11.4机械能及其守恒

15.5 机械能及其转化 设计人：崔锦辉 审核人：欧阳一、教学目标 1.知识与技能 1) 知道机械能包括动能和势能。 2) 能正确理解有关动能和势能之间相互转化的简单现象。3)初步了解机械能守恒的含义。 2.过程与方法 通过观察和实验，培养学生观察能力和分析归纳能力。 3.情感态度和价值观 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)培养学生具有爱国意识。二、重点、难点理解动能和势能之间的相互转化；了解机械能守恒。三、教学准备 滚摆、离心轨道、铁锁、小铁球，电教平台，自制课件四、教学过程：（一）、课前延伸1、(1)什么是动能？动能的大小与哪些因素有关？怎样改变质量一定的物体的动能？(2)什么是重力势能？重力势能的大小与哪些因素有关？怎样判断重力势能大小的变化？(3)什么是弹性势能？弹性势能的大小与哪些因素有关？怎样使一个物体具有更大的弹性势能？2、将一个乒乓球向上抛出去，乒乓球离手时的速度最大，此时的动能_。在上升过程中,乒乓球的质量 ，速度_ _，因而动能_，但高度在增加，因而重力势能_。当达到最高点时，乒乓球的速度为_，动能也为_，重力势能达到最大，在这个过程中减少的动能哪里去了？增加的动能又从何来？。从最高处下落时，速度越来越_，动能越来越_，由于高度不断减小，所以重力势能也不断_。在下降过程中乒乓球的动能又从何来？ (二)、课内探究：情景导入：我们在初二的时候就已经学习过关于能量的转化，那么，电灯工作的时候，能量是怎么转化的？风力发电机工作的时候，能量是怎么转化的？水利发电机工作的时候，能量是怎么转化的？电动机工作的时候，能量是怎么转化的？以上现象说明：不同形式的能量之间是可以相互转化的，那么动能和势能之间能否相互转化呢?自主学习：1、动手动脑搞探究:手持粉笔头高高举起。以此事例提问：被举高的粉笔具不具有能量？为什么？学生回答提问后，再引导学生分析粉笔头下落的过程。首先提出，当粉笔头下落路过某一点时，粉笔头具有什么能量？学生比较在该位置和起始位置，粉笔头的重力势能和动能各有什么变化2、合作探究、交流展示实验1：滚摆实验。出示滚摆，并简单介绍滚摆的构造及实验的做法。事先应在摆轮的侧面某处涂上鲜明的颜色标志，告诉学生观察颜色标志，可以判断摆轮转动的快慢。引导学生复述并分析实验中观察到的现象。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，没有动能。摆轮下降时其高度降低，重力势能减少；摆轮旋转下降；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。在摆轮下降的过程中，其重力势能逐渐转化为动能。仿照摆轮下降过程的分析，得出摆轮上升过程中，摆轮的 能逐渐转化为 能学生探究实验2：学生自制单摆，完成探究 如图所示，绳的一端拴一小球，另一端悬于固定点，用手把小球拉到A点后松开，小球便摆动起来，引导学生观察现象，分析小球在摆动过程中，小球的重力势能在_点最大，在_点最小；小球的动能在_点最大，在_点最小，从A到B是 能转化为 能，从B 到C 是 能转化为 能综述实验1、2,说明动能和重力势能是可以相互转化的提出问题：动能和重力势能可以相互转化，动能和弹性势能可以相互转化吗？观看课件动画实验3：弹性势能和动能的相互转化。演示课本图17动能和弹性势能的转化实验。实验可分两步做。首先手持着木球将弹簧片推弯，而后突然释放木球，木球在弹簧片的作用下在水平槽内运动。让学生分析在此过程中，弹性势能转化为动能。第二步实验，让木球从斜槽上端滚下，让学生观察木球碰击弹簧片的过程。然后，依据课本图17，甲乙图和乙丙图分析动能转化为弹性势能和弹性势能转化为动能的过程。得出：动能和弹性势能也是可以相互转化的。自然界中动能和势能相互转化的事例很多。其中有一些比较直观，例如：物体从高处落下、瀑布流水等这些事例也可以让学生列举，说明动能和势能的相互转化。有些事例比较复杂，例如：踢出去的足球在空中沿一条曲线（抛物线）运动过程中，动能和势能是如何相互转化的呢？（板画足球轨迹，依图分析）首先我们来分析足球离地面的高度的变化，这是判断足球重力势能变化的依据。很明显，在上升过程中足球的重力势能增加；在下降过程中重力势能减少。接着再分析足球的速度。足球在最高点时不再上升，说明它向上不能再运动。所以，足球在上升过程中，速度逐渐变小；在下降过程中速度又逐渐变大。通过以上分析，可以看到足球在上升阶段动能转化为重力势能；在下降阶段重力势能转化为动能。3、分析人造地球卫星在运行过程中的能量转化。人造地球卫星大家并不陌生，然而围绕人造卫星，同学们还有许多的谜没有揭开。人造卫星绕地球沿椭圆轨道运行，它的位置离地球有时近、有时远。（出示我国发射的第一颗人造卫星轨道图）现以我国发射的第一颗人造卫星为例，它离地球最近时（此处叫近地点）离地面439公里，离地球最远时（此处叫远地点）离地面高度是2384公里，它绕地球一周的时间是114分钟。它在近地点时，速度最大，动能最大；此时离地面最近，重力势能最小。卫星由近地点向远地点运行时动能减小，重力势能增大，动能向重力势能转化。直到远地点时，动能最小，重力势能最大。卫星由远地点向近地点运行时，重力势能向动能转化。在卫星运行过程中，不断地有动能和势能的相互转化。4、学生分组做教材中的“想想做做”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）请学生分析现象产生的原因分析这其中是否有其他能量的转化？假设没有阻力会怎么样呢?引出机械能守恒规律分析、归纳、总结：动能与势能之和称为_。动能是物体_时具有的能量，势能是_着的能量。如果只有动能和势能相互转化，机械能的总和_，即机械能是 的。（三）、归纳总结，巩固检测(1). 2003年3月20日在美英联军对伊拉克的军事打击中，两军调用了大量空降部队。在空降兵离开机舱、尚未打开降落伞的一段时间里，他们在空中加速下落，若不计空气阻力，那么在这段时间里，空降兵的重力势能_，动能_，机械能_ （填“增加”、“减小”或“不变”）(2)、拉弓射箭过程中拉弓时，弓的形状发生变化，形变越大，弹性势能_。在弓恢复形状，箭被射出时，弓的_能转化为_能。(3)、在下列过程中，物体动能转化为势能的是 （ ）A、拉弯的弓把箭射出去 B、秋千从高处落向低处C、冰雹从天而降 D、向上抛出的石块在空中上升(4)、打桩机的重锤自由下落时，它的 （ ）A、动能不变，势能不变 B、动能增大，势能不变C、动能增大，势能减小 D、动能减小，势能增大(5)、以下现象中，动能和势能都增加的是 （ ）A、玩具弹簧枪将“子弹”水平射出去 B、汽车加速下坡C、上升越来越快的气球 D、平直轨道上匀速行驶的列车(6)、一个小球从光滑的斜面上由静止开始滚下，当在斜面的顶端时重力势能为100J，当它在斜面的某一位置时重力势能只有30J了。小球