一、教学目标
(一)知识与技能
1.知道动能、重力势能和弹性势能统称为机械能。
2.能通过实验或实例,认识物体的动能和势能可以相互转化。能解释与机械能转化有关的现象。
3.通过实例认识能量可以从一个物体转移到另一个物体,不同形式的能量可以互相转化。
(二)过程与方法
1.通过观察和实验,认识动能和势能之间的相互转化的过程。
2.通过动手设计实验,勇于探索自然现象和身边的物理道理。
(三)情感态度与价值观
1.通过水能和风能的利用,知道人类如何利用机械能的转化与守恒解决实际问题。提高运用机械能转化与守恒观点分析力学问题的意识。
2.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。
二、教学重难点
本节内容由“机械能及其转化”“水能和风能的利用”两部分构成,教学的重点是动能和势能之间的相互转化。为了能够从能量转化与守恒的观点将动能和势能联系起来,可以让学生分析、讨论生活现象,如荡秋千、跳蹦蹦床、拍皮球等过程中物体高度、速度的变化,进而讨论动能和势能的变化情况,引出动能和势能的转化规律。
三、教学策略
本节要求学生不仅要知道动能和势能之间可以相互转化,而且要了解转化过程中遵从的规律。教学中,以渗透机械能的转化与守恒思想为前提,加强实验,并利用动画、视频激发学生的学习兴趣,使学生能够从影响物体动能、重力势能和弹性势能大小的因素的角度判断物体的机械能如何变化。
四、教学资源准备
多媒体课件、单摆、滚摆、弹簧、小球等。
五、教学过程
教学环节 | 教师活动 | 学生活动 | 设计意图 |
导入新课 (5分钟) | 手持粉笔头高高举起。提问:被举高的粉笔具不具有能量?为什么? 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—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) 在粉笔头下落的过程,重力势能和动能都有变化,指出自然界中动能和势能变化的事例很多 | 学生思考并回答 | 从身边的实验出发,充分调动学生参与课堂教学的积极性 |
新课教学 (30分钟) | 一、机械能及其转化 给出机械能的概念,重力势能、弹性势能统称为势能,动能、势能统称为机械能。物体具有的机械能等于动能、势能两种能量之和。之所以把动能、势能统称为机械能,是因为动能和势能可以相互转化,滚摆和单摆是动能和势能可以相互转化的常见实例。下面通过实验分析实例中动能和势能如何相互转化的? 1.探究活动一:如图1,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。 ③分别分析滚摆下降和上升过程中动能、势能的变化情况。 ④动能和重力势能之间是否可以相互转化?
图1 图2 2.探究活动二:如图2,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。 总结:动能和重力势能可以相互转化。 3.探究活动三:按下图3进行实验。1.手持着木球将弹簧片推弯,而后突然释放木球,观察到什么现象?在此过程中,涉及哪些能量的转化? 2.让木球从斜槽上端滚下,观察木球碰击弹簧片的过程。分析图3中,木球从甲→乙图和乙→丙图能量转化的过程。
图3 4.回顾滚摆实验后思考:①滚摆上下运动的过程中机械能总量有什么变化,为什么? ②滚摆机械能总量减小的原因是什么?如果没有摩擦和空气阻力,机械能的总量还会不会变化? 总结:在动能和势能相互转化的过程中,如果没有摩擦和空气阻力则机械能的总量保持不变,这就是机械能守恒定律。 思考:乒乓球落地后又弹起来,为什么达不到原来的高度,能量是怎么转化的? 介绍人造地球卫星在运行过程中发生的动能和势能的相互转化。思考:①卫星运行过程中机械能是否守恒? ②卫星从远地点向近地点运动时重力势能、动能、速度分别怎么变化? ③卫星在什么时候动能最大?什么时候重力势能最大? | 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。 ③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。 ④动能和重力势能之间可以相互转化。 学生进行实验并回答问题:①摆球在A、C处位置最高,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。 学生进行实验并回答问题: 1.观察到木球在弹簧片的作用下在水平槽内运动。在此过程中,弹簧的弹性势能转化为木球的动能。 2.从甲→乙图中,木球的动能转化为弹簧的弹性势能。从乙→丙图中弹簧的弹性势能转化为木球的动能。 这说明动能和弹性势能可以相互转化。 学生讨论回答:①滚摆上升的最大高度越来越小,说明滚摆具有的机械能总量不断减小。 ②滚摆机械能总量减小的原因是摩擦和空气阻力。如果没有摩擦和空气阻力,机械能的总量不会变化。 ③动能和弹性势能之间可以相互转化。 学生阅读并思考后回答: ①守恒,因为卫星在太空运行,没有空气阻力,只有动能和势能之间的相互转化。②重力势能增大,动能减小,速度减小。 ③在近地点时动能最大,在远地点时重力势能最大。 | 改为学生实验,让他们参与实验探究。在试验中获取知识,增长本领。 通过精心设计的问题,激活学生的思维,提高学生参与课堂教学的积极性和有效性。 人造地球卫星涉及到机械能的转化和守恒,可以拓宽学生视野 |
二、水能和风能的利用 请学生观看图片或者视频,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。 展示图片或者视频,表现自然界的机械能有利也有弊。 在水(风)力发电站,将水(风)的机械能转化为电能 | 请学生观看图片或者视频,了解水电站是怎样使发电机转动的,风力发电是怎样的。 | 通过水能和风能的利用,知道人类如何利用机械能的转化与守恒解决实际问题。提高运用机械能转化与守恒观点分析力学问题的意识 | |
课堂小结 (5分钟) | 通过今天的学习,同学们有哪些收获?在实验探究中又存在哪些问题?还有什么想探究的问题? | 学生可以个别回答,或相互交流,在交流的基础上进行学习小结。 | 促进知识的巩固掌握。提升学生的交流表达能力 |
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