三、机械能及其转化
教学目标
知识与技能：
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。
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：
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。
培养学生用能量转化的观点分析问题的能力。
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。
学习者特征分析
学生刚学了动能和势能的基本概念，能确认运 ( http: / / www.21cnjy.com )动的物体具有动能，被举高的物体具有重力势能，发生弹性形变的物体具有弹性势能；并了解了决定这些能量大小的因素。也就是说学生为本节课的学习有了一定的知识准备，但教者必须清醒地认识到学生对某种能量的变化的理解并不是很到位的，这恰恰是完成本节课的教学目标所必须解决的问题。对有些物理现象需用多个物理知识分析或解释，如“滚摆、单摆最终会停下来”，我们引导学生关注的重点是动能和势能的相互转化问题，但现象中所涉及到的机械能守恒与损失问题，既不能回避，又不能过多纠缠，否则会喧宾夺主而影响教学目标的实现。
文本教材与信息技术整合点分析
文本教材惜字如金，篇幅不长，但插图多，我们 ( http: / / www.21cnjy.com )能获取的信息量依然十分丰富，由于所涉及的物理知识较为抽象，给教者对教材的处理、整合、发挥留下了足够的空间。
插图是静止的，反映的是某一物理现象的瞬间， ( http: / / www.21cnjy.com )而其过程则靠想象。我们恰恰能利用多媒体的硬件优势和技术优势，变静为动，为学生呈现出物理现象的全过程。
本节课对以下几个地方，将原文本教材进行了整合：
（1）滚摆实验拍摄成视频，实际教学时先做演示实验，学生讨论分析现象时再播放视频，这样实验虽然结束了，但过程依然可观可感。
（2）将《想想做做》“橡皮会碰到鼻子吗”拍摄成视频播放，有提高能见度的效果。
（3）补充皮球落地后向上反 ( http: / / www.21cnjy.com )弹的内容，并将其拍摄成视频播放：将球涂黑，球与地碰撞时会在地上留下圆形黑斑。这样能使不易观察到的形变以黑斑形式呈现，且将瞬时形变能长时间留存下来。
（4）制作皮球落地后反弹的动画视频，作为前一个视频的补充，使学生能进一步看清全过程。
（5）制作卫星沿椭圆形轨道运行的动画视频，方便学生分析动能和势能的相互转化。
（6）从网上下载蹦极和蹦床的视频，作为课堂巩固练习的素材。
教学方法与教学策略分析
通过实验、视频、动画为学生认识和分析动能与势能的相互转化提供直观感性材料。
为学生提供一种分析动能和势能相互转化的思维模式：
速度 高度 形变 高度或速度
通俗总结就是：高度换速度，形变换两“度”（即高度和速度）。
具体程序如下：
（1）观察：看确定对象的运动速度、离开地面的高度、形状是否发生变化。
（2）分析：动能和重力势能——质量一定 ( http: / / www.21cnjy.com )时，若速度增大了，则高度肯定降低了。速度增大则意味着动能增大了（问：增大的动能哪里来？），若高度降低了，则意味着重力势能减小了（问：减小的重力势能哪里去了？）。又如物体的形变程度增大了，则意味着弹性势能增大了，而这又是以物体运动速度的减小或离开地面的高度的减小为代价的。
（3）结论：速度增大，动能增大；高 ( http: / / www.21cnjy.com )度降低，重力势能减小，此时是重力势能转化为动能，反之是动能转化为重力势能。形变发生（或增大）则弹性势能增大，此时是动能或重力势能转化为弹性势能。
通俗的解释就是：以高度的降低换取速度的增加，反之亦然，以高度的降低或速度的减小来换取物体形变的发生或增大，反之亦然。
利用多媒体教学的优势为学生提供资源支持，加大容量，增加练习机会，感悟不同现象中所包含的相同的物理原理。
教学环境和教学资源准备
多媒体教室、课件、滚摆。
教学过程
导入新课：
呈现课题
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。
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。
进行新课：
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）。
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：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：
a、某种能量的增减是因为能的转化导致。
b、在能的转化过程中，动能的增减由 ( http: / / www.21cnjy.com )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 ( http: / / www.21cnjy.com )————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100页最后一小段：“ ( http: / / www.21cnjy.com )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）
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？
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。
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。
作业：《动手动脑学物理》的1、2、3。
教学小结
机械能中的动能、重力势能、弹性势能可以相互转化。
分析机械能转化的思维模式是：
质量、高度、形状三因素发生了变化，则它们所对应的某种形式的能在量上就发生了增减，根据这个量的增减来确定能的转化方向。
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。三、机械能及其转化
学习目标
1.知识与技能
（1）理解动能和势能的相互转化。
（2）能解释一些有关动能、重力势能、弹性势能之间相互转化的简单物理现象。
重点：动能和势能的转化．
难点：人造地球卫星在绕地球转动的过程中，分析能量的转化．
课前预习学案
自我检查：
l．一个物体______，我们就说这个物体具有能
2．物体由于______而具有的能叫动能，物体动能的大小______和______有关。
3．物体由于______而具有的能叫重力势能 ( http: / / www.21cnjy.com )，物体的重力势能的大小与______和有关。物体发生______具有的能叫弹性势能，物体弹性势能的大小与______有关。
4．下列物体具有哪种能：
(1)推出去的铅球，落地具有______；(2)正在上坡的自行车，具有______；
(3)被拦河坝拦住的河水具有______；(4)在跳台上准备跳水的运动员，具有______；
(5)钟表里卷紧的发条具有______；(6)从枪膛里射出的子弹具有______。
5.下列实例中具有动能的是（ ）
A.射箭运动员把弓拉弯，给弓存储了能量
B.被球拍击扁的网球，也具有能量
C.停在空中的直升机
D.流水能推动竹排
6.下列实例中具有弹性势能（ ）
A.滑雪运动员从高处滑下时具有了能
B.飞行的网球
C.正在上升的火箭
D.被压缩的弹簧
7.关于能的概念，下列说法中正确的是（ ）
A．势能相等的物体一定在同一高度
B．悬挂着的物体因为没有做功，所以没有能
D．一个物体具有机械能，则这个物体一定既具有动能，又具有势能
C．在空中飞行的子弹，能够做功，所以具有能
自主预习：
预习要求：请同学们仔细阅读99——101页内容，有什么收获和疑问，课前组内进行交流，以小组为单位将问题展示。
课内探究学案
一、自主学习，交流学习情况（组内交流“课前预习”中的情况，组长将解决不了的问题汇总）
二、合作探究
1.探究滚摆实验
实验时要注意观察：滚摆在下降过程中速度如何变化；上升阶段速度如何变化．
注意分析的问题：到最高点时，高度 ( http: / / www.21cnjy.com ) 、速度 ；说明了 ；到最低点时，高度 、速度 ；说明了 ；在下降过程中，高度 、速度 ，说明了 ；在上升过程中，高度 、速度 ，说明了 。
实验结论： 。
2.探究上紧发条的玩具：思考：上紧的发条具有什么能？松手后玩具运动具有什么能？
结论： 。
3.人造地球卫星在绕地球转动的过程中， ( http: / / www.21cnjy.com )分析能量的转化．思考：当卫星从近地点向远地点运动时，它的势能、动能、速度如何变化？当卫星从远地点向近地点运动时，它的势能、动能、速度如何变化？
卫星在近地点的动能最 ，势能最 ；卫星在远地点的动能最 ，势能最 ；
三、全班交流、精讲点拨：
（交流、讨论探究中的结论，还有什么问题？）
四、课堂小结，反思整合：
（整理学习内容，提出疑问，同学帮助解决。）
五、达标测试、反馈提升：
一.选择题
1.下列过程中属于弹性势能转化为动能的是（ ）
A.拉开弹簧门的过程
B.用力拉弹弓橡皮条的过程
C.弹簧枪将“子弹”射出去的过程
D.跳水运动员将跳板踏弯的过程
2.物体从光滑斜而的顶端滑至底端的过程中，如图所示，它的能量变化是（ ）
A.动能转化重力势能
B.重力势能转化为动能
C.动能不变，机械能减少
D.动能增加，机械能减少
3.体积相同的实心铜球和木球在水平地面上以相同的速度做匀速直线运动，下列说法中正确的是（ ）
A.铜球动能大，机械能小
B.木球动能大，机械能小
C.铜球动能大，机械能大
D.木球动能大，机械能大
4.一个沿竖直方向匀速上升的气球，它的（ ）
A.动能不变，势能不变
B.动能不变，势能增加
C.动能增加，势能增加
D.动能增加，势能不变
5.为了使快速降落的“神舟五号”返回舱安全着陆，返回舱从距离地面几米处向下迅速喷高温高压气体。从开始喷气到安全着陆，返回舱的（ ）
A.动能增大，重力势能减少，机械能不变
B.动能不变，重力势能减少，机械能减小
C.动能减小，重力势能增加，机械能不变
D.动能减小，重力势能减少，机械能减少
二.填空题
6.唐诗中有“黄河远上白云间，不尽 ( http: / / www.21cnjy.com )长江滚滚来”的诗句，前一句生动形象表明黄河水蕴藏着大量的 能，后一句表明长江水具有大量的_________能。
7.在“9·11”事件中恐怖分子利用所劫持的飞机具有较大的_________撞击世贸大厦对其做功，导致大厦最终成为一片废墟。
8.滚摆上升时，________能转 ( http: / / www.21cnjy.com )化为________能，滚摆下降时，________能转化为________能，这里能量转化的多少可以用________力的做功多少来量度。
9.当跳高运动员碰到泡沫塑料垫子后陷下 ( http: / / www.21cnjy.com )去直至速度为零的过程中，人的________能转化为垫子的 能。
课后延伸学案
一、选择题
1.一只乒乓球由高处下落撞击地板后又上升，在这个过程中，乒乓球机械能转化情况是（ ）
A.势能→动能→势能
B.动能→势能→动能
C.动能→势能→动能→势能→动能
D.势能→动能→势能→动能→势能
2.蹦床运动是运动员从蹦床弹向空中表演技巧动作的一项体育活动。当运动员离开蹦床弹向空中的过程中，运动员具有的（ ）
A.动能增加，势能减少
B.动能增加，势能增加
C.动能减少，势能减少
D.动能减少，势能增加
3.蹦极运动员从几十米高的高台上竖直跳下，橡皮绳的一端固定在高台上，另一端系在运动员脚上，运动员从起跳到下落至最低点的过程中（ ）
A.重力势能减小，动能增加
C.当运动员所受的弹力和重力相等时，动能最大
B.重力势能和动能之和不变
D.当运动员所受的弹力和重力相等时，弹性势能最大
4.小明在玩蹦蹦杆，在小明将蹦蹦杆中的弹簧向下压缩的过程中，小明的重力势能、弹簧的弹性势能的变化是（ ）
A.重力势能减小，弹性势能增大
B.重力势能增大，弹性势能增大
C.重力势能减小，弹性势能减小
D.重力势能增大，弹性势能减小
5.现在许多商店和宾馆都安装了弹簧门，弹簧门在被推开后能自动关闭。关于门在自动关闭过程中能的转化的下列说法，正确的是（ ）
A.弹簧的弹性势能转化为门的动能
B.门的动能转化为弹簧的弹性势能
C.门的势能转化为弹簧的动能
D.弹簧的动能转化为门的势能
6.骑自行车上坡前，往往要用力紧蹬几下脚踏板，这是为了（ ）
A.减少自行车所受阻力
B.增大自行车的惯性
C.增大自行车的动能
D.增大自行车的势能
7.小松去百货大楼购物，自动扶梯把她从一楼匀速送到二楼的过程中，她的（ ）
A.动能增大，重力势能增大，机械能增大
B.动能增大，重力势能增大，机械能不变
C.动能不变，重力势能增大，机械能不变
D.动能不变，重力势能增大，机械能增大
二.填空题
8.向上抛出的小球在上升过程 ( http: / / www.21cnjy.com )中，重力势能________，动能________，如果不计空气阻力，则机械能________（填“增加”、“减少”或“不变”）
9.2003年3月20日在 ( http: / / www.21cnjy.com )美英联军对伊拉克的军事打击中，两军调用了大量空降部队。在空降兵离开机舱、尚未打开降落伞的一段时间里，他们在空中加速下落，若不计空气阻力，那么在这段时间里，空降兵的重力势能________，动能________，机械能________（填“增加”、“减小”或“不变”）。
10.单摆在摆动过程中，小球的重力势能在_ ( http: / / www.21cnjy.com )_______点最大，在________点最小；小球的动能在________点最大，在________点最小。
11.通讯卫星板状的两翼是太阳电池板，它的作用是把________能转化为________能，供卫星使用。
