10.1 机械能 教学设计 2023-2024学年北师大版物理九年级全一册

第一节 机械能 一、教学目标 1.理解动能、重力势能的概念,知道什么是弹性势能. 2.通过观察物体具有动能、重力势能和弹性势能的一系列实验,学习观察物理实验现象的方法,提高观察能力. 3.通过学习有关动能、势能及其相互转化知识的广泛应用,能用实例说明物体的动能和势能以及它们的转化,知道在只有动能和势能相互转化的过程中,机械能的总量保持不变.激发学习物理的兴趣,培养理论联系实际的观念.逐步认识事物之间都是相互联系的,不同事物之间可以相互转化. 4.了解水能和风能的应用. 5.通过机械能可以相互转化的实验探究活动,初步掌握设计简单探究实验的方法,学会从实验现象中分析、归纳、总结简单的科学规律. 二、教学内容分析 本节的主要教学内容有三个:一是动能;二是势能;三是机械能及其转化.机械能是最常见的一种能量形式,是后续学习各种不同形式的能的起点和基础. 动能 动能是本节的重点概念.通过风能吹动帆船在水面上航行,抛出的保龄球能将前方静止的保龄球瓶推向坑道这些具体实例,从物体能够对外做功的角度引入能量的概念,并给出了动能的定义——物体由于运动具有的能叫作动能. “观察与思考”栏目通过实验来探究物体的动能大小与什么因素有关.教学中要先做好铺垫,使学生明确比较物体动能大小的方法,即让运动的小球来推动纸盒做功,纸盒被推得越远,小球对纸盒做的功越多,小球的动能越大.然后请学生提出猜想:运动物体的动能与哪些因素有关系?有什么关系?接着再设计实验,注意突出控制变量的研究方法. 小球撞击纸盒实验 器材准备:斜面,质量相同的小球2个,质量不同的小球2个,纸盒. 实验操作:教师采用边实验边讲解的方法,请学生注意观察与思考. (1)让同一小球从斜面上不同高度滚下,观察比较小球的速度有何不同? (2)让2个质量相同的小球从斜面上不同高度滚下,观察比较小球推动纸盒做功的多少有何不同?说明了什么? (3)让2个质量不同的小球从斜面上同一高度滚下,观察比较小球推动纸盒做功的多少有何不同?又说明了什么? 图10-3通过生动直观的小球碰撞纸盒并对其做功的实验,来具体分析运动物体做功的多少与哪些因素有关,有什么关系.本实验应用了控制变量的方法,先是保持小球的质量不变,改变小球开始滚下的位置,从而改变小球滚下斜面后在水平面运动的初速度,观察小球的速度大小与将纸盒推动距离大小的关系;然后又保持小球滚下的高度相同,即保持小球在水平面上的初速度不变,比较质量不同的小球将纸盒推动距离的大小有何不同.在实验基础上,分析说明纸盒被推动一段距离,是因为小球对纸盒做了功,并逐步推导出动能大小分别与物体的速度和质量有关,物体的速度越大,质量越大,具有的动能就越大. 表10-1还给出了一些物体动能的具体数值,有利于学生对动能的大小形成具体的观念.教学中可以比较抛出去的篮球和行走的牛具有的动能大小,使学生进一步认识质量和速度对物体动能大小的影响. 重力势能 通过分析夯式打桩机的重锤由高处落下后能将下面的物体打入地里;长江三峡大坝使上游的水位比下游高,高处的江水可以冲击水轮机发电这两个实例,分析得出被举高的物体也具有做功的本领,因此也具有能量,物理学中把这种受到重力的物体被举高后具有的能叫作重力势能. “观察与思考”栏目通过实验探究物体的重力势能大小与哪些因素有关系,有什么关系.教学中同样要先做好铺垫,使学生明确比较物体重力势能大小的方法,让铁块从高处落下后砸在木质小桌上,比较桌腿陷入细砂的深浅.桌腿陷入细砂中的深度越大,表示铁块对小桌做的功越多,铁块具有的重力势能越大.请学生提出猜想:被举高的物体的重力势能与哪些因素有关系?有什么关系?接着再设计实验,注意突出控制变量的研究方法. 通过探究实验得出结论:物体的质量越大,位置越高,做功的本领就越大,具有的重力势能就越多. 铁块下落砸小桌实验 器材准备:质量相同的铁块2个,质量不同的铁块2个,木质小桌1个,装有细砂的容器1个. 实验操作:教师采用边实验边讲解的方法,请学生注意观察与思考. (1)让2个质量相同的铁块从不同高度落下,观察比较铁块将小桌桌腿压入细砂中的深度有何不同?说明了什么? (2)让2个质量不同的铁块从同一高度落下,观察比较铁块将小桌桌腿压入细砂中的深度有何不同?又说明了什么? 弹性势能 由于受学生的知识和能力所限,《标准》对于弹性势能的要求没有动能和重力势能高.教科书采用与重力势能类似的方法,结合图10-6介绍了具有弹性的物体发生弹性形变后也具有对其他物体做功的本领,我们把具有弹性的物体由于发生弹性形变而具有的能叫作弹性势能.同一弹性物体的弹性形变越大,具有的弹性势能就越多. 机械能及其转化 教科书直接给出动能与势能统称为机械能.通过分析向上抛出的篮球的上升和下降过程,得出动能和势能之间是可以相互转化的. “观察与思考”栏目通过进一