斜面上同一高度处滚下，比较它们在水平面上运动距离的长短。

（4）让不同质量的小球分别从斜面上同一高度处滚下，撞击纸盒，观察纸盒运动情况。

【教师点拨】

从图2(a)实验现象可以看出，不同质量的小球在水平面上运动的距离长短相同，说明小球从斜面上同一位置滚下，滚到水平面上时的运动速度相同.从图2(b)实验现象可以看出，小球的质量越大，纸盒在水平面上被推得越远，表明小球此时具有的动能越大。

【讨论】

（1）两个不同的实验中，分别控制哪些因素不变？哪些因素改变？为什么要这样设计实验？

【教师点拨】

第一次实验中，小球的质量没变，在斜面上的高度变了；第二次实验中，球在斜面上的高度没变，但小球的质量变了。因为有两个因素(速度和质量)会影响动能的大小，所以当研究动能和其中一个的关系时，需要控制另一个因素不变（控制变量法）。

（2）两次实验中，分别让小球从斜面的不同高度或相同高度滚下，目的是什么？

【教师点拨】

使小球滚到水平面上时，具有相同或不同的速度。

（3）为什么让小球推动纸盒？纸盒被推动距离的远近说明了什么？

【教师点拨】

通过小球对纸盒做功的多少比较它所具有动能的大小；纸盒被推得越远，小球能做的功越多，它所具有的动能越大（转换法）。

7.分析与论证：

（1）当同一小球从不同高度释放时，起点高的小球，到达底端的速度大，并且撞击后使纸盒运动的距离长，表明它的动能大。

（2）质量不同的小球当它们从同一高度被释放时，到达斜面底端的速度相同，但质量大的小球撞击纸盒运动的距离长，表明它的动能大。

8.探究总结：

（1）质量相同时，速度大的物体具有的动能大。

（2）速度相同时，质量大的物体具有的动能大。

（3）物体的动能与物体的质量和速度有关，质量越大，速度越大，物体具有的动能就越大。

【思考】

某段道路的标示牌显示：小型客车最高行驶速度不得超过100km/h；大型客车、载货汽车最高行驶速度不得超过80km/h。请利用物理知识解释，为什么要对机动车的最高行驶速度进行限制？为什么在同样的道路上，对不同车型设定不一样的最高行驶速度？

【教师点拨】

速度越大，动能越大。限制机动车的最高行驶速度能够保证机动车行驶的安全性。车型不同，载重量不同，如果车的行驶速度相同，质量大的，动能大，行驶的危险性大。

【拓展】一些物体的动能

抛出去的篮球约为30J，行走的牛约为60J，从10m的高处落下的砖块约250J，跑百米的运动员约为3×103J，行驶中的小汽车约为2×105J，飞行的步枪子弹约为5×103J。

【跟踪训练】

1.一辆汽车加速运动，它的动能      增大     。

2.火车进站时做减速运动，它的动能     减小     ；停止后，它的动能等于    0    。

3.一辆洒水车在马路上匀速前进并洒水，它的动能  减小    。

4.汽车空载和满载时以相同速度前进：     满载     时动能大。

5.某同学慢跑和快跑：    快跑    时动能大。

教师导入：从我们前面所举的事例中可以看出，不仅运动的物体具有能，静止的物体也具有能，静止的物体具有什么能呢？

三、势能的大小与哪些因素有关

多媒体展示被举高的重锤能对木桩做功，变形的撑竿能对运动员做功的图片等。

【提问】

1.被举高的重锤具有能量吗？为什么？

2.变形的撑竿具有能量吗？为什么？

【教师点拨】

1.重锤具有能量。因为重锤被举高后，能够在下落时把木桩打入地里，对木桩做功。

2.变形的撑竿具有能量。因为撑竿发生弹性形变后，能够把运动员弹出一段距离，对运动员做功。

【总结】

1.把被举高的物体具有的能叫做重力势能。

2.物体发生弹性形变而具有的能叫做弹性势能。

3.重力势能和弹性势能统称为势能。

教师导入：打夯机被举得越高，落到地面时，对地面做的功越多，说明打夯机的重力势能越大。那么，势能的大小与哪些因素有关呢？

活动2  探究影响重力势能大小的因素

按照科学探究步骤，引导学生完成下列问题。

1.提出问题：重力势能的大小跟哪些因素有关？

2.猜想与假设：由于重力势能是物体被举高而具有的能量，所以它可能与物体的质量有关，还可能跟物体被举高的高度有关。

3.制订计划与设计实验：

（1）让同一重物从不同高度自由下落冲击小方桌(小方桌的桌腿是四根钉，并放置在沙箱的沙面上)，如图甲、乙所示，比较小方桌下陷的深度。

（2）让两个不同质量的重物从同一高度自由下落冲击小方桌，比较小方桌下陷的深度，如图乙、丙所示。

4.实验器材：装有沙子的沙箱、重物、小方桌。

5.实验过程：

（1）小方桌放在沙面上，让同一重物从不同高度自由下落冲击小方桌，发现重物被举得越高，桌腿陷入沙中越深。

（2）用两个质量不同的重物分别从同一高度自由下落冲击小方桌，发现重物的质量越大，桌腿下陷得越深。

6.探究总结：物体的位置越高，质量越大，它具有的重力势能就越大。

（1）质量相同时，物体被举得越高，它具有的重力势能越大。

（2）物体被举高的高度相同时，质量越大，它具有的重力势能越大。

（3）物体的重力势能与物体的质量和被举的高度有关，物体被举得越高，质量越大，它具有的重力势能越大。

活动3  影响弹性势能大小的因素

1.用相同弹弓射箭，让学生观察弹弓弹性形变的程度与射箭远近的距离的关系，让学生总结。

2.用不同弹弓射箭，让学生观察弹弓弹性强弱与射箭远近的距离的关系，让学生总结。

探究总结：弹性物体的弹性越强，形变越大，它具有的弹性势能就越大。

【结论】

重力势能的大小与高度、质量有关，质量相同的物体，高度越大，重力势能越大；高度相同的物体，质量越大，重力势能也越大。

弹性势能大小与形变大小、弹性强弱有关，弹性物体的形变越大，弹性越强，具有的弹性势能越大。

课堂小结

一、能

物体能够对别的物体做功，我们就说这个物体具有能量或能。

二、动能

1.物体由于运动具有的能叫做动能。

2.决定动能大小的因素：物体的质量与运动速度。

三、重力势能

1.物理学中把被举高的物体具有的能叫做重力势能。

2.决定重力势能大小的因素：物体的质量与被举高的高度。

四、弹性势能

1.物体发生弹性形变而具有的能叫做弹性势能。

2.决定弹性势能大小的因素：弹性形变的程度与弹性强弱。

五、研究方法

控制变量法和转换法

当堂达标

1.下列关于能的叙述中，正确的是(　　)

A.一个物体能够做功，我们就说这个物体具有能

B.挂在树枝上的苹果，没有做功，所以没有能

C.一个物体做功的多少与这个物体具有的能有必然联系

D.运动的物体具有能，静止的物体没有能

2.高速公路上对不同类型的车辆有不同的限速规定，这样做可以控制汽车行驶时的(　　)

A.惯性       B.阻力      C.动能       D.耗油量

3.下列物体具有动能的是(　　)

A.静止不动的课桌　          B.挂在树上的椰子

C.拉长了的橡皮筋　          D.正在行驶的汽车

4.草原发生大面积蝗灾时，农业部门利用飞机喷洒农药消灭蝗虫。当飞机在某一高度水平匀速飞行喷洒农药时，它的(　　)

A.动能不变，势能不变        B.动能减少，势能增加

C.动能增加，势能减少        D.动能减少，势能减少

5.下列物体中具有动能的是          ；具有重力势能的是         ；具有弹性势能的是        ；既有动能又有势能的是        。

A.因挤压而变形的气球  B.在水平路面上飞驰的小轿车

C.正在下落的重锤      D.停在空中不动的直升机

E.钟表中卷紧的发条       F.空中飞行的炮弹

G.三峡水库中的水        H.被推开的弹簧门的弹簧

I.跑百米的运动员

6.在水平地面上铺一张纸，将皮球表面涂黑，使皮球分别从不同高度处自由下落，在纸上留下黑色圆斑A、B，如图所示。球从较高处下落形成的圆斑是图中的    (选填“A”或“B”)，由此可知重力势能大小与       有关。

7.如图所示是探究“物体动能的大小与什么因素有关”的实验装置示意图。

(1)该实验装置要探究的是物体动能的大小与物体       的关系(物体A、B质量不变)。

(2)该实验中所探究物体的动能是指物体     (选填“A”或“B”)的动能。

(3)该实验物体动能的大小是通过                   来反映的。

(4)该实验物体的速度是指物体A从斜面上由静止滚下与物体B即将碰撞时的速度，它是通过改变       (选填“高度”或“质量”)来改变的。

(5)实验表明，同一物体A从斜面高处滚下，高度越大，物体B被撞得越远，可得结论                                            。

(6)若要研究物体动能与质量的关系，则需将不同质量的物体从斜面上的    ________高度由静止滚下，并观察记录数据。

参考答案：

1.A  2.C  3.D  4.D 

5.BCFGI  CDFG  AEH  CFG    6.B  高度 

7.（1）速度  （2）A  （3）B被撞的距离大小  （4）高度  （5）当物体质量相同时，物体的速度越大，动能越大  （6）相同

板书设计

一、动能

定义：物体由于运动具有的能叫做动能。

影响因素：质量、速度。

二、重力势能

定义：物理学中把被举高的物体具有的能叫做重力势能。

影响因素：质量、举高的高度

三、弹性势能

定义：物体发生弹性形变而具有的能叫做弹性势能。

影响因素：弹性形变程度、弹性强弱。

教学反思