2022华师大版九上科学 5.4机械能（2） 教学设计（表格式）

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HS版九上科学 5.4机械能（2）教学设计
课题 5.4机械能（2） 单元 五 学科 科学 年级 九上
教材分析 能量是科学中一个非常重要的概念，它是度量物质运动的一个科学量。由于运动具有多种多样的形式，相应的能也具体多种多样的形式。与宏观物体的机械运动相对应的能量形式是本节要学习的机械能。学生在七年级、八年级科学的学习中，已接触了有关能量的初步概念，认识到能量的无所不在，能量的多样性。本节机械能是在此基础上的内容延伸，又是电能、热能等知识的基础，所以起到很重要的承上启下的作用。本课时通过单摆实验来理解动能和势能的相互转化，并用之解释生活、生产中的现象。
学习目标 科学观念：知道动能和势能在一定条件下可以相互转化，能对生活中现象进行简单分析。科学思维：建立能的概念，树立能量转化和守恒的概念，分析生活中实例，养成理论联系实际的习惯和能力。探究实践：通过单摆与滚摆的活动，培养学生动手和观察能力；态度责任：通过活动与视频片段激发学生学习兴趣，培养学生的探究能力，激发学生的学习兴趣。
重点 动能和势能一定条件下的转化规律
难点 动能和势能转化规律的理解、应用
教学环节 教师活动 设计意图
导入新课 复习： 1、什么是动能？动能大小与什么因素有关？ 2、什么是重力势能？重力势能大小与什么因素有关？ 分析：一个物体从斜面上滑下，从能量的角度分析： 1）当这个物体静止于斜面最高处时，它具有的 能最大，而 动能 ； 2）当这个物体沿斜面向下滑动时，由于 ，它的重力势能 ； 而该物体的运动速度 ； 3）当该物体刚到达斜面底端时，该物体所具有的重力势能 ，动能 ； 4）猜想，该物体在下滑过程中减小的重力势能，除一部分转化成了热能外，还有一部分转化成了 能。 引入新课让学生明白：动能与势能间是可以转化的由此产生疑问：怎样转化？什么条件下转化？
讲授新课 活动探究：观察小球的摆动过程中动能和重力势能间的转化规律。1、如图，小球的一端用细绳系住，另一端固定； 2、将小球拉离平衡位置后释放；观察小球摆过程中高度、速度的变化情况。 现象：（小球由释放点开始下落，下落过程中小球的高度减小、速度越来越大；当系小球的绳子竖直时，小球的速度最大，此后向另一侧上升，上升过程中，小球的高度增加、速度减小，直至小球到达最高处，最高处不超过原来的高度；随后又下落……，如此重复，但每次上升高度都比上次低一些，最后停下，静止在最低点位置。）注意，这里要提醒一下，小球的速度和高度变化是有大前提条件的：将小球拉离平衡位置释放。否则不会出现变化。已知，A与B两点处于同一高度，C是小球自由下垂时的位置（细线无弹性），小球位于A点时由静止释放，此后自由摆动过程中： 1、将小球拉至A点时，小球的速度 ，动能 ；此时，小球的位置 ， 重力势能 。 2、小球由A点向C点运动过程中，小球的高度 ， 重力势能 ，小球的运动速度 ，动能 ；直到小球到达C处时，速度 ， 能最大，重力势能 。这个过程中，小球的 能转化为 。 3、小球由C点向B点运动过程中，小球的高度 ，重力势能 ，小球的运动速度 ，动能 ；直到小球到达B处时，速度 ， 能最小，重力势能 。这个过程中，小球的 能转化为 。 4、此后，小球由B点又开始下落，由B→C→A，再由A→C→B,若整个过程中，机械能没有转化为其他形式的能（如热能），则小球一直可以如此往复摆动……。但是，小球在运动过程中，受到的 是不可避免的，所以每次小球的运动高度都不如上一次。 （附整个过程的视频）归纳：一、动能和势能的转化 1、动能和势能可以相互转化。 注意： 1）动能是没有方向的，只有大小。且不能小于零。与功一致，可直接相加减。 2）重力势能是相对于某个参照物而言的。 如，一个箱子从一楼搬到五楼，它相对于原来的一楼来说升高了，因此它相对于一楼来说就具有了重力势能。 2、动能和势能的转化是有一定条件的 1）动能和重力势能间的转化，发生在重力作用下的运动过程中。 如，单摆小球被拉离平衡位置释放，才出现动能和重力势能间的转化；人造地球卫星沿椭圆转道绕地球转动，会出现动能和重力势能间的转化；游乐场的过山车忽高忽低运动时，会发生动能和重力势能间的转化，…… 2）动能和弹性势能间的转化，发生在物体发生弹性形变后恢复形状过程中。 如，弹弓发射石子时，由于弓弦被用力拉变而发生弹性形变，撤去外力后，弦恢复原状过程中，带动石子运动起来，此时弦的弹性势能转化为石子的动能…… 二、动能和势能转化的例子 1、滚摆运动： 滚摆上升的过程中，速度减小动能减小，但所处高度增大重力势能增大，动能转化为重力势能；滚摆下降的过程中，所处高度减小重力势能减小，但速度增大动能增大，重力势能转化为动能；滚摆上下滚动过程中，发生的能量转化是重力势能和动能间的相互转化。 2、自行车下坡： 骑自行车下坡时，自行车与人所处高度减小，重力势能减小；速度增加，动能增加，重力势能转化为动能。所以不用蹬车也可以加快速度。 3、乒乓球高处下落： 乒乓球在高处时，由于被举高而具有重力势能。释放后下落过程中，球的高度降低，速度增大，撞击地面产有，球的重力势能转化为动能；撞击地面的一瞬间，由于球发生形变，球的动能转化为球的弹性势能；球在恢复形变的过程中，弹性势能又转化为球的动能，使球球产生一个反方向的速度，向上跳起来。球上升过程中，动能又转化成重力势能，直到动能为零。到最高处时又下落……。 三、机械能守恒 1、机械能守恒定律： 如果没有空气阻力等，动能与势能发生转化过程中，总的机械能保持不变，即总的机械能守恒。这个规律称为机械能守恒定律。 实质上，机械能守恒时，机械能没有转化为其他形式的能。（注意，这是一种理想状态，生活中并不存在。） 3、对机械能守恒的理解： 1）机械能守恒的条件： 只有在重力（或弹簧弹力）做功的情形下，物体的重力势能（或弹性势能）和动能发生相互转化，这时机械能才保持不变，即机械能守恒； 2）注意，机械能守恒时，物体的其他能还可以会变化； 3）机械能守恒指的是系统的初、末状态机械能守恒； 2）机械能守恒时，系统的动能增加量等于势能减少量。4、如何判断机械能守恒的常用方法举例： 1） 做功条件分析法： 当动能与重力势能转化时，只有重力做功；当发生动能与弹性势能的转化时，只有弹力做功，其他力均不做功，则系统的机械能守恒。 2）能量转换分析法： 若只有系统内物体间动能和重力势能及弹性势能的转化，系统跟外界没有发生机械能的传递，机械能也没有转化成其他形式的能（如温度没升高），则系统的机械能守恒。 3）增减情况分析法： 若系统的动能与势能均增加或均减少，则系统的机械能不守恒：若系统的动能或势能不变，而势能或动能却发生了变化，则系统的机械能不守恒：若系统内各个物体的机械能均增加或均减少，则系统的机械能也不守恒。拓展：5、功和能的关系： 1、功是描述物体状态改变过程的物理量，是能量变化的量度，功是一个过程量，描述为“物体做了功”。 2、做功可以实现能量转化或转移，做功使物体的能量发生了改变。所以用做功的多少来度量能量的改变。 3、各种形式的能量都可以在一定条件下相互转化。 4、能量是描述物质运动状态的物理量，能量是一个状态量，描述为“物体具有能量”。 由实验现象分析得出新知通过每一步的运动过程中能量转化分析，得知动能与重力势能间是如何转化，为什么会转化的 摆事实讲道理 促进学生的理解生活中有大量的动能与势能转化的实例给学生提供模仿的实例，促进学法指导便于学生举一反三，活学活用拓展部分内容。目的是帮助学生理解为后续学习打基础
课堂练习 1、如图是荡秋千的简化模型。摆球在A点静止释放，到达D点后返回，B、C两点等高，下列说法正确的是 (　C　) A．球在B，C两点的动能相等B．球在A，D两点的机械能相等C．球从B点到O点的过程中机械能减少D．球从O点到C点的过程中重力势能减少2、“轰-6N”国产新型远程战略轰炸机，可以在空中水平匀速直线飞行的过程中给战斗机进行空中加油。在加油过程中，“轰-6N”的动能和势能变化情况为(　D　) A．动能不变，重力势能不变 B．动能减少，重力势能增加C．动能不变，重力势能增加 D．动能减少，重力势能减少3、电梯匀速上升过程中，电梯的（　C　）A．重力势能保持不变 B．机械能保持不变 C．动能保持不变 D．动能转化为重力势能4、如图所示，在光滑的水平台面上，一轻弹簧左端固定，右端连接一金属小球，O点是弹簧保持原长时小球的位置.开始时通过小球压缩弹簧到A位置（已知AO=OB），释放小球，研究小球在水平方向上的受力和运动情况，则（　D　） A．小球在运动过程中所受弹力的方向保持不变 B．小球运动到B点时动能不为零 C．小球从O运动到B的过程中所受弹力方向向右、动能不断减小D．小球从A运动到O的过程中所受弹力方向向右、动能不断增大 5、如图，小球从左侧的斜坡滚下，到达底端后又沿着右侧斜坡向上滚到最高处， 则下列图像能正确代表小球重力势能与运动时间t之间对应关系的是（　B） 6、如图是雨滴在空中下落过程中速度与时间的关系图。雨滴在t1～t3三个时刻中具有的动能分别是E1、E2、E3，不考虑下落过程中雨滴的质量变化，则动能的大小关系是（　C　） A．E1E2>E3 C．E1课堂小结 1、动能和势能在一定条件下可以相互转化； 2、动能和势能转化过程中，若没有空气阻力等存在，则机械能总量保持不变，即机械能守恒。 3、机械能守恒时，机械能没有转化为其他形式的能。 帮助学生掌握重点，更加容易的学习。
板书
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
21世纪教育网（www.21cnjy.com） 21清风明月