機械能及其轉化教學設計【學情分析】本節課是在學習了動能和勢能的基本概念的基礎上，針對機械能及其轉化的教學課。對于學生來說，動能和勢能方面的知識比較抽象，較難理解，學生通過直接的理性分析得到應有結論的能力有待培養。本節課既是對機械能知識的學習、深化和提高，也是對高中階段機械能守恒知識的準備和鋪墊。【教材分析與處理】一、教材分析與處理本節內容由“機械能及其轉化”“水能和風能的利用”兩部分構成，教學的重點是動能和勢能之間的相互轉化。教學的關鍵是“實例分析”，所以在指導學生學習的過程中，要注意聯系機械能轉化在生產、生活中的應用，要學生明確機械能變化的具體過程，學會分析機械能的轉化。通過實驗和實例讓學生感受到機械能轉化知識在實際應用中的價值。對于本節課的教學，要注意做到“三個注重”。在教學過程中，第一要注重實驗教學。利用與教材內容相適應的演示實驗引導學生從感性入手，明確實驗的目的，清楚具體的過程。結合觀察到的實驗現象，從速度的變化、高度的變化到能量的變化各個角度去認知能量的轉化。第二要注重實例分析。讓學生分析、討論生活中的實例，如過山車運行、玩蹦蹦床、拍皮球等過程中物體高度、速度和彈性形變程度的變化，進而討論動能和勢能的變化情況。引導學生掌握分析問題的科學方法，強化學生的感悟、理解、應用進程。通過視頻播放我國水能和風能利用情況，使學生不僅了解水力發電過程（能量的轉化），也使學生對我國在這方面取得的成就感到自豪，使學生的愛國之感油然而生。第三要注重初、高中知識的銜接。對機械能守恒和機械能不守恒的常見情況進行引導分析，激勵學生積極思考，拓展學生對知識的認識。二、教學目標知識和技能：1、知道機械能包括動能和勢能。2、能用實例說明動能和勢能之間可以相互轉化，能解釋有關動能、重力勢能、彈性勢能之間相互轉化的簡單現象。3、初步了解機械能守恒的含義。4、通過水能和風能的利用知道人類如何利用機械能轉化來解決實際問題。過程與方法：1、通過觀察和實驗，認識動能和勢能之間的相互轉化的過程。2、動手設計實驗，勇于探索自然現象和身邊的物理道理。情感態度與價值觀：1、關心機械能與人們生活的聯系，有將機械能應用于生活的意識。2、培養學生具有愛國意識。三、教學重點知道動能、重力勢能和彈性勢能統稱機械能;通過實驗和實例分析，知道動能和勢能可以相互轉化。四、教學難點通過實驗和實例知道動能和勢能是如何相互轉化的?！窘虒W媒體】多媒體課件、自制教具、實驗器材（滾擺、鐵鎖、細繩、溜溜球、 鐵架臺、 鋼球、 細線、帶彈簧的斜面）【教法、學法與教學手段】通過實驗、視頻、動畫為學生認識和分析動能與勢能的相互轉化提供直觀感性材料。為學生提供一種分析動能和勢能相互轉化的思維方法：高度換速度，形變換兩“度”（即高度和速度）。以高度的降低換取速度的增加，反之亦然，以高度的降低或速度的減小來換取物體形變的發生或增大，反之亦然。利用多媒體教學的優勢為學生提供資源支持，加大容量，增加練習機會，感悟不同現象中的動能和勢能的轉化?！窘虒W課時】2課時【教學過程】【導入新課】教師活動：手持粉筆頭高高舉起。提問：被舉高的粉筆具不具有能量？為什么？學生活動：學生回答提問后，再引導學生分析粉筆頭下落的過程。首先提出當粉筆頭下落路過某點時，粉筆頭具有什么能量？（此時既有重力勢能，又有動能）繼而讓學生比較在該位置和起始位置，粉筆頭的重力勢能和動能各有什么變化？（重力勢能減少，動能增加）在粉筆頭下落的過程，重力勢能和動能都有變化，指出自然界中動能和勢能變化的事例很多。設計意圖：從身邊的實驗出發，充分調動學生參與課堂教學的積極性。【新課教學】教師活動：機械能是一種常見的能量形式，因而它的單位與能量的單位一致，也是焦耳。練一練：若一只飛行的燕子的機械能為11J，重力勢能是5J，那么其動能大小是多少？一、機械能1、定義：物體由于位置變化而做功具有的能統稱為機械能。即動能和勢能統稱為機械能。2、包括：動能和勢能3、大?。?、 理解：一個物體的機械能是動能和勢能的統稱，只具有動能或只具有勢能或同時具有動能和勢能，度可以說物體具有機械能。機械能是宏觀物體發生機械運動時所具有的能，是宏觀形式的能。設計意圖：增加學生對機械能的認識和理解。動能和重力勢能的轉化：教師活動：之所以把動能、勢能統稱為機械能，是因為動能和勢能可以相互轉化，滾擺和單擺是動能和勢能可以相互轉化的常見實例。下面通過實驗分析實例中動能和勢能如何相互轉化的？1、探究活動一：如圖1，將滾擺卷起后釋放，讓學生觀察分析：滾擺在最高處時具有什么能？釋放后觀察滾擺的高度、速度、質量的變化。分別分析滾擺下降和上升過程中動能、勢能的變化情況。動能和重力勢能之間是否可以相互轉化？學生活動：學生進行實驗并回答問題：重力勢能。下降時：質量不變、高度變小、速度變大、重力勢能變小、動能變大，減小的重力勢能變成了動能。上升時：質量不變、高度變大、速度變小、重力勢能變大、動能變小。減小的動能變成了重力勢能。動能和重力勢能之間可以相互轉化。2、探究活動二：如圖2，將單擺的擺球置于A處，然后釋放。擺球就可以在A、B、C之間來回擺動。擺球在哪些位置高度最高？擺球在哪些位置速度最大？分析擺球從AB運動過程中，動能、勢能的變化情況。分析擺球從BC運動過程中，動能、勢能的變化情況。學生活動：學生進行實驗并回答問題：擺球在A、C處位置最高，具有的重力勢能最大。擺球在B處速度最大，具有的動能最大。擺球從AB運動過程中，重力勢能不斷減小，動能不斷變大，是重力勢能不斷轉化為動能。擺球從BC運動過程中，重力勢能不斷增大，動能不斷減小，是動能不斷轉化為重力勢能?？偨Y：二、動能和重力勢能的轉化：動能轉化為重力勢能：表現形式：動能轉化為重力勢能，動能減小，重力勢能增加，表現為同一物體的v在不斷減小，動能減小，h不斷增加，重力勢能增加，動能轉化為重力勢能。重力勢能轉化為動能：表現形式：重力勢能轉化為動能，重力勢能減小，動能增加，表現為同一物體的h在不斷減小，重力勢能減小，v不斷增加，動能增加，重力勢能轉化為動能。設計意圖：使學生初步形成能量轉化的意識。通過精心設計的問題，激活學生的思維，提高學生參與課堂教學的積極性和有效性。教師活動：滾擺和單擺實驗都有力說明了動能和重力勢能可以相互轉化。你能舉出幾個類似的例子嗎？點評學生回答，課件展示過山車、蕩秋千設計意圖：利用學生身邊的物品實驗，調動學生學習熱情和參與討論積極性。體現生活處處有物理，培養學生的歸納總結能力。3、探究活動三：按下圖3進行實驗。手持著木球將彈簧片推彎，而后突然釋放木球，觀察到什么現象？在此過程中，涉及哪些能量的轉化？讓木球從斜槽上端滾下，觀察木球碰擊彈簧片的過程。分析圖3中，木球從甲乙圖和乙丙圖能量轉化的過程。學生活動：學生進行實驗并回答問題：觀察到木球在彈簧片的作用下在水平槽內運動。在此過程中，彈簧的彈性勢能轉化為木球的動能。從甲乙圖中，木球的動能轉化為彈簧的彈性勢能。從乙丙圖中彈簧的彈性勢能轉化為木球的動能?？偨Y：三、動能和彈性勢能的轉化：動能和彈性勢能的轉化：表現形式：動能轉化為彈性勢能，動能減小，彈性勢能增加，表現為同一彈性物體的v在不斷減小，動能減小，不斷增大，彈性勢能增加，動能轉化為彈性勢能。彈性勢能和動能的轉化：表現形式：彈性勢能轉化為動能，彈性勢能減小，動能增加，表現為同一彈性物體的在不斷減小，彈性勢能減小，v為不斷增大，動能增加，彈性勢能轉化為動能。設計意圖：通過精心設計的問題，激活學生的思維，提高學生參與課堂教學的積極性和有效性。教師活動：教師演示乒乓球下落上升過程中能量怎樣轉化？學生活動：回答：乒乓球從上方某點下落到接觸地面之前：重力勢能轉化為動能；接觸地面到形變最大：動能轉化為彈性勢能 乒乓球回復原狀：彈性勢能轉化為動能； 離開上升：動能轉化為重力勢能。設計意圖：利用學生身邊的物品實驗，調動學生學習熱情和參與討論積極性。體現生活處處有物理，培養學生的歸納總結能力。教師活動：鐵鎖擺回時會碰到你的鼻子嗎？介紹做法，讓兩個學生演示體會。引導學生注意觀察現象。這表明鐵鎖的機械能總量變大還是變?。繛槭裁矗考僭O沒有阻力,會怎么樣呢?學生活動：學生演示，認真觀察。沒有打到鼻子，鐵鎖越擺越低。變小，有空氣阻力和摩擦。若沒有阻力，機械能不變。歸納：四、機械能守恒：定義：如果物體只有動能和勢能的相互轉化，機械能總量保持不變，叫機械能守恒。（即不考慮摩擦和阻力做功）動能與勢能轉化問題的分析：首先分析決定動能大小的因素，決定重力勢能（或彈性勢能）大小的因素看動能和重力勢能（或彈性勢能）如何變化。還要注意動能和勢能相互轉化過程中的能量損失和增大如果除重力和彈力外沒有其他外力做功（即：沒有其他形式能量補充或沒有能量損失），則動能勢能轉化過程中機械能不變。題中如果有“在光滑斜面上滑動”則“光滑”表示沒有能量損失機械能守恒；“斜面上勻速下滑”表示有能量損失機械能不守恒。設計意圖：利用學生身邊的物品實驗，調動學生學習熱情和參與討論積極性。體現生活處處有物理，培養學生的歸納總結能力教師活動：擴大視野“科學世界”人造地球衛星人造地球衛星在太空運行，只有動能和勢能的轉化，機械能是守恒的。動畫播放人造地球衛星的運行。思考：衛星運行過程中機械能是否守恒？衛星從遠地點向近地點運動時重力勢能、動能、速度分別怎么變化？衛星在什么時候動能最大？什么時候重力勢能最大？學生活動：學生閱讀并思考后回答：守恒，因為衛星在太空運行，沒有空氣阻力，只有動能和勢能之間的相互轉化。重力勢能增大，動能減小，速度減小。在近地點時動能最大，在遠地點時重力勢能最大。設計意圖：小實驗、動畫拉近了物理知識于學生的距離，增加了學習的趣味性。又培養了學生總結、歸納能力，語言表達能力。五、水能和風能的利用教師活動：講述：自然界的流水和風蘊含巨大的能量。課件展示流水和風的能量。人類對水能和風能的利用主要是發電，它們清潔無污染，是人們大力發展的理想能源。組織學生自學“水能和風能的利用”，了解人們利用水能和風能的方法和歷程。學生活動：觀看圖片，認識流水和風能夠做功，蘊含的能量巨大。了解水力發電、建立風車田發電。設計意圖：借助課件將學生不感興趣的內容呈現出來，培養學生關注科學、關心社會發展的意識。【練習】1一輛城市綠化灑水車，在一條平直的高架路上勻速行駛，當它一邊灑水一邊行駛時，它的動能________，重力勢能_____ ，機械能 。（填增大減小或不變)2.小孩在蕩秋千游戲中，從最低處蕩到最高處，能量轉化正確的是: A.動能增大，重力勢能增大 B.動能減小，重力勢能增大C.動能不變，重力勢能增大 D.動能不變，重力勢能不變3.下列情況中,重力勢能轉化為動能的是( ) A.在水平面上滾動的小球 B.汽車上山 C.空中勻速下降的降落傘 D.蘋果從樹上落下 5.跳水運動員跳板跳水時，從運動員騰空跳起向上運動后再向下落入水中，若不計空氣阻力，則在整個過程中 （ ） A運動員的動能一直增大，機械能不變B運動員的重力勢能一直減小，機械能減小C運動員的動能先減小后增大， 機械能不變D運動員的重力勢能先減小后增大，機械能增大【課堂小結】這節課我們學習了機械能的概念、機械能內部之間的相互轉化、機械能的守恒以及水能和風能的利用。【作業】見課外作業本