11.4机械能及其转化 教学设计
图片预览
文档简介
机械能及其转化
教学目标
（1）知道机械能的概念；
（2）理解动能和势能的相互转化；
（3）尝试用动能和势能之间的相互转化来解释生活中的相关现象；
（4）初步体会守恒的思想在物理中的应用；
（5）尝试从多个视角解释生活中的同一现象，并在此过程中体会物理的统一性。
教学重难点
教学重点：动能和势能之间的相互转化
教学难点：动能和势能之间的相互转化
教学准备
多媒体课件、铁架台、滚摆、细线
教学过程
新课引入
教师活动：播放视频《过山车》。
教师口述：坐过过山车吗？过山车能给人风驰电擎的感觉。仔细观察，你就会发现，过山车的所处的位置高时，速度较小。当过山车运动至较低的位置时，速度较大。这是什么原因？
教学过程
一、机械能及其转化
教师活动：讲解机械能的概念。
动能、重力势能和弹性势能统称为机械能。一个物体可以既有动能，又有势能，如飞行中的飞机因为它在运动而具有动能，又因为它处于高空而具有重力势能。把这两种能量加在一起就得到它的总机械能。
教师活动：描述过山车的运动过程中能量的转化。
在刚刚开始时，过山车依靠外界的力量爬上最高点。到达最高点以后，过山车外界的装置就不再为过山车提供动力了。过山车的运动完全依靠能的转化。外力将过山车提升到最高点时，过山车的重力势能最大。过山车向下运动的过程中，高度逐渐降低，重力势能逐渐减小，速度逐渐增大，这个过程中重力势能转化为过山车的动能。当过山车运动至最低点时，重力势能最小，这时的动能最大。
过山车的轨道千变万化，有的过山车还有翻转等姿态的变化。但都一个特点，即过山车所处位置较高时，速度较小，所处位置较低时，速度较大。这个现象背后的物理规律就是机械能的转化。
教师活动：演示滚摆的实验（或播放视频《观察滚摆的运动》）。
教师活动：描述滚摆运动过程中能量的转化。
滚摆下降时，它的重力势能越来越小，动能越来越大，重力势能转化为动能。滚摆上升时，它的动能越来越小， 重力势能越来越大，动能转化为重力势能。
教师活动：播放视频《蹦床运动中动能和势能相互转化》。
学生活动：学生之间讨论蹦床运动中能量的转化。
从运动员与蹦床刚好接触到运动到最低点的过程中，运动员的速度和高度减小，蹦床的形变程度增大，运动员的重力势能和动能转化蹦床的弹性势能。当运动员运动至最低点时，动能最小，重力势能最小，弹性势能最大。从运动员在最低点到运动员离开蹦床的平衡位置时，运动员逐渐向上运动，弹性势能转化为动能和重力势能。从运动员离开蹦床时起，运动员所处的高度逐渐增大，速度逐渐减小。动能转化为重力势能。运动员运动至最高点时，速度为0，重力势能最大。而后，运动员的高度逐渐降低，速度逐渐增大。这个过程中，重力势能转化为动能。
教师活动：播放视频《撑竿跳高中动能和势能相互转化》。
学生活动：学生之间讨论撑竿跳高中动能和势能的相互转化。
运动员的动能撑竿的弹性势能运动员的重力势能运动员的动能
二、水能和风能的利用
教师活动：讲述水能和风能的利用。
教师口述：海水潮起潮落，江河日食奔腾。这些运动的水也是有能量的，它们也是可以做功的，也是可以为人所用的。
教师口述：有时狂风可将路边的树枝吹断，或给人们带来其他负面影响。但反过来看，这说明风也是可以做功的，控制好它做功的方向，也是可以为人所用的。
教师活动：播放视频《水轮机》。
教师活动：设问水轮机工作过程中，能量的转化。
学生活动：学生之间讨论老师所提问题。
教师活动：播放水利水电的视频,讲解水电站能量的转化。
教师活动：展示风车的相关图片。
教师活动：大体讲解风力发电机能量的转化。
典题剖析
例1 如图是小朋友玩蹦蹦床的情景，对他们在上升和下落过程中的能量转化，下列分析正确的是（ ）
A. 小孩在空中上升的过程中动能转化为重力势能
B. 小孩在空中下落的过程中动能转化为重力势能
C. 小孩从接触蹦蹦床到下落到最低处的过程中弹性势能转化为动能
D. 小孩被蹦蹦床弹起的过程中弹性势能转化为重力势能
答案：A
例2 行驶中的汽车制动后滑行一段距离，最后停下；流星在夜空中坠落并发出明亮的光焰；降落伞在空中匀速下降；条形磁铁在下落过程中穿过闭合线圈，线圈中产生电流。上述不同现象中所包含的相同的物理过程是（ ）
A. 物体克服阻力做功
B. 物体的动能转化为其他形式的能
C. 物体的势能转化为其他形式的能
D. 物体的机械能转化为其他形式的能
答案：AD
例3 甲站在0.5 m/s匀速上行的自动扶梯上，乙站在0.7 m/s匀速下行的自动扶梯上。甲、乙两人质量相等，甲上行中动能________(填“增加”“不变”或“减少”)。某时刻他们的位置如图所示，该时刻甲的重力势能________乙的重力势能，甲的机械能________ (填“大于”“等于”或“小于”) 乙的机械能。
答案：不变；等于；小于
课堂小结
2 / 2
教学目标
（1）知道机械能的概念；
（2）理解动能和势能的相互转化；
（3）尝试用动能和势能之间的相互转化来解释生活中的相关现象；
（4）初步体会守恒的思想在物理中的应用；
（5）尝试从多个视角解释生活中的同一现象，并在此过程中体会物理的统一性。
教学重难点
教学重点：动能和势能之间的相互转化
教学难点：动能和势能之间的相互转化
教学准备
多媒体课件、铁架台、滚摆、细线
教学过程
新课引入
教师活动：播放视频《过山车》。
教师口述：坐过过山车吗？过山车能给人风驰电擎的感觉。仔细观察，你就会发现，过山车的所处的位置高时，速度较小。当过山车运动至较低的位置时，速度较大。这是什么原因？
教学过程
一、机械能及其转化
教师活动：讲解机械能的概念。
动能、重力势能和弹性势能统称为机械能。一个物体可以既有动能，又有势能，如飞行中的飞机因为它在运动而具有动能，又因为它处于高空而具有重力势能。把这两种能量加在一起就得到它的总机械能。
教师活动：描述过山车的运动过程中能量的转化。
在刚刚开始时，过山车依靠外界的力量爬上最高点。到达最高点以后，过山车外界的装置就不再为过山车提供动力了。过山车的运动完全依靠能的转化。外力将过山车提升到最高点时，过山车的重力势能最大。过山车向下运动的过程中，高度逐渐降低，重力势能逐渐减小，速度逐渐增大，这个过程中重力势能转化为过山车的动能。当过山车运动至最低点时，重力势能最小，这时的动能最大。
过山车的轨道千变万化，有的过山车还有翻转等姿态的变化。但都一个特点，即过山车所处位置较高时，速度较小，所处位置较低时，速度较大。这个现象背后的物理规律就是机械能的转化。
教师活动：演示滚摆的实验（或播放视频《观察滚摆的运动》）。
教师活动：描述滚摆运动过程中能量的转化。
滚摆下降时，它的重力势能越来越小，动能越来越大，重力势能转化为动能。滚摆上升时，它的动能越来越小， 重力势能越来越大，动能转化为重力势能。
教师活动：播放视频《蹦床运动中动能和势能相互转化》。
学生活动：学生之间讨论蹦床运动中能量的转化。
从运动员与蹦床刚好接触到运动到最低点的过程中，运动员的速度和高度减小，蹦床的形变程度增大，运动员的重力势能和动能转化蹦床的弹性势能。当运动员运动至最低点时，动能最小，重力势能最小，弹性势能最大。从运动员在最低点到运动员离开蹦床的平衡位置时，运动员逐渐向上运动，弹性势能转化为动能和重力势能。从运动员离开蹦床时起，运动员所处的高度逐渐增大，速度逐渐减小。动能转化为重力势能。运动员运动至最高点时，速度为0，重力势能最大。而后，运动员的高度逐渐降低，速度逐渐增大。这个过程中，重力势能转化为动能。
教师活动：播放视频《撑竿跳高中动能和势能相互转化》。
学生活动：学生之间讨论撑竿跳高中动能和势能的相互转化。
运动员的动能撑竿的弹性势能运动员的重力势能运动员的动能
二、水能和风能的利用
教师活动：讲述水能和风能的利用。
教师口述：海水潮起潮落，江河日食奔腾。这些运动的水也是有能量的，它们也是可以做功的，也是可以为人所用的。
教师口述：有时狂风可将路边的树枝吹断，或给人们带来其他负面影响。但反过来看，这说明风也是可以做功的，控制好它做功的方向，也是可以为人所用的。
教师活动：播放视频《水轮机》。
教师活动：设问水轮机工作过程中，能量的转化。
学生活动：学生之间讨论老师所提问题。
教师活动：播放水利水电的视频,讲解水电站能量的转化。
教师活动：展示风车的相关图片。
教师活动：大体讲解风力发电机能量的转化。
典题剖析
例1 如图是小朋友玩蹦蹦床的情景，对他们在上升和下落过程中的能量转化，下列分析正确的是（ ）
A. 小孩在空中上升的过程中动能转化为重力势能
B. 小孩在空中下落的过程中动能转化为重力势能
C. 小孩从接触蹦蹦床到下落到最低处的过程中弹性势能转化为动能
D. 小孩被蹦蹦床弹起的过程中弹性势能转化为重力势能
答案：A
例2 行驶中的汽车制动后滑行一段距离，最后停下；流星在夜空中坠落并发出明亮的光焰；降落伞在空中匀速下降；条形磁铁在下落过程中穿过闭合线圈，线圈中产生电流。上述不同现象中所包含的相同的物理过程是（ ）
A. 物体克服阻力做功
B. 物体的动能转化为其他形式的能
C. 物体的势能转化为其他形式的能
D. 物体的机械能转化为其他形式的能
答案：AD
例3 甲站在0.5 m/s匀速上行的自动扶梯上，乙站在0.7 m/s匀速下行的自动扶梯上。甲、乙两人质量相等，甲上行中动能________(填“增加”“不变”或“减少”)。某时刻他们的位置如图所示，该时刻甲的重力势能________乙的重力势能，甲的机械能________ (填“大于”“等于”或“小于”) 乙的机械能。
答案：不变；等于；小于
课堂小结
2 / 2