五、机械能及其转化教学设计和教学实录

第四节

机械能及其转化

沙雅县第三中学

陈晓玲

(一)教学目标

1、知识与技能

(1)

通过对滚摆、单摆实验的观察分析，理解动能和重力势能的相互转化。

(2)

通过引导学生举例并解释一些有关动能和重力势能、弹性势能相互转化的简单物理现象，理解动能和势能可以相互转化。

2、过程与方法

(1)

培养学生运用能的转化知识分析有关物理现象的转化。

(2)

培养学生从能量观点分析问题的意识。

3、情感与价值观

通过观看“科学世界”人造地球卫星，结合我国航天事业的发展，增强学生爱国主义情感。

(二)教学重难点

1、重点：正确引导学生进行实验，得出动能和势能可以相互转化的结论。

2、难点：指导学生认真观察滚摆、单摆实验并进行分析、归纳，领会动能与重力势能的相互转化

(三)教学准备

滚摆，棉线，铁锁，多媒体课件。

(四)教学过程

1．复习

手持粉笔头高高举起。以此事例提问：被举高的粉笔具不具有能量？为什么？

2．引入新课

学生回答提问后，再引导学生分析粉笔头下落的过程。首先提出，当粉笔头下落路过某一点时，粉笔头具有什么能量？（此时既有重力势能，又有动能）继而让学生比较在该位置和起始位置，粉笔头的重力势能和动能各有什么变化？（重力势能减少，动能增加）

3．进行新课

在粉笔头下落的过程，重力势能和动能都有变化，自然界中动能和势能变化的事例很多，下面我们共同观察滚摆的运动，并思考动能和势能的变化。

实验1：播放多媒体动画滚摆实验。

引导学生复述并分析实验中观察到的现象。开始释放摆轮时，摆轮在最高点静止，此时摆轮只有重力势能，没有动能。摆轮下降时其高度降低，重力势能减少；摆轮旋转着下降；而且越转越快，其动能越来越大。摆轮到最低点时，转动最快，动能最大；其高度最低，重力势能最小。在摆轮下降的过程中，其重力势能逐渐转化为动能。

仿照摆轮下降过程的分析，得出摆轮上升过程中，摆轮的动能逐渐转化为重力势能。

实验2：播放多媒体动画单摆实验。

引导学生复述并分析实验中观察到的现象。单摆在最高点静止，此时单摆只有重力势能，没有动能。单摆下降时其高度降低，重力势能减少；单摆下降；速度越转越快，其动能越来越大。单摆到最低点时，转动最快，动能最大；其高度最低，重力势能最小。在单摆下降的过程中，其重力势能逐渐转化为动能。

得出：单摆在摆动时动能与重力势能可以相互转化

实验3：播放多媒体动画人造地球卫星在运行过程中。

人造地球卫星在运行过程中，也发生动能和重力势能的相互转化。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。例如：人造卫星为什么能绕地球运转而不落下来？在人造

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卫星内失重是怎么回事？等等，这些问题还有待于同学们进一步学习，今天我们只讨论卫星运行过程中，动能和重力势能的相互转化。

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。

实验四

“想想做做”用铁锁做单摆。

此实验摆绳宜长些，摆球宜重些。最好能挂在天花板上，使单摆在黑板前，平行于黑板振动，以便在黑板上记录摆球运动路线中左、右最高点和最低点的位置。分析单摆实验时，摆球高度的变化比较直观，而判断摆球速度大小的变化比较困难，可以从摆球在最高点前后运动方向不同，分析摆球运动到最高点时的速度为零，作为这一难点的突破口。

综述实验，说明动能和重力势能是可以相互转化的。

(五)小结

(六)作业

动手动脑学物理

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