第4节机械能及其转化教学设计实例

地区： 辽宁省 - 朝阳市 - 双塔区

学校：朝阳市第二十二中学

第4节　机械能及其转化 初中物理       人教2011课标版

知识与技能：

1、 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。  

2、 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：   

1、 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。                

2、 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。    

 学生刚学了动能和势能的基本概念，能确认运动的物体具有动能，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

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。

1、 呈现课题

2、 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。

3、 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。  

1、 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）。 

2、 动能和重力势能之间的相互转化

（1）、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。  

（2）、演示单摆实验并播放视频。    引导学生根据以上模式分析能量的转化。 

（3）、引导学生观看教材     讨论、分析能的相互转化。 

3、《想想做做》    播放视频，分析能的转化。   

提出问题：铁锁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：铁锁会与空气摩擦，受到空气阻力的作用，一部分动能或重力势能转化成了 空气和铁锁的内能，总的机械能损失了一些（不守恒）。    这样就不难解释滚摆和单摆为什么最终会停下来的原因了————滚摆、单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。   

教材最后一小段：“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、单摆就不会停止，铁锁摆回时也会

碰到（接触到）鼻子的。（因为机械能守恒）

4、 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？

（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。   

第4节　机械能及其转化

第4节　机械能及其转化

1、 呈现课题

2、 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。

3、 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。  

1、 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）。 

2、 动能和重力势能之间的相互转化

（1）、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。  

（2）、演示单摆实验并播放视频。    引导学生根据以上模式分析能量的转化。 

（3）、引导学生观看教材     讨论、分析能的相互转化。 

3、《想想做做》    播放视频，分析能的转化。   

提出问题：铁锁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：铁锁会与空气摩擦，受到空气阻力的作用，一部分动能或重力势能转化成了 空气和铁锁的内能，总的机械能损失了一些（不守恒）。    这样就不难解释滚摆和单摆为什么最终会停下来的原因了————滚摆、单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。   

教材最后一小段：“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、单摆就不会停止，铁锁摆回时也会

碰到（接触到）鼻子的。（因为机械能守恒）

4、 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？

（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。