1、三、机械能及其转化 教学目标 知识与技能： 1、 知道什么是机械能，通过对一些物理现象的分析，理解动能和势能 的相互转化。 2、 引导学生举例并解释一些有关动能、重力势能、弹性势能相互转化 的简单物理现象。 过程与方法： 1、 通过对一些典型的物理现象的观察，引导学生分析和发现其中包含 的物理知识和物理原理。 2、 培养学生用能量转化的观点分析问题的能力。 情感态度与价值观： 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。 教学重点： 动能和势能的相互转化。 教学难点： 机械能守恒问题、弹性势能与动能、重力势能的相互转化问题。 学习者特征分析 学生刚学
2、了动能和势能的基本概念，能确认运动的物体具有动能，被举高 的物体具有重力势能，发生弹性形变的物体具有弹性势能；并了解了决定这些 能量大小的因素。也就是说学生为本节课的学习有了一定的知识准备，但教者 必须清醒地认识到学生对某种能量的变化的理解并不是很到位的，这恰恰是完 成本节课的教学目标所必须解决的问题。对有些物理现象需用多个物理知识分 析或解释，如“ 滚摆、单摆最终会停下来 ”，我们引导学生关注的重点是动能和 势能的相互转化问题，但现象中所涉及到的机械能守恒与损失问题，既不能回 避，又不能过多纠缠，否则会喧宾夺主而影响教学目标的实现。 文本教材与信息技术整合点分析 1、 文本教材惜字如金，篇幅
3、不长，但插图多，我们能获取的信息量依 然十分丰富，由于所涉及的物理知识较为抽象，给教者对教材的处理、整合、 发挥留下了足够的空间。 2、 插图是静止的，反映的是某一物理现象的瞬间，而其过程则靠想象。 我们恰恰能利用多媒体的硬件优势和技术优势，变静为动，为学生呈现出物理 现象的全过程。 3、 本节课对以下几个地方，将原文本教材进行了整合： （1）滚摆实验拍摄成视频，实际教学时先做演示实验，学生讨论分析现象 时再播放视频，这样实验虽然结束了，但过程依然可观可感。 （2）将想想做做 “橡皮会碰到鼻子吗 ”拍摄成视频播放，有提高能见度 的效果。 （3）补充皮球落地后向上反弹的内容，并将其拍摄成视频播放
4、：将球涂黑， 球与地碰撞时会在地上留下圆形黑斑。这样能使不易观察到的形变以黑斑形式 呈现，且将瞬时形变能长时间留存下来。 （4）制作皮球落地后反弹的动画视频，作为前一个视频的补充，使学生能 进一步看清全过程。 （5）制作卫星沿椭圆形轨道运行的动画视频，方便学生分析动能和势能的 相互转化。 （6）从网上下载蹦极和蹦床的视频，作为课堂巩固练习的素材。 教学方法与教学策略分析 1、 通过实验、视频、动画为学生认识和分析动能与势能的相互转化提 供直观感性材料。 2、 为学生提供一种分析动能和势能相互转化的思维模式： 速度 高度 形变 高度或速度 通俗总结就是：高度换速度，形变换两“度” （即高度和速度
5、） 。 具体程序如下： （1）观察：看确定对象的运动速度、离开地面的高度、形状是否发生变化。 （2）分析：动能和重力势能质量一定时，若速度增大了，则高度肯定 降低了。速度增大则意味着动能增大了（问：增大的动能哪里来？） ，若高度降 低了，则意味着重力势能减小了（问：减小的重力势能哪里去了？） 。又如物体 的形变程度增大了，则意味着弹性势能增大了，而这又是以物体运动速度的减 小或离开地面的高度的减小为代价的。 （3）结论：速度增大，动能增大；高度降低，重力势能减小，此时是重力 势能转化为动能，反之是动能转化为重力势能。形变发生（或增大）则弹性势 能增大，此时是动能或重力势能转化为弹性势能。 通俗
6、的解释就是：以高度的降低换取速度的增加，反之亦然，以高度的降 低或速度的减小来换取物体形变的发生或增大，反之亦然。 3、 利用多媒体教学的优势为学生提供资源支持，加大容量，增加练习 机会，感悟不同现象中所包含的相同的物理原理。 教学环境和教学资源准备 多媒体教室、课件、滚摆。 教学过程 一、 导入新课： 1、 呈现课题 2、 播放过山车视频：惊险刺激的场面，配以激情旁白（内容取自教材） ，给学生以强烈的视觉冲击和心灵震撼，激发学生兴趣，引发学生思考。 3、 回忆再认（知识迁移）：动能的物理意义、影响动能大小的因素； 重力势能的物理意义及影响因素；弹性势能的物理意义及影响因素。 二、 进行新课：
7、 1、 机械能 引导学生回忆：我们以前学习过哪些能量？曾经接触过哪些能量名词？ 动能和势能统称为机械能。 小结：机械能是能量大家族中的一员，在国际单位制中的单位是：焦耳 （j） 。 2、 动能和重力势能之间的相互转化 演示滚摆实验 引导学生观察，提出问题：你看到了什么现象？为什么滚摆下降后又自动 上升？ 引导学生分析 播放滚摆实验视频，引导学生重点关注三个要素：滚摆质量、滚摆的运动 速度、滚摆离开地面的高度。并注意在全过程中哪些因素变了，哪些因素没变？ 讨论：没变的是质量 变化的是速度、高度。 两个过程：a 、下降：质量不变。 现象：离开地面的高度减小，下降速度增大。 分析：离开地面的高度减小
8、则重力势能减小了；下降速度增大了则动能增 大了。 结论：增大的动能是由减小的重力势能转化而来的，即此过程是重力势能 转化为动能。 在这里隐含了能量既不会无缘无故消灭，也不会无缘无故创生的思想。 b、上升：质量不变。 现象：离开地面的高度增大了，但上升的速度减小了。 分析：离开地面的高度增大了则说明重力势能增大了，而上升速度的减小 说明动能减小了。 结论：增大的重力势能是由减小的动能转化而来的，即此过程是动能转化 为重力势能。 小结：在这里为学生分析类似现象提供了一个模式： a、某种能量的增减是因为能的转化导致。 b、在能的转化过程中，动能的增减由速度的变化引发，重力势能的增减是 由物体与参考面
9、的高度变化引发，同理，弹性势能的增减是由物体的弹性形变 程度增大或减小而引发。 （3）引导学生观看教材想想议议插图 10-3-2 甲、乙、丙 讨论、分析能的相互转化。 3、 想想议议 播放视频，分析能的转化。 提出问题：橡皮摆回时会碰到鼻子吗？不会！ 其实这个问题很好回答，因为学生看到了实验事实。我们所关注的重点是 为什么没有碰到鼻子？ 引导学生分析：橡皮会与空气摩擦，受到空气阻力的作用，一部分动能或 重力势能转化成了空气和橡皮的内能，总的机械能损失了一些（不守恒） 。 这样就不难解释滚摆为什么最终会停下来的原因了滚摆与空气之 间有摩擦，滚摆的摆轴与悬线之间也有摩擦，机械能有一部分转化成了其他
10、形 式的能，总量有所减少。 教材 100 页最后一小段：“如果只有动能和势能相互转化，机械能的总和不 变，或者说，机械能是守恒的。 ”这个“ 如果”表达的就是一种无任何摩擦的理想 状态。 告诉学生：若这个“ 如果”成立，则运动的滚摆就不会停止，橡皮摆回时也 会碰到（接触到）鼻子的。 （因为机械能守恒） 4、 动能或重力势能与弹性势能的相互转化 播放视频：皮球。 将皮球涂黑，静止在地面上时，在地上留下一个小黑点，而从高处落下与 地面碰撞时，却在地上留下了一个面积稍大的黑斑。 问题：黑斑说明了什么？ 皮球发生了形变。 讨论皮球弹跳过程中的能量转化关系（同时播放皮球弹跳的动画视频） 。 下落：能转化
11、为能。 与地碰撞：-能转化为能。 恢复原状弹起：-能转化为能。 上升：能转化为能。 讨论：皮球为什么不能弹回到原来的高度？ 5、 随堂练习 （1）蹦极运动（播放视频） 。 （2）蹦床运动（播放视频） 。 （3）过山车（回忆本节开头的视频） 。 解释以上三个过程中动能与势能的相互转化关系。 6、 科学世界人造地球卫星 （1）学生阅读。 （2）教师介绍我国航空航天事业所取得的成就。 （3）播放动画视频。 讨论卫星运行过程中动能与势能的相互转化关系。 7、 作业：动手动脑学物理的 1、2、3。 教学小结 1、 机械能中的动能、重力势能、弹性势能可以相互转化。 2、 分析机械能转化的思维模式是： 质量、高度、形状三因素发生了变化，则它们所对应的某种形式的能在量 上就发生了增减，根据这个量的增减来确定能的转化方向。 教学反思 1、 本节课重在思维能力的训练，而非操作能力的训练。 2、 用能的转化观念来分析物理现象，学生初学，显然不是很适应。 3、 本节课必须在学生非常熟悉影响机械能大小的诸多因素的背景下， 方能顺利地展开教学，显然有的学生对前一节课的知识是存在欠账的。 4、 学生对弹性势能与动能、重力势能之间的相互转化稍显困难。 5、 信息技术手段的运用，有效地弥补了学生在直接经验上的不足，减 缓了学生在抽象逻辑思维上的压力。
