九年级物理全册 10.1机械能导学设计 （新版）北师大版.doc

一、机械能教材解读对于能量概念的建立，可以通过物体做功的实验，让学生建立功和能之间的联系，得出“物体能对外做功，我们就说这个物体具有能”的结论。动能是由于“物体运动”，重力势能是由于“物体被举高”，弹性势能是由于“物体发生弹性形变”而具有的能。可通过列举生活实例或设计相关实验来探究其影响因素。动能和势能间的相互转化规律是本节的难点，可做滚摆(或单摆)实验，分两步来突破，第一步：分析出滚摆(或单摆)在运动过程中何处动能最大，何处势能最大，动能和势能是如何转化的；第二步：分析在动能和势能相互转化过程中，机械能如何变化，进而延伸到在机械能与其他形式能的转化过程中，能的总量如何变化。教学目标知识与技能1.知道运动的物体能做功，具有动能。2.知道动能的大小与物体的质量和运动速度有关，并能解释简单的现象。3.知道弹性势能和重力势能的概念和决定因素，并能解释简单的现象。4.知道动能和势能间相互转化的规律。5.知道什么是机械能、机械能的单位及机械能守恒定律。过程与方法1.经历自主设计探究动能、势能的影响因素的实验过程，培养和提高探究能力。2.能够运用控制变量法来研究动能、势能的影响因素。情感态度与价值观1.增进学生热爱科学、追求科学、献身科学的学习热情。重视学生对物理规律的客观性、普遍性和科学性的认识，注意学生科学世界观的形成。2.让学生经历探究活动，体验成功的喜悦，养成实事求是的科学态度。重点难点重点：动能和势能的概念、动能和势能的大小跟什么因素有关。建议利用大量实例让学生真实感受动能和势能的存在，进而理解动能和势能的概念；建议让学生做一做滚摆或单摆实验，然后自己分析讨论其能量转化过程。难点：能的概念的建立、机械能守恒。功与能有着密切的联系，所以建议从“能做功”的角度引入能的概念，并且由始至终通过能做功的多少来体现能量的大小。合作探究探究一：动能的大小与什么因素有关？猜想假设：引导学生感受生活进行猜想。(1)操场上飞来的足球可以用脚踢，而飞来的铅球却避之不及；(2)高速行驶的汽车在车祸中造成的损害要更大一些。设计实验：教师引导学生解决以下两个问题：(1)实验过程中如何控制小球到达水平面时的速度相同？(让小球从同一斜面的同一高度滚下)(2)如何将小球动能的大小直观地显示出来？(观察纸盒被推动的距离来显示动能的大小)然后进行实验，分析归纳从而得出结论。探究二：重力势能的大小与什么因素有关？设计实验：教师引导学生得出通过物体下落时的破坏力来判断它的重力势能的大小。备课资料word版电子教案、匹配的课件见云资源“教学参考资源”文件夹之本节相应内容新课导语【导入一】 (观察实验，思考分析引入新课)教师出示斜槽，并演示钢球从斜槽上滚下，在水平桌面上撞击小盒，使小盒移动了一段距离。让学生分析碰撞过程中有没有做功情况。利用学生分析的结果“钢球对小盒做了功”引入能量的概念，导入新课。【导入二】 (联系生活实际，引入新课)师：(播放多媒体视频：风暴的肆虐)同学们，刚才的片段中，你看到了哪些场景？生：看到龙卷风吹倒了房屋，拔起了大树，掀翻了路边的车辆师：这其中又包含了哪些物理知识呢？生：龙卷风是运动的，具有很大的能量，能够对其他物体做功。师：自然界中，能的形式很多，今天我们就来学习最常见的能动能和势能(即机械能)。引入新课。学点1能量与做功的关系观察如图1所示图片，回答下列问题：图1问题1：风吹动帆船在海面上航行，风对帆船做了功，说明风具有_能量_；抛出的保龄球能将前方静止的保龄瓶推向坑道，说明滚动的保龄球也具有_能量_。问题2：一个物体能够对外_做功_，我们就说该物体具有_能量_，简称_能_。物体能够做的功越多，它具有的_能_就越大。学点2动能及其影响因素(1)观察如图2所示，回答下列问题：图2问题1：奔跑的骏马、行驶的汽车、踢飞的足球，它们的共同特点是都在_运动_，我们把物体由于_运动_而具有的能叫作动能。(2)课间活动时，当你和速度相同的胖、瘦两个同学分别相撞，感觉相同吗？或和质量相近，但速度不同的两个同学相撞，感觉相同吗？物体的动能与什么因素有关呢？利用身边的器材，做如下几组实验：实验1：如图3甲所示，让质量相同的两个小球A和B从不同高度滚下，比较它们的速度大小。实验2：如图乙所示，让质量不同的两个小球E和F从相同高度滚下，比较它们的速度大小。图3问题2：如图甲所示，质量相同的小球从不同高度自由滚下后，在水平面上的速度不同，小球在斜面上位置越高，获得的速度_越大_；如图乙所示，不同质量的小球从相同高度滚下后，在水平面上的速度_相同_。问题3：由图示实验可知，小球到达水平面上的速度与其在斜面上的高度_有关_，与其质量_无关_(两空均选填“无关”或“有关”)。我们让小球从斜面上不同的高度滚下是为了获得_不同的速度_。实验3：如图4甲所示，让质量相同的小球C和D从不同高度滚下，比较小球对纸盒做功的多少。图4实验4：如图乙所示，让质量不同的小球从相同高度滚下，比较小球对纸盒做功的多少。问题4：如图甲所示，质量相同的小球，从不同的高度滚下后，速度较大的小球推动纸盒移动的距离较远，说明物体的动能与_速度_有关。问题5：如图乙所示，质量不同的小球，从相同的高度滚下后，质量较大的小球推动纸盒移动的距离较远，说明物体的动能与_质量_有关。问题6：我们在探究小球的速度对动能的影响时，应控制小球的质量不变；在探究质量对动能的影响时，应控制小球的速度不变，即在探究一个变量对实验的影响时，应控制其他的量不变，这种方法叫作_控制变量法_；小球的动能大小不易观察，可以通过小球推动纸盒移动的距离来显示它的动能大小，这种方法叫作_转换法_。学点3重力势能及其影响因素(1)观察如图5所示图片，回答下列问题：图5问题1：夯式打桩机举高的重锤、阳台上的花盆、高空的飞机，它们离地面都有一定的_高度_，我们把受到重力的物体被_举高_后具有的能叫作重力势能。(2)为了探究重力势能的大小与哪些因素有关，小明找到A、B、C三个体积相同的小球。让小球从高处自由落下，通过观察小球砸入沙坑的深浅程度来比较重力势能的大小，其中mAmBmC，三次实验结果如图6所示。图6问题2：图甲和图乙中，两个小球_质量_相同，_高度_不同，高度较_大_的小球砸入沙坑较深些，说明重力势能的大小与_高度_有关。问题3: 图甲和图丙中，两个小球所处_高度_相同，_质量_不同，质量较_大_的小球砸入沙坑较深些，说明重力势能的大小与_质量_有关。问题4：本次实验用到的研究物理问题的方法有：_控制变量法和转换法_。学点4弹性势能及其影响因素(1)观察如图7所示图片，回答下列问题：图7问题1：拉开的弓、压缩的弹簧、被挤压的网球拍，它们的共同特点是_发生了形变_，我们把具有弹性的物体发生_形变_后具有的能叫作弹性势能。(2)小红看到运动员拉弓射箭时，弓拉得越弯，箭射得越远。于是她猜想：弹性势能的大小可能与物体的弹性形变程度有关。为了验证其猜想是否正确，她设计了如图8所示的实验：图8实验：将小球置于弹簧的右端，将同一个弹簧每次压缩不同的长度(弹簧被压缩后未超过其弹性限度)，松开后小球弹开钻入同一位置的相同纸盒，并留在其中，分析比较纸盒_被推动距离的远近_，从而比较同一弹簧在不同弹性形变程度时弹性势能的大小。问题2：弹簧被压缩的程度越大，即弹簧的_形变量_越大，纸盒被推动得越远，说明同一弹性物体的弹性势能与其_弹性形变程度_有关。学点5动能和势能的相互转化、机械能守恒问题1：物体的动能和势能之间是可以相互转化的，如图9所示是小刚同学做的单摆实验，小球从B点上升到C点的过程中，它的速度_减小_，高度_增加_，所以动能_减少_，重力势能_增加_，_动能_转化为_重力势能_；小球从C点下落到B点的过程中，它的速度_增大_，高度_减小_，所以动能_增加_，重力势能_减少_，_重力势能_转化为_动能_。图9问题2：机械能在什么情况下守恒？物体的动能和势能统称为_机械能_，它们之间是可以相互转化的，在_只有动能和势能相互转化_的过程中，机械能是守恒的。如图10所示，一个小球由静止从光滑曲面的顶端自由滑下，忽略空气阻力，若它在顶端的重力势能为65 J，则滑到底端时的动能是_65_J_。图10