1、第六节合理利用机械能 1.让学生初步理解动能、势能、机械能的概念.2.用实验探究的方法让学生知道决定动能、势能大小的因素.【重点难点】重点:能和机械能的概念;影响动能和势能大小的因素.难点:影响动能和势能大小的因素.【新课导入】 导入1:情境导入2017年7月23日下午4点半左右,暴雨袭击陕西榆林城区,榆林市红山路遭洪水袭击,从动图画面中可以看到一辆小轿车被洪水直接冲走.多条道路被冲毁,目前尚未收到有关人员伤亡情况.从新闻中可以看出洪水对汽车、对桥梁、对公路等等都造成了破坏,这就是物理学中的对物体做了功.导入2:复习导入复习提问:(1)做功的两个必要因素是什么?作用在物体上的力;物体在力的方向
2、上移动的距离.(2)演示:将一木块放在水平桌面上,用手推动水平桌面上的木块在水平面上运动一段距离,分析推力和重力的做功情况.结论:推力做了功,重力没有做功.【课堂探究】 一、动能和势能物理学中,一个物体能够对别的物体做功,即它具有做功的本领,我们就说它具有能量.因此,流动的水、风、张开的弓都具有能量.能量这个概念与前面学过的功的概念有着密切的联系,物体做功的过程就是能量转化的过程,一个物体能够做的功越多,表示这个物体具有的能量就越大.(1)能量的概念:如果一个物体对别的物体做功,我们就说这个物体具有能量,简称能.(2)能量的大小:物体做功的过程就是能量的转化过程,物体能够做的功越多,说明此物体
3、具有的能量越大;反之,则越小.即功可以衡量能量的大小.(3)能量的单位:同功的单位一样:焦耳(J).说明:根据能量的概念,物体具有能量说明物体具有做功的本领.一个正在做功的物体,它一定具有能量;而一个具有能量的物体,它一定能做功;但是它未必正在做功.例如静止在高山上的石块没有做功,由于石块下落时能够做功,故石块具有能量,而正在下落的石块,石块的重力对石块做功,该石块一定具有能量.我们周围的能量形式多种多样,最常见的是动能与势能;我们先来认识几个具有动能和势能的物体做功的实例:风吹帆船航行;急流的河水把石块冲走;运动的钢球把木块推开.这些都是运动的物体对外做功的实例,表明运动的物体具有能量.人在
4、打桩时,先把重锤高高举起,重锤落下就能把木桩打入地里;铅球从高处落下时能把地面砸个坑.重锤和铅球由于被举高而能够对外做功,表明被举高的物体具有能量.弓被拉弯后能把箭射出去,弹簧被压缩后能把压在它上面的物体弹起,弓和弹簧由于发生弹性形变能够对外做功,表明发生弹性形变的物体具有能量.我们把物体由于运动具有的能叫做动能;势能分为重力势能和弹性势能;物体由于被举高而具有的能叫做重力势能;物体由于发生弹性形变而具有的能叫做弹性势能;动能和势能统称为机械能.说明:一个物体可以单独具有动能、势能;也可以同时具有动能和势能.如在空中飞行的飞机因为它在运动而具有动能,又因为它在高处而具有重力势能.二、影响动能和
5、势能大小的因素1.探究影响动能大小的因素问题:物体动能的大小与什么因素有关呢?猜想:物体动能的大小与物体的速度和质量有关.探究:步骤1:将木板放在光滑斜面下的水平桌面上,将木块放在木板上,分别让同一钢球从不同的高度(h1和h2)由静止开始向下运动,撞击木块,记下木块被撞击后运动的距离.步骤2:分别让体积相同的实心木球和钢球从同一高度(h)由静止开始向下运动,撞击木块,记下木块被撞击后运动的距离.把数据记入下表,并比较各组数据序号下滑物体下滑高度(高/低)木块运动的距离(远/近)1大钢球低近2大钢球高远3木球高近探究说明:小球在光滑斜面上由静止开始下滑,到达斜面底端的速度只与起点的高度有关,起点
6、越高,到达底端时的速度就越大.所以要增加小球滚到水平木板上的速度,只需增加小球的高度即可(如步骤1).同理要使小球在水平面具有相同的速度,必须使小球从斜面的同一高度(实验时用笔做好标记)滚下(步骤2).小球从光滑斜面上静止滚下,到达底端并撞击水平木板上的木块;被撞木块的运动距离越长,小球做的功越多,运动小球所具有的动能越大.数据分析:对比表中1,2两行数据,同一钢球从不同的高度静止释放,起点高的钢球到达底端的速度大,与木块撞击后使木块运动的距离长,表明钢球的动能大;对比2,3两行数据,质量不同,钢球的质量大,当它们从同一高度被静止释放时,到达斜面底端的速度相同,但钢球撞击木块运动的距离长,表明
7、钢球的动能大.结论:质量相同时,速度大的物体具有的动能大;速度相同时,质量大的物体具有的动能大.影响动能大小的因素:物体的质量和速度.物体的质量越大,速度越大,物体所具有的动能就越大.2.探究影响势能大小的因素问题:物体势能的大小与什么因素有关呢?猜想:物体势能的大小与物体的质量和物体的高度有关.探究:将小方桌腿朝下水平放在沙箱的沙子上,使用质量相同的物块从不同高度(h,H)自由下落冲击小方桌,记下下陷的深度.将体积相同的,质量不同的木块从同一高度h自由下落冲击小方桌,观察小方桌在沙子中下陷的深度.把数据记入下表,比较各组数据序号举高物体举高高度(高/低)小桌下陷深度(深/浅)1相同小球低浅2
8、相同小球高深3相同高度小浅4相同高度大深数据分析:对比1,2实验数据,同一物体被举得越高,能使小方桌下陷的越深,说明质量相同的物体,被举得越高,它的重力势能越大;对比3,4实验数据,物块被举得相同高度,物块的质量大,小方桌下陷的深,说明被举高高度相同的物体,质量越大,它的重力势能越大.影响重力势能大小的因素:物体的质量和物体所处在的高度.物体的质量越大,所处在的高度越高,物体的重力势能就越大.(另外一种势能弹性势能和物体的弹性形变有关,物体的弹性形变越大,它具有的弹性势能就越大.举例:拉弓,形变越大,箭射得越远.蹦床形变越大,运动员蹦的越高).3.探究动能与势能的相互转化问:荡秋千具有什么特点
9、,动能、势能大小有发生变化吗?答:有.有的时候位置高了,有的时候位置低了,有的时候快了,有的时候慢了,所以动能和势能都会变化.分析:(单摆)小球在最高点时,只具有重力势能,没有动能,当放手后小球下降到最低点的过程中,小球的高度降低重力势能减小,运动速度变快,动能增加,重力势能转化为动能.小球从最低点上升到最高点过程中,速度变小,动能变小,高度升高,重力势能增大,动能转化为重力势能.第六节合理利用机械能1.能可以反映一个物体做功的本领大小(注意:具有能的物体不一定正在做功)2.机械能动能:物体由于运动而具有的能叫动能.重力势能:物体由于被举高而具有的能叫重力势能.弹性势能:物体由于发生弹性形变而
10、具有的能叫弹性势能.3.机械能4.动能与势能的相互转化1.小明在超市乘坐扶梯匀速的从一楼到达二楼,在这一过程中(D)A.小明的动能不变,势能增加,机械能减少B.小明的动能转化为重力势能C.小明的重力势能转化为动能D.小明的动能不变,势能增加,机械能增加2.下列关于水的各句诗句中,和机械能没有关系的是(C)A.不尽长江滚滚来B.飞流直下三千尺C.白毛浮绿水 D.一江春水向东流3.(多选题)如图所示,小球从左端由静止释放,在左右摆动过程中,不计空气阻力,则(ABD)A.从最高点运动到最低点的过程,一部分重力势能转化为动能B.从最低点运动到最高点的过程,一部分动能转化为重力势能C.左侧最高点的高度大
11、于右侧最高点的高度D.左侧最高点的高度等于右侧最高点的高度4.下列现象中,属于动能转化为势能的是a,属于势能转化为动能的是bc.a.竖直向上抛出的石块上升时b.张开的弓把箭射出去c.飞流而下的瀑布d.空中某一高度匀速飞行的飞机e.跳高运动员在跳起的过程中f.带发条的玩具在平地上由静止到运动三峡水电站三峡水电站是世界上规模最大的水电站,也是中国有史以来建设最大型的工程项目.而由它所引发的移民搬迁、环境等诸多问题,使它从开始筹建的那一刻起,便始终与巨大的争议相伴.三峡水电站的功能有十多种,航运、发电、种植等等.三峡水电站1992年获得中国全国人民代表大会批准建设,1994年正式动工兴建,于2009
12、年全部完工,2003年六月一日下午开始蓄水发电.三峡水电站大坝高程185米,蓄水高程175米,水库长2 335米,静态投资1 352.66亿元人民币,安装32台单机容量为70万千瓦的水电机组.三峡电站最后一台水电机组,2012年7月4日投产,这意味着,装机容量达到2 240万千瓦的三峡水电站,已成为全世界最大的水力发电站和清洁能源生产基地.航天飞机航天飞机,是一种有人驾驶、可重复使用的、往返于太空和地面之间的航天器.它既能像运载火箭那样把人造卫星等航天器送入太空,也能像载人飞船那样在轨道上运行,还能像滑翔机那样在大气层中滑翔着陆.航天飞机为人类自由进出太空提供了很好的工具,是航天史上的一个重要里程碑,最早由美国研发.它是往返于地面和近地轨道之间运送人和有效载荷的飞行器,兼具载人航天器和运载器功能,并按飞机方式着陆的航天系统.6