第4节-机械能及其转化.doc

第4节 机械能及其转化

【教学目标】
一、知识与技能
1.理解机械能的概念，理解各种机械能之间的相互转化，知道机械能守恒的条件.
2.了解天然的机械能——水能、风能以及人类对它们的开发利用.
3.能用机械能之间的相互转化解释日常生活中的一些现象.
二、过程与方法
通过观察和实验,认识动能和势能的转化过程，分析人类对机械能的实际应用.
三、情感、态度与价值观
1.通过介绍利用水能、风能发电的实例使学生认识到物理知识在实际生产、生活中得到了广泛的应用.
2.培养学生关注生活、关注科技的良好意识，激发学生的求知欲.
【教学重点】动能和势能的相互转化分析.
【教学难点】机械能守恒
【教具准备】滚摆、铁锁、细绳、细线、铁架台、溜溜球、钢球、带弹簧的斜面、多媒体课件等.
【教学课时】1课时

【巩固复习】
教师引导学生复习上一节内容，并讲解学生所做的课后作业，加强学生对知识的巩固.
【新课引入】
教师操作溜溜球，吸引学生注意.并请学生思考，溜溜球在松手后，为什么能够不停地上下来回运动？（切回主题）
生：因为溜溜球具有能量，在运动过程中有能量的转化.
师 前一节课我们学习了动能和势能，这一节课我们就一起来探究动能和势能的转化.
【进行新课】
机械能及其转化
1.探究滚摆中动能和势能的变化
教师出示滚摆（参照教材P71页《想想做做》的图11.4-2甲），并简单介绍滚摆的构造及实验的操作方法.实验前教师应事先在摆轮的侧面某处涂上红色标志，并提醒学生观察红色标志，可以判断摆轮转动的快慢，同时观察滚摆的高度如何变化,分析动能、重力势能如何变化.
生讨论并回答，师引导学生分析并叙述：开始释放滚摆时，滚摆在最高点静止，此时滚摆只有重力势能，没有动能.滚摆下降时其高度降低，重力势能减少；滚摆旋转着下降，而且越转越快，其动能越来越大.滚摆到最低点时，转动最快，动能最大；其高度最低，重力势能最小.在滚摆下降的过程中，其重力势能逐渐转化为动能.
然后仿照上述分析，教师引导学生回答滚摆上升过程中的能量转化：上升过程中，滚摆的动能逐渐转化为重力势能.
教师总结：滚摆上下摆动的过程中，动能和重力势能相互转化.

2.机械能及其相互转化
教师引导学生做教材P71页《想想做做》图11.4-2乙中的实验，并请学生分析小球在摆动过程中动能和势能的相互转化.
生：图乙中，小球在A点时，具有重力势能，向下运动到B点的过程中，高度减小，速度增大，重力势能减小，动能增大，重力势能转化为动能；由B点向C点运动的过程中，速度减小，高度增大，动能变小，重力势能增大，动能转化为重力势能；由C点运动到B点的过程中，高度减小，速度增大，重力势能变小，动能增大，重力势能转化为动能；再由B点向A点运动的过程中，速度减小、高度增大，动能变小，重力势能增大，动能转化为重力势能.
教师总结：从上面这两个实验探究的分析中可以看出，它们的共同特点是动能和势能之间相互转化.动能、重力势能、弹性势能统称为机械能.（可再次强调动能是物体运动具有的能量，势能是存储着的能量）
板书：(1)动能、重力势能、弹性势能统称为机械能.
(2)动能和势能之间可以相互转化.
机械能守恒
教师请一个学生参与进行教材P72页《想想做做》实验.强调他头千万不要移动，保持镇定（活跃气氛，其他同学替他捏把汗）.请其他学生注意观察，并认真分析、思考.
实验后，学生回答，教师点评：由于铁锁在摆动过程中要克服阻力做功，机械能不断减小，因此，上升的高度越来越小，不会碰到鼻子.
师 要是没有阻力的话，那么铁锁再次摆回的高度与原先的高度相同吗？
生：相同.
师 为什么？
生：机械能总量没有变化.
板书：如果只有动能和势能相互转化时，那么机械能的总和不变，即机械能守恒.
例题 （多媒体展示）如图所示，小球沿轨道由静止从A处运动到D处的过程中，忽略空气阻力和摩擦力，仅有动能和势能互相转化，则（ ）
A.小球在A处的动能等于在D处的动能
B.小球在A处的动能大于在D处的动能
C.小球在B处的机械能小于在C处的机械能
D.小球在B处的机械能等于在C处的机械能
解析：小球在运动过程中由于忽略空气阻力和摩擦力，所以小球的机械能保持不变，只是在动能与重力势能之间相互转化.由A到B和由C到B过程中重力势能转化为动能，而由B到C和由B到D过程是动能转化为重力势能，在机械能保持不变的情况下，D处高度小于A处高度，故A处小球的重力势能大于D处小球的重力势能，所以D处小球的动能大于A处小球的动能，正确的选项只有D.
答案：D
师 用多媒体课件展示教材P73页《科学世界》——“人造地球卫星的机械能转化”，引导学生关注科技、热爱科技，激发学生的科学创新精神.同时请同学们分析,机械能如何变化的？
水能和风能的利用
教师播放“水力发电厂”和“风力发电厂”的照片或视频，简单介绍我国和本地水能、风能开发的成就，引导学生思考水力发电机和风力发电机工作的时候，能量是如何转化的.
教学提示：关于自然界中机械能“风能”和“水能”的利用，这部分教学内容建议利用阅读和讨论相结合的教学方式进行，要求学生从动能与势能及其相互转化的知识入手：①了解自然界中常被人们利用的机械能的种类；②了解人们是怎样利用这些风能和水能的，利用的价值和前景如何；③分析水轮机和风车的工作原理和水电站堤坝的作用，讨论中应引导学生把重点放在能的转化上而不必去研究水轮机和水电站等的结构细节.有条件的学校，可以组织学生参观一个小水电站.
教师总结：水力发电机工作时是将水的势能（或机械能）转化为电能；风力发电机工作时是将空气的动能（或机械能）转化为电能.目前节约能源、开发能源是人类面临的重大课题，而风能和水能是自然界中最常见的环保能源.这两种能源都有着广阔的发展前景.
【教师结束语】
通过这节课的探究学习，大家收获确实不少，我们知道了动能、势能可以相互转化.而且，还发现，如果只有动能和势能相互转化时，机械能的总量守恒.而实际中机械能不断地减小，是因为受到阻力的作用.机械能的转化在生产、生活中应用广泛.大家深深体会到，学习物理的一个重要方法是要善于观察生活中的现象，勤于思考，利用身边的器材做些实验可以帮助我们理解物理知识.好，谢谢大家！
课后作业
完成本课时对应练习.

1.在帮助学生理解动能与势能的转化时，可以让学生动手动脑做实验去探究，由学生自己去思考、分析.这样既锻炼了学生的动手能力，同时又激发了学生的学习兴趣.另外，在讲到应用时，可以让学生根据平时的观察，结合身边的事例去分析，这样能起到更好的效果.
2.在引导学生分析教材P72页《想想做做》中的铁锁为什么不会碰到鼻子时，可以设计一连串的小问题，诱导学生分析：能量哪里去了？是什么原因造成的？学生带着问题去思考，这样更加激发学生的求知欲，调动学生的积极性、主动性.适时提出：其实，总的能量是守恒的，只不过这里因克服阻力做功，转化为内能（或热能，以后将学），所以铁锁也好，滚摆也好最终停止了下来.
3.我国丰富的水能、风能、潮汐能以及这些能源的悠久利用历史，应成为激发学生爱国主义情感的生动素材.节约能源、开发能源是人类面临的重大课题，应结合能源开发利用方面存在的问题和诱人前景，激发学生的节约、开发能源意识，关注人类文明进步，增强社会责任感.