高中物理動能定理教案

動能和勢能2。

人教版《15.4動能和勢能》新課標(biāo)教學(xué)設(shè)計(方案一)

教學(xué)目的
1．理解動能和重力勢能的初步概念。
2．知道什么是彈性勢能。
3．理解機(jī)械能的初步概念。
4．培養(yǎng)學(xué)生的抽象思維能力。
教學(xué)重點
理解動能和重力勢能。
教學(xué)難點
能的概念的建立。
教具
鋼球、斜槽軌道、小木塊、砝碼、彈簧。
教學(xué)過程
（一）引入
我們在日常生活中經(jīng)常提到能，諸如熱能、電能、能源開發(fā)等等?！澳堋贝_是物理學(xué)中的一個重要概念，能的概念跟功的概念有密切聯(lián)系。我們說一個物體能夠做功，這個物體就具有能。電流能做功，具有電能；燃料燃燒放熱可以做功，有熱能。
自然界中，能的形式很多，今天我們學(xué)習(xí)最常見的能的形式——動能和勢能。
（二）動能
1．什么樣的物體具有動能？
急流的河水能把石頭沖走，流水能做功；飛行的子彈能把木板打穿，飛行的子彈能做功；風(fēng)吹動帆船航行，空氣流動形成的風(fēng)能做功。這些物體能做功，它們都具有能。它們的能量由于物體運動才具有的。水由于流動、子彈由于飛行、空氣由于流動而具有能。
物理學(xué)中把物體由于運動而具有的能叫動能。一切運動的物體都具有動能。
2．請同學(xué)們判斷下列物體中哪些物體具有動能。
靜坐的人，足球場上奔跑的運動員，炮膛中準(zhǔn)備發(fā)射的炮彈，從飛機(jī)上投出的炸彈，被電風(fēng)扇吹動的空氣。
（學(xué)生回答）。
奔跑的運動員，飛機(jī)投出的炸彈，被吹動的空氣具有動能。原因是運動員、炸彈和空氣是運動的。而靜坐的人和炮膛中等待發(fā)射的炮彈是靜止的，所以不具有動能。
3．動能的大小或多少跟哪些因素有關(guān)。
物體能夠做的功越多，表示這個物體具有的能量越大。那么動能的大小決定于哪些因素呢？現(xiàn)在我們通過實驗來研究。
這是個帶槽的木板，我們把鋼球放到斜面上令其滾下，到達(dá)平面上打擊一個小木塊，推動木塊做功，根據(jù)木塊被推動的距離遠(yuǎn)近來判斷鋼球具有的動能的大小。
（教師演示、學(xué)生觀察實驗）
第一次，我們使小鋼球從某一高度由靜止開始滾下。注意木塊被推的距離。
第二次，我們換一個質(zhì)量大的鋼球，從同一位置由靜止開始滾下，到達(dá)平面上時和剛才的小鋼球具有同樣的速度，再觀察木塊被推動的距離。很顯然，第二次木塊被推的距離比第一次遠(yuǎn)得多。說明大鋼球做的功多，也就是大鋼球具有的動能大。
提問，這個實驗說明了什么？（學(xué)生回答）
這個實驗說明了物體的動能大小跟它的質(zhì)量有關(guān)，速度相同時，質(zhì)量越大，動能越大。
我們用同一個鋼球再做兩次實驗。（教師演示，學(xué)生觀察）
第一次，我們讓鋼球從比較低的位置由靜止開始滾下。第二次我們讓鋼球從比較高的位置由靜止開始滾下。比較兩次實驗中木塊被推的距離大小。
很顯然，鋼球從更高的位置滾下來，到達(dá)平面上時具有更大的速度，木塊被推的更遠(yuǎn)。
提問，這個實驗說明了什么？（學(xué)生回答）
這個實驗說明同一個物體速度越大，動能越大。
通過以上實驗可知，物體的質(zhì)量越大，速度越大，動能就越大。
4．課堂練習(xí)。
(1)一輛汽車加速運動，它的動能______。
(2)火車進(jìn)站時做減速運動，它的動能______，停止后，它的動能=______。
(3)一輛灑水車在馬路上勻速前進(jìn)并正在灑水，它的動能______。
（三）勢能
運動的物體具有動能。生活中也有很多物體并沒有運動，但是它們也能做功，也具有能。
1．什么樣的物體具有重力勢能？
人們在打樁時，必須把重錘高高舉起，當(dāng)重錘落下時可以做功，因為重錘受到豎直向下的重力，重錘下落時沿著重力的方向向下通過了一段距離，所以舉高的重錘可以做功，將木樁打入地里。試想，一個重錘如果靜止地壓在本樁上是不能做功的。重錘只有在被舉高的情況下才能做功，即重錘被舉高時才具有做功的本領(lǐng)——能。
一池靜止的水是不能做功的，但是這一池靜止的水如果處在高山上，水落下時就可以做功，把水車沖得轉(zhuǎn)起來。
被舉高的物體具有的能叫重力勢能。
2．重力勢能的大小跟哪些因素有關(guān)。
請大家判斷下列物體的重力勢能的大小。
(1)打地基時，質(zhì)量是20千克的石頭重錘和質(zhì)量是100千克的鐵制重錘被舉得同樣高，誰的重力勢能大？（學(xué)生回答）
(2)同一個重錘，被舉高1米或3米兩種情況下，哪種情況重力勢能大？（學(xué)生回答）
通過以上的兩個例子說明大家能判斷出重力勢能的大小跟物體的質(zhì)量和被舉的高度有關(guān)，物體的質(zhì)量越大，舉得越高，它具有的重力勢能越大。
3．什么樣的物體具有彈性勢能？
大家看一個實驗。（教師邊演示，邊講授）
這是一個彈簧，把一個砝碼放在彈簧上的小木板上，用力將彈簧壓縮，使其發(fā)生彈性形變。此時，彈簧靜止，沒有動能。彈簧也沒有被舉高，也沒有重力勢能。可是大家想象，彈簧能不能做功？
能！放開手，砝碼被彈簧舉起來。
可見，被壓縮的彈簧也具有能。這種能區(qū)別于動能和重力勢能，它是由于物體發(fā)生了彈性形變而具有的能。所以，發(fā)生彈性形變的物體具有的能叫彈性勢能。
物體在很多情況下都具有彈性勢能。射箭用的弓被拉滿時產(chǎn)生彈性形變，具有彈性勢能。鐘表的發(fā)條在卷緊時具有彈性勢能，通過做功來帶動鐘表機(jī)件正常轉(zhuǎn)動。
4．物體的彈性勢能的大小跟形變大小有關(guān)，彈性形變越大，它具有的彈性勢能越大。
5．重力勢能和彈性勢能都叫做勢能。
（四）機(jī)械能
1．提問：飛行中的飛機(jī)具有什么能？（學(xué)生回答）
飛機(jī)是運動的，它具有動能。飛機(jī)從地面飛上高空，所以具有重力勢能。很多物體可以既有動能又有勢能。動能和勢能統(tǒng)稱機(jī)械能。
2．一個物體能夠做的功越多，表示它的能量越大。物體做了多少功，必然消耗了多少某種形式的能。所以能的單位跟功的單位相同，也是焦耳。例如，推出去的鉛球，動能是300焦耳，重力勢能是200焦耳，彈性勢能為0，那么鉛球的機(jī)械能就是500焦耳。
（五）布置作業(yè)
(1)復(fù)習(xí)課文
(2)習(xí)題1、2、3。
【評析】
以整體上看，本節(jié)教案是一個好教案。各教學(xué)環(huán)節(jié)安排得合理妥當(dāng)，因此具有一定的條理性和層次性。在教學(xué)方法上，注意了密切聯(lián)系實際，從問題的提出，概念的引入以及結(jié)論的出現(xiàn)都具有一定的啟發(fā)性。

相關(guān)知識

--動能和勢能

教學(xué)目標(biāo)

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、知道什么是重力勢能和彈性勢能及影響勢能大小的因素．
4、能舉例說明物體的動能、重力勢能、彈性勢能．
5、能用動能、勢能大小的因素解釋簡單的現(xiàn)象．
6、通過演示實驗、生活中的現(xiàn)象歸納和總結(jié)，提高學(xué)生觀察、比較、想象、歸納的能力．

教材分析
本節(jié)教材首先在學(xué)生學(xué)過的功的知識的基礎(chǔ)上，直接從功和能的關(guān)系引入了能量的初步概念，不追求嚴(yán)密性．這是因為初中只要求學(xué)生對能量的概念有初步的認(rèn)識．教材列舉了風(fēng)、流水等能夠做功，以便使學(xué)生對運動物體具有能量形成比較清楚的具體印象，同時也為講水能和風(fēng)能的利用埋下伏筆．由此引出了動能的概念，用實驗說明動能的大小跟速度、質(zhì)量的關(guān)系，能夠培養(yǎng)學(xué)生的觀察分析能力，勢能的教學(xué)也是從做功的角度先引入勢能概念，再由實驗或觀察生活中的現(xiàn)象學(xué)習(xí)勢能的大小的決定因素．最后，教材給出了機(jī)械能的概念，并指出動能、勢能、機(jī)械能的單位和功的單位相同，都是焦耳．

教法建議
對于能量的引入，可以從一些涉及能量的詞中，知道“能”是重要概念．再聯(lián)系做功的知識，列舉實例如課本上的實例和演示小實驗．

用學(xué)生自主學(xué)習(xí)的方法，讓學(xué)生列舉運動物體能做功的現(xiàn)象，并分析這些不同事物的相同點，進(jìn)而得出運動的物體具有的能量是動能的結(jié)論．進(jìn)一步用實驗或多媒體資料發(fā)現(xiàn)動能大小的決定因素，并進(jìn)而用學(xué)到的知識，即動能定義、動能大小的決定因素來分析和解釋生產(chǎn)和生活中的現(xiàn)象．

對于重力勢能和彈性勢能的學(xué)習(xí)，也用同樣的方法，可以設(shè)計與動能相同的學(xué)習(xí)框架，讓學(xué)生用科學(xué)探究的方法學(xué)習(xí)，同時學(xué)生可以加深體驗學(xué)習(xí)物理的方法和感覺到學(xué)習(xí)物理的樂趣．

對于機(jī)械能的學(xué)習(xí)，可以用學(xué)生閱讀課本或提供給學(xué)生的閱讀材料，教師進(jìn)行總結(jié)，注意要用聯(lián)系實際的事例使學(xué)生能夠分析機(jī)械能的實際問題，并理解動能和勢能統(tǒng)稱為機(jī)械能中“統(tǒng)稱”的含義．

--示例

第一節(jié)動能和勢能

【課題】動能和勢能

【重點和難點分析】動能和勢能概念的建立．重力勢能概念建立：由于實際看到的下落物體做功都表現(xiàn)為有速度的物體的做功，所以在建立重力勢能概念時，要強(qiáng)化能夠做功的物體就有能量．

【教學(xué)過程（）設(shè)計】

1，引入新課
由于能量和做功的概念有密切的聯(lián)系，所以通過一些問題引導(dǎo)學(xué)生由功和能的關(guān)系理解能量的概念．提供學(xué)生思考的問題有：怎樣才算做功了；功的必要條件和單位；分析具體實例引入能量的概念．

實驗：演示鋼球從斜面上滾下，在水平面上撞擊木塊，使木塊移動一段距離，學(xué)生分析在碰撞過程中，做功的情況．由分析結(jié)果“鋼球?qū)δ緣K做了功”引出能量的概念“一個物體能夠做功，我們就說它具有能量．可見在物理學(xué)中，能量和做功有密切的聯(lián)系，能量反映了物體做功的本領(lǐng)．一個物體能做的功越多，這個物體的能量越大．

2，新授課：動能

1），動能概念的建立

觀察和分析生活中的實例：風(fēng)吹動帆船航行，空氣對帆船做了功；急流的河水把石頭沖走，水對石頭做了功，運動的鋼球打在木塊上，把木塊推走，鋼球?qū)δ緣K做了功．

利用板圖幫助學(xué)生找到不同現(xiàn)象的共性的內(nèi)容：運動的物體能夠做功，我們把它們所具有的能量稱為“動能”．

從板圖上，學(xué)生應(yīng)當(dāng)能夠總結(jié)出“物體由于運動具有的能量稱為動能”．

根據(jù)學(xué)生的具體情況，可以由學(xué)生總結(jié)結(jié)論，也可以教師幫助學(xué)生逐步的尋求共同點，得到結(jié)論．

2），動能大小的決定因素

實驗步驟1：讓同一個鋼球在斜面的不同位置上滾下，觀察小球撞擊木塊的現(xiàn)象，并分析得到的結(jié)論．

學(xué)生在觀察過程中要思考的問題：鋼球先后從不同高度處滾下的原因；撞擊距離的遠(yuǎn)近說明了什么；做功多少說明了什么；實驗結(jié)論．

分析過程：同一個鋼球，原來的位置越高，滾到斜面下端時的速度越大，把木塊推得越遠(yuǎn)，做的功越多，說明具有的動能越大，所以動能的大小與物體運動速度有關(guān)．

實驗步驟2：觀察鋼球和木球在斜面的同一高度處滾下，撞到平面上的木塊發(fā)生的現(xiàn)象，并分析實驗的結(jié)論．

學(xué)生在觀察過程中思考的問題：鋼球和木球從斜面的同一高度處滾下的原因；撞擊木塊的遠(yuǎn)近說明了什么；做功多少說明了什么；實驗結(jié)論．

分析過程：鋼球和木球從斜面的同一高度處滾下，到達(dá)斜面底部時速度相同，鋼球的質(zhì)量大，把木塊推得遠(yuǎn)，做功多，具有動能大，所以動能的大小還與物體的質(zhì)量有關(guān)．

綜上所述：物體的動能大小和物體的質(zhì)量、運動速度有關(guān)．

3，新授課：勢能

1），力勢能概念的建立及其大小的決定因素

引導(dǎo)學(xué)生觀察分析重錘具有做功能力，因而具有能量：重錘被舉高，當(dāng)下落時，能夠把木樁打入地里，對木樁做功，所以它因能夠做功而具有能量，我們把這種能量稱為重力勢能．

學(xué)生列舉生活中存在重力勢能的實例．并結(jié)合實例分析出物體和地面有高度差就有重力勢能（可以讓學(xué)生知道我們都是以地面為參考，來分析重力勢能的）

學(xué)生從實例中分析重力勢能的大小的決定因素，并結(jié)合實際現(xiàn)象分析是否有重力勢能、重力勢能大小比較、重力勢能的變化三個方面的問題．

2），彈性勢能概念的建立及其大小的決定因素

建議學(xué)習(xí)方法為學(xué)生閱讀，并回答問題：什么是彈性勢能；舉例說明物體具有彈性勢能可以做功；分析壓縮彈簧被放松而做功的實例；列舉并分析彈性勢能大小比較和彈性勢能變化的實例．

4，新授課：機(jī)械能

講清機(jī)械能上動能和勢能的統(tǒng)稱其中統(tǒng)稱的含義：表示動能和勢能都屬于機(jī)械能，即機(jī)械能有兩種表示方式：動能和勢能．一個物體既可以有動能也可以有勢能．

【板書設(shè)計】

探究活動

【課題】分析玩具小車在運動過程中的能量轉(zhuǎn)化

【組織活動形式】學(xué)生小組

【活動方案參考】
1、觀察小車的傳動結(jié)構(gòu)，在上緊發(fā)條時和松開發(fā)條時的情景；思考彈性勢能大小和做功多少的關(guān)系．
2、看看市場或超市中還有哪些上發(fā)條的小車．
3、觀察現(xiàn)在流行的兒童玩具靠什么發(fā)動的．

【評價】
1、材料全班共享．
2、寫出觀察和分析的過程報告．
3、從網(wǎng)上查找的資料，要列出學(xué)習(xí)過程清單．

動能和勢能學(xué)案

動能和勢能1

第四節(jié)動能和勢能——動能教學(xué)實錄
【設(shè)計理念】
本節(jié)教案選用人民教育出版社新編寫的《探索物理》第十四章第一節(jié)，以動能和影響動能的因素為線索，組織引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行探究學(xué)習(xí)，把勢能作為學(xué)生課后學(xué)習(xí)探究的內(nèi)容，把課堂教學(xué)和課后探究有機(jī)地結(jié)合起來。課堂教學(xué)采用集體思考、討論的方法，注重學(xué)生學(xué)習(xí)過程、情感、態(tài)度、價值觀的培養(yǎng)。課堂教學(xué)以學(xué)生的探究學(xué)習(xí)為主，教師只是課堂活動的組織著和參與者，體現(xiàn)了課改的精神。
【教材分析】
教學(xué)目標(biāo)知識與技能1．能用實例說明物體的動能
2．知道動能和我們生活的關(guān)系
過程與方法1．經(jīng)歷觀察物理現(xiàn)象的過程，能簡單描述所觀察物理現(xiàn)象的主要特征
2．通過參與科學(xué)探究活動，學(xué)習(xí)擬訂簡單的科學(xué)計劃和實驗方案
3．能書面或口頭表達(dá)自己的觀點，初步具有評估和聽取反饋意見的意識
情感態(tài)度與價值觀1．有將自己的見解公開并與他人交流的愿望，認(rèn)識交流與合作的重要性，有主動與他人合作的精神，敢于提出與別人不同的見解，敢于放棄或修正自己的錯誤觀點
2．使學(xué)生養(yǎng)成良好的日常行為習(xí)慣
教學(xué)重點通過實例說明物體的動能
教學(xué)難點引導(dǎo)學(xué)生探究影響動能大小的因素
教學(xué)方法實驗探究、討論
教具和媒體多媒體、學(xué)具盒、兩個小鋼球、火柴盒

【教學(xué)過程實錄】
一、引入新課
學(xué)生看一則新聞：《一鐵路職工“中彈”昏倒》。（多媒體播放課件）
師：為什么小小的饅頭能把人砸傷？學(xué)完這節(jié)課大家自然會明白。
（說明：從生活到物理，以引發(fā)學(xué)生的求知欲。）
二、講授新課
（一）能的定義和單位
師：請同學(xué)們說一說你都知道哪些形式的能量？看誰知道的最多。
生：光能、電能、熱能、聲能、太陽能、風(fēng)能……
師：同學(xué)們知道的能量可真不少。下面請同學(xué)們看下面的四個情景。（多媒體播放課件：流水推動水磨轉(zhuǎn)動，風(fēng)推帆船、吹動風(fēng)車，子彈擊穿木塊，汽車撞擊木塊。）
師：剛才同學(xué)們看到的流水、風(fēng)、子彈、汽車是否具有能量？
生：回答。
師：請同學(xué)們討論一下：這些物體有什么共同特點？
生：討論后回答：它們都是運動的。
師：根據(jù)它們的特點，大家認(rèn)為這種形式的能應(yīng)該怎樣命名？
生：討論后回答：應(yīng)該叫動能。
師：好，就叫它動能。這節(jié)課我們就來學(xué)習(xí)動能。（板書課題：動能）
師：同學(xué)們能否試著給動能下一個定義？
生：討論并給出定義。
師：（板書：1.動能的定義：物體由于運動而具有的能。）除了剛才的四個物體，大家還知道哪些物體具有動能？請討論回答。
生：討論并舉例。如奔馳的駿馬、飛行的小鳥、游動的魚、地球、月亮……
（說明：此處體現(xiàn)從物理走向生活，培養(yǎng)學(xué)生聯(lián)系實際的能力。）
師：指出一切運動的物體都具有動能，并指出動能的單位。（板書：2.動能的單位：焦耳。）
（二）影響動能大小的因素
師：請同學(xué)們看第90頁小資料，了解一些物體的動能，由此你能提出什么問題？
（說明：培養(yǎng)學(xué)生提出問題的能力，發(fā)散學(xué)生的思維。）
生：討論并提出問題。
師：有選擇地板書學(xué)生提出的問題。
師與生：共同討論確定研究課題：影響動能大小的因素有哪些？
師：下面請同學(xué)們結(jié)合生活實例猜想一下，動能的大小可能與哪些因素有關(guān)？
生：討論猜想。
師：哪個小組愿意發(fā)表自己的見解并舉例證明自己的觀點？
生：討論回答。
師：綜合不同學(xué)生的猜想，有選擇地板書學(xué)生的各種猜想：
1.與速度有關(guān)
2.與質(zhì)量有關(guān)
3.與速度和質(zhì)量都有關(guān)
（說明：學(xué)生的猜想各種各樣，有的甚至偏離主題，教師切不可簡單地加以否定，以免挫傷學(xué)生的積極性，可引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行反駁并通過有選擇的板書保留有價值的猜想。）
師：究竟哪種猜想正確呢？請同學(xué)們設(shè)計實驗證明一下。
生：討論設(shè)計方案并進(jìn)行實驗。
師：巡回指導(dǎo)并參與討論。
師：哪個小組愿意起來交流一下你們設(shè)計的方案和結(jié)論？
生：部分組到前面展示自己的方案并說明得到的結(jié)論，其他組指出實驗中的不足之處并加以改進(jìn)，使實驗方案更加完善。
（說明：對實驗中存在的問題教師與學(xué)生一起探討，對于認(rèn)為動能大小只與質(zhì)量或速度有關(guān)的組，學(xué)生實驗時向?qū)W生提出以下問題：
1.在研究動能大小與速度關(guān)系時為什么要用同一個鐵球？
2.在研究動能大小與質(zhì)量關(guān)系時為什么要讓大小不同的鐵球從同一高度滾下？
此處體現(xiàn)的是控制變量法，可使這些組的同學(xué)意識到自己的觀點是片面的，進(jìn)而使他們的觀點得到完善。）
師：實驗證明哪一種猜想正確？
生：回答。
師：由實驗?zāi)愕玫搅嗽鯓拥慕Y(jié)論？
生：集體討論得出結(jié)論。
師：評價后板書：(2.影響動能大小的因素：質(zhì)量和速度。在速度相同時，物體的質(zhì)量越大，動能越大；在質(zhì)量相同時，物體的速度越大，動能越大。）
（說明：此處學(xué)生的思維會聚。）
師：這兩個因素哪一個對動能影響更大？請同學(xué)們討論并舉例說明。
生：討論并舉例。
師：下面請同學(xué)們用剛得到的結(jié)論解決幾個問題：
1.同學(xué)們能否用剛剛學(xué)過的知識解釋小小的饅頭為什么會傷人？這則新聞對你的日常行為習(xí)慣有什么啟示？
2.交通部門為什么要對車輛進(jìn)行限速？為什么同一路段不同車輛限速不同？
（說明：多媒體顯示。此處體現(xiàn)從物理到生活。）
生：討論并做出回答。
三、課堂小結(jié)
師：請同學(xué)們回顧一下這節(jié)課你都學(xué)會了哪些知識？學(xué)會了哪些方法？這節(jié)課對你的日常行為習(xí)慣有哪些啟示？
生：討論總結(jié)。
四、布置作業(yè)
1.寫出探究影響動能大小因素的實驗報告。
2．課本P91．5.
3.課后自學(xué)重力勢能和彈性勢能并探究影響它們大小的因素。
【板書設(shè)計】
動能
1．定義：物體由于運動而具有的能。
2．單位：焦耳。
3．影響動能大小的因素：質(zhì)量和速度