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第4节机械能及其转化
一、教材分析与教学设计
本节内容不仅要求学生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。
内容由“机械能及其转化”“水能和风能的利用”及“人造地球卫星机械能转化”三部分组成，教学的重点是动能和势能之间的转化。让学生充分讨论生活中的荡秋千、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。
教学中，以渗透机械能守恒思想为前提，加强实验探究，并利多媒体，用动画，视频等，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。教师起引导组织作用，尽可能让学生合作探究，总结规律。“水能和风能的利用”这部分内容要很好体现物理与生活的联系，学以致用。
二、学情分析
学生具备一定的观察、实验、分析概括能力，他们对问题的认识有了一定的深度和广度，求知欲更强，认识事物的兴趣更浓，教师要充分相信学生，放手让学生探究、讨论，主要引导学生分析、归纳。
三、教学目标
知识与 技能目标：
1、通过对滚摆实验的分析，理解动能和重力势能的相互转化。
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。
过程与 方法目标：
1、相互转化的简单物理现象，理解动能和势能可以相互转化。培养学生运用能的转化知识分析有关物理现象的转化。
2、培养学生从能量观点分析问题的意识。
情感与 态度目标：
1、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。
教学重点难点：
1、理解动能和势能的相互转化。
2、解释一些有关动能和重力势能、弹性势能相互转化现象。
四、教学过程
1、引入新课
将一个乒乓球举到一定高度释放，发现球能弹起来，但是越弹越低，引导学生从能量的角度来解释这个问题，引出课题。
2.创设情境
手持粉笔头高高举起。以此事例提问：被举高的粉笔具不具有能量？为什么？
粉笔头下落的过程，粉笔头下落路过某一点时，粉笔头具有什么能量？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，自然界中动能和势能变化的事例很多，下面我们共同观察滚摆的运动，并思考动能和势能的变化。
活动1：
知识回顾，教师PPT展示图片，请你判断下列物体具有哪种形式的能量？
在水平公路上行驶的汽车具有（ ）能；悬挂在天花板上的吊灯具有（ ）能；拉开的弓把箭射出具有（ ）能；在空中飞行的飞机具有（ ）和（ ）能；动能的大小跟物体的（ ）和（ ）有关；重力势能的大小跟物体的（ ）和（ ）有关；弹性势能跟物体的（ ）有关。
学生完成后，教师直接给出机械能的定义。
（一）、机械能：动能、重力势能和弹性势能统称为机械能。
1.物体具有机械能的总量等于动能、势能两种能量之和。
（二）、机械能及其转化
活动2： 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：a、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。
b、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。
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。
综述实验，说明动能和重力势能是可以相互转化的。
（2）、演示单摆实验并播放视频。
引导学生根据以上模式分析能量的转化。
活动3：弹性势能和动能的相互转化。
实验分两步做:
首先手持着木球将弹簧片推弯，而后突然释放木球，木球在弹簧片
的作用下在水平槽内运动。让学生分析在此过程中，弹性势能转化为动能。
第二步实验，让木球从斜槽上端滚下，让学生观察木球碰击弹簧片的过程。然后，分析动能转化为弹性势能和弹性势能转化为动能的过程。
动能和弹性势能也是可以相互转化的。
活动4：机械能守恒
学生实践活动，教科书。铁锁会打到鼻子吗？
设置问题：为什么铁锁会慢慢停下来？在动能和弹性势能发生相互转化时，还有哪些形式的能参与？如果没有空气阻力，铁锁将怎样运动？
这样引出机械能守恒学生较易接受，也更容易理解机械能守恒。
机械能守恒：当只有动能和势能相互转化时，机械能的总和不变。
动能和势能统称机械能.机械能守恒的条件是只有动能和势能的转化。
活动5：【讲授】水能和风能的利用
图片展示PPT，学生分析。
1.水能和风能是机械能
2.在水（风）力发电站，水（风）的机械能转化为电能。
3．科学世界
人造地球卫星在运行过程中，也发生动能和重力势能的相互转化。
它在近地点时，速度最大，动能最大；此时离地面最近，重力势能最小。卫星由近地点向远地点运行时动能减小，重力势能增大，动能向重力势能转化。直到远地点时，动能最小，重力势能最大。卫星由远地点向近地点运行时，重力势能向动能转化。在卫星运行过程中，不断地有动能和势能的相互转化。
课后练习：
1.上紧发条的玩具车在水平桌面上开始跑动时(???? )
A．弹性势能减小，动能增大???? B．弹性势能增大，动能减小
C．弹性势能不变，动能减小???? D．弹性势能减小，动能不变
2.在下列过程中，物体的动能转化为重力势能的有(???? )
A．从水坝上流下来的水????????? B．汽车沿斜坡匀速向上行驶
C．乒乓球触地后向上弹起时??? D．斜向上抛出的垒球，当它在上升阶段时
板书设计：
一、机械能：动能、重力势能和弹性势能统称为机械能
二、机械能及其转化：
教学反思
本节课重在思维能力的训练，而非操作能力的训练。
用能的转化观念来分析物理现象，学生初学，显然不是很适应。
本节课必须在学生非常熟悉影响机械能大小的诸多因素的背景下，方能顺利地展开教学，显然有的学生对前一节课的知识是存在欠账的。
学生对弹性势能与动能、重力势能之间的相互转化稍显困难。
信息技术手段的运用，有效地弥补了学生在直接经验上的不足，减缓了学生在抽象逻辑思维上的压力。

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