动能和势能示例之三

动能和势能示例之三

教学目的

1．理解动能和重力势能的初步概念。

2．知道什么是弹性势能。

3．理解机械能的初步概念。

4．培养学生的抽象思维能力。

教学重点

理解动能和重力势能。

教学难点

能的概念的建立。

教具

钢球、斜槽轨道、小木块、砝码、弹簧。

教学过程

（一）引入

我们在日常生活中经常提到能，诸如热能、电能、能源开发等等。“能”确是物理学中的一个重要概念，能的概念跟功的概念有密切联系。我们说一个物体能够做功，这个物体就具有能。电流能做功，具有电能；燃料燃烧放热可以做功，有热能。

自然界中，能的形式很多，今天我们学习最常见的能的形式——动能和势能。

（二）动能

1．什么样的物体具有动能？

急流的河水能把石头冲走，流水能做功；飞行的子弹能把木板打穿，飞行的子弹能做功；风吹动帆船航行，空气流动形成的风能做功。这些物体能做功，它们都具有能。它们的能量由于物体运动才具有的。水由于流动、子弹由于飞行、空气由于流动而具有能。

物理学中把物体由于运动而具有的能叫动能。一切运动的物体都具有动能。

2．请同学们判断下列物体中哪些物体具有动能。

静坐的人，足球场上奔跑的运动员，炮膛中准备发射的炮弹，从飞机上投出的炸弹，被电风扇吹动的空气。

（学生回答）。

奔跑的运动员，飞机投出的炸弹，被吹动的空气具有动能。原因是运动员、炸弹和空气是运动的。而静坐的人和炮膛中等待发射的炮弹是静止的，所以不具有动能。

3．动能的大小或多少跟哪些因素有关。

物体能够做的功越多，表示这个物体具有的能量越大。那么动能的大小决定于哪些因素呢？现在我们通过实验来研究。

这是个带槽的木板，我们把钢球放到斜面上令其滚下，到达平面上打击一个小木块，推动木块做功，根据木块被推动的距离远近来判断钢球具有的动能的大小。

（教师演示、学生观察实验）

第一次，我们使小钢球从某一高度由静止开始滚下。注意木块被推的距离。

第二次，我们换一个质量大的钢球，从同一位置由静止开始滚下，到达平面上时和刚才的小钢球具有同样的速度，再观察木块被推动的距离。很显然，第二次木块被推的距离比第一次远得多。说明大钢球做的功多，也就是大钢球具有的动能大。

提问，这个实验说明了什么？（学生回答）

这个实验说明了物体的动能大小跟它的质量有关，速度相同时，质量越大，动能越大。

我们用同一个钢球再做两次实验。（教师演示，学生观察）

第一次，我们让钢球从比较低的位置由静止开始滚下。第二次我们让钢球从比较高的位置由静止开始滚下。比较两次实验中木块被推的距离大小。

很显然，钢球从更高的位置滚下来，到达平面上时具有更大的速度，木块被推的更远。

提问，这个实验说明了什么？（学生回答）

这个实验说明同一个物体速度越大，动能越大。

通过以上实验可知，物体的质量越大，速度越大，动能就越大。

4．课堂练习。

(1)一辆汽车加速运动，它的动能______。

(2)火车进站时做减速运动，它的动能______，停止后，它的动能=______。

(3)一辆洒水车在马路上匀速前进并正在洒水，它的动能______。

（三）势能

运动的物体具有动能。生活中也有很多物体并没有运动，但是它们也能做功，也具有能。

1．什么样的物体具有重力势能？

人们在打桩时，必须把重锤高高举起，当重锤落下时可以做功，因为重锤受到竖直向下的重力，重锤下落时沿着重力的方向向下通过了一段距离，所以举高的重锤可以做功，将木桩打入地里。试想，一个重锤如果静止地压在本桩上是不能做功的。重锤只有在被举高的情况下才能做功，即重锤被举高时才具有做功的本领——能。

一池静止的水是不能做功的，但是这一池静止的水如果处在高山上，水落下时就可以做功，把水车冲得转起来。

被举高的物体具有的能叫重力势能。

2．重力势能的大小跟哪些因素有关。

请大家判断下列物体的重力势能的大小。

(1)打地基时，质量是20千克的石头重锤和质量是100千克的铁制重锤被举得同样高，谁的重力势能大？（学生回答）

(2)同一个重锤，被举高1米或3米两种情况下，哪种情况重力势能大？（学生回答）

通过以上的两个例子说明大家能判断出重力势能的大小跟物体的质量和被举的高度有关，物体的质量越大，举得越高，它具有的重力势能越大。

3．什么样的物体具有弹性势能？

大家看一个实验。（教师边演示，边讲授）

这是一个弹簧，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？

能！放开手，砝码被弹簧举起来。

可见，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。

4．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。

5．重力势能和弹性势能都叫做势能。

（四）机械能

1．提问：飞行中的飞机具有什么能？（学生回答）

飞机是运动的，它具有动能。飞机从地面飞上高空，所以具有重力势能。很多物体可以既有动能又有势能。动能和势能统称机械能。

2．一个物体能够做的功越多，表示它的能量越大。物体做了多少功，必然消耗了多少某种形式的能。所以能的单位跟功的单位相同，也是焦耳。例如，推出去的铅球，动能是300焦耳，重力势能是200焦耳，弹性势能为0，那么铅球的机械能就是500焦耳。

（五）布置作业

(1)复习课文

(2)习题1、2、3。（盛重光）

【评析】

以整体上看，本节是一个好。各教学环节安排得合理妥当，因此具有一定的条理性和层次性。在教学方法上，注意了密切联系实际，从问题的提出，概念的引入以及结论的出现都具有一定的启发性。

注：人教版九年义务教育课本第二册

动能和势能示例之三