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- 2021-10-25 发布
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第4节 机械能及其转化
1.知道机械能包括动能和势能。
2.理解机械能的转化。
3.能解释动能、重力势能、弹力势能间相互转化的简单物理现象。
4.初步了解机械能守恒的含义。
1.通过观察和实验的方法探究动能和势能相互转化的规律。
2.利用机械能守恒定律解释日常生活中某些具体问题。
3.通过观察滚摆、单摆的实验,推导出机械能守恒的条件。
1.关心机械能与人们生活的联系,有将机械能应用于生活的意识。
2.学习建立知识模型的方法,培养科研生活中的思维品质、科学素养和生活习惯。
3.通过了解人类探索物质世界的历程和科学理论成果,培养探索精神、创新思想和促进人类社会与自然世界和谐发展的优良品德。
动能和势能的相互转化。
能解释有关动能和势能相互转化的简单物理现象。
多媒体课件、滚摆、单摆等。
一、情景引入
多媒体展示:陈峰同学的家到学校本是一条在水平面上的直路,爱动脑筋的陈峰做了这样一个设想:要是将从家到学校的路挖成一个“
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U”字形,如图所示,只要从家骑上自行车后,不用刹车也不用踩车,等车停下来就可以到达学校了。
陈峰同学的设想到底能不能实现,这节课我们就为同学们揭开此谜。进而导入新课。
二、新课教学
探究点一:机械能及其转化
多媒体展示:(1)我们小时候玩过荡秋千吧,闭上眼睛,那种时高时低的感觉如同在飞,你知道在荡秋千的过程中小孩具有哪些能量?这些能量是怎样变化的?
(2)如图所示是小刚在玩弹弓的情境,小刚用形变的橡皮条将“子弹”弹射出去的过程中,具有哪些能量?这些能量是怎样变化的?
(3)从以上的两个实例中,你能够发现能量的变化有什么规律?
学生根据上节所学的知识,独立回答课件中两个情境中的物体所具有的能量,然后小组讨论、交流分析出每一个阶段中能量的变化情况和能量变化的规律。
教师把每个小组的观点进行引导总结,利用课件展示答案:
(1)把荡秋千的过程转化为如图所示的图片,展开分析:
A―→B过程中具有的能量是势能和动能,其中能量的变化是重力势能减小,动能增大;
B―→C过程中具有的能量是动能和势能,其中能量的变化是重力势能增大,动能减小。
(2)橡皮条将“子弹”射出的过程中,橡皮条具有弹性势能,“子弹”具有动能。橡皮条的弹性势能减小,“子弹”的动能增大。
(3)在某一阶段能量的变化中,一种能量在减小的同时,另一种能量在增大。
教师进一步追问:减小的能量是消失了吗?增大的能量是创生出来的吗?动能和势能
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可以统称为什么能?
学生猜想,进行交流,阐明观点。猜想认为是减小的能量转化为增大的能量。
教师根据学生的回答,逐步引导出动能和势能的转化,得出第一个知识点。
演示滚摆实验:观察滚摆的运动,想想滚摆在运动过程中动能和势能是如何变化的?
老师:滚摆运动过程中能量的转化是怎样的?
学生:最高点时,势能最大,动能最小;
下降时,重力势能减小,动能增大,重力势能转化为动能;
上升时,动能减小,重力势能增大,动能转化为重力势能;
最低点时,重力势能最小,动能最大。
老师:动能的变化量等于势能的变化量。
仿照滚摆下降过程的分析,得出滚摆上升过程中,滚摆的动能逐渐转化为重力势能。
演示单摆实验:让学生根据滚摆实验的描述,再分析单摆实验的现象及能量转化情况。
当只有动能和势能互相转化时,机械能总量不变。(机械能=动能+势能)
老师:观察这幅图:
老师:把悬挂的单摆锁拉近自己的鼻子处静止,松开手后,摆锁向前摆去,接着又反向摆回来,你原地不动,锁会打到你的鼻子吗?自己实际试一下,想一想这是为什么?
学生:不能打到,因为有空气阻力。如果没有摩擦等阻力,只有势能和动能的相互转化,机械能的总量保持不变,机械能是守恒的。
老师:空气中有阻力,所以机械能将改变。
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教师让学生分析,在我们的日常生活中,你是否留意观察过哪些现象中存在能量转化的例子?生活中的哪些方面利用了动能和势能之间的转化?让学生走进物理的生活,体验一下。
学生结合生活的经历,讨论交流利用动能和势能转化的实例。
根据学生叙述的生活中利用动能和势能转化的实例,同时展示出相应的课件。
动能和势能转化的应用:
课件1:城市铁路的车站的设计方案如图所示,进站的轨道都与站台构成一个缓坡,就是利用了动能和势能的相互转化。(让学生思考这样设计的好处。)
课件2:如图所示,我们看杂技演员从高处跳下落在蹦床上,又被弹起的过程中是利用了动能和势能的相互转化。
课件3:如图中表示撑竿跳高运动的几个阶段:助跑、撑竿起跳、越横杆。在这几个阶段中也是利用了能量的转化。
探究点二:水能和风能的利用
教师出示课件让学生分析。
学生在教师的引导下提出自己的想法。然后小组之间再进一步交流分析,阐明观点。
从学生对课件问题的认识中,教师引导得出在生活中人类利用水能和风能的实例,使学生认识到在自然界可直接利用的能源有水能和风能。
三、板书设计
第4节 机械能及其转化
1.机械能:动能和势能统称为机械能
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2.动能与势能之间的转化
本节课主要采用以课件设疑来调动学生的好奇心,然后以问题为切入点展开讨论,让学生在情境问题中来感悟物理知识,起到乐中求学,学中求乐,不知不觉中总结出动能和势能之间可以转化的知识点。为了加深学生对动能、势能的相互转化的印象,再进一步举出生活事例进行分析。由于现象皆从身边来,故讨论时都踊跃发言,经过一定的“争吵”讨论出的结果正确性更高而且深刻。经过这样热烈的讨论,学到的知识一定印象深刻,从枯燥无味的课堂中感受到学习物理的乐趣。
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