五、机械能及其转化优质公开课教案

11.4

机械能及其转化教学设计

一、教学目标

1.知识与技能

（1）知道机械能包括动能和势能。

（2）

能正确理解有关动能和势能之间相互转化的简单现象。

（3）初步了解机械能守恒的含义。

2.过程与方法

通过观察和实验，培养学生观察能力和分析归纳能力。

3.情感态度和价值观

（1）关心机械能与人们生活的联系，有将机械能应用于生活的意识。

（2）培养学生具有爱国意识。

二、重点、难点

理解动能和势能之间的相互转化；了解机械能守恒。

三、教学准备

滚摆、单摆、模拟过山车器材、电教平台，自制课件

四、教学过程：

一、课前导入：

教师利用事先准备好的演示器材，请一个同学上讲台完成一个小游戏，让同学们认真观察并思考游戏里面的科学道理。

如图，将小钢球或铁锁固定在细线的一端,，线的另一端系在铁架台上，使小钢球与细线形成一个摆。让一个同学的鼻子靠近铁架台的小钢球处释放,小钢球(铁锁)摆动过程中能否碰到该同学的鼻子，提醒注意安全，并思考其中的科学

莫金明

道理.

二、课前延伸：

(1)什么是动能？动能的大小与哪些因素有关？

(2)什么是重力势能？重力势能的大小与哪些因素有关？

(3)什么是弹性势能？弹性势能的大小与哪些因素有关？

三、顺势利导：

根据上一节课的练习题，空中飞行的飞机具有什么能？从而引出了机械能的定义。

四、创设情景，得出新知

（1）篮球下落过程。

1、

通过观察篮球下落过程，分析皮球在下落过程中，篮球的能量有何变化？

2、

篮球刚开始下落时具有重力势能，然后重力势能减小，转化为动能，刚刚要接触地面时动能达到最大，一接触地面后，动能减少，弹性势能增加。当篮球下降到最低点时，动能为零。弹性势能达到最大。这时篮球回复形变，弹性势能减小，动能增大。篮球回复形变时弹性势能为零，动能最大；然后篮球上升动能减小，重力势能增加，到达最高点时动能为零，重力势能最大。

3、

通过现实生活常见的现象分析得出，物理的动能和势能是可以相互转化的。

（2）滚摆实验。

如图所示,将滚摆卷起后释放,让学生观察分析:

①滚摆在最高处时具有什么能? ②释放后观察滚摆的高度、速度、质量的变化，分别分析滚摆下降和上升过程中动能、势能的变化情况。

③动能和重力势能之间是否可以相互转化? 学生进行实验并回答问题: ①重力势能. ②下降时:质量不变、高度变小、速度变大、重力势能变小、动能变大，减小的重力势能变成了动能.

上升时:质量不变、高度变大、速度变小、重力势能变大、动能变小，减小的动能变成了重力势能. ③并且进一步分析得出动能和重力势能之间可以相互转化，忽略阻力时，机械能守恒。

（3）单摆实验：

如图所示，将单摆的摆球置于A处然后释放，摆球就可以在A，B，C之间来回摆动。

①摆球在哪些位置高度最高? ②摆球在哪些位置速度最大? ③分析摆球从A~B运动过程中,动能、势能的变化情况. ④分析摆球从B~C运动过程中,动能、势能的变化情况. 学生进行实验并回答问题: ①摆球在A,C处高度最高，具有的重力势能最大。

②摆球在B处速度最大，具有的动能最大。

③摆球从A~B运动过程中，重力势能不断减小，动能不断变大，是重力势能不断转化为动能。

④摆球从B~C运动过程中，重力势能不断增大，动能不断减小，是动能不断转化为重力势能。

总结：动能和重力势能之间可以相互转化，忽略阻力时，机械能守恒。

最后得出机械能守恒的定义：

如果只有动能和势能相互转化，尽管动能和势能大小会变化，但机械能的总和不变，或者说机械能是守恒的。

说明：1、机械能守恒是有条件的，只有重力或弹力做功时，机械能是守恒的。

2、在动能和势能相互转化中，若受摩擦等阻力，则机械能的总和减少。

3、“在光滑面上”、“不计空气阻力”等文字，表示没有摩擦等阻力，此

时机械能总和可看作是不变的。

五、联系生活实际

生活中还有很多关于动能和势能相互转化的现象，请同学们举出几个实例，并运用所学知识分析过程中能量的转化情况。

1、

让学生讨论说说生活中的有关动能和势能相互转化的例子。

2、

教师利用课件展示生活的例子：过山车，滑板，射箭，蹦床，撑竿跳高等，让学生说出它们之间的能量是怎么转化的

3、

观看视频，分析人造地球卫星在运行过程中的能量转化。

人造地球卫星大家并不陌生，然而围绕人造卫星，同学们还有许多的谜没有揭开。人造卫星绕地球沿椭圆轨道运行，它的位置离地球有时近、有时远。（出示我国发射的第一颗人造卫星轨道图）现以我国发射的第一颗人造卫星为例，它离地球最近时（此处叫近地点）离地面439公里，离地球最远时（此处叫远地点）离地面高度是2384公里，它绕地球一周的时间是114分钟。它在近地点时，速度最大，动能最大；此时离地面最近，重力势能最小。卫星由近地点向远地点运行时动能减小，重力势能增大，动能向重力势能转化。直到远地点时，动能最小，重力势能最大。卫星由远地点向近地点运行时，重力势能向动能转化。在卫星运行过程中，不断地有动能和势能的相互转化。

六、水能和风能

请学生观看视频，认识自然界存在的机械能。指出：水能和风能是水或者空气因为运动或者位置高而具有的机械能。

修筑拦河坝可以提高坝前上游的水位，水位越高，水的重力势能就越大。这样水从坝上落下时转化成的动能就越大，水推动坝下方的水轮机转动，水轮机又带动发电机发电，水能最终转化为电能。

利用风能做功主要是靠风车，也可以用风车的转动带动发电机发电。利用

风能不会有环境污染，但风能不稳定，不像拦河坝那样能把“风能”储存起来。

在水(风)力发电站，将水(风)的机械能转化为电能。

七、机械能及其转化的应用展示

展示蛇形摆，让学生感受到知识的奥妙，吸引学生不断的追求知识。

八、巩固练习：

1、跳伞运动员在空中匀速下落时，重力势能

，动能

，机械能

。

2、小明从光滑的滑梯上下滑过程中，下列说法正确的是（不计空气阻力）（

）

A、重力势能减小，动能增加，机械能不变。

B、重力势能增加，动能减小，机械能不变。

C、重力势能增加，动能不变，机械能增加。

D、重力势能减小，动能不变，机械能减小。

3．在水平街道上匀速行驶的洒水车，一边行驶一边向道路上洒水。下列关于其机械能变化的说法中正确的是（

）

A．动能不变，机械能减小

B．动能减小，机械能减小

C．动能不变，机械能不变

D．动能减小，机械能增大

4．小红按照图示情景作了一个有趣的实验。铁锁由接触鼻子的位置a开始，沿弧线abc向另一侧的最高点c运动的过程中，关于它的动能大小，下列说法中正确的是

（

）

A．铁锁在位置a有最大的动能

B．铁锁在位置b有最大的动能

C．铁锁在位置c有最大的动能

D．铁锁在a、b、c三处的动能相同

5. 如图所示，用手捻动滚摆使摆线缠在轴上，滚摆升到最高点，放开手可以看到滚摆下降，越转越快，到达底端后，滚摆又向上运动，对于滚摆的运动，下列说法正确的是(

) A.

在滚摆下降的过程中，它的动能减小，重力势能增加

B. 在滚摆上升的过程中，它的的重力势能减小，动能增加

C. 在滚摆下降的过程中，它的动能增加，重力势能减小

D. 在滚摆上升的过程中，它的重力势能增加，动能增加

九、课堂小结：

请同学们总结一下,本节课你学到了哪些知识,有哪些收获? 十、板书设计

1、

机械能

2、

动能和势能的相互转化

3、

机械能守恒

4、

水能和风能

十一、课堂反思：