2020八年级物理下册 《机械能及其转化》 教案 6页

‎《机械能及其转化》‎ ◆ 教材分析 ‎ 本节要求学生不仅要知道动能和势能之间可以相互转化，而且要了解转化过程中遵从的规律。教学中，以渗透机械能的转化与守恒思想为前提，加强实验，并利用动画、视频激发学生的学习兴趣，使学生能够从影响物体动能、重力势能和弹性势能大小的因素的角度判断物体的机械能如何变化。‎ ◆ 教学目标 ‎1、理解动能、势能的相互转化。‎ ‎2、能解释一些有关动能、重力势能、弹性势能之间相互转化的简单物理现象。‎ ‎3、知道什么是机械能和机械能守恒 ‎4、通过观察和实验认识动能和势能的转化过程。‎ ◆ 教学重难点 ◆ 教学重点：‎ 理解动能和势能的相互转化；解析能和机械能守恒 教学难点：‎ ◆ 课前准备 ◆ 能根据具体情况分析动能，重力势能及弹性势能如何转化；判断机械能是否守恒。‎ ◆ 教学过程 多媒体课件、单摆、滚摆、弹簧、小球等。‎ 1、 复习：动能和势能及其与什么因素有关 6‎ ‎2、引入新课 ‎（1）思考：溜溜球在往下甩动的过程中，溜溜球为什么会返回来啊？学生讨论交流 ‎（2）根据上节课学习的知识回答下列问题：‎ a动能的大小与那些因素有关？‎ b重力势能的大小与那些因素有关？‎ c弹性势能的大小与那些因素有关？‎ d如何判断一个物体的动能、重力势能、弹性势能的大小的变化？‎ 学生思考、讨论交流：汽车由静止起动逐渐加速的过程中，动能如何变化？汽车行驶中司机关闭油门或踩刹车时，汽车逐渐减速停止的过程中，汽车的动能又如何变化？汽车由坡底爬到坡顶的过程中，重力势能如何变化？‎ ‎3、师生探究 ‎（1）机械能 学生看书回答：什么是机械能？（动能和势能的总和叫做机械能。机械能的单位是焦耳，简称焦，用符号J表示。）‎ ‎（2）机械能及其转化 师生探究：动能与重力势能的转化 ‎<1>出示滚摆实验：‎ 思考：a、滚摆在下降时，动能与重力势能是如何变化的？‎ ‎ b、滚摆在上升时，动能与重力势能是如何变化的？‎ 学生讨论交流：说明判断的方法！‎ 教师小结：开始释放摆轮时，摆轮在最高点静止，此时摆轮只有重力势能，没 6‎ 有动能。摆轮下降时其高度降低，重力势能减少；摆轮旋转着下降，而且越转越快，其动能越来越大。摆轮到最低点时，转动最快，动能最大；其高度最低，重力势能最小。‎ 思考：在势能减小的时候，减小的势能到哪里去了？看看势能变化的时候动能在怎样变化的？说明滚摆下降的过程中，势能减小，动能却增大了。（也就是势能转化为动能了）‎ 同样的你们说说：滚摆上升的时候呢？是什么能转化为什么能？‎ ‎<2>实验2：单摆实验。分析摆锤能量的转化。‎ 教师小结：动能和重力势能之间可以相互转化。‎ 思考：同学们在来看看溜溜球在往下甩动的过程中，溜溜球为什么会返回来啊？‎ 师生探究：动能和弹性势能的相互转化 a同学们思考：玩弓射箭时，箭“嗖”的一声就飞出去了？这一过程是不是也向“滚摆”一样存在能量的转化呢？（讨论后回答）‎ b看课本P71面，人在“蹦床运动”？思考：能量是如何变化的？‎ 教师小结：动能与势能（包括重力势能与弹性势能）是可以相互转化的。‎ c机械能守恒的规律 思考：P72面的“想想做做”，铁锁能打到你的鼻子吗？如果只有动能和势能的相互转化，又会出现什么情况？‎ 教师小结：教师归纳：如果只有动能和势能的相互转化，机械能的总量保持不变，即机械能守恒。但实际生活中，在机械能的相互转化过程中，往往要克服摩擦力，使机械能总和减小。（那么什么时候只有动能和势能的相互转化机械能守恒呢？‎ 科学世界：人造地球卫星的机械能转化（注意：近地点与远地点有何变化？）所以，上述实验中铁锁才不会打到我们。‎ d想想议议 ‎(1)演示皮球的下落和跳起（将皮球涂黑使它落在涂白的水平木板上，观察木块上的黑色圆斑），并提出问题，让学生讨论回答：‎ 6‎ 为什么木块上是圆斑，而不是黑点？（答：因为皮球发生了形变）‎ 发生弹性形变的皮球具有的弹性势能是哪里来的？（答：由动能转化来的）‎ 皮球反跳有向上的速度，即具有动能，这个动能是哪里来的：（答：弹性势能转化来的）‎ 最后提出：皮球从一定高度落下，反跳到最高点，说明这一过程能的转化情况？‎ ‎（点名要学习好的学生回答）‎ ‎(2)演示皮球反跳高度一次比一次低，再演示滚摆高度也是一次比一次低．最后都要停下来，问：这是什么原因呢？‎ ‎（引导学生回答：物体运动要克服摩擦和空气阻力做功，要消耗物体的机械能。最后机械能完全被用来克服摩擦和空气阻力做功消耗掉了，所以物体最后要停下来）‎ 教师点明：消耗掉的机械能并未消失，而是转化为其他形式的能了。这个问题以后将学到。‎ ‎(3)物体能做功才具有能，举高的物体处于静止状态，怎能做功？既然不能做功，为什么说它具有重力势能？‎ ‎（引导学生回答：举高的物体落下来具有动能，动能可以做功，但动能是由重力势能转化来的，故我们说势能可以做功，实际上是势能可以转化为动能而做功）‎ ‎(4)足球落在地面上，也会反跳起来，反跳时的动能是怎样转变来的？教师指出：足球和地面相碰，也要发生弹性形变，只是这个形变较难觉察。事实上，任何坚硬的物体相碰时，都要发生形变。‎ 然后让学生回答。‎ ‎（3）水能与风能的利用 a水电站 b风力发电 三、课堂小结：‎ ‎1、机械能 ‎2、机械能及其转化 ‎3、机械能守恒的规律 ‎4、水能与风能的利用 6‎ 能量的转化和守恒定律是自然界的基本和普遍规律。它与很多学科都有关联，和生产、生活息息相关。这部分内容对于学生形成可持续发展的意识以及进一步学习其他科学技术，都是十分重要的。这部分内容具有较强的综合性，应注意与本课程其他内容的联系，注意和其他学科的交叉，注意能源、环境与可持续发展的关联。‎ 重力势能和弹性势能都属于势能，动能和势能统称为机械能。也就是说，机械能包括动能、重力势能和弹性势能，之所以把它们放在一起，是因为它们之间可以相互转化。‎ ‎“通过实验，了解动能和势能的相互转化”中的“了解”属于认知性目标行为动词，该条目处于“了解”水平。动能、重力势能和弹性势能可以相互转化，这种转化是在物体运动过程中实现的，不是物体处于某一位置能实现的。在转化过程中，物体的位置或形状要发生变化，要选准几个关键位置或形状，弄清这几个位置或形状对应的高度、速度、形状的变化，进而讨论动能和势能的变化情况，明确动能和势能的转化规律。‎ 动能和重力势能之间可以相互转化。动能和重力势能之间的相互转化一般发生在只受重力作用下的运动过程中，例如滚摆在下降的过程中，越转越快，它的重力势能越来越小，动能越来越大，重力势能转化为动能；滚摆在上升过程中，越转越慢，它的重力势能越来越大，动能越来越小，动能转化为重力势能。动能转化为重力势能的标志是速度减小，所处的高度增加；重力势能转化为动能的标志是所处的高度减小，速度增大。如果重力势能减小，而动能并没有增加，说明重力势能没有转化为动能。如跳伞运动员从空中匀速下落时，重力势能减小，而动能不变，这时就不能说重力势能转化为动能。‎ 动能和弹性势能之间也可以相互转化。这种相互转化可以发生在同一物体上，也可以发生在不同物体之间。例如，从高处落下的皮球与地面撞击的过程中，由于皮球发生弹性形变，皮球的动能转化为弹性势能，皮球在恢复形变的过程中，它的弹性势能转化为动能。拉弯的弓把箭射出去的过程中，拉弯的弓具有弹性势能，射出去的箭具有动能，这是弓的弹性势能转化为箭的动能。‎ 判断机械能是否变化的方法：①由“机械能=动能+势能”‎ 6‎ 判断，若速度和高度不变，质量减小，则动能减小，势能减小，机械能也减小；若质量和速度不变，高度减小，则动能不变，重力势能减小，机械能减小。②在动能和势能相互转化的过程中，如果没有机械能与其他形式的能之间的转化，即没有空气阻力和摩擦等原因造成的机械能的损失，机械能的总量是保持不变的。③在动能和势能相互转化的过程中，如果存在空气阻力和摩擦等，机械能的总量减小。‎ ‎“举例说明机械能和其他形式能量的相互转化”中的“举例说明”属于认知性目标行为动词，该条目处于“了解”水平。物体各种形式的能量可以相互转化，动能和势能的相互转化只是能量相互转化的一种形式。能量转化过程中总是有一种能量减少，另一种能量增加。能量的转化，可以发生在同一物体上，也可以发生在不同物体之间。了解自然界的流水和风都是具有大量机械能的天然资源，可以用来为人类服务。修筑拦河坝可以提高坝前上游的水位，水位越高，水的重力势能就越大。这样水从坝上落下时转化成的动能就越大，水推动坝下方的水轮机转动，水轮机又带动发电机发电，水能最终转化为电能。利用风能做功主要是靠风车，也可以用风车的转动带动发电机发电。利用风能不会有环境污染，但风能不稳定，不像拦河坝那样能把“风能”储存起来。‎ ‎“用荡秋千的过程定性说明动能和势能的转化情况”中的“说明”属于认知性目标行为动词，该条目处于“了解”水平。应该抓住荡秋千时人所处的最低点和最高点时，人具有的动能和重力势能进行分析。人在最低点的时候，速度最大，动能最大，重力势能最小。然后随着人向上运动，克服重力做功，动能慢慢减小，转化为重力势能。到最高点时，重力势能变为最大，动能变为零，动能转化为重力势能。然后秋千又会向下运动，重力势能逐渐变小转化为动能。到最低点时动能变成最大值，重力势能变成最小值，如此循环。‎ 6‎