第十一章 第四节 机械能及其相互转化

[设计理念]
新课程改革对物理教育提出了新的理念，“注重科学探究，提倡学习方式的多样化”作为课程的基本理念。本届通过学生动手实验操作，经过观察、分析、比较、交流最后得出结论。这样既加深了学生探究的过程，又激发了学生学习的兴趣，锻炼了分析问题的能力。
[教材分析]
“机械能及转化”一节的教学属于物理规律的教学，物理规律是物理现象或物理过程在一定条件下发生、发展和变化的必然趋势，是其本质联系的反映，它是以观测和实验为起点，从中获得思维加工的材料，对物理世界秩序性的整理和规律性的文字描述。
　　
[三维目标]
1．知识与技能：
初步认识动能与势能的相互转化及机械能的守恒。
　　能够说出日常生活中动能与势能相互转化的实例。
　　学会区分动能与势能并知道机械能包括动能与势能。
2．过程与方法
通过观察和实验的方法探究动能和势能相互转化的规律，利用机械能守恒定律解释日常生活中某些具体问题。
　　通过观察滚摆、单摆的实验，推论出机械能守恒的条件。
3．情感态度与价值观
树立能量应用意识，为振兴中华敢于奉献。积极参与科学探究活动，养成善于发现问题、提出问题、探究问题的习惯。
[重点难点]
教学重点：动能与势能的相互转化。
教学难点：动能与势能的相互转化的规律的理解。
[教学方法]
教无定法，贵在得法”，依据本节课的知识结构特点，教学目标和学生实际，确定本节课为实验基础上的“探索发现”课型。即用演示实验、学生观察、讨论、探索发现、分析推理为主的多动教学。经过引导和启发学生理解和掌握物理研究方法，激发学生探索和发现物理规律的动机和兴趣，为学生学习物理创设理想的物理情境地。通过实验，激发学生学习的兴趣，培养学生的创新精神和创新能力。
[仪器材料]
滚摆、单摆、溜溜球。
[教学流程设计]
回忆旧知：体会其运用
　　问题：动能、势能的大小与哪些因素有关，怎样判断一个物体动能、势能的变化。
　　习题：思考、汽车由静止起动逐渐加速的过程中，动能如何变化？
　　汽车行驶中司机关油门踩刹车，逐渐减速停止的过程中，汽车的动能又如何变化？生甲答：汽车加速时，动能逐渐增大。
　　生乙答：汽车减速时，速度减慢，动能逐渐减小。
•  师演示：上抛一小球。（引导学生观察小球在上升和下落过程中高度、速度变化情况，且讨论其动能、势能的变化情况。）
　　学生五人一组热烈讨论，共六组。
　　师任选一组来回答。
　　六组学生代表生丙答：对于同一物体，小球而言，小球在上升过程中，速度越来越小，其动也在减小，但其上升高度增加，所以势能在增大。（注其余各组同学对该同学所说都予以认可）
（设计意图：即活跃了课堂气氛，又激发学生强烈的求知欲和竞争意识。）

•  演示实验：引导学生观察
•  从高处释放的滚摆
•  拉起的单摆释放后运动情况
　　师提出探究问题：（ 1 ）滚摆在由最高点往下滚动过程中其动能势能如何变化？
　　（ 2 ）单摆在左右摆动过程中，动能、势能又是如何变化？
　　师引导学生充分讨论并回答：
　　第三组学生甲答：滚摆在下降过程中，越转越快，它的重力势能越来越小，动能越来越大；滚摆上升过程中越转越慢，重力势能越来越大，动能越来越小。
　　师问：其余各组同学都同意吗？
　　生齐答：同意！！！
　　师问：滚摆下降时重力势能变小，跑哪去了？上升时，重力势能又变大，动能又跑哪去了？
　　生乙答：重力势能变小、动能增大了，那动能一定是由重力势能转化来的。
　　师：该同学说的对，说的好。今天呢，我们就来学习这一内容。
　　板书课题：机械能及其转化
（设计意图：激发学生的思维。）
　　设疑：那么什么是机械能呢？
　　师给出定义：动能和势能，统称为机械能。
　　并指出它是一种常见的能量形式。
　　师举例说明：例：空中飞行的飞机由于距地面有一定的高度，所以飞机具有重力势能，飞机的飞行具有较大的飞行速度，所以飞机具有一定的动能，我们就称为飞机具有较大的机械能。
　　师：鉴于以上所讲，请大家分析一下单摆，并回答我所提出的探究问题 2 。（启发引导各组学生发言）
　　师布置探究课题：
•  从斜坡上滚下的小球队其动能、势能怎样变化？
•  举高的重锤下落过程中将木桩打入地里，重锤被举得越高打入的越深，原因又是什么呢？
•  向上抛出的物体和下落的物体其能量如何转化？
•  乒乓球自由落地到弹起的过程中，能量之间如何转化？
•  一些钟表和玩具发条拧的越紧，走的时间越长原因是什么？
•  自行车上坡前加紧蹬几下原因是什么？
　　启发学生，调动学生积极性，使其充分讨论，完成以上内容。
　　学生非常活跃，气氛热烈，各组同学争相回答。
　　一组同学：从斜坡上滚下的小球，高度逐渐减小，速度却越来越大，所以该小、球重力势能逐渐减小，动能在增大，重力势能的减少量应等于动能的增加量，即动能与势能之和保持不变；重锤之所以被举得越高将木桩打入越深，是因为高重力势能大，所需转化的动能也大。
　　紧接着二组同学继续回答问题 3 ：向上抛出的物体，在上升的过程中，高度增加，但速度减小，所以势能增加、动能减小，如果不考虑阴力作用，则减小的动能等于增加了的势能，其动能与势能和保持不变。
　　三组生答：乒乓球下落过程中势能减小，动能增加，与地面碰撞后转化为乒乓球的弹性势能，上升过程中，动能逐渐减小，势能增加。
　　四组生答：发条拧的越紧弹性势能越大，那么在表走动过程中转化过程中转化成的动能就越多，维持时间就长。
　　五组生答：自行车上坡前紧蹬几下，其目的是为了增大自行车的动能，动能，这样转化成的势能就越多，上坡就越容易。
　　师：通过以上问题，大家对动能和势能的相互转化掌握得非常好。现在让我们带着所拥有的知识去遨游一下科学世界，探究以下几个问题。
（设计意图：培养学生分析问题的能力，培养学生交流信息的能力，与其他同学协同合作的意识。）

•  卫星由远地点向近地点运行时，能量怎样转化？速度怎样变化？
•  卫星由近地点向远地点运行时，能量怎样转化？速度怎样变化？
•  在哪一点卫星的动能最大？在哪一点卫星的动能最小？
　　在生读完，作简要回答之后，师说明：
　　人造地球卫星绕地球沿椭圆轨道运行，它的位置离地球中心最远的一点叫远地点，这里卫星的重力势能最大；离地球中心最近的一点叫近地点，这里卫星重力势能最小。
学生分析、；
利用身边物品,设计一个小实验用来表现物体动能和势能可以相互转化.
（设计意图：培养学生交流信息的能力，与其他同学协同合作的意识。）

布置作业
板书设计
【教学反思】
教学过程是教师的“教”与学生“学”的和谐统一的双边活动，对于物理规律的教学，从物理规律形成过程来看，教师应为学生提供丰富的，直观的感性材料，通过有关的定量实验和观测，创造一个理想的物理情景，充分调动学生学习的主动性和积极性，及时引导学生把感性认识上升为理性认识。