第4节机械能及其转化优质课教案内容

地区： 河北省 - 衡水市 - 武强县

学校：武强县实验第二中学

第4节　机械能及其转化 初中物理       人教2011课标版

一、知识与技能

1、理解机械能的概念，理解各种机械能之间的相互转化，知道机械能守恒的条件。

2、了解天然的机械能——水能、风能以及人类对它们的开发利用。

3、能用机械能之间的相互转化解释日常生活中的一些现象。

二、过程与方法

通过观察和实验，认识动能和势能的转化过程，分析人类对机械能的实际应用。

三、情感、态度与价值观

1、通过介绍利用水能、风能发电的实例使学生认识到物理知识在实际生产、生活中得到了广泛的应用。

2、培养学生关注生活、关注科技的良好意识，激发学生的求知欲。

学生已具有初步的探究能力、分析问题和解决问题的能力，而且通过前面功和能的学习已经能准确判断动能和势能，为这节的学习打下了基础，因此我准备大胆放手，开展自主的、合作的、探究性的学习，充分发挥学生的主动性和创造性，自主完成学习任务，实现自我发展，我做学生学习的组织者、引导者、参与者、分享者，但学生抽象思维还不成熟，我应用多媒体动画、图片等为学生创设情景、增强直观性和形象性，实现由感性到理性的飞跃。从而达到多种教学方法的优化组合。

重点：动能和势能的相互转化分析。

难点：机械能守恒。

教师操作溜溜球，吸引学生注意。并请学生思考，溜溜球在松手后，为什么能够不停地上下来回运动？（切回主题）

生：因为溜溜球具有能量，在运动过程中有能量的转化。

师： 前一节课我们学习了动能和势能，这一节课我们就一起来探究动能和势能的转化。

知识点1：机械能及其转化。

1、探究滚摆中动能和势能的变化。

       教师出示滚摆（参照教材P71页《想想做做》的图11.4-2甲），并简单介绍滚摆的构造及实验的操作方法。实验前教师应事先在摆轮的侧面某处涂上红色标志，并提醒学生观察红色标志，可以判断摆轮转动的快慢，同时观察滚摆的高度如何变化,分析动能、重力势能如何变化。

      生讨论并回答，师引导学生分析并叙述：开始释放滚摆时，滚摆在最高点静止，此时滚摆只有重力势能，没有动能。滚摆下降时其高度降低，重力势能减少；滚摆旋转着下降，而且越转越快，其动能越来越大。滚摆到最低点时，转动最快，动能最大；其高度最低，重力势能最小。在滚摆下降的过程中，其重力势能逐渐转化为动能。

       然后仿照上述分析，教师引导学生回答滚摆上升过程中的能量转化：上升过程中，滚摆的动能逐渐转化为重力势能。

       教师总结：滚摆上下摆动的过程中，动能和重力势能相互转化。

2、机械能及其相互转化。

        教师引导学生做教材P71页《想想做做》图11.4-2乙中的实验，并请学生分析小球在摆动过程中动能和势能的相互转化。

       生：图乙中，小球在A点时，具有重力势能，向下运动到B点的过程中，高度减小，速度增大，重力势能减小，动能增大，重力势能转化为动能；由B点向C点运动的过程中，速度减小，高度增大，动能变小，重力势能增大，动能转化为重力势能；由C点运动到B点的过程中，高度减小，速度增大，重力势能变小，动能增大，重力势能转化为动能；再由B点向A点运动的过程中，速度减小、高度增大，动能变小，重力势能增大，动能转化为重力势能。

      教师总结：从上面这两个实验探究的分析中可以看出，它们的共同特点是动能和势能之间相互转化。动能、重力势能、弹性势能统称为机械能。（可再次强调动能是物体运动具有的能量，势能是存储着的能量。）

板书：(1)动能、重力势能、弹性势能统称为机械能。

           (2)动能和势能之间可以相互转化。

知识点2：机械能守恒。

       教师请一个学生参与进行教材P72页《想想做做》实验，强调他头千万不要移动，保持镇定（活跃气氛，其他同学替他捏把汗）。请其他学生注意观察，并认真分析、思考。

       实验后，学生回答，教师点评：由于铁锁在摆动过程中要克服阻力做功，机械能不断减小，因此，上升的高度越来越小，不会碰到鼻子。

       师：要是没有阻力的话，那么铁锁再次摆回的高度与原先的高度相同吗？

       生：相同。

       师： 为什么？

       生：机械能总量没有变化。

板书：如果只有动能和势能相互转化时，那么机械能的总和不变，即机械能守恒。

例题：（多媒体展示）如图所示，小球沿轨道由静止从A处运动到D处的过程中，忽略空气阻力和摩擦力，仅有动能和势能互相转化，则（ ）

A、小球在A处的动能等于在D处的动能。

B、小球在A处的动能大于在D处的动能。

C、小球在B处的机械能小于在C处的机械能。

D、小球在B处的机械能等于在C处的机械能。

      解析：小球在运动过程中由于忽略空气阻力和摩擦力，所以小球的机械能保持不变，只是在动能与重力势能之间相互转化。由A到B和由C到B过程中重力势能转化为动能，而由B到C和由B到D过程是动能转化为重力势能，在机械能保持不变的情况下，D处高度小于A处高度，故A处小球的重力势能大于D处小球的重力势能，所以D处小球的动能大于A处小球的动能，正确的选项只有D。

       答案：D

       师： 用多媒体课件展示教材P73页《科学世界》——“人造地球卫星的机械能转化”，引导学生关注科技、热爱科技，激发学生的科学创新精神。同时请同学们分析,机械能如何变化的？

知识点3：水能和风能的利用。

        教师播放“水力发电厂”和“风力发电厂”的照片或视频，简单介绍我国和本地水能、风能开发的成就，引导学生思考水力发电机和风力发电机工作的时候，能量是如何转化的。

       教师总结：水力发电机工作时是将水的势能（或机械能）转化为电能；风力发电机工作时是将空气的动能（或机械能）转化为电能。目前节约能源、开发能源是人类面临的重大课题，而风能和水能是自然界中最常见的环保能源，这两种能源都有着广阔的发展前景。

师：多媒体展示当堂检测。

生：先做练习，然后讨论。

师：分析总结。

1.从教材习题中选取。

2.完成练习册本课时的习题。

       结束语： 通过这节课的探究学习，大家收获确实不少，我们知道了动能、势能可以相互转化。而且还发现，如果只有动能和势能相互转化时，机械能的总量守恒。而实际中机械能不断地减小，是因为受到阻力的作用。机械能的转化在生产、生活中应用广泛。总之，学习物理的一个重要方法是要善于观察生活中的现象，勤于思考，利用身边的器材做些实验可以帮助我们理解物理知识。

第4节　机械能及其转化

第4节　机械能及其转化

教师操作溜溜球，吸引学生注意。并请学生思考，溜溜球在松手后，为什么能够不停地上下来回运动？（切回主题）

生：因为溜溜球具有能量，在运动过程中有能量的转化。

师： 前一节课我们学习了动能和势能，这一节课我们就一起来探究动能和势能的转化。

知识点1：机械能及其转化。

1、探究滚摆中动能和势能的变化。

       教师出示滚摆（参照教材P71页《想想做做》的图11.4-2甲），并简单介绍滚摆的构造及实验的操作方法。实验前教师应事先在摆轮的侧面某处涂上红色标志，并提醒学生观察红色标志，可以判断摆轮转动的快慢，同时观察滚摆的高度如何变化,分析动能、重力势能如何变化。

      生讨论并回答，师引导学生分析并叙述：开始释放滚摆时，滚摆在最高点静止，此时滚摆只有重力势能，没有动能。滚摆下降时其高度降低，重力势能减少；滚摆旋转着下降，而且越转越快，其动能越来越大。滚摆到最低点时，转动最快，动能最大；其高度最低，重力势能最小。在滚摆下降的过程中，其重力势能逐渐转化为动能。

       然后仿照上述分析，教师引导学生回答滚摆上升过程中的能量转化：上升过程中，滚摆的动能逐渐转化为重力势能。

       教师总结：滚摆上下摆动的过程中，动能和重力势能相互转化。

2、机械能及其相互转化。

        教师引导学生做教材P71页《想想做做》图11.4-2乙中的实验，并请学生分析小球在摆动过程中动能和势能的相互转化。

       生：图乙中，小球在A点时，具有重力势能，向下运动到B点的过程中，高度减小，速度增大，重力势能减小，动能增大，重力势能转化为动能；由B点向C点运动的过程中，速度减小，高度增大，动能变小，重力势能增大，动能转化为重力势能；由C点运动到B点的过程中，高度减小，速度增大，重力势能变小，动能增大，重力势能转化为动能；再由B点向A点运动的过程中，速度减小、高度增大，动能变小，重力势能增大，动能转化为重力势能。

      教师总结：从上面这两个实验探究的分析中可以看出，它们的共同特点是动能和势能之间相互转化。动能、重力势能、弹性势能统称为机械能。（可再次强调动能是物体运动具有的能量，势能是存储着的能量。）

板书：(1)动能、重力势能、弹性势能统称为机械能。

           (2)动能和势能之间可以相互转化。

知识点2：机械能守恒。

       教师请一个学生参与进行教材P72页《想想做做》实验，强调他头千万不要移动，保持镇定（活跃气氛，其他同学替他捏把汗）。请其他学生注意观察，并认真分析、思考。

       实验后，学生回答，教师点评：由于铁锁在摆动过程中要克服阻力做功，机械能不断减小，因此，上升的高度越来越小，不会碰到鼻子。

       师：要是没有阻力的话，那么铁锁再次摆回的高度与原先的高度相同吗？

       生：相同。

       师： 为什么？

       生：机械能总量没有变化。

板书：如果只有动能和势能相互转化时，那么机械能的总和不变，即机械能守恒。

例题：（多媒体展示）如图所示，小球沿轨道由静止从A处运动到D处的过程中，忽略空气阻力和摩擦力，仅有动能和势能互相转化，则（ ）

A、小球在A处的动能等于在D处的动能。

B、小球在A处的动能大于在D处的动能。

C、小球在B处的机械能小于在C处的机械能。

D、小球在B处的机械能等于在C处的机械能。

      解析：小球在运动过程中由于忽略空气阻力和摩擦力，所以小球的机械能保持不变，只是在动能与重力势能之间相互转化。由A到B和由C到B过程中重力势能转化为动能，而由B到C和由B到D过程是动能转化为重力势能，在机械能保持不变的情况下，D处高度小于A处高度，故A处小球的重力势能大于D处小球的重力势能，所以D处小球的动能大于A处小球的动能，正确的选项只有D。

       答案：D

       师： 用多媒体课件展示教材P73页《科学世界》——“人造地球卫星的机械能转化”，引导学生关注科技、热爱科技，激发学生的科学创新精神。同时请同学们分析,机械能如何变化的？

知识点3：水能和风能的利用。

        教师播放“水力发电厂”和“风力发电厂”的照片或视频，简单介绍我国和本地水能、风能开发的成就，引导学生思考水力发电机和风力发电机工作的时候，能量是如何转化的。

       教师总结：水力发电机工作时是将水的势能（或机械能）转化为电能；风力发电机工作时是将空气的动能（或机械能）转化为电能。目前节约能源、开发能源是人类面临的重大课题，而风能和水能是自然界中最常见的环保能源，这两种能源都有着广阔的发展前景。

师：多媒体展示当堂检测。

生：先做练习，然后讨论。

师：分析总结。

1.从教材习题中选取。

2.完成练习册本课时的习题。

       结束语： 通过这节课的探究学习，大家收获确实不少，我们知道了动能、势能可以相互转化。而且还发现，如果只有动能和势能相互转化时，机械能的总量守恒。而实际中机械能不断地减小，是因为受到阻力的作用。机械能的转化在生产、生活中应用广泛。总之，学习物理的一个重要方法是要善于观察生活中的现象，勤于思考，利用身边的器材做些实验可以帮助我们理解物理知识。