《动能和势能》教案.docx
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《动能和势能》教案
《动能和势能》教学设计
一、教材分析
本节内容由“动能”“势能”两部分构成。
其中,动能、重力势能和弹性势能概念的引入均以能做功的物体具有能量的思想为基础。
教科书先简单介绍功和能的关系,然后通过大量实例让学生感受到动能、势能的存在。
影响动能和势能大小的因素是本节教学的重点,也是难点。
其中涉及测量量的转换问题。
教科书安排了相应的实验,让学生通过观察实验认识动能的大小与什么因素有关。
这个实验是进一步认识势能的基础,可以引导学生利用身边的器材设计实验,加强他们的实践体验。
二、教学目标
(一)知识与技能
1.能通过实例从做功的角度描述能量。
能说出能量与做功的关系。
记住能的单位。
2.能利用实例或实验初步认识动能、势能的概念,并能运用其解释相关的现象。
3.能通过实验探究,了解动能、势能的大小跟哪些因素有关。
(二)过程与方法
1.通过观察认识动能势能的存在,通过归纳概括得到动能势能的概念。
2.在了解动能、势能的大小跟哪些因素有关的活动中,学会用科学探究的方法研究物理问题。
(三)情感态度与价值观
1.具有从能量的角度分析物理问题的意识。
2.通过科学探究,使学生经历基本的科学探究过程,学习科学探究方法,发展初步的科学探究能力,形成尊重事实、探索真理的科学态度。
三、教学重难点
教学重点:
影响动能和势能大小的因素。
教学难点:
影响动能和势能大小的因素。
四、教学方法
首先在学生学过的功的知识的基础上,直接从功和能的关系引入了能量的初步概念,不追求严密性,这是因为初中只要求学生对能量的概念有初步的认识。
接着列举了风、流水等能够做功,以便使学生对运动物体具有能量形成比较清楚的具体印象,同时也为讲水能和风能的利用埋下伏笔。
由此引出了动能的概念,用实验说明动能的大小跟速度、质量的关系,能够培养学生的观察分析能力,势能的教学也是从做功的角度先引入势能概念,再由实验或观察生活中的现象学习决定势能大小的因素。
五、教学用具
多媒体课件、木块、弹簧、橡皮筋、斜槽、不同质量的钢球、玻璃球等。
六、教学过程
教学环节
教师活动
学生活动
设计意图
导入新课
(5分钟)
当一个力作用在物体上,物体在这个力的作用下,沿力的方向上通过了一段距离,这个力的作用有了成效,就说这个力做了功。
演示:
用手推动木块,使木块运动一段距离。
在此过程中,手的推力是否做了功?
出示斜槽,并演示钢球从斜槽上滚下,在水平桌面上撞击木块,使木块移动了一段距离。
让学生分析碰撞过程中,做没做功?
利用学生分析的结果“钢球对木块做了功”引入能量的概念:
一个物体能够做功,我们就说它具有能量。
可见物理学中,能量和功有着密切的联系,能量反映了物体做功的本领。
不同的物体做功的本领也不同。
一个物体能够做的功越多,表示这个物体的能量越大。
物体具有能量的形式是多种多样的,以后我们将逐步认识各种形式的能量。
学生思考并回答,木块在推力的方向上通过了距离,推力做了功。
学生思考并回答,滚下的钢球撞击木块,对木块有力,并使木块移动了一段距离,钢球对木块做了功。
功和能有密切联系,从做功直接引入能的概念。
并为下面设计探究影响动能大小的因素做好了铺垫。
新课教学
(30分钟)
一、动能
刚才的实验中钢球撞击木块能够做功,若将钢球静止停靠在木块一侧,钢球还能够对木块能够做功吗?
(边讲边演示)。
让学生认识到只有运动的钢球才能推动木块做功。
总结出动能概念:
物体由于运动而能够做功,它们具有的能量叫做动能。
引导学生广泛地列举事例,说明运动的空气、水和各种物体都能够做功,而具有动能。
概括出“一切运动的物体都具有动能”。
狂风能撼动大树,而微风只能摇动树叶,说明动能有大有小,你能猜想一下动能的大小可能与什么因素有关?
现在我们要利用桌上的斜面、小球、木块来探究动能的大小与物体的质量、运动的速度有怎样的关系。
实验前,我们先思考几个问题:
(1)实验时如何比较动能的大小?
(2)动能的大小可能与两个或两个以上的因素有关,在实验中应如何具体操作?
(3)研究动能与质量关系时,应该改变哪一个物理量?
应该让哪一个物理量不改变?
如何控制质量不同的小球撞击物体时的速度相同?
(4)研究动能与速度关系时,应该改变哪一个物理量?
应该让哪一个物理量不改变?
如何控制质量相同的小球撞击物体的速度不同?
(5)设计出实验步骤,并进行实验。
让学生分组实验后得出结论:
质量相同时,速度越大的物体具有的动能越大;速度相同时,质量越大的物体具有的动能越大;物体的动能与物体的速度和质量有关,速度越大,质量越大,物体具有的动能就越大。
学生观察并分析回答,静止的钢球不能使木块移动,所以不能够对木块做功。
学生积极思考,并回答问题。
启发同学得出,动能的大小可能与物体的质量、运动的速度有关。
学生分析讨论后回答:
(1)使小球从斜面滑下,撞击平面上的物块,被撞物块的运动距离越长,运动小球所具有的动能就越大。
(2)采用控制变量法。
(3)应该使质量不同,让速度相同。
使小球分别从斜面的同一高度由静止滚下,就能使小球撞击物体时的速度相同。
(4)应该使质量相同,让速度不同。
取同一个小球从斜面的不同高度滚下。
就能使小球撞击物体时的速度不同。
运用事例对比进行思考,学生易于接受新知识。
风、流水等能够做功,以便使学生对运动物体具有能量形成比较清楚的具体印象,同时也为讲水能和风能的利用埋下伏笔。
运用转换和控制变量的思想设计并进行实验,培养学生科学探究能力。
二、重力势能
演示:
木块静止放在水平桌面上,问:
木块受到重力,重力对木块做功吗?
怎样才能使重力对木块做功?
让学生认识到物体被举高而具有能量,这种能量与重力有关,物理学叫做重力势能。
思考:
木块和铅球都被举高,它们具有的重力势能相同吗?
在此基础上,让学生思考:
(1)重力势能可能与什么因素有关?
(2)实验时如何比较重力势能的大小?
(3)你应该采用什么实验方法来探究?
(4)设计出实验步骤,并进行实验。
学生实验后得出结论:
物体被举的高度相同时,质量越大的物体具有的重力势能越大;质量相同时,举得越高的物体具有的重力势能越大;物体的重力势能与物体的被举的高度和质量有关,被举的高度越大,质量越大,物体具有的动能就越大。
学生分析思考:
木块静止放在水平桌面上,没有在重力方向上移动,此时重力不做功。
要让重力对木块做功,可以让木块举高后释放。
重力势能概念的引入也以能做功的物体具有能量的思想为基础。
有了前面研究动能的实验做基础,再学习研究重力势能的实验变得较为容易,教师适当点播即可。
三、弹性势能
(教师边演示,边讲授)一个弹簧,把一个砝码放在弹簧上的小木板上,用力将弹簧压缩,使其发生弹性形变。
此时,弹簧静止,没有动能。
弹簧也没有被举高,也没有重力势能。
可是大家想象,弹簧能不能做功?
总结:
被压缩的弹簧也具有能。
这种能区别于动能和重力势能,它是由于物体发生了弹性形变而具有的能。
所以,发生弹性形变的物体具有的能叫弹性势能。
物体在很多情况下都具有弹性势能。
射箭用的弓被拉满时产生弹性形变,具有弹性势能。
钟表的发条在卷紧时具有弹性势能,通过做功来带动钟表机件正常转动。
让学生表演用橡皮筋弹射纸弹的游戏。
用不同的力使橡皮筋形变程度不同,观察纸弹弹射的距离有何不同?
指出:
物体的弹性势能的大小跟形变大小有关,弹性形变越大,它具有的弹性势能越大。
重力势能和弹性势能都叫做势能。
学生观察到:
放开手,砝码被弹簧举起来,说明被压缩的弹簧能够做功,也具有能。
橡皮筋形变程度不同,纸弹弹射的距离不同,说明橡皮筋对纸弹的做功不同,进一步说明橡皮筋具有的弹性势能不同。
弹性势能概念的引入也以能做功的物体具有能量的思想为基础。
让学生亲自参与实验,体会物理就在身边。
课堂小结
(5分钟)
通过今天的学习,同学们有哪些收获?
在实验探究中又存在哪些问题?
还有什么想探究的问题?
学生可以个别回答,或相互交流,在交流的基础上进行学习小结。
促进知识的巩固掌握。
提升学生的交流表达能力。
《动能定理的应用》教学设计
一、教材分析
功和能是物理学的基本观点,“动能定理”是高中力学的重要内容,也是解决动力学问题的重要工具。
在上节课系统地学习《动能和动能定理》后,为了深化学生对动能定理的认知和掌握,本节通过补充两道经典例题,强化学生从功能关系的角度规范化解题,形成正确的解题思想,学会从物理规律本身的特点出发考虑问题;并在实例的分析和讲评中体会动能定理处理多过程、复杂运动时的快捷与便利。
二、学情分析
学生在前面的学习中对“动能”和“动能定理”有了初步认知,对于应用动能定理解决一个力、单一过程已经驾轻就熟,但是涉及到斜面问题、多个力、多阶段的时,如何计算摩擦力的功,如何计算求总功,如何应用动能定理解决还是不小的挑战。
为了系统掌握动能定理的解题思路,更好的理解动能定理的意义,本节有针对性的挑选两道习题进行讲评。
三、教学目标
1.知识与技能
(1)知道动能定理的内容和使用条件;
(2)明确应用动能定理解题的步骤;
(3)理解动能定理丰富内涵。
2.过程与方法
(1)针对常见的物理现象和物理问题,正确应用动能定理;
(2)掌握解决力学问题的思维程序,学会解决力学综合问题的方法;
(3)通过小组合作讨论与教师点拨,使学生体会到外力做功与动能变化的关系。
3.情感态度与价值观
(1)通过解决实际问题,培养认真仔细有序的分析习惯;
(2)具体问题具体分析,提高思维的客观性和准确性。
四、教学重点和难点
1、重点:
动能定理对多过程的应用
2、难点:
根据需要确定初、末状态熟练计算合外力的功
五、教学过程
教学流程
教师活动
学生活动
设计意图
新课导入
PPT展示上节《动能与动能定理》部分课件;重点强调动能定理的内容,表达式
识记动能定理的内容,适用条件,表达式,总功的三种计算式子;学生默写动能定理的数学表达式
以提问引入新课,复习动能定理基本概念,激发学生参与课堂的积极性
进行小组抽查提问
温故而知新
承转过渡
动能定理一节是本章的重点也是整个力学的重点,今天通过补充两道例题,深化对动能定理的的理解
板书设计
动能定理的应用
(一)
经典例题
有的放矢
PPT展示例题1
一物体从高出地面H处由静止自由落下,不考虑空气阻力,落至地面进入沙坑h处停止,如图所示,求物体在沙坑中受到的平均阻力是其重力的多少倍?
设问:
通过审题,研究对象已经确定,物体在从空中下落到沙坑经历了怎样的物理过程?
在这个过程中受到那些力?
哪些力是物体运动的动力,哪些是阻力?
读题并思考。
请两位同学在白板上分别画出在空中和落到沙坑中受力示意图,其他同学在学案上完成
图文并茂,引发思考;通过标注着重号,提醒学生注意关注关键信息;画图可以培养学生的受力分析能力
师生合作
利用交互式电子白板展示学生所画的受力示意图,并共同分析:
物体下落过程分为两个阶段:
在空中的自由落体阶段和进入沙坑后在重力和阻力作用下的减速运动,最后停了下来,速度减小为零
复习旧知,为进一步解题做铺垫,同时也为学生小组活动做准备;展示学生作图,指出作图中存在问题,引导学生分析其他同学的问题,生生互动,效果更好
承转过渡
刚才我们共同分析物体的运动,像这样的动力学问题,按照惯例牛顿运动定律可以解答,不过由于运动过程相对复杂,涉及两个阶段,这次我们尝试应用动能定理来解
教师点拨
在确定研究对象,找准物理过程,对物体正确的受力分析后,分析那些力做功,那些力不做功,然后求出合力对物体的功,明确物理过程的初、末状态的动能,列方程,求解。
梳理思路
指点迷津
合作讨论
小组探究
(1)前后桌4人为一个小组单元,讨论并在学案中解答
(2)每组派一名代表在后黑板上“秀”出本组成果
提供平台,给学生充分讨论和展示的机会,引导学生主动探究和合作,充分发挥学生主体作用;通过解题,培养学生的读题能力、分析能力、归纳能力以及语言表达能力;从而加深对动能定理的理解和掌握
板书设计
自由落体阶段:
减速运动阶段:
强调物理过程的两个阶段,针对每个阶段应用动能定理
承转过渡
题中我们分为两个阶段分别应用动能定理,能不能直接对整个过程应用动能定理?
那样是不是更方便,更快捷!
板书设计
方法总结
明确运动过程,根据需要合理确定运动的初、末状态,运用动能定理列方程求解。
思考回答
动能定理对涉及多阶段,复杂运动时具有无可比拟的优越性
承转过渡
动能定理解题很灵活,只需要明确运动的初、末状态的动能和物体所受总功,那么我们用动能定理来求解斜面上物体的运动?
创设情境
合作探讨
2.如图所示,物体在离斜面底端5m处由静止开始下滑,然后滑上由小圆弧(长度忽略)与斜面连接的水平面上,若斜面是光滑的,水平面的动摩擦因数为,斜面倾角为37°,则物体能在水平面上滑行多远?
设问:
在物体沿斜面下滑过程中都有哪些力做功?
如何计算水平面上滑动摩擦力的功?
小组内讨论,请一名学生到白板前演板
突出重点,复习滑动摩擦力的计算
师生合作
解:
设物体在水平面上滑行x根据题意可得
滑动摩擦力
对全过程应用动能定理
教师点拨
在书写中要有必要的文字叙述,对于题目中没有的物理量必须先设出来,注意解题规范
学生把解题过程落实到学案上
规范解题,关注细节
拓展延伸
学用结合
上题中,若斜面与水平面的动摩擦因素相同,则物体能在水平面滑行多远?
思考并解题,并请一位同学演板作答
学生在拓展应用中,达到由此及彼,举一反三的效果,既加深对动能定理的理解,又强化了斜面上滑动摩擦力做功的训练。
师生合作
板书设计
斜面上摩擦力的功
对物体全过程应用动能定理
即:
课后探究
提升高度
动能定理不仅适用于单一过程,也适用于多过程;
不仅适用于直线运动,也适用于曲线运动;
不仅适用于恒力做功,也适用于变力做功;
课下,大家可以关注下曲线运动中应用动能定理的题目,探讨动能定理解决变力做功
知识不全在课本上获得,学习也不仅仅是学知识,更重要的是激发学习兴趣,掌握学习的能力;让学生拓展视野,同时掌握学习的能力,“授之以渔”
课堂小结
白板课件展示本课所学,强调:
动能定理在解决涉及到多个力做功,多过程的复杂运动时具有优越性,以后再遇到动力学问题可以从动能定理的角度解题,事半功倍
巩固学生所学知识,同时体现内容的条理性
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- 动能和势能 动能 势能 教案