第4節(jié)機(jī)械能及其轉(zhuǎn)化

教學(xué)目標(biāo)

知識(shí)目標(biāo)1.知道機(jī)械能包括動(dòng)能和勢(shì)能。2.能正確理解有關(guān)動(dòng)能和勢(shì)能之間的相互轉(zhuǎn)化。3.初步了解機(jī)械能守恒的含義。能力目標(biāo)通過觀察和實(shí)驗(yàn),認(rèn)識(shí)動(dòng)能和勢(shì)能之間的相互轉(zhuǎn)化過程,培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力和分析歸納能力。素養(yǎng)目標(biāo)通過探究實(shí)驗(yàn)和合作學(xué)習(xí),培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度、敢于探索和創(chuàng)新的科學(xué)精神。

教學(xué)重難點(diǎn)

教學(xué)重點(diǎn)動(dòng)能和勢(shì)能的轉(zhuǎn)化。教學(xué)難點(diǎn)機(jī)械能守恒的理解。

教學(xué)過程

一、新課導(dǎo)入地球的上空被6000多顆人造地球衛(wèi)星包圍著,它們繞著地球運(yùn)轉(zhuǎn),忽快忽慢,可這么多年來,為什么沒有人造地球衛(wèi)星掉落下來呢?二、教學(xué)步驟探究點(diǎn)1機(jī)械能及其轉(zhuǎn)化[閱讀課本]P96~98“把一個(gè)鐵鎖用繩子……不會(huì)打到鼻子?！盵思考]有沒有物體既具有動(dòng)能又具有勢(shì)能呢?[提示]空中飛翔的小鳥,既具有動(dòng)能又具有勢(shì)能;正在升空的火箭,既具有動(dòng)能又具有勢(shì)能。[思考]什么叫機(jī)械能?[提示]在物理學(xué)中,把動(dòng)能、重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能統(tǒng)稱為機(jī)械能。[思考]觀察課本圖11.4?3甲,滾擺上升到頂點(diǎn)時(shí),具有什么能?[提示]滾擺上升到頂點(diǎn)時(shí),速度為零,沒有動(dòng)能,只有重力勢(shì)能,且高度最高,所以重力勢(shì)能最大。[思考]滾擺下降到最低點(diǎn)時(shí),具有什么能?[提示]滾擺下降到最低點(diǎn)時(shí),高度最小,重力勢(shì)能最小,可以認(rèn)為是零,但速度最大,故動(dòng)能最大。[思考]滾擺在下降的過程中,速度如何變化?動(dòng)能和勢(shì)能如何變化?[提示]滾擺在下降的過程中,速度從零逐漸增加到最大,所以動(dòng)能逐漸增大;但高度從最高逐漸下降到最低,所以重力勢(shì)能逐漸減小。[思考]滾擺在上升的過程中,速度如何變化?動(dòng)能和勢(shì)能如何變化?[提示]滾擺在上升的過程中,速度從最大逐漸減小到零,所以動(dòng)能逐漸減小;但高度從最低逐漸上升到最高,所以重力勢(shì)能逐漸增大。[思考]滾擺在上升和下降的過程中,能量是如何轉(zhuǎn)化的?[提示]上升時(shí),動(dòng)能減小,重力勢(shì)能增大,動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能;下降時(shí),動(dòng)能增大,重力勢(shì)能減小,重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能。[思考]觀察課本圖11.4?3乙,單擺在上升的過程中,速度如何變化?動(dòng)能和勢(shì)能如何變化?[提示]單擺在上升的過程中,速度從最大逐漸減小到零,所以動(dòng)能逐漸減小;但高度從最低逐漸上升到最高,所以重力勢(shì)能逐漸增大。[思考]單擺在下降的過程中,速度如何變化?動(dòng)能和勢(shì)能如何變化?[提示]單擺在下降的過程中,速度從零逐漸增加到最大,所以動(dòng)能逐漸增加;但高度從最高逐漸下降到最低,所以重力勢(shì)能逐漸減小。[思考]單擺在上升和下降的過程中,能量是如何轉(zhuǎn)化的?[提示]上升時(shí),動(dòng)能減小,重力勢(shì)能增大,動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能;下降時(shí),動(dòng)能增大,重力勢(shì)能減小,重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能。[思考]踢出去的足球在空中沿一條曲線運(yùn)動(dòng)的過程中,動(dòng)能和勢(shì)能是如何相互轉(zhuǎn)化的?[提示]足球在上升過程中,速度逐漸減小;在下降過程中速度又逐漸增大。所以,足球在上升階段動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能,在下降階段重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能。[思考]觀察課本圖11.4?1,鐵鎖擺回時(shí)會(huì)打到鼻子嗎?[提示]在機(jī)械能相互轉(zhuǎn)化過程中,雖然動(dòng)能和重力勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化,但機(jī)械能的總和不變(忽略空氣阻力)。如果鐵鎖打到鼻子,說明機(jī)械能變大了,在沒有外力對(duì)鎖做功的情況下,這一現(xiàn)象不會(huì)發(fā)生。[思考]動(dòng)能和勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化有什么特點(diǎn)?我們是如何判斷動(dòng)能和勢(shì)能變化的?[歸納提升]在動(dòng)能和勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化過程中,必定有動(dòng)能和勢(shì)能各自的變化,而且是此增彼減。動(dòng)能的變化,要根據(jù)物體速度的變化來判斷;重力勢(shì)能的變化,要根據(jù)物體離地面高度的變化來判斷;彈性勢(shì)能的變化,要根據(jù)彈性形變大小的變化來判斷。[思考]動(dòng)能和彈性勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化嗎?[提示]壓縮的彈簧可以把小球彈出。彈簧壓縮時(shí)具有彈性勢(shì)能,小球被彈出后,具有動(dòng)能,彈簧的彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為小球的動(dòng)能。[思考]觀察課本圖11.4?2,蹦床運(yùn)動(dòng)員在運(yùn)動(dòng)過程中,他的動(dòng)能和勢(shì)能怎樣變化?[提示]蹦床運(yùn)動(dòng)員從高處落下,在與蹦床床面將要接觸時(shí),重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能;與蹦床床面接觸后,床面發(fā)生彈性形變,運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為蹦床的彈性勢(shì)能。[歸納提升]動(dòng)能和彈性勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化。動(dòng)能轉(zhuǎn)化為彈性勢(shì)能的標(biāo)志是速度減小,形變?cè)龃?彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能的標(biāo)志是速度增大,形變減小。探究點(diǎn)2水能和風(fēng)能的利用[閱讀課本]P98~99“水能和風(fēng)能的利用”[思考]你知道自然界中哪些物體具有機(jī)械能嗎?[提示]流動(dòng)的空氣和流動(dòng)的水等都具有機(jī)械能。[思考]這些機(jī)械能可以被人類利用嗎?[提示]水流沖擊水輪轉(zhuǎn)動(dòng),用來汲水、磨粉;風(fēng)帆推動(dòng)船行;水能發(fā)電等。[思考]三峽大壩利用水力發(fā)電,為什么要把水位蓄得很高呢?[提示]水位越高,具有的機(jī)械能就越大,能發(fā)的電就越多。[思考]無論是滾擺還是單擺,在上、下滾動(dòng)或左、右擺動(dòng)的過程中,高度和速度會(huì)怎樣變化?[提示]高度都會(huì)越來越低,速度也會(huì)越來越慢,總的機(jī)械能不斷減少,直至最終停止運(yùn)動(dòng)。[思考]在機(jī)械能轉(zhuǎn)化過程中,你認(rèn)為導(dǎo)致機(jī)械能減少的原因有哪些?[提示]滾擺或單擺的運(yùn)動(dòng)存在摩擦阻力。[歸納提升]動(dòng)能與勢(shì)能之間是可以相互轉(zhuǎn)化的,即動(dòng)能可以轉(zhuǎn)化成勢(shì)能,勢(shì)能也可以轉(zhuǎn)化成動(dòng)能。在只有動(dòng)能與勢(shì)能轉(zhuǎn)化的過程中,機(jī)械能的總和保持不變。[閱讀課本]P99“抽水蓄能電站”[思考]在生活和生產(chǎn)中,人們用電的情況時(shí)常會(huì)發(fā)生變化。有時(shí)電力系統(tǒng)發(fā)出的電無法得到使用,電網(wǎng)又沒辦法儲(chǔ)存,既造成大量的浪費(fèi),又影響供電系統(tǒng)的安全?？茖W(xué)家們是怎樣解決這個(gè)問題的呢?[提示]如課本圖11.4?5所示,抽水蓄能電站建有上、下兩座水庫(kù),兩座水庫(kù)互通,水流雙向運(yùn)行。抽水蓄能電站利用電力負(fù)荷低谷時(shí)的電能抽水至上水庫(kù),在電力負(fù)荷高峰期再放水至下水庫(kù),進(jìn)行發(fā)電。這樣的抽水蓄能電站可以提升電力系統(tǒng)的靈活調(diào)節(jié)能力,具有調(diào)峰、填谷、儲(chǔ)能等功能,能提高電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性,為實(shí)現(xiàn)新能源安全可靠替代傳統(tǒng)能源、推動(dòng)綠色低碳發(fā)展提供條件。因此,抽水蓄能電站也被稱為“超級(jí)充電寶”。三、板書設(shè)計(jì)第4節(jié)機(jī)械能及其轉(zhuǎn)化1.機(jī)械