第十一章第4節(jié)機械能及其轉化教學設計一、教學目標（一）知識與技能1知道動能、重力勢能和彈性勢能統(tǒng)稱為機械能。2能通過實驗或實例，認識物體的動能和勢能可以相互轉化。能解釋與機械能轉化有關的現象。3通過實例認識能量可以從一個物體轉移到另一個物體，不同形式的能量可以互相轉化。（二）過程與方法1通過觀察和實驗，認識動能和勢能之間的相互轉化的過程。2通過動手設計實驗，勇于探索自然現象和身邊的物理道理。（三）情感態(tài)度與價值觀1通過水能和風能的利用，知道人類如何利用機械能的轉化與守恒解決實際問題。提高運用機械能轉化與守恒觀點分析力學問題的意識。2關心機械能與人們生活的聯系，有將機械能應用于生活的意識。二、教學重難點本節(jié)內容由“機械能及其轉化”“水能和風能的利用”兩部分構成，教學的重點是動能和勢能之間的相互轉化。為了能夠從能量轉化與守恒的觀點將動能和勢能聯系起來，可以讓學生分析、討論生活現象，如蕩秋千、跳蹦蹦床、拍皮球等過程中物體高度、速度的變化，進而討論動能和勢能的變化情況，引出動能和勢能的轉化規(guī)律。三、教學策略本節(jié)要求學生不僅要知道動能和勢能之間可以相互轉化，而且要了解轉化過程中遵從的規(guī)律。教學中，以滲透機械能的轉化與守恒思想為前提，加強實驗，并利用動畫、視頻激發(fā)學生的學習興趣，使學生能夠從影響物體動能、重力勢能和彈性勢能大小的因素的角度判斷物體的機械能如何變化。四、教學資源準備多媒體課件、單擺、滾擺、彈簧、小球等。五、教學過程教學環(huán)節(jié)教師活動學生活動設計意圖導入新課（5分鐘）手持粉筆頭高高舉起。提問：被舉高的粉筆具不具有能量？為什么？學生回答提問后，再引導學生分析粉筆頭下落的過程。首先提出當粉筆頭下落路過某點時，粉筆頭具有什么能量？（此時既有重力勢能，又有動能）繼而讓學生比較在該位置和起始位置，粉筆頭的重力勢能和動能各有什么變化？（重力勢能減少，動能增加）在粉筆頭下落的過程，重力勢能和動能都有變化，指出自然界中動能和勢能變化的事例很多學生思考并回答從身邊的實驗出發(fā)，充分調動學生參與課堂教學的積極性新課教學（30分鐘）一、機械能及其轉化給出機械能的概念，重力勢能、彈性勢能統(tǒng)稱為勢能，動能、勢能統(tǒng)稱為機械能。物體具有的機械能等于動能、勢能兩種能量之和。之所以把動能、勢能統(tǒng)稱為機械能，是因為動能和勢能可以相互轉化，滾擺和單擺是動能和勢能可以相互轉化的常見實例。下面通過實驗分析實例中動能和勢能如何相互轉化的？1探究活動一：如圖1，將滾擺卷起后釋放，讓學生觀察分析：滾擺在最高處時具有什么能？釋放后觀察滾擺的高度、速度、質量的變化。分別分析滾擺下降和上升過程中動能、勢能的變化情況。動能和重力勢能之間是否可以相互轉化？圖1 圖22探究活動二：如圖2，將單擺的擺球置于A處，然后釋放。擺球就可以在A、B、C之間來回擺動。擺球在哪些位置高度最高？擺球在哪些位置速度最大？分析擺球從AB運動過程中，動能、勢能的變化情況。分析擺球從BC運動過程中，動能、勢能的變化情況?？偨Y：動能和重力勢能可以相互轉化。3探究活動三：按下圖3進行實驗。1手持著木球將彈簧片推彎，而后突然釋放木球，觀察到什么現象？在此過程中，涉及哪些能量的轉化？2讓木球從斜槽上端滾下，觀察木球碰擊彈簧片的過程。分析圖3中，木球從甲乙圖和乙丙圖能量轉化的過程。圖34回顧滾擺實驗后思考：滾擺上下運動的過程中機械能總量有什么變化，為什么？滾擺機械能總量減小的原因是什么？如果沒有摩擦和空氣阻力，機械能的總量還會不會變化？總結：在動能和勢能相互轉化的過程中，如果沒有摩擦和空氣阻力則機械能的總量保持不變，這就是機械能守恒定律。思考：乒乓球落地后又彈起來，為什么達不到原來的高度，能量是怎么轉化的？介紹人造地球衛(wèi)星在運行過程中發(fā)生的動能和勢能的相互轉化。思考：衛(wèi)星運行過程中機械能是否守恒？衛(wèi)星從遠地點向近地點運動時重力勢能、動能、速度分別怎么變化？衛(wèi)星在什么時候動能最大？什么時候重力勢能最大？學生進行實驗并回答問題：重力勢能。下降時：質量不變、高度變小、速度變大、重力勢能變小、動能變大，減小的重力勢能變成了動能。上升時：質量不變、高度變大、速度變小、重力勢能變大、動能變小。減小的動能變成了重力勢能。動能和重力勢能之間可以相互轉化。學生進行實驗并回答問題：擺球在A、C處位置最高，具有的重力勢能最大。擺球在B處速度最大，具有的動能最大。擺球從AB運動過程中，重力勢能不斷減小，動能不斷變大，是重力勢能不斷轉化為動能。擺球從BC運動過程中，重力勢能不斷增大，動能不斷減小，是動能不斷轉化為重力勢能。學生進行實驗并回答問題：1觀察到木球在彈簧片的作用下在水平槽內運動。在此過程中，彈簧的彈性勢能轉化為木球的動能。2從甲乙圖中，木球的動能轉化為彈簧的彈性勢能。從乙丙圖中彈簧的彈性勢能轉化為木球的動能。這說明動能和彈性勢能可以相互轉化。學生討論回答：滾擺上升的最大高度越來越小，說明滾擺具有的機械能總量不斷減小。滾擺機械能總量減小的原因是摩擦和空氣阻力。如果沒有摩擦和空氣阻力，機械能的總量不會變化。動能和彈性勢能之間可以相互轉化。學生閱讀并思考后回答：守恒，因為衛(wèi)星在太空運行，沒有空氣阻力，只有動能和勢能之間的相互轉化。重力勢能增大，動能減小，速度減小。在近地點時動能最大，在遠地點時重力勢能最大。改為學生實驗，讓他們參與實驗探究。在試驗中獲取知識，增長本領。通過精心設計的問題，激活學生的思維，提高學生參與課堂教學的積極性和有效性。人造地球衛(wèi)星涉及到機械能的轉化和守恒，可以拓寬學生視野二、水能和風能的利用請學生觀看圖片或者視頻，認識自然界存在的機械能。指出：水能和風能是水或者空氣因為運動或者位置高而具有的機械能。修筑攔河壩可以提高壩前上游的水位，水位越高，水的重力勢能就越大。這樣水從壩上落下時轉化成的動能就越大，水推動壩下方的水輪機轉動，水輪機又帶動發(fā)電機發(fā)電，水能最終轉化為電能。利用風能做功主要是靠風車，也可以用風車的轉動帶動發(fā)電機發(fā)電。利用風能不會有環(huán)境污染，但風能不穩(wěn)定，不像攔河壩那樣能把“風能”儲存起來。展示圖片或者視頻，表現自然界的機械能有利也有弊。在水（風）力發(fā)電站，將水（風）的機械能轉化為電能請學生觀看圖片或者視頻，了解水電站是怎樣使發(fā)電機轉動的，風力發(fā)電是怎樣的。通過水能和風能的利用，知道人類如何利用機械能的轉化與守恒解決實際問題。提高運用機械能轉化與守恒觀點分析力學問題的意識課堂小結（5分鐘）通過今天的學習，同學們有哪些收獲？在實驗探究中又存在哪些問題？還有什么想探究的問題？學生可以個別回答，或相互交流，在交流的基礎上進行學習小結。促進知識的鞏固掌握。提升學生的交流表達能力