资源简介

机械能及其转化
【教学目标】
（一）知识与技能：
1．知道什么是机械能，通过对一些物理现象的分析，理解动能和势能的相互转化。
2．引导学生举例并解释一些有关动能、重力势能、弹性势能相互转化的简单物理现象。
（二）过程与方法：
1．通过对一些典型的物理现象的观察，引导学生分析和发现其中包含的物理知识和物理原理。
2．培养学生用能量转化的观点分析问题的能力。
（三）情感态度与价值观：
通过阅读“科学世界”《人造地球卫星》，结合我国航天事业的发展，对学生进行爱国主义教育。
【教学重点】
动能和势能的相互转化。
【教学难点】
机械能守恒问题、弹性势能与动能、重力势能的相互转化问题。
【教学准备】
多媒体教室、课件、滚摆。
【教学过程】
（一）导入新课：
1．呈现课题
2．播放过山车视频：惊险刺激的场面，配以激情旁白（内容取自教材），给学生以强烈的视觉冲击和心灵震撼，激发学生兴趣，引发学生思考。
3．回忆再认（知识迁移）：动能的物理意义、影响动能大小的因素；重力势能的物理意义及影响因素；弹性势能的物理意义及影响因素。
（二）进行新课：
1．机械能
引导学生回忆：我们以前学习过哪些能量？曾经接触过哪些能量名词？
动能和势能统称为机械能。
小结：机械能是能量大家族中的一员，在国际单位制中的单位是：焦耳（J）。
2．动能和重力势能之间的相互转化
演示滚摆实验。
引导学生观察，提出问题：你看到了什么现象？为什么滚摆下降后又自动上升？
引导学生分析。
播放滚摆实验视频，引导学生重点关注三个要素：滚摆质量、滚摆的运动速度、滚摆离开地面的高度。并注意在全过程中哪些因素变了，哪些因素没变？
讨论：没变的是质量。
变化的是速度、高度。
两个过程：
（1）下降：质量不变。
现象：离开地面的高度减小，下降速度增大。
分析：离开地面的高度减小则重力势能减小了；下降速度增大了则动能增大了。
结论：增大的动能是由减小的重力势能转化而来的，即此过程是重力势能转化为动能。在这里隐含了能量既不会无缘无故消灭，也不会无缘无故创生的思想。
（2）上升：质量不变。
现象：离开地面的高度增大了，但上升的速度减小了。
分析：离开地面的高度增大了则说明重力势能增大了，而上升速度的减小说明动能减小了。
结论：增大的重力势能是由减小的动能转化而来的，即此过程是动能转化为重力势能。
小结：在这里为学生分析类似现象提供了一个模式：
（1）某种能量的增减是因为能的转化导致。
（2）在能的转化过程中，动能的增减由速度的变化引发，重力势能的增减是由物体与参考面的高度变化引发，同理，弹性势能的增减是由物体的弹性形变程度增大或减小而引发。
（3）引导学生观看教材想想议议插图10-3-2甲、乙、丙。
讨论、分析能的相互转化。
3．《想想议议》
播放视频，分析能的转化。
提出问题：橡皮摆回时会碰到鼻子吗？（不会。）
其实这个问题很好回答，因为学生看到了实验事实。我们所关注的重点是为什么没有碰到鼻子？
引导学生分析：橡皮会与空气摩擦，受到空气阻力的作用，一部分动能或重力势能转化成了空气和橡皮的内能，总的机械能损失了一些（不守恒）。
这样就不难解释滚摆为什么最终会停下来的原因了——滚摆与空气之间有摩擦，滚摆的摆轴与悬线之间也有摩擦，机械能有一部分转化成了其他形式的能，总量有所减少。
教材最后一小段：“如果只有动能和势能相互转化，机械能的总和不变，或者说，机械能是守恒的。”这个“如果”表达的就是一种无任何摩擦的理想状态。
告诉学生：若这个“如果”成立，则运动的滚摆就不会停止，橡皮摆回时也会碰到（接触到）鼻子的。（因为机械能守恒）
4．动能或重力势能与弹性势能的相互转化。
播放视频：皮球。
将皮球涂黑，静止在地面上时，在地上留下一个小黑点，而从高处落下与地面碰撞时，却在地上留下了一个面积稍大的黑斑。
问题：黑斑说明了什么？（皮球发生了形变。）
讨论皮球弹跳过程中的能量转化关系（同时播放皮球弹跳的动画视频）。
下落：_______能转化为_______能。
与地碰撞：_______能转化为_______能。
恢复原状弹起：_______能转化为_______能。
上升：_______能转化为_______能。
讨论：皮球为什么不能弹回到原来的高度？
5．随堂练习
（1）蹦极运动（播放视频）。
（2）蹦床运动（播放视频）。
（3）过山车（回忆本节开头的视频）。
解释以上三个过程中动能与势能的相互转化关系。
6．科学世界——《人造地球卫星》
（1）学生阅读。
（2）教师介绍我国航空航天事业所取得的成就。
（3）播放动画视频。
讨论卫星运行过程中动能与势能的相互转化关系。
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