《機(jī)械能及其轉(zhuǎn)化》教學(xué)設(shè)計(jì)

《機(jī)械能及其轉(zhuǎn)化》教學(xué)設(shè)計(jì)教材分析本節(jié)內(nèi)容由“機(jī)械能及其轉(zhuǎn)化”“水能和風(fēng)能的利用”兩部分構(gòu)成，教學(xué)的重點(diǎn)是動(dòng)能和勢(shì)能之間的相互轉(zhuǎn)化。為了能夠從能量轉(zhuǎn)化與守恒的觀點(diǎn)將動(dòng)能和勢(shì)能聯(lián)系起來，可以讓學(xué)生分析、討論生活現(xiàn)象，如蕩秋千、跳蹦蹦床、拍皮球等過程中物體高度、速度的變化，進(jìn)而討論動(dòng)能和勢(shì)能的變化情況，引出動(dòng)能和勢(shì)能的轉(zhuǎn)化規(guī)律。二、教學(xué)目標(biāo)（一）知識(shí)與技能1．知道動(dòng)能、重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能統(tǒng)稱為機(jī)械能。2．能通過實(shí)驗(yàn)或?qū)嵗?，認(rèn)識(shí)物體的動(dòng)能和勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化。能解釋與機(jī)械能轉(zhuǎn)化有關(guān)的現(xiàn)象。3．通過實(shí)例認(rèn)識(shí)能量可以從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，不同形式的能量可以互相轉(zhuǎn)化。（二）過程與方法1．通過觀察和實(shí)驗(yàn)，認(rèn)識(shí)動(dòng)能和勢(shì)能之間的相互轉(zhuǎn)化的過程。2．通過動(dòng)手設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，勇于探索自然現(xiàn)象和身邊的物理道理。（三）情感態(tài)度與價(jià)值觀1．通過水能和風(fēng)能的利用，知道人類如何利用機(jī)械能的轉(zhuǎn)化與守恒解決實(shí)際問題。提高運(yùn)用機(jī)械能轉(zhuǎn)化與守恒觀點(diǎn)分析力學(xué)問題的意識(shí)。2．關(guān)心機(jī)械能與人們生活的聯(lián)系，有將機(jī)械能應(yīng)用于生活的意識(shí)。三、教學(xué)重難點(diǎn)動(dòng)能和勢(shì)能之間的相互轉(zhuǎn)機(jī)械能守恒四、教學(xué)方法本節(jié)要求學(xué)生不僅要知道動(dòng)能和勢(shì)能之間可以相互轉(zhuǎn)化，而且要了解轉(zhuǎn)化過程中遵從的規(guī)律。教學(xué)中，以滲透機(jī)械能的轉(zhuǎn)化與守恒思想為前提，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)，并利用動(dòng)畫、視頻激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使學(xué)生能夠從影響物體動(dòng)能、重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能大小的因素的角度判斷物體的機(jī)械能如何變化。五、教學(xué)用具多媒體課件、單擺、滾擺、彈簧、小球等。六、教學(xué)過程教學(xué)環(huán)節(jié)教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖導(dǎo)入新課（5分鐘）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(xué)生回答提問后，再引導(dǎo)學(xué)生分析粉筆頭下落的過程。首先提出當(dāng)粉筆頭下落路過某—點(diǎn)時(shí)，粉筆頭具有什么能量？（此時(shí)既有重力勢(shì)能，又有動(dòng)能）繼而讓學(xué)生比較在該位置和起始位置，粉筆頭的重力勢(shì)能和動(dòng)能各有什么變化？（重力勢(shì)能減少，動(dòng)能增加）在粉筆頭下落的過程，重力勢(shì)能和動(dòng)能都有變化，指出自然界中動(dòng)能和勢(shì)能變化的事例很多。學(xué)生思考并回答。從身邊的實(shí)驗(yàn)出發(fā)，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生參與課堂教學(xué)的積極性。新課教學(xué)（30分鐘）一、機(jī)械能及其轉(zhuǎn)化給出機(jī)械能的概念，重力勢(shì)能、彈性勢(shì)能統(tǒng)稱為勢(shì)能，動(dòng)能、勢(shì)能統(tǒng)稱為機(jī)械能。物體具有的機(jī)械能等于動(dòng)能、勢(shì)能兩種能量之和。之所以把動(dòng)能、勢(shì)能統(tǒng)稱為機(jī)械能，是因?yàn)閯?dòng)能和勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化，滾擺和單擺是動(dòng)能和勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化的常見實(shí)例。下面通過實(shí)驗(yàn)分析實(shí)例中動(dòng)能和勢(shì)能如何相互轉(zhuǎn)化的？1．探究活動(dòng)一：如圖1，將滾擺卷起后釋放，讓學(xué)生觀察分析：①滾擺在最高處時(shí)具有什么能？②釋放后觀察滾擺的高度、速度、質(zhì)量的變化。③分別分析滾擺下降和上升過程中動(dòng)能、勢(shì)能的變化情況。④動(dòng)能和重力勢(shì)能之間是否可以相互轉(zhuǎn)化？圖1圖22．探究活動(dòng)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?cái)[動(dòng)。①擺球在哪些位置高度最高？②擺球在哪些位置速度最大？③分析擺球從A～B運(yùn)動(dòng)過程中，動(dòng)能、勢(shì)能的變化情況。④分析擺球從B～C運(yùn)動(dòng)過程中，動(dòng)能、勢(shì)能的變化情況?？偨Y(jié)：動(dòng)能和重力勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化。3．探究活動(dòng)三：按下圖3進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。1．手持著木球?qū)椈善茝潱笸蝗会尫拍厩?，觀察到什么現(xiàn)象？在此過程中，涉及哪些能量的轉(zhuǎn)化？2．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(zhuǎn)化的過程。圖34．回顧滾擺實(shí)驗(yàn)后思考：①滾擺上下運(yùn)動(dòng)的過程中機(jī)械能總量有什么變化，為什么？②滾擺機(jī)械能總量減小的原因是什么？如果沒有摩擦和空氣阻力，機(jī)械能的總量還會(huì)不會(huì)變化？總結(jié)：在動(dòng)能和勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化的過程中，如果沒有摩擦和空氣阻力則機(jī)械能的總量保持不變，這就是機(jī)械能守恒定律。思考：乒乓球落地后又彈起來，為什么達(dá)不到原來的高度，能量是怎么轉(zhuǎn)化的？介紹人造地球衛(wèi)星在運(yùn)行過程中發(fā)生的動(dòng)能和勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化。思考：①衛(wèi)星運(yùn)行過程中機(jī)械能是否守恒？②衛(wèi)星從遠(yuǎn)地點(diǎn)向近地點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)重力勢(shì)能、動(dòng)能、速度分別怎么變化？③衛(wèi)星在什么時(shí)候動(dòng)能最大？什么時(shí)候重力勢(shì)能最大？學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)并回答問題：①重力勢(shì)能。②下降時(shí)：質(zhì)量不變、高度變小、速度變大、重力勢(shì)能變小、動(dòng)能變大，減小的重力勢(shì)能變成了動(dòng)能。③上升時(shí)：質(zhì)量不變、高度變大、速度變小、重力勢(shì)能變大、動(dòng)能變小。減小的動(dòng)能變成了重力勢(shì)能。④動(dòng)能和重力勢(shì)能之間可以相互轉(zhuǎn)化。學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)并回答問題：①擺球在A、C處位置最高，具有的重力勢(shì)能最大。②擺球在B處速度最大，具有的動(dòng)能最大。③擺球從A～B運(yùn)動(dòng)過程中，重力勢(shì)能不斷減小，動(dòng)能不斷變大，是重力勢(shì)能不斷轉(zhuǎn)化為動(dòng)能。④擺球從B～C運(yùn)動(dòng)過程中，重力勢(shì)能不斷增大，動(dòng)能不斷減小，是動(dòng)能不斷轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能。學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)并回答問題：1．觀察到木球在彈簧片的作用下在水平槽內(nèi)運(yùn)動(dòng)。在此過程中，彈簧的彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為木球的動(dòng)能。2．從甲→乙圖中，木球的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為彈簧的彈性勢(shì)能。從乙→丙圖中彈簧的彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為木球的動(dòng)能。這說明動(dòng)能和彈性勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化。學(xué)生討論回答：①滾擺上升的最大高度越來越小，說明滾擺具有的機(jī)械能總量不斷減小。②滾擺機(jī)械能總量減小的原因是摩擦和空氣阻力。如果沒有摩擦和空氣阻力，機(jī)械能的總量不會(huì)變化。③動(dòng)能和彈性勢(shì)能之間可以相互轉(zhuǎn)化。學(xué)生閱讀并思考后回答：①守恒，因?yàn)樾l(wèi)星在太空運(yùn)行，沒有空氣阻力，只有動(dòng)能和勢(shì)能之間的相互轉(zhuǎn)化。②重力勢(shì)能增大，動(dòng)能減小，速度減小。③在近地點(diǎn)時(shí)動(dòng)能最大，在遠(yuǎn)地點(diǎn)時(shí)重力勢(shì)能最大。改為學(xué)生實(shí)驗(yàn)，讓他們參與實(shí)驗(yàn)探究。在試驗(yàn)中獲取知識(shí)，增長(zhǎng)本領(lǐng)。通過精心設(shè)計(jì)的問題，激活學(xué)生的思維，提高學(xué)生參與課堂教學(xué)的積極性和有效性。人造地球衛(wèi)星涉及機(jī)械能的轉(zhuǎn)化和守恒，可以拓寬學(xué)生視野。二、水能和風(fēng)能的利用請(qǐng)學(xué)生觀看圖片或者視頻，認(rèn)識(shí)自然界存在的機(jī)械能。指出：水能和風(fēng)能是水或者空氣因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)或者位置高而具有的機(jī)械能。修筑攔河壩可以提高壩前上游的水位，水位越高，水的重力勢(shì)能就越大。這樣水從壩上落下時(shí)轉(zhuǎn)化成的動(dòng)能就越大，水推動(dòng)壩下方的水輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，水輪機(jī)又帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，水能最終轉(zhuǎn)化為電能。利用風(fēng)能做功主要是靠風(fēng)車，也可以用風(fēng)車的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。利用風(fēng)能不會(huì)有環(huán)境污染，但風(fēng)能不穩(wěn)定，不像攔河壩那樣能把“風(fēng)能”儲(chǔ)存起來。展示圖片或者視頻，表現(xiàn)自然界的機(jī)械能有利也有弊。在水（風(fēng)）力發(fā)電站，將水（風(fēng)）的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。請(qǐng)學(xué)生觀看圖片或者視頻，了解水電站是怎樣使發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的，風(fēng)力發(fā)電是怎樣的。通過水能和風(fēng)能的利用，知道人類如何利用機(jī)