動能和勢能的轉化教案設計

教案 時間:2019-01-09 我要投稿

  (一)教學目的

  1.理解動能和勢能可以相互轉化并能舉例說明。

  2.能解釋有關動能和勢能相互轉化的簡單現象。

  (二)教具

  1.麥克斯韋滾擺。

  2.課本圖1-7的裝置,在彈簧片前加一彈簧。

  3.單擺、皮球(或乒乓球)。

  (三)教學過程

  1.復習提問

  (1)動能的大小與哪些因素有關?怎樣判斷質量一定的物體的動能的變化?

  (2)勢能的大小與哪些因素有關?怎樣判斷重力勢能大小的變化?

  (演示鋼球從斜槽滾下,斜槽傾角應盡量小一些,使鋼球從斜槽滾下的時間盡量長一些,引導學生觀察鋼球豎直高度的變化和速度的變化,回答上述問題)

  2.新課教學

  (1)動能和重力勢能可以相互轉化。

  從上面實驗可以看到,鋼球從斜槽滾下的過程中,高度降低,重力勢能減小;速度變快,動能增大,這個動能是怎樣產生的?(引導學生回答是由重力勢能轉化來的)

  問:重力勢能可以轉化為動能,動能可不可以轉化為重力勢能呢?

  演示滾擺(將擺輪涂成黑白相間,使學生明顯觀察到轉速的變化),引導學生觀察:擺下降時,擺輪越轉越快;擺上升時,擺輪越轉越慢,并說明動能和重力勢能變化的情況,最后得出動能和重力勢能可以相互轉化的結論。

  (2)動能和彈性勢能可以相互轉化嗎?

  演示課本圖1-7(水平槽末端加一彈簧,以使動能和彈性勢能的變化明顯顯示出來),引導學生觀察:鋼球接觸彈簧后,速度減小,彈簧壓縮;彈簧恢復時,形變減小,鋼球速度變大,但方向反過來了(教師應指出:動能大小跟運動快慢有關,跟運動方向無關,因為物體向任何方向運動都能做功)。

  對鋼球和彈簧間的能的轉化,應分兩步講:①從鋼球壓彈簧開始到彈簧形變最大:鋼球動能由最大變到零,彈簧彈性勢能由零到最大,即動能轉化為彈性勢能。②從彈簧形變最大到恢復原狀:彈簧彈性勢能又轉化為鋼球的動能。

  (3)動能和勢能相互轉化的例子。

  先讓學生列舉日常生活中例子,然后引導學生觀察和分析下列事例:

  ①演示單擺,引導學生觀察擺球在高度最大處和最低點的速度大小,說明動能和勢能的相互轉化。

  ②人造衛星:教師先指出:衛星在遠地點,勢能最大,在近地點勢能最小。問學生:衛星由遠地點向近球點運動的過程中,速度怎樣變化?能量怎樣轉比?引導學生回答:衛星由遠地點到近地點,勢能減小了,減小的勢能轉化為動能,故速度增大。再讓學生回答衛星由近地點向遠地點運動能的轉化情況。

  ③撐竿跳高:由于過程比較復雜,可由教師分析講解。為使問題簡化,分析時一律不考慮起跳前助跑的作用。

  徒手跳高的高度由起跳時向上的速度決定。即起跳時的動能轉化為最高點的重力勢能。

  撐竿跳高時,人在起跳時使撐竿彎曲(形變),這時人具有動能,撐竿具有彈性勢能。到最高點時,撐竿恢復原狀。人的動能和撐竿的彈性勢能都轉化為人的重力勢能。

  故撐竿跳高比徒手跳高的高度大。

  ①跳板跳水:引導學生回答:起跳時為什么人要向下猛壓跳板?(答:使跳板形變,具有彈性勢能)人離開跳板時的動能是哪里來的?(答:跳板的彈性勢能轉化來的)人起跳的高度由什么因素決定?(答:由起跳時的動能,也就是由跳板形變最大時的彈性勢能決定)

  注意:不討論人在空中的翻轉。

  3.板書設計

  動能和重力勢能可以相互轉化。

  動能和彈性勢能可以相互轉化

  4.想想議議

  (1)演示皮球的下落和跳起(將皮球涂黑使它落在涂白的水平木板上,觀察木塊上的黑色圓斑),并提出問題,讓學生討論回答:

  為什么木塊上是圓斑,而不是黑點?(答:因為皮球發生了形變)

  發生彈性形變的皮球具有的彈性勢能是哪里來的?(答:由動能轉化來的)

  皮球反跳有向上的速度,即具有動能,這個動能是哪里來的:(答:彈性勢能轉化來的)

  最后提出:皮球從一定高度落下,反跳到最高點,說明這一過程能的轉化情況?

  (點名要學習好的學生回答)

  (2)演示皮球反跳高度一次比一次低,再演示滾擺高度也是一次比一次低.最后都要停下來,問:這是什么原因呢?

  (引導學生回答:物體運動要克服摩擦和空氣阻力做功,要消耗物體的機械能。最后機械能完全被用來克服摩擦和空氣阻力做功消耗掉了,所以物體最后要停下來)

  教師點明:消耗掉的機械能并未消失,而是轉化為其他形式的能了。這個問題以后將學到。

  (3)物體能做功才具有能,舉高的物體處于靜止狀態,怎能做功?既然不能做功,為什么說它具有重力勢能?

  (引導學生回答:舉高的物體落下來具有動能,動能可以做功,但動能是由重力勢能轉化來的,故我們說勢能可以做功,實際上是勢能可以轉化為動能而做功)

  (4)鋼球落在鋼板上,也會反跳起來,反跳時的動能是怎樣轉變來的?教師指出:鋼球和鋼板相碰,也要發生彈性形變,只是這個形變較難覺察。事實上,任何堅硬的物體相碰時,都要發生形變。

  然后讓學生回答。

  5.布置作業

  (1)說明下列過程中機械能的轉化:

  ①雪橇從山坡上滑下;

  ②炮彈從炮口斜向上射出,又落到遠處地上;

  ③玩具彈簧槍將“子彈”射出去;

  ④小孩坐在秋千上,在媽媽推了一次以后,自己蕩著。

  (2)你騎自行車時,在上坡前往往要加緊蹬幾下;汽車司機在開車上坡前,也往往要加大油門,加大速度。從能的轉化來說明這樣做的好處。

  (3)彈簧門在推開以后能自己關閉。說明這件事怎樣利用了能的轉化。

  (以上三題即課本機械能一章習題第4、5、6題)

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