五、机械能及其转化优秀获奖教案

《机械能及其转化》

教学目标

1、知识与技能

通过对滚摆实验的分析，理解动能和重力势能的相互转化。

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

培养学生运用能的转化知识分析有关物理现象的转化。

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。

教学重难点

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。

难点：组织、指导学生认真观察滚摆实验并进行分析、归纳，领会机械能守恒的条件。

课前准备

滚摆，棉线，铁锁，人造卫星挂图

教学过程

一、复习旧课

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？

二、激发学习动机

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）

三、讲授新知识

（一）机械能

让学生分析静止在桌面上的钢球是否具有能量? (具有重力势能)继而让学生分析在桌面上滚动的钢球具有什么能? 通过分析得知滚动的钢球既有动能，又有势能。

动能、重力势能和弹性势能统称为机械能。一个物体既有动能，又有势能，那么动能和势能的和就是它的总机械能。

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能量的单位：从前面的讨论，我们可以认识到能量是跟做功有密切联系的概念，能量反映了物体具有做功的本领，能量的大小可以用能够做功的多少来衡量。因此，动能、势能和机械能的单位跟功的单位相同，也是焦耳。

（二）机械能及其转化

实例分析：

（1）蹦床运动

分析运动员蹦床运动时，重力势能、动能和弹性势能之间的相互转化。

（2）粉笔头下落

引导学生分析重力势能和动能之间的转化

（3）滚摆实验

图11.4-2，出示滚摆，并简单介绍滚摆的构造及实验的做法。事先应在摆轮的侧面某处涂上鲜明的颜色标志，告诉学生观察颜色标志，可以判断摆轮转动的快慢。

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。

（4）、铁锁单摆

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。

例题：踢出去的足球在空中沿一条曲线（抛物线）运动过程中，动能和势能是如何相互转化的呢？

（板画足球轨迹，依图分析）

首先我们来分析足球离地面的高度的变化，这是判断足球重力势能变化的依据。很明显，在上升过程中足球的重力势能增加；在下降过程中重力势能减少。接着再分析足球的速度。足球在最高点时不再上升，说明它向上不能再运动。所以，足球在上升过程中，速度逐渐变小；在下降过程中速度又逐渐变大。通过以上分析，可以看到足球在上升阶段动能转化为重力势能；在下降阶段重力势能转[来源:学。科。网Z。X。X。K]

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化为动能。

学生练习，教师分析讲解。

（三）水能和风能的利用

自然界中动能和势能相互转化的事例很多。

（1）水能的利用

例如：物体从高处落下、瀑布流水等

引导学生分析：水力发电的能量转化

（2）风能的利用

引导学生分析：风力发电的能量转化

（四）科学世界

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。

[来

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四、巩固运用

1、分析生活中机械能转化的实例。2、小结：

（1）动能、重力势能及弹性势能统称为机械能。

（2）动能和势能可以相互转化。

（3）如果只有动能和势能相互转化，机械能是守恒的。

五、布置作业：动手动脑学物理

六、板书设计：

机械能及其转化

1、动能、重力势能及弹性势能统称为机械能。

[来源学§科§网Z§X§X§K]

2、动能和势能可以相互转化。

3、如果只有动能和势能相互转化，机械能是守恒的。

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