機(jī)械能及其轉(zhuǎn)化教學(xué)設(shè)計(jì)【學(xué)情分析】本節(jié)課是在學(xué)習(xí)了動(dòng)能和勢能的基本概念的基礎(chǔ)上，針對機(jī)械能及其轉(zhuǎn)化的教學(xué)課。對于學(xué)生來說，動(dòng)能和勢能方面的知識比較抽象，較難理解，學(xué)生通過直接的理性分析得到應(yīng)有結(jié)論的能力有待培養(yǎng)。本節(jié)課既是對機(jī)械能知識的學(xué)習(xí)、深化和提高，也是對高中階段機(jī)械能守恒知識的準(zhǔn)備和鋪墊。【教材分析與處理】一、教材分析與處理本節(jié)內(nèi)容由“機(jī)械能及其轉(zhuǎn)化”“水能和風(fēng)能的利用”兩部分構(gòu)成，教學(xué)的重點(diǎn)是動(dòng)能和勢能之間的相互轉(zhuǎn)化。教學(xué)的關(guān)鍵是“實(shí)例分析”，所以在指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)的過程中，要注意聯(lián)系機(jī)械能轉(zhuǎn)化在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用，要學(xué)生明確機(jī)械能變化的具體過程，學(xué)會(huì)分析機(jī)械能的轉(zhuǎn)化。通過實(shí)驗(yàn)和實(shí)例讓學(xué)生感受到機(jī)械能轉(zhuǎn)化知識在實(shí)際應(yīng)用中的價(jià)值。對于本節(jié)課的教學(xué)，要注意做到“三個(gè)注重”。在教學(xué)過程中，第一要注重實(shí)驗(yàn)教學(xué)。利用與教材內(nèi)容相適應(yīng)的演示實(shí)驗(yàn)引導(dǎo)學(xué)生從感性入手，明確實(shí)驗(yàn)的目的，清楚具體的過程。結(jié)合觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，從速度的變化、高度的變化到能量的變化各個(gè)角度去認(rèn)知能量的轉(zhuǎn)化。第二要注重實(shí)例分析。讓學(xué)生分析、討論生活中的實(shí)例，如過山車運(yùn)行、玩蹦蹦床、拍皮球等過程中物體高度、速度和彈性形變程度的變化，進(jìn)而討論動(dòng)能和勢能的變化情況。引導(dǎo)學(xué)生掌握分析問題的科學(xué)方法，強(qiáng)化學(xué)生的感悟、理解、應(yīng)用進(jìn)程。通過視頻播放我國水能和風(fēng)能利用情況，使學(xué)生不僅了解水力發(fā)電過程（能量的轉(zhuǎn)化），也使學(xué)生對我國在這方面取得的成就感到自豪，使學(xué)生的愛國之感油然而生。第三要注重初、高中知識的銜接。對機(jī)械能守恒和機(jī)械能不守恒的常見情況進(jìn)行引導(dǎo)分析，激勵(lì)學(xué)生積極思考，拓展學(xué)生對知識的認(rèn)識。二、教學(xué)目標(biāo)知識和技能：1、知道機(jī)械能包括動(dòng)能和勢能。2、能用實(shí)例說明動(dòng)能和勢能之間可以相互轉(zhuǎn)化，能解釋有關(guān)動(dòng)能、重力勢能、彈性勢能之間相互轉(zhuǎn)化的簡單現(xiàn)象。3、初步了解機(jī)械能守恒的含義。4、通過水能和風(fēng)能的利用知道人類如何利用機(jī)械能轉(zhuǎn)化來解決實(shí)際問題。過程與方法：1、通過觀察和實(shí)驗(yàn)，認(rèn)識動(dòng)能和勢能之間的相互轉(zhuǎn)化的過程。2、動(dòng)手設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，勇于探索自然現(xiàn)象和身邊的物理道理。情感態(tài)度與價(jià)值觀：1、關(guān)心機(jī)械能與人們生活的聯(lián)系，有將機(jī)械能應(yīng)用于生活的意識。2、培養(yǎng)學(xué)生具有愛國意識。三、教學(xué)重點(diǎn)知道動(dòng)能、重力勢能和彈性勢能統(tǒng)稱機(jī)械能;通過實(shí)驗(yàn)和實(shí)例分析，知道動(dòng)能和勢能可以相互轉(zhuǎn)化。四、教學(xué)難點(diǎn)通過實(shí)驗(yàn)和實(shí)例知道動(dòng)能和勢能是如何相互轉(zhuǎn)化的。【教學(xué)媒體】多媒體課件、自制教具、實(shí)驗(yàn)器材（滾擺、鐵鎖、細(xì)繩、溜溜球、 鐵架臺(tái)、 鋼球、 細(xì)線、帶彈簧的斜面）【教法、學(xué)法與教學(xué)手段】通過實(shí)驗(yàn)、視頻、動(dòng)畫為學(xué)生認(rèn)識和分析動(dòng)能與勢能的相互轉(zhuǎn)化提供直觀感性材料。為學(xué)生提供一種分析動(dòng)能和勢能相互轉(zhuǎn)化的思維方法：高度換速度，形變換兩“度”（即高度和速度）。以高度的降低換取速度的增加，反之亦然，以高度的降低或速度的減小來換取物體形變的發(fā)生或增大，反之亦然。利用多媒體教學(xué)的優(yōu)勢為學(xué)生提供資源支持，加大容量，增加練習(xí)機(jī)會(huì)，感悟不同現(xiàn)象中的動(dòng)能和勢能的轉(zhuǎn)化。【教學(xué)課時(shí)】2課時(shí)【教學(xué)過程】【導(dǎo)入新課】教師活動(dòng)：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(xué)生活動(dòng)：學(xué)生回答提問后，再引導(dǎo)學(xué)生分析粉筆頭下落的過程。首先提出當(dāng)粉筆頭下落路過某點(diǎn)時(shí)，粉筆頭具有什么能量？（此時(shí)既有重力勢能，又有動(dòng)能）繼而讓學(xué)生比較在該位置和起始位置，粉筆頭的重力勢能和動(dòng)能各有什么變化？（重力勢能減少，動(dòng)能增加）在粉筆頭下落的過程，重力勢能和動(dòng)能都有變化，指出自然界中動(dòng)能和勢能變化的事例很多。設(shè)計(jì)意圖：從身邊的實(shí)驗(yàn)出發(fā)，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生參與課堂教學(xué)的積極性。【新課教學(xué)】教師活動(dòng)：機(jī)械能是一種常見的能量形式，因而它的單位與能量的單位一致，也是焦耳。練一練：若一只飛行的燕子的機(jī)械能為11J，重力勢能是5J，那么其動(dòng)能大小是多少？一、機(jī)械能1、定義：物體由于位置變化而做功具有的能統(tǒng)稱為機(jī)械能。即動(dòng)能和勢能統(tǒng)稱為機(jī)械能。2、包括：動(dòng)能和勢能3、大小：4、 理解：一個(gè)物體的機(jī)械能是動(dòng)能和勢能的統(tǒng)稱，只具有動(dòng)能或只具有勢能或同時(shí)具有動(dòng)能和勢能，度可以說物體具有機(jī)械能。機(jī)械能是宏觀物體發(fā)生機(jī)械運(yùn)動(dòng)時(shí)所具有的能，是宏觀形式的能。設(shè)計(jì)意圖：增加學(xué)生對機(jī)械能的認(rèn)識和理解。動(dòng)能和重力勢能的轉(zhuǎn)化：教師活動(dòng)：之所以把動(dòng)能、勢能統(tǒng)稱為機(jī)械能，是因?yàn)閯?dòng)能和勢能可以相互轉(zhuǎn)化，滾擺和單擺是動(dòng)能和勢能可以相互轉(zhuǎn)化的常見實(shí)例。下面通過實(shí)驗(yàn)分析實(shí)例中動(dòng)能和勢能如何相互轉(zhuǎn)化的？1、探究活動(dòng)一：如圖1，將滾擺卷起后釋放，讓學(xué)生觀察分析：滾擺在最高處時(shí)具有什么能？釋放后觀察滾擺的高度、速度、質(zhì)量的變化。分別分析滾擺下降和上升過程中動(dòng)能、勢能的變化情況。動(dòng)能和重力勢能之間是否可以相互轉(zhuǎn)化？學(xué)生活動(dòng)：學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)并回答問題：重力勢能。下降時(shí)：質(zhì)量不變、高度變小、速度變大、重力勢能變小、動(dòng)能變大，減小的重力勢能變成了動(dòng)能。上升時(shí)：質(zhì)量不變、高度變大、速度變小、重力勢能變大、動(dòng)能變小。減小的動(dòng)能變成了重力勢能。動(dòng)能和重力勢能之間可以相互轉(zhuǎn)化。2、探究活動(dòng)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?cái)[動(dòng)。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(yùn)動(dòng)過程中，動(dòng)能、勢能的變化情況。分析擺球從BC運(yùn)動(dòng)過程中，動(dòng)能、勢能的變化情況。學(xué)生活動(dòng)：學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)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(dòng)能最大。擺球從AB運(yùn)動(dòng)過程中，重力勢能不斷減小，動(dòng)能不斷變大，是重力勢能不斷轉(zhuǎn)化為動(dòng)能。擺球從BC運(yùn)動(dòng)過程中，重力勢能不斷增大，動(dòng)能不斷減小，是動(dòng)能不斷轉(zhuǎn)化為重力勢能。總結(jié)：二、動(dòng)能和重力勢能的轉(zhuǎn)化：動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢能：表現(xiàn)形式：動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢能，動(dòng)能減小，重力勢能增加，表現(xiàn)為同一物體的v在不斷減小，動(dòng)能減小，h不斷增加，重力勢能增加，動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢能。重力勢能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能：表現(xiàn)形式：重力勢能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，重力勢能減小，動(dòng)能增加，表現(xiàn)為同一物體的h在不斷減小，重力勢能減小，v不斷增加，動(dòng)能增加，重力勢能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能。設(shè)計(jì)意圖：使學(xué)生初步形成能量轉(zhuǎn)化的意識。通過精心設(shè)計(jì)的問題，激活學(xué)生的思維，提高學(xué)生參與課堂教學(xué)的積極性和有效性。教師活動(dòng)：滾擺和單擺實(shí)驗(yàn)都有力說明了動(dòng)能和重力勢能可以相互轉(zhuǎn)化。你能舉出幾個(gè)類似的例子嗎？點(diǎn)評學(xué)生回答，課件展示過山車、蕩秋千設(shè)計(jì)意圖：利用學(xué)生身邊的物品實(shí)驗(yàn)，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情和參與討論積極性。體現(xiàn)生活處處有物理，培養(yǎng)學(xué)生的歸納總結(jié)能力。3、探究活動(dòng)三：按下圖3進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。手持著木球?qū)椈善茝潱笸蝗会尫拍厩颍^察到什么現(xiàn)象？在此過程中，涉及哪些能量的轉(zhuǎn)化？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(zhuǎn)化的過程。學(xué)生活動(dòng)：學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)并回答問題：觀察到木球在彈簧片的作用下在水平槽內(nèi)運(yùn)動(dòng)。在此過程中，彈簧的彈性勢能轉(zhuǎn)化為木球的動(dòng)能。從甲乙圖中，木球的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為彈簧的彈性勢能。從乙丙圖中彈簧的彈性勢能轉(zhuǎn)化為木球的動(dòng)能。總結(jié)：三、動(dòng)能和彈性勢能的轉(zhuǎn)化：動(dòng)能和彈性勢能的轉(zhuǎn)化：表現(xiàn)形式：動(dòng)能轉(zhuǎn)化為彈性勢能，動(dòng)能減小，彈性勢能增加，表現(xiàn)為同一彈性物體的v在不斷減小，動(dòng)能減小，不斷增大，彈性勢能增加，動(dòng)能轉(zhuǎn)化為彈性勢能。彈性勢能和動(dòng)能的轉(zhuǎn)化：表現(xiàn)形式：彈性勢能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，彈性勢能減小，動(dòng)能增加，表現(xiàn)為同一彈性物體的在不斷減小，彈性勢能減小，v為不斷增大，動(dòng)能增加，彈性勢能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能。設(shè)計(jì)意圖：通過精心設(shè)計(jì)的問題，激活學(xué)生的思維，提高學(xué)生參與課堂教學(xué)的積極性和有效性。教師活動(dòng)：教師演示乒乓球下落上升過程中能量怎樣轉(zhuǎn)化？學(xué)生活動(dòng)：回答：乒乓球從上方某點(diǎn)下落到接觸地面之前：重力勢能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能；接觸地面到形變最大：動(dòng)能轉(zhuǎn)化為彈性勢能 乒乓球回復(fù)原狀：彈性勢能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能； 離開上升：動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢能。設(shè)計(jì)意圖：利用學(xué)生身邊的物品實(shí)驗(yàn)，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情和參與討論積極性。體現(xiàn)生活處處有物理，培養(yǎng)學(xué)生的歸納總結(jié)能力。教師活動(dòng)：鐵鎖擺回時(shí)會(huì)碰到你的鼻子嗎？介紹做法，讓兩個(gè)學(xué)生演示體會(huì)。引導(dǎo)學(xué)生注意觀察現(xiàn)象。這表明鐵鎖的機(jī)械能總量變大還是變小？為什么？假設(shè)沒有阻力,會(huì)怎么樣呢?學(xué)生活動(dòng)：學(xué)生演示，認(rèn)真觀察。沒有打到鼻子，鐵鎖越擺越低。變小，有空氣阻力和摩擦。若沒有阻力，機(jī)械能不變。歸納：四、機(jī)械能守恒：定義：如果物體只有動(dòng)能和勢能的相互轉(zhuǎn)化，機(jī)械能總量保持不變，叫機(jī)械能守恒。（即不考慮摩擦和阻力做功）動(dòng)能與勢能轉(zhuǎn)化問題的分析：首先分析決定動(dòng)能大小的因素，決定重力勢能（或彈性勢能）大小的因素看動(dòng)能和重力勢能（或彈性勢能）如何變化。還要注意動(dòng)能和勢能相互轉(zhuǎn)化過程中的能量損失和增大如果除重力和彈力外沒有其他外力做功（即：沒有其他形式能量補(bǔ)充或沒有能量損失），則動(dòng)能勢能轉(zhuǎn)化過程中機(jī)械能不變。題中如果有“在光滑斜面上滑動(dòng)”則“光滑”表示沒有能量損失機(jī)械能守恒；“斜面上勻速下滑”表示有能量損失機(jī)械能不守恒。設(shè)計(jì)意圖：利用學(xué)生身邊的物品實(shí)驗(yàn)，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情和參與討論積極性。體現(xiàn)生活處處有物理，培養(yǎng)學(xué)生的歸納總結(jié)能力教師活動(dòng)：擴(kuò)大視野“科學(xué)世界”人造地球衛(wèi)星人造地球衛(wèi)星在太空運(yùn)行，只有動(dòng)能和勢能的轉(zhuǎn)化，機(jī)械能是守恒的。動(dòng)畫播放人造地球衛(wèi)星的運(yùn)行。思考：衛(wèi)星運(yùn)行過程中機(jī)械能是否守恒？衛(wèi)星從遠(yuǎn)地點(diǎn)向近地點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)重力勢能、動(dòng)能、速度分別怎么變化？衛(wèi)星在什么時(shí)候動(dòng)能最大？什么時(shí)候重力勢能最大？學(xué)生活動(dòng)：學(xué)生閱讀并思考后回答：守恒，因?yàn)樾l(wèi)星在太空運(yùn)行，沒有空氣阻力，只有動(dòng)能和勢能之間的相互轉(zhuǎn)化。重力勢能增大，動(dòng)能減小，速度減小。在近地點(diǎn)時(shí)動(dòng)能最大，在遠(yuǎn)地點(diǎn)時(shí)重力勢能最大。設(shè)計(jì)意圖：小實(shí)驗(yàn)、動(dòng)畫拉近了物理知識于學(xué)生的距離，增加了學(xué)習(xí)的趣味性。又培養(yǎng)了學(xué)生總結(jié)、歸納能力，語言表達(dá)能力。五、水能和風(fēng)能的利用教師活動(dòng)：講述：自然界的流水和風(fēng)蘊(yùn)含巨大的能量。課件展示流水和風(fēng)的能量。人類對水能和風(fēng)能的利用主要是發(fā)電，它們清潔無污染，是人們大力發(fā)展的理想能源。組織學(xué)生自學(xué)“水能和風(fēng)能的利用”，了解人們利用水能和風(fēng)能的方法和歷程。學(xué)生活動(dòng)：觀看圖片，認(rèn)識流水和風(fēng)能夠做功，蘊(yùn)含的能量巨大。了解水力發(fā)電、建立風(fēng)車田發(fā)電。設(shè)計(jì)意圖：借助課件將學(xué)生不感興趣的內(nèi)容呈現(xiàn)出來，培養(yǎng)學(xué)生關(guān)注科學(xué)、關(guān)心社會(huì)發(fā)展的意識。【練習(xí)】1一輛城市綠化灑水車，在一條平直的高架路上勻速行駛，當(dāng)它一邊灑水一邊行駛時(shí)，它的動(dòng)能________，重力勢能_____ ，機(jī)械能 。（填增大減小或不變)2.小孩在蕩秋千游戲中，從最低處蕩到最高處，能量轉(zhuǎn)化正確的是: A.動(dòng)能增大，重力勢能增大 B.動(dòng)能減小，重力勢能增大C.動(dòng)能不變，重力勢能增大 D.動(dòng)能不變，重力勢能不變3.下列情況中,重力勢能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能的是( ) A.在水平面上滾動(dòng)的小球 B.汽車上山 C.空中勻速下降的降落傘 D.蘋果從樹上落下 5.跳水運(yùn)動(dòng)員跳板跳水時(shí)，從運(yùn)動(dòng)員騰空跳起向上運(yùn)動(dòng)后再向下落入水中，若不計(jì)空氣阻力，則在整個(gè)過程中 （ ） A運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)能一直增大，機(jī)械能不變B運(yùn)動(dòng)員的重力勢能一直減小，機(jī)械能減小C運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)能先減小后增大， 機(jī)械能不變D運(yùn)動(dòng)員的重力勢能先減小后增大，機(jī)械能增大【課堂小結(jié)】這節(jié)課我們學(xué)習(xí)了機(jī)械能的概念、機(jī)械能內(nèi)部之間的相互轉(zhuǎn)化、機(jī)械能的守恒以及水能和風(fēng)能的利用。【作業(yè)】見課外作業(yè)本