资源简介

中小学教育资源及组卷应用平台
12.1 动能与势能 教学设计
课题 12.1 动能与势能 单元 第十二章 机械能 学科 物理 年级 8
教材内容分析 在本节课中，我们将继续深入探讨动能与势能的相关知识，重点讲解机械能的概念以及动能和势能之间的相互转化过程。此外，我们还将扩展讨论机械能与其他不同形式能量之间的转化实例，从而为学生理解能量守恒定律打下坚实的基础。我们会通过一系列的实验和实际案例来展示这些能量转换是如何在现实世界中发生的，以及它们在科学和技术领域中的应用。通过这些生动的讲解和演示，学生将能够更好地把握动能、势能以及机械能之间的关系，并且能够将这些理论知识应用到解决实际问题中去。
2022新课标要求 3.2.1 知道动能、势能和机械能。通过实验，了解动能和势能的相互转化。举例说明机械能和其他形式能量的相互转化。通过观察一些生活中的实例和生动有趣的实验现象，如荡秋千、跳板跳水、滚摆实验等，了解动能和势能间的相互转化过程，推理动能、势能和机械能的变化情况。能用书面或口头方式解释现象和表达自己的观点，具有交流合作能力。
学习目标与核心素养 物理观念：
1. 理解机械能是动能与势能的总和；
2. 能分析动能与势能相互转化的条件及实例；
3. 列举机械能与内能、电能等转化的生活场景。
科学思维：
通过实验现象归纳能量转化规律，运用逻辑推理分析动态过程中的能量变化。
科学探究：
通过单摆、滚摆实验，观察并记录能量转化的关键变量（速度、高度、形变）。
科学态度与责任：
通过过山车、水电站等实例，体会物理在生活中的应用价值，激发探究能量本质的兴趣。
学情分析 学生们已经对动能和势能的影响因素有了充分的了解和掌握，他们能够清晰地阐述质量、速度和高度等变量是如何影响一个物体的动能和势能的。然而，在能量转化的动态分析方面，他们似乎还缺乏足够的直观体验和深刻理解。为了帮助他们更好地理解这一概念，我们需要通过实际的物理实验和生动的实例来突破“守恒条件”这一抽象概念的束缚。通过这种方式，我们可以帮助学生们更直观地观察和分析能量转化的过程，从而加深他们对“能量总量不变”这一基本物理原理的理解和认识。例如，通过观察一个摆动的摆锤，学生们可以亲眼看到动能和势能之间的转换，以及在整个过程中能量的守恒。这样的实验不仅能够激发学生的学习兴趣，还能够帮助他们将理论知识与实际现象相结合，从而获得更加全面和深入的理解。
重点 1. 机械能的概念；
2. 动能与势能的相互转化过程分析；
3. 机械能与其他形式能量转化的典型实例。
难点 1. 动态场景中动能、势能的定量变化分析（如蹦床触底瞬间）；
2. 机械能守恒的前提条件（不计阻力）的理解。
材料准备 多媒体课件、单摆装置、滚摆模型、弹簧测力计、视频资源（过山车能量分析、水电站工作原理）
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 播放 “撑杆跳高” 视频片段，暂停提问：
“运动员起跳时，撑杆发生什么变化？动能和势能如何转移？” 观察撑杆形变及运动员高度、速度变化，结合前课知识猜想能量转化方向。 通过具体运动场景激活前导知识，引发对 “能量动态转化” 的认知冲突。
讲授新课 1. 机械能概念引导回顾：
“动能和势能的定义分别是什么？”
归纳总结：
机械能 = 动能 + 势能（包含重力势能、弹性势能），强调三者的总和关系。
实例辨析：
飞行的足球：动能 + 重力势能
压缩的弹簧：弹性势能
水平匀速汽车：仅动能
提问：“静止在桌面的课本是否具有机械能？”2. 动能与势能的相互转化实验 1：单摆的能量转化
演示小球从 A→B→C 摆动，提问：
“A→B 高度降低、速度增大，能量如何转化？”
实验 2：滚摆的能量转化
操作滚摆下降 / 上升，提问：
“为何滚摆每次上升高度降低？”（引导思考阻力影响）
实验 3：弹簧摆的能量转化
演示弹簧形变过程，提问：
“弹簧恢复原状时，弹性势能如何变化？”3. 机械能与其他形式能量的转化 实例分析：
水电站：机械能→电能（动画演示水轮机发电流程）
汽车刹车：动能→内能（刹车片发热）
钻木取火：机械能→内能
提问拓展：
“过山车最终停止，机械能去哪儿了？”
总结提升：
能量可转化为电能、内能等，若不计阻力，机械能总量守恒。 回顾旧知，理解机械能是动能与势能的总和。
分析实例，区分不同场景下的机械能组成。
讨论单摆、滚摆高度衰减原因，初步理解 “机械能守恒需不计阻力”。
分析弹簧形变与动能的关系，得出 “弹性势能与形变程度正相关”。观看动画，分析水电站的能量转化链条。
联系生活实例，描述能量转化路径。
思考过山车停止原因，理解 “机械能转化为内能”。 从旧知过渡到新概念，降低认知难度。
通过实例辨析强化 “机械能是总和” 的核心定义。通过实验观察与表格建模，培养 “变量关联” 思维。
利用真实实验现象（滚摆衰减）渗透 “理想模型” 与 “实际场景” 的差异。
借助弹簧动态演示，突破弹性势能转化的抽象理解。用多领域实例（水利、交通、科技）拓宽转化认知。
通过问题引导，建立 “能量守恒” 的初步观念。
课堂练习 1．起重机吊起货物在匀速上升的过程中，下列关于货物的动能和势能变化情况的描述，正确的是（　　）A．动能增大，势能减小 B．动能减小，势能增大C．动能不变，势能增大 D．动能减小，势能减小2．2023年10月31日，神舟十六号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆，如图是着陆前的场景。针对返回舱减速降落过程，下列说法正确的是（　　）A．返回舱的动能不变 B．返回舱的重力势能不变C．返回舱的重力势能减小 D．返回舱的动能转化为重力势能3．如图所示，在竖直平面内，小球从A点由静止释放，B点是小球摆动的最低点，C点是小球摆到右侧的最高点。下列对小球摆动过程分析正确的是 （　　）A．由A到B 的过程中，小球的机械能增加B．由B到C的过程中，小球的动能全部转化为重力势能C．小球第二次经过 B 点的速度小于小球第一次经过 B 点的速度D．小球从 C 点返回，摆到左侧的最大高度等于 C 点的高度4．某同学组装了如图所示的滚摆，将滚摆从最高处由静止释放，观察到滚摆上下往复运动几次后，最终静止下来。下列说法正确的是（　　）A．滚摆上升时，它的速度减小，惯性也减小B．滚摆下降时，它的重力势能全部转化为动能C．滚摆到达最高点时，若所有外力消失，它将保持静止D．滚摆到达最低点时，若所有外力消失，它将保持静止5．小九在球场上将篮球斜向上抛出，篮球被抛出后的运动轨迹如图甲所示，a、c两点的动能和重力势能大小示意图如图乙所示。下列说法正确的是（　　）A．篮球在a点的高度比在c点的高度低B．篮球从a点运动到c点过程中，重力势能保持不变C．篮球上升过程中，动能增大，重力势能减小D．篮球在运动过程中机械能不守恒
课堂小结 1.机械能的构成；
2.动能 势能的转化条件（速度、高度、形变）；
3.机械能与其他能量转化的典型实例；
4.守恒条件：不计阻力与摩擦。
板书 12.2 机械能及其转化
1.机械能
定义：动能 + 势能（重力势能 / 弹性势能）
2.能量转化
动能 重力势能（例：单摆、滚摆）
动能 弹性势能（例：弹簧、蹦床）
机械能 电能 / 内能（例：水电站、刹车）
3.守恒条件：无阻力、无摩擦时，机械能总量不变
课外拓展/课外阅读内容 1.实践任务：通过仔细观察家用钟表摆针的摆动，深入思考并探究“摆针为何会逐渐停止摆动？在这个过程中能量是如何转化的？”这个问题。尝试记录摆针摆动的次数和时间，分析其减缓的原因，以及能量在摆动过程中的转换和损失情况。2.阅读推荐：建议深入查阅历史上的经典实验——“伽利略斜面实验”，通过阅读相关资料来理解在理想模型中能量守恒的基本原理。这个实验不仅展示了物体在斜面上运动时能量的转换，还揭示了物理学中一些基本而重要的概念。
特色资源分析和技术手段说明 1.实验视频：为了更直观地展示动能传递与守恒的原理，我们补充了“牛顿摆”的碰撞实验视频。通过这个实验，学生们可以清晰地看到摆球之间相互碰撞时能量的传递过程，以及能量守恒定律在实际中的体现；2.动画模拟：我们使用Flash技术制作了动态的过山车模拟动画，该动画生动地演示了过山车在不同阶段动能和势能数值的变化情况。通过这个动画，学生可以更容易地理解动能与势能之间的转换，以及它们在物理过程中的抽象概念。
教学反思 在教学过程中，我们应当特别关注学生对于“守恒条件”这一概念的理解是否仅仅停留在字面上，而没有深入到其物理本质。为了加强学生对这一概念的深入理解，我们可以采用反例教学法，例如在讲解能量守恒时，可以引入存在阻力的情况下能量损耗的现象，让学生通过观察和分析，认识到在实际物理过程中，能量并非总是守恒的，而是会受到外界因素的影响。通过这样的实例，学生能够更加清晰地理解守恒条件的适用范围和限制，从而避免对概念的误解和表面化理解。此外，在处理动态分析题目时，我们发现学生往往容易忽略弹性势能的变化，特别是在分析涉及弹性体如蹦床触底阶段的物理过程时。为了纠正这一问题，教师需要在后续的教学中增加更多针对性的训练，例如设计相关的实验和习题，让学生在实践中不断观察和计算弹性势能的变化，从而加深对这一概念的理解和应用。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
HYPERLINK "http://www.21cnjy.com/" 21世纪教育网(www.21cnjy.com)

展开更多......

收起↑