《机械能及其转化》教学设计

《机械能及其转化》教学设计

一、教学目标 (一)知识与技能 1.知道动能、重力势能和弹性势能统称为机械能。 2.能通过实验或实例，认识物体的动能和势能可以相互转化。能解释与机械能转化有 关的现象。 3.通过实例认识能量可以从一个物体转移到另一个物体，不同形式的能量可以互相转 化。 (二)过程与方法 1.通过观察和实验，认识动能和势能之间的相互转化的过程。 2.通过动手设计实验，勇于探索自然现象和身边的物理道理。 (三)情感态度与价值观 1.通过水能和风能的利用，知道人类如何利用机械能的转化与守恒解决实际问题。提 高运用机械能转化与守恒观点分析力学问题的意识。 2.关心机械能与人们生活的联系，有将机械能应用于生活的意识。 二、教学重难点 本节内容由“机械能及其转化”“水能和风能的利用”两部分构成，教学的重点是动能 和势能之间的相互转化。 为了能够从能量转化与守恒的观点将动能和势能联系起来， 可以让 学生分析、讨论生活现象，如荡秋千、跳蹦蹦床、拍皮球等过程中物体高度、速度的变化， 进而讨论动能和势能的变化情况，引出动能和势能的转化规律。 三、教学策略 本节要求学生不仅要知道动能和势能之间可以相互转化， 而且要了解转化过程中遵从的 规律。教学中，以渗透机械能的转化与守恒思想为前提，加强实验，并利用动画、视频激发 学生的学习兴趣， 使学生能够从影响物体动能、 重力势能和弹性势能大小的因素的角度判断 物体的机械能如何变化。 四、教学资源准备 多媒体课件、单摆、滚摆、弹簧、小球等。 五、教学过程 教学 环节 教师活动 学生活动 设计意图

提问： 被举高的粉笔 导入 手持粉笔头高高举起。 新课 具不具有能量？为什么？ (5 分 学生回答提问后， 再引导学生分析粉笔头下 学生思考并回答

从身边的

钟)

落的过程。 首先提出当粉笔头下落路过某— 点时， 粉笔头具有什么能量？ (此时既有重 力势能， 又有动能) 继而让学生比较在该位 置和起始位置， 粉笔头的重力势能和动能各 有什么变化？(重力势能减少，动能增加) 在粉笔头下落的过程， 重力势能和动能都有 变化， 指出自然界中动能和势能变化的事例 很多 一、机械能及其转化 给出机械能的概念， 重力势能、 弹性势能统 称为势能，动能、势能统称为机械能。物体 具有的机械能等于动能、势能两种能量之 和。之所以把动能、势能统称为机械能，是 因为动能和势能可以相互转化， 滚摆和单摆 是动能和势能可以相互转化的常见实例。 下 面通过实验分析实例中动能和势能

如何相 互转化的？ 1.探究活动一：如图 1,将滚摆卷起后释 放，让学生观察分析： ①滚摆在最高处时具有什么能？ ②释放后观察滚摆的高度、 速度、 质量的变 化。 ③分别分析滚摆下降和上升过程中动能、 势 能的变化情况。 ④动能和重力势能之间是否可以相互转 化？ 学生进行实验并回答问题： ①重力势能。 ②下降时：质量不变、高度 变小、速度变大、重力势能 变小、动能变大，减小的重 力势能变成了动能。 ③上升时：质量不变、高度 变大、速度变小、重力势能 变大、动能变小。减小的动 能变成了重力势能。 ④动能和重力势能之间可以 相互转化。

实验出发， 充分调动 学生参与 课堂教学 的积极性

改为学生 实验， 让他 们参与实 验探究。 在 试验中获 取知识， 增 长本领。

新课 教学 (30 分钟)

图1 图2 2.探究活动二：如图 2,将单摆的摆球置

学生进行实验并回答问题： ①摆球在 A、C 处位置最高， 具有的重力势能最大。 ②摆球在 B 处速度最大，具 有的动能最大。 ③摆球从 A~B 运动过程中， 重力势能不断减小，动能不 断变大，是重力势能不断转 化为动能。 ④摆球从 B~C 运动过程中， 重力势能不断增大，动能不 通过精心 断减小，是动能不断转化为 设计的问 重力势能。 题， 激活学 生的思维， 学生进行实验并回答问题： 提高学生 1. 观察到木球在弹簧片的作 参与课堂 用下在水平槽内运动。在此 教学的积 过程中，弹簧的弹性势能转 极性和有 化为木球的动能。 效性。 2.从甲→乙图中，木球的动 能转化为弹簧的弹性势能。

于 A 处，然后释放。摆球就可以在 A、B、C 之间来回摆动。 ①摆球在哪些位置高度最高？ ②摆球在哪些位置速度最大？ ③分析摆球从 A~B 运动过程中，动能、势 能的变化情况。 ④分析摆球从 B~C 运动过程中，动能、势 能的变化情况。 总结：动能和重力势能可以相互转化。 3.探究活动三：按下图 3 进行实验。1.手 持着木球将弹簧片推弯，而后突然释放木 球， 观察到什么现象？在此过程中， 涉及哪 些能量的转化？ 2.让木球从斜槽上端滚下，观察木球碰击 弹簧片的过程。 分析图 3 中， 木球从甲→乙 图和乙→丙图能量转化的过程。

从乙→丙图中弹簧的弹性势 能转化为木球的动能。 这说明动能和弹性势能可以 相互转化。

学生讨论回答：①滚摆上升 的最大高度越来越小，说明 滚摆具有的机械能总量不断 减小。 ②滚摆机械能总量减小的原 因是摩擦和空气阻力。如果 没有摩擦和空气阻力，机械 能的总量不会变化。 ③动能和弹性势能之间可以 相互转化。

学生阅读并思考后回答

: ①守恒，因为卫星在太空运 图3 行，没有空气阻力，只有动 4.回顾滚摆实验后思考：①滚摆上下运动 能和势能之间的相互转化。 的过程中机械能总量有什么变化， 为什么？ ②重力势能增大， 动能减小， ②滚摆机械能总量减小的原因是什么？如 速度减小。 果没有摩擦和空气阻力， 机械能的总量还会 ③在近地点时动能最大，在 人造地球 不会变化？ 远地点时重力势能最大。 卫星涉及 总结： 在动能和势能相互转化的过程中， 如 到机械能 果没有摩擦和空气阻力则机械能的总量保 的转化和 持不变，这就是机械能守恒定律。 守恒， 可以 思考： 乒乓球落地后又弹起来， 为什么达不 拓宽学生 到原来的高度，能量是怎么转化的？ 视野 介绍人造地球卫星在运行过程中发生的动 能和势能的相互转化。 思考： ①卫星运行过 程中机械能是否守恒？ ②卫星从远地点向近地点运动时重力势能、 动能、速度分别怎么变化？ ③卫星在什么时候动能最大？什么时候重 力势能最大？ 二、水能和风能的利用 请学生观看图片或者视频， 认识自然界存在 的机械能。 指出： 水能和风能是水或者空气 请学生观看图片或者视频， 了解水电站是怎样使发电机 因为运动或者位置高而具有的机械能。 风力发电是怎样的。 修筑拦河坝可以提高坝前上游的水位， 水位 转动的， 越高， 水的重力势能就越大。 这样水从坝上 通过水能 和风能的 利用， 知道 人类如何 利用机械 能的转化

落下时转化成的动能就越大， 水推动坝下方 的水轮机转动，水轮机又带动发电机发电， 水能最终转化为电能。 利用风能做功主要是靠风车， 也可以用风车 的转动带动发电机发电。 利用风能不会有环 境污染， 但风能不稳定， 不像拦河坝那样能 把“风能”储存起来。 展示图片或者视频， 表现自然界的机械能有 利也有弊。 在水(风)力发电站，将水(风)的机械能 转化为电能

与守恒解 决实际问 题。 提高运 用机械能 转化与守 恒观点分 析力学问 题的意识

促进知识 课堂 通过今天的学习， 同学们有哪些收获？在实 学生可以个别回答，或相互 的巩固掌 小结 验探究中又存在哪些问题？还有什么想探 交流，在交流的基础上进行 握。 提升学 (5 分 学习小结。 生的交流 钟) 究的问题？ 表达能力

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