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第十章 功与机械能
第四节 机械能转化及其应用
1.物理观念
学生能够准确理解机械能的概念，知道机械能是动能与势能之和.掌握机械能守恒的条件，以及机械能与其他形式能量之间的转化规律.能够分析简单物理系统中的机械能转化过程.
2.科学思维
培养学生运用物理原理分析实际问题的能力.
3.科学探究
通过实验观察、案例分析和小组讨论，引导学生探究机械能转化的现象和规律.
4.科学态度与责任
激发学生对物理学特别是能量转化的兴趣，培养探索自然现象的好奇心.培养学生节能减碳的环保意识，理解机械能转化在能源利用中的重要性.
重点 ：机械能的概念及其组成（动能+势能）。动能与势能的转化过程.机械能守恒的条件及其实例分析.
难点 ：理解机械能转化的条件、方向及效率.分析复杂物理系统中的机械能转化过程.
一、新课导入 ：
通过多媒体展示一些机械能转化的实例，如拉弓射箭、排球降落等，引导学生思考这些现象中能量的转化过程.提出问题“什么是机械能？机械能是如何转化的？”引出本节课的主题.
二、新知探究：
1. 机械能的概念 ：机械能是动能与势能之和，是物体因位置或运动而具有的能量.
(1)演示单摆实验：让学生根据滚摆实验的描述，再分析单摆实验的现象及能量转化情况
A―→B过程中具有的能量是势能和动能，其中能量的变化是重力势能减小，动能增大；
B―→C过程中具有的能量是动能和势能，其中能量的变化是重力势能增大，动能减小.
(2)在某一阶段能量的变化中，一种能量在减小的同时，另一种能量在增大.
教师进一步追问：减小的能量是消失了吗？增大的能量是创生出来的吗？动能和势能可以统称为什么能？
学生猜想，进行交流，阐明观点.猜想认为是减小的能量转化为增大的能量.
教师根据学生的回答，逐步引导出动能和势能的转化，得出第一个知识点.
演示滚摆实验：观察滚摆的运动，想想滚摆在运动过程中动能和势能是如何变化的？
老师：滚摆运动过程中能量的转化是怎样的？
学生：最高点时，势能最大，动能最小；
下降时，重力势能减小，动能增大，重力势能转化为动能；
上升时，动能减小，重力势能增大，动能转化为重力势能；
最低点时，重力势能最小，动能最大.
老师：动能的变化量等于势能的变化量.
仿照滚摆下降过程的分析，得出滚摆上升过程中，滚摆的动能逐渐转化为重力势能.
（3）用课件展示篮球的运动过程，分析重力势能，动能，弹性势能之间的相互转化.
在篮球下落时，重力势能转化为动能
在接触地面时，动能与弹性势能进行转化
在上升时，动能转化为重力势能
2. 机械能守恒
老师：观察课件上的这幅图：
老师：把悬挂的单摆锁拉近自己的鼻子处静止，松开手后，摆锁向前摆去，接着又反向摆回来，你原地不动，锁会打到你的鼻子吗？自己实际试一下，想一想这是为什么？
学生：不能打到，因为有空气阻力.如果没有摩擦等阻力，只有势能和动能的相互转化，机械能的总量保持不变，机械能是守恒的.
老师：空气中有阻力，所以机械能将改变.
教师让学生分析，在我们的日常生活中，你是否留意观察过哪些现象中存在能量转化的例子？生活中的哪些方面利用了动能和势能之间的转化？让学生走进物理的生活，体验一下.
学生结合生活的经历，讨论交流利用动能和势能转化的实例.
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)
在没有外力做功或外力做功之和为零的情况下，系统机械能守恒.
实例分析：通过例题讲解，让学生更加理解掌握机械能守恒再物理问题中的运用.
3. 机械能的应用 ：多媒体播放水能和风能的利用视频，介绍机械能可以转化为其他形式的能量，反之亦然.如水坝发电（机械能→电能）等.
三、课堂小结：
四、课堂训练
1.下列四个实例中，机械能正在增加的是（ C ）
A．蓄势待发的火箭 B．水平匀速飞行的飞
C．加速上升的飞艇 D．匀速下降的热气球
2.下列现象中，物体动能转化为重力势能的是（ A ）
A．向上抛出去的篮球
B．张开的弓把箭水平射出去
C．骑自行车匀速上坡
D．秋千由最高处向最低处荡去
3．下列哪个选项中，物体的机械能守恒（ D ）
A．水平公路上匀速行驶洒水的洒水车
B．加速升空的火箭
C．从苹果树下自由落下的苹果
D．绕地球旋转的人造卫星
4．2020年7月23日，我国发射了第一颗自主研发的火星探测器天问一号.如图所示是火箭发射时的情景，关于火箭加速上升的过程中，下列说法正确的是（ C ）
A．动能变小，势能变大，动能转化为重力势能
B．动能变大，势能变小，重力势能转化为动能
C．火箭升空过程中，内能转化为机械能
D．火箭升空过程中，机械能转化为内能
五、布置作业
完成相关练习，巩固所学知识.
本节课主要采用以课件设疑来调动学生的好奇心，然后以问题为切入点展开讨论，让学生在情境问题中来感悟物理知识，起到乐中求学，学中求乐，不知不觉中总结出动能和势能之间可以转化的知识点.为了加深学生对动能、势能的相互转化的印象，再进一步举出生活事例进行分析.由于现象皆从身边来，故讨论时都踊跃发言，经过一定的“争吵”讨论出的结果正确性更高而且深刻.经过这样热烈的讨论，学到的知识一定印象深刻，从枯燥无味的课堂中感受到学习物理的乐趣.

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