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1、机械能及其转化教学设计广州市南沙榄核第二中学 黄健锋一、教学目标（一）知识与技能1知道动能、势能统称为机械能。物体总的机械能等于动能和势能的总和。2通过实验，理解物体的动能和势能能够相互转化。知道机械能守恒条件。3通过实例理解能量能够从一个物体转移到另一个物体，不同形式的能量能够互相转化。（二）过程与方法1通过观察和实验，理解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。提升使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
2、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。难点是机械能守恒的条件。三、教学策略本节要求学生不但要知道动能和势能之间能够相互转化，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，增强实验，并利用实验、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、自制轨道、频闪相机软件（手机）、滚摆、铁锁、小球等。五、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）1.展示飞行的飞机图片提问：飞行
3、的飞机是否具有动能和势能？为什么？学生回答提问后，总结动能和势能跟哪些因素有关。2.完成学案知识回顾。学生思考并回答回顾已有知识，建构学习新知识的平台。新课教学（30分钟）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，是因为动能和势能能够相互转化，滚摆和单摆是动能和势能能够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，将小球放在半圆轨道上自由下滑，并用频闪相机进行拍摄。图1通过观察频闪照片，分析小球的高度、速度和质量变化情况？分析
4、小球下降和上升过程中动能、势能的变化情况？2探究活动二：如图2，将滚摆卷起后释放，让学生观察分析：滚摆在最高处时具有什么能？释放后观察滚摆的高度、速度、质量的变化。分别分析滚摆下降和上升过程中动能、势能的变化情况。动能和重力势能之间是否能够相互转化？图23探究活动三：铁锁会打到鼻子吗？把一个铁锁用绳子悬挂起来，将铁锁拉倒自己的鼻子附近，稳定后松开手，铁锁向前摆去（图3）图3观察实验，分析铁锁在起点的机械能。分析铁锁不能回到原来位置的原因？铁锁能回到原来起点的条件是什么？4回顾上面几个活动后思考：小球、滚摆、铁锁上下运动的过程中机械能总量有什么变化，为什么？小球、滚摆、铁锁机械能守恒的条件是什么
5、？总结：如果只有动能和势能相互转化，尽管动能、势能的大小会变化，但机械能的总和不变，或者说，机械能是守恒的。思考：1如图4，将单摆的摆球置于A处，然后释放。摆球就能够在A、B、C之间来回摆动。图4摆球在哪些位置高度最高？摆球在哪些位置速度最大？分析摆球从AB运动过程中，动能、势能的变化情况。分析摆球从BC运动过程中，动能、势能的变化情况。总结：动能和重力势能能够相互转化。2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。卫星运行过程中机械能是否守恒？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？卫星在什么时候动能最大？什么时候重力势能最大？学生实行实验并回答问题：下降时，
6、高度减少，速度增加，质量不变；上升时，高度增加，速度减少，质量不变。上升时：质量不变、高度变大、重力势能增大，速度变小、动能变小；下降时：质量不变、高度变小、重力势能变小，速度变大、动能变大；学生实行实验并回答问题：重力势能。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。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。动能和重力势能之间能够相互转化。学生实行实验并回答问题：观察到铁锁在起点时，具有的动能为零，此时机械能等于重力势能。铁锁摆回来后，最到点的高度下降一点。此时动能为零，但重力势能比原来要小，所以机械能
7、减少。机械能减少的原因主要因为空气阻力，使得动能和势的转化过程中，总和（机械能）减少。学生讨论回答：小球、滚摆、铁锁上升的最大高度越来越小，说明滚摆具有的机械能总量持续减小。小球、滚摆、铁锁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。动能和弹性势能之间能够相互转化。学生实行实验并回答问题：摆球在A、C处位置最高，具有的重力势能最大。摆球在B处速度最大，具有的动能最大。摆球从AB运动过程中，重力势能持续减小，动能持续变大，是重力势能持续转化为动能。摆球从BC运动过程中，重力势能持续增大，动能持续减小，是动能持续转化为重力势能。学生阅读并思考后回答：守恒，因
8、为卫星在太空运行，没有空气阻力，只有动能和势能之间的相互转化。重力势能增大，动能减小，速度减小。在近地点时动能最大，在远地点时重力势能最大。演示实验，让他们学会认真观察实验，有依据进行分析。在试验中获取知识，增长本领。通过精心设计的问题，激活学生的思维，提升学生参与课堂教学的积极性和有效性。通过有趣的实验，激活课堂气氛，并容易让学生留下深刻印象。强化分析过程要有依据的习惯。二、水能和风能的利用请学生观看图片或者视频，理解自然界存有的机械能。指出：水能和风能是水或者空气因为运动或者位置高而具有的机械能。修筑拦河坝能够提升坝前上游的水位，水位越高，水的重力势能就越大。这样水从坝上落下时转化成的动能
9、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，也能够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。请学生观看图片或者视频，了解水电站是怎样使发电机转动的，风力发电是怎样的。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。提升使用机械能转化与守恒观点分析力学问题的意识课堂小结（5分钟）1、什么是机械能？2、请举一个你身边动能和势能相互转化的例子。3、机械能守恒的条件是什么？为什么？4、请写出水电站、风力发电的能量转化图水电站：水的重力势能 _风力发电：_ _通过今天的学习，同学们有哪些收获？在实验探究中又存有哪些问题？还有什么想探究的问题？通过问题，学生相互交流，在交流的基础上实行学习小结。促动知识的巩固掌握。提升学生的交流表达水平板书第4节 机械能及其转化一、动能、势能统称为机械能。机械能=动能+势能二、机械能的转化及守恒1动能和势能能够相互转化。2机械能守恒 当只有动能和势能互相转化时，机械能总量不变。机械能=动能+势能 势能+动能三、水能和风能的利用1、水力发电站，水的机械能转化为电能。2、风力发电，风能转化为电能。3、各种不同的能量可以相互转化。课后练习同步导学（P75-76）：能力提升
