機(jī)械能及其轉(zhuǎn)化教材分析一、課標(biāo)分析能從生活實(shí)例中識(shí)別到機(jī)械能及其轉(zhuǎn)化,能用機(jī)械能及其轉(zhuǎn)化的相關(guān)知識(shí)解釋現(xiàn)代或古代常見的現(xiàn)象。二、內(nèi)容和地位分析本節(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,重點(diǎn)是理解動(dòng)能和勢(shì)能之間的相互轉(zhuǎn)化。本節(jié)內(nèi)容屬于“能量”主題下的機(jī)械能主題,是學(xué)生首次接觸能量轉(zhuǎn)化的內(nèi)容,也是力學(xué)中相對(duì)簡(jiǎn)單的部分,在整個(gè)初中階段,要求的標(biāo)準(zhǔn)也相對(duì)較低。學(xué)情分析本節(jié)內(nèi)容與實(shí)際生活聯(lián)系比較緊密,應(yīng)用性較強(qiáng),學(xué)生理解起來相對(duì)容易,結(jié)合古代與現(xiàn)代科技容易激發(fā)學(xué)生的民族自豪感和使命感。已經(jīng)學(xué)到的知識(shí):動(dòng)能,重力勢(shì)能,彈性勢(shì)能的具體意義和影響因素。未知的知識(shí):機(jī)械能的概念,機(jī)械能之間的相互轉(zhuǎn)化。教學(xué)目標(biāo)1.知道什么是機(jī)械能。2.理解動(dòng)能和勢(shì)能的轉(zhuǎn)化,機(jī)械能守恒。核心素養(yǎng)能保持對(duì)自然界的好奇,初步領(lǐng)略自然現(xiàn)象中的美妙與和諧,對(duì)大自然有親近、熱愛、和諧相處的情感。重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn):動(dòng)能和勢(shì)能的轉(zhuǎn)化及機(jī)械能的守恒。難點(diǎn):動(dòng)能和勢(shì)能的轉(zhuǎn)化及對(duì)機(jī)械能的守恒的理解。教學(xué)過程

教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容學(xué)生活動(dòng)教學(xué)意圖環(huán)節(jié)一:導(dǎo)入新課引入:請(qǐng)同學(xué)們舉出生活中同時(shí)具有動(dòng)能和勢(shì)能的事例。根據(jù)圖片提問:飛行中的飛機(jī)具有什么能?給出機(jī)械能的概念。物體具有機(jī)械能的總量等于動(dòng)能、勢(shì)能兩種能量之和。例1.下列說法不正確的是()A.動(dòng)能、重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能統(tǒng)稱為機(jī)械能B.一個(gè)物體可以既有動(dòng)能,又有勢(shì)能C.飛行的飛機(jī)既有動(dòng)能,又有勢(shì)能D.流水只具有動(dòng)能學(xué)生根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)和已學(xué)知識(shí)思考并回答問題。學(xué)生根據(jù)剛學(xué)習(xí)的機(jī)械能的相關(guān)知識(shí)思考并回答問題。從生活中的現(xiàn)象切入新課。有些物體會(huì)同時(shí)具有動(dòng)能和勢(shì)能,且動(dòng)能與勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化,將動(dòng)能和勢(shì)能統(tǒng)稱為機(jī)械能是有必要的,便于研究能量問題。及時(shí)鞏固所學(xué)知識(shí)。環(huán)節(jié)二:實(shí)驗(yàn)探究機(jī)械能的轉(zhuǎn)化及守恒展示和提問:展示射箭的圖片或視頻,提問弓的彈性勢(shì)能哪里去了?1.動(dòng)能和勢(shì)能能夠相互轉(zhuǎn)化。(1)演示滾擺實(shí)驗(yàn)。請(qǐng)學(xué)生觀察滾擺的運(yùn)動(dòng),思考滾擺在運(yùn)動(dòng)過程中動(dòng)能和勢(shì)能是如何變化的?觀看和思考,學(xué)生分析其中的能量變化,嘗試回答問題。觀察分析滾擺高度和轉(zhuǎn)動(dòng)速度的變化,由此分析能量的變化。突出本節(jié)課的重點(diǎn)。展示視頻和圖片是為了說明勢(shì)能可以轉(zhuǎn)化為動(dòng)能,能量沒有消失,只是能的形式發(fā)生了變化,能量的所有物體改變了。

續(xù)表教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容學(xué)生活動(dòng)教學(xué)意圖環(huán)節(jié)二:實(shí)驗(yàn)探究機(jī)械能的轉(zhuǎn)化及守恒(2)指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。指導(dǎo)學(xué)生做單擺實(shí)驗(yàn),并在實(shí)驗(yàn)中觀察和分析單擺小球在擺動(dòng)過程中動(dòng)能和勢(shì)能是怎樣相互轉(zhuǎn)化的。2.引導(dǎo)學(xué)生觀看皮球下落和上升過程,分析動(dòng)能、重力勢(shì)能、彈性勢(shì)能三者的轉(zhuǎn)化。3.指導(dǎo)學(xué)生做教科書中的鐵鎖擺動(dòng)的實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)前提問:鐵鎖會(huì)打到鼻子嗎?4.機(jī)械能守恒。多媒體模擬人造地球衛(wèi)星的運(yùn)行軌跡,回答以下問題。(1)當(dāng)衛(wèi)星從遠(yuǎn)地點(diǎn)向近地點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí),它的勢(shì)能、動(dòng)能、速度如何變化?當(dāng)衛(wèi)星從近地點(diǎn)向遠(yuǎn)地點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí),它的勢(shì)能、動(dòng)能、速度又如何變化?(2)衛(wèi)星在近地點(diǎn)的動(dòng)能最,勢(shì)能最,在遠(yuǎn)地點(diǎn)的動(dòng)能最,勢(shì)能最。

(3)衛(wèi)星在運(yùn)行過程中機(jī)械能是的。

歸納總結(jié):機(jī)械能守恒——當(dāng)只有動(dòng)能和勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化時(shí),機(jī)械能總量不變。觀看和思考,學(xué)生分析其中的能量變化,嘗試回答問題。進(jìn)行實(shí)驗(yàn),在實(shí)驗(yàn)中觀察、思考、分析,或者談?wù)動(dòng)H身的感受。小組合作討論,學(xué)生關(guān)注三個(gè)要素:皮球的高度、速度、形狀,在整個(gè)過程中哪些因素變了。學(xué)生討論分析整個(gè)過程中能的轉(zhuǎn)化。學(xué)生獨(dú)立思考、討論,回答問題,領(lǐng)會(huì)衛(wèi)星環(huán)繞地球飛行過程中的機(jī)械能轉(zhuǎn)化的過程。滾擺實(shí)驗(yàn)可視性好,通過高度和轉(zhuǎn)動(dòng)速度可以看到動(dòng)能和勢(shì)能的變化。配合動(dòng)畫視頻,過程可觀可感。學(xué)生通過單擺實(shí)驗(yàn),體會(huì)動(dòng)能和勢(shì)能可以在一定條件下相互轉(zhuǎn)化。動(dòng)畫視頻將皮球下落和上升過程分成若干片段,學(xué)生能進(jìn)一步看清整個(gè)過程。引導(dǎo)學(xué)生分析:鐵鎖會(huì)與空氣摩擦,受到空氣阻力的作用,一部分動(dòng)能或重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化成了空氣和鐵鎖的內(nèi)能,總的機(jī)械能損失了一些(不守恒)。師生總結(jié)機(jī)械能守恒定律:如果只有動(dòng)能和勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化,機(jī)械能是守恒的。續(xù)表教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容學(xué)生活動(dòng)教學(xué)意圖環(huán)節(jié)二:實(shí)驗(yàn)探究機(jī)械能的轉(zhuǎn)化及守恒例2.小明蕩秋千的過程中,下列說法正確的是()A.上升過程動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能B.在最高點(diǎn)重力勢(shì)能為零C.在最低點(diǎn)動(dòng)能為零D.在蕩秋千的整個(gè)過程中機(jī)械能守恒根據(jù)所學(xué)知識(shí),思考、回答問題。及時(shí)鞏固所學(xué)知識(shí),強(qiáng)化教學(xué)效果。環(huán)節(jié)三:水能和風(fēng)能的利用請(qǐng)學(xué)生觀看圖片或者視頻,了解水電站是怎樣使發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的,風(fēng)力發(fā)電是怎樣的?；谟^看的內(nèi)容思考問題。理解其原理所包含的機(jī)械能的轉(zhuǎn)化形式。了解風(fēng)力、水力發(fā)電原理,培養(yǎng)學(xué)生合理利用能源、保護(hù)環(huán)境的意識(shí)。板書設(shè)計(jì)第4節(jié)機(jī)械能及其轉(zhuǎn)化1.機(jī)械能:動(dòng)能、重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能統(tǒng)稱為機(jī)械能。2.動(dòng)能與勢(shì)能之間的轉(zhuǎn)化。課堂練習(xí)課堂8分鐘課堂小結(jié)本節(jié)課你學(xué)到了什么?有哪些收獲呢?作業(yè)布置1.《作業(yè)》第十一章第4節(jié)。2.動(dòng)手動(dòng)腦學(xué)物理第1~4題。課后·知能演練基礎(chǔ)鞏固1.高空拋物是極不文明的行為,甚至?xí)斐蓸O大危害。高處墜落的物體下落過程中()A.動(dòng)能增大 B.動(dòng)能減小C.重力勢(shì)能增大 D.機(jī)械能增大2.右圖是小球下落后壓彈簧的示意圖,a點(diǎn)是小球下落的最高點(diǎn),b點(diǎn)是彈簧自然伸長(zhǎng)點(diǎn),c點(diǎn)是彈力與重力相等的點(diǎn),d點(diǎn)是彈簧壓縮后的最低點(diǎn)。以下說法正確的是()A.a點(diǎn)的動(dòng)能最大 B.b點(diǎn)的重力勢(shì)能最大C.c點(diǎn)的動(dòng)能最大 D.d點(diǎn)的彈性勢(shì)能為零3.下列過程中,重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能的是()A.正在下落的籃球 B.拉彎的弓把箭射出C.向上墊起的排球 D.勻速下降的降落傘4.跳遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)的各階段如圖所示,則運(yùn)動(dòng)員()A.經(jīng)過最高點(diǎn)時(shí)動(dòng)能為零B.落地點(diǎn)時(shí)重力勢(shì)能最小C.起跳后升空的過程中,重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能D.起跳點(diǎn)處的機(jī)械能小于最高點(diǎn)處的機(jī)械能5.如圖所示,小明沿滑道從頂端勻速下滑的過程中,小明的()A.重力勢(shì)能減小,機(jī)械能減小B.動(dòng)能不變,機(jī)械能不變C.重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能D.重力勢(shì)能不變,機(jī)械能減小6.如圖所示,彈簧的一端固定在豎直墻壁上,另一端連接一個(gè)小球。小球在A點(diǎn)時(shí)彈簧處于原長(zhǎng),向左推動(dòng)小球?qū)椈蓧嚎s至B點(diǎn)后松手,小球在水平光滑地面BC間來回運(yùn)動(dòng)。不計(jì)空氣阻力,下列說法正確的是()A.小球在A點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能大小等于小球在C點(diǎn)時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能大小B.小球從B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)至A點(diǎn)的過程,小球的動(dòng)能與彈簧的彈性勢(shì)能都增加C.小球從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)至C點(diǎn)的過程,彈簧的彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為小球的動(dòng)能D.小球從C點(diǎn)運(yùn)動(dòng)至B點(diǎn)的過程,彈簧的彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為小球的動(dòng)能7.運(yùn)動(dòng)員借助手中的撐竿跳高時(shí),要比徒手跳高得多,這是因?yàn)閾胃偷哪苻D(zhuǎn)化為運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)能。在運(yùn)動(dòng)員上升的過程中,他的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為能。

能力提升8.右圖是足球從A處落到地面后反復(fù)彈起落下的示意圖,圖中虛線為足球的運(yùn)動(dòng)軌跡。以下說法正確的是()A.從A點(diǎn)到E點(diǎn)的過程中機(jī)械能守恒B.從C點(diǎn)到D點(diǎn)的過程中重力勢(shì)能變大C.從D點(diǎn)到E點(diǎn)的過程中彈性勢(shì)能變大D.D點(diǎn)的機(jī)械能大于E點(diǎn)的機(jī)械能9.2023年12月9日,朱雀二號(hào)遙三運(yùn)載火箭將搭載的鴻鵠衛(wèi)星、天儀33衛(wèi)星及鴻鵠二號(hào)衛(wèi)星順利送入預(yù)定軌道,下面說法正確的是()A.運(yùn)載火箭加速升空過程中,衛(wèi)星動(dòng)能減小B.運(yùn)載火箭加速升空過程中,衛(wèi)星重力勢(shì)能減小C.運(yùn)載火箭加速升空過程中,衛(wèi)星機(jī)械能不變D.運(yùn)載火箭加速升空過程中,衛(wèi)星機(jī)械能增加10.圖甲中過山車從A點(diǎn)出發(fā),先后經(jīng)過B、C、D、E點(diǎn)。圖乙是過山車在B、C、D、E點(diǎn)的動(dòng)能和重力勢(shì)能大小的示意圖,則下列對(duì)于過山車的能量描述中,正確的是()甲乙A.當(dāng)過山車運(yùn)動(dòng)到E點(diǎn)時(shí),它的動(dòng)能最大B.在B點(diǎn)時(shí)的重力勢(shì)能與E點(diǎn)的動(dòng)能相等C.在BC之間,重力勢(shì)能完全轉(zhuǎn)化為動(dòng)能D.在整個(gè)過程中,過山車的機(jī)械能都守恒11.2023年7月28日,第31屆世界大學(xué)生夏季運(yùn)動(dòng)會(huì)在成都隆重開幕。右圖是我國(guó)運(yùn)動(dòng)健兒在跳高比賽中的場(chǎng)景。關(guān)于跳高運(yùn)動(dòng)員的能量,下列結(jié)論正確的是()A.助跑過程中,動(dòng)能保持不變B.助跑過程中,機(jī)械能總量保持不變C.起跳后的上升過程中,重力勢(shì)能增大D.越過橫桿后的下降過程中,動(dòng)能保持不變12.2023年12月30日8點(diǎn)13分,我國(guó)在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心使用長(zhǎng)征二號(hào)丙運(yùn)載火箭,成功將衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星發(fā)射升空,衛(wèi)星順利進(jìn)入預(yù)定軌道,發(fā)射任務(wù)獲得圓滿成功。如圖所示的衛(wèi)星沿橢圓軌道繞地球運(yùn)行,離地球最近的一點(diǎn)叫近地點(diǎn),最遠(yuǎn)的一點(diǎn)叫遠(yuǎn)地點(diǎn),它在大氣層外運(yùn)行,不受空氣阻力,則下列說法正確的是()A.衛(wèi)星從遠(yuǎn)地點(diǎn)運(yùn)行到近地點(diǎn),重力勢(shì)能增大,動(dòng)能減小,機(jī)械能守恒B.衛(wèi)星從遠(yuǎn)地點(diǎn)運(yùn)行到近地點(diǎn),重力勢(shì)能減小,動(dòng)能增大,機(jī)械能守恒C.衛(wèi)星從近地點(diǎn)運(yùn)行到遠(yuǎn)地點(diǎn),重力勢(shì)能增大,動(dòng)能增大,機(jī)械能不守恒D.衛(wèi)星從近地點(diǎn)運(yùn)行到遠(yuǎn)地點(diǎn),重力勢(shì)能減小,動(dòng)能減小,機(jī)械能不守恒13.如圖所示,將小球從一光滑斜槽軌道(OAB)O點(diǎn)自由滾下,依次經(jīng)過A、B兩點(diǎn)到達(dá)C點(diǎn)(忽略空氣阻力),設(shè)A、B兩點(diǎn)的機(jī)械能分別為EA和EB,則EA(選填“>”“=”或“<”)EB。當(dāng)小球從B點(diǎn)做斜拋運(yùn)動(dòng)到達(dá)最高點(diǎn)C時(shí),假設(shè)小球所受的外力全部消失,則小球?qū)?選填“沿a軌跡運(yùn)動(dòng)”“沿b軌跡運(yùn)動(dòng)”“沿c軌跡運(yùn)動(dòng)”或“保持靜止”)。

思維拓展14.小靜觀看臺(tái)球比賽時(shí)發(fā)現(xiàn):有時(shí)運(yùn)動(dòng)的白球去撞擊一個(gè)靜止的球后,白球會(huì)立即靜止在碰撞時(shí)的位置,而被撞的球似乎接替了白球,沿白球原來的運(yùn)動(dòng)方向,以幾乎相同的速度向前運(yùn)動(dòng),小靜據(jù)此設(shè)計(jì)了如圖乙所示的實(shí)驗(yàn)裝置,探究動(dòng)能與勢(shì)能轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移時(shí)的規(guī)律。請(qǐng)回答以下問題:(1)A球從斜面滑下的過程中,能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能。

(2)B球由靜止變?yōu)檫\(yùn)動(dòng)是因?yàn)锽球在碰撞中獲得了能。

(3)小靜在實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn):撞擊后,B球在斜面上能達(dá)到的最高高度h2小于A球原有的下落高度h1。她猜想這可能是小球運(yùn)動(dòng)過程中克服做功造成的。為了驗(yàn)證這一猜想,小靜操作如下:

A.控制A球從斜面上的自由滾下;

B.改變小球運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌的粗糙程度,并記錄B球在斜面上能達(dá)到的最大高度h2。小靜在多次實(shí)驗(yàn)后發(fā)現(xiàn):導(dǎo)軌越光滑,摩擦力越小,h2的大小h1的大小。由此可推論得出:在動(dòng)能與勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化過程中,若沒有摩擦阻力影響,物體的機(jī)械能(選填“變小”“不變”或“變大”)。

參考答案【課后·知能演練】1.A2.C3.A4.B5.A6.A7.彈性勢(shì)重力勢(shì)8.D9.D10.B11.C12.B13.=沿a軌跡運(yùn)動(dòng)14.(1)重力勢(shì)(2)動(dòng)(3)摩擦力同一高度接近不變解析(1)A球從斜面滑下的過程中,重力勢(shì)能減小,動(dòng)能增大,重力勢(shì)