物理教案：动能和势能的转化

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物理教案：动能和势能的转化1

〔一〕教学目的

1．理解动能和势能可以相互转化并能举例说明。

2．能说明有关动能和势能相互转化的简约现象。

〔二〕教具

1．麦克斯韦滚摆。

2．课本图1-7的装置，在弹簧片前加一弹簧。

3．单摆、皮球〔或乒乓球〕。

〔三〕教学过程

1．复习提问

(1)动能的大小与哪些因素有关？怎样判断质量肯定的物体的动能的改变？

(2)势能的大小与哪些因素有关？怎样判断重力势能大小的改变？

〔演示钢球从斜槽滚下，斜槽倾角应尽量小一些，使钢球从斜槽滚下的时间尽量长一些，引导同学观测钢球竖直高度的改变和速度的改变，回答上述问题〕

2．新课教学

(1)动能和重力势能可以相互转化。

从上面试验可以看到，钢球从斜槽滚下的过程中，高度降低，重力势能减小；速度变快，动能增大，这个动能是怎样产生的？〔引导同学回答是由重力势能转化来的〕

问：重力势能可以转化为动能，动能可不能转化为重力势能呢？

演示滚摆〔将摆轮涂成黑白相间，使同学明显观测到转速的改变〕，引导同学观测：摆下降时，摆轮越转越快；摆上升时，摆轮越转越慢，并说明动能和重力势能改变的状况，最末得出动能和重力势能可以相互转化的结论。

(2)动能和弹性势能可以相互转化吗？

演示课本图1-7〔水平槽末端加一弹簧，以使动能和弹性势能的改变明显显示出来〕，引导同学观测：钢球接触弹簧后，速度减小，弹簧压缩；弹簧复原时，形变减小，钢球速度变大，但方向反过来了〔老师应指出：动能大小跟运动快慢有关，跟运动方向无关，由于物体向任何方向运动都能做功〕。

对钢球和弹簧间的能的转化，应分两步讲：①从钢球压弹簧开始到弹簧形变最大：钢球动能由最大变到零，弹簧弹性势能由零到最大，即动能转化为弹性势能。②从弹簧形变最大到复原原状：弹簧弹性势能又转化为钢球的动能。

(3)动能和势能相互转化的例子。

先让同学列举日常生活中例子，然后引导同学观测和分析以下事例：

①演示单摆，引导同学观测摆球在高度最大处和最低点的速度大小，说明动能和势能的相互转化。

②人造卫星：老师先指出：卫星在远地点，势能最大，在近地点势能最小。问同学：卫星由远地点向近球点运动的过程中，速度怎样改变？能量怎样转比？引导同学回答：卫星由远地点到近地点，势能减小了，减小的势能转化为动能，故速度增大。再让同学回答卫星由近地点向远地点运动能的'转化状况。

③撑竿跳高：由于过程比较繁复，可由老师分析讲解。为使问题简化，分析时一律不考虑起跳前助跑的作用。

徒手跳高的高度由起跳时向上的速度决断。即起跳时的动能转化为最高点的重力势能。

撑竿跳高时，人在起跳时使撑竿弯曲〔形变〕，这时人具有动能，撑竿具有弹性势能。到最高点时，撑竿复原原状。人的动能和撑竿的弹性势能都转化为人的重力势能。

故撑竿跳高比徒手跳高的高度大。

①跳板跳水：引导同学回答：起跳时为什么人要向下猛压跳板？〔答：使跳板形变，具有弹性势能〕人离开跳板时的动能是哪里来的？〔答：跳板的弹性势能转化来的〕人起跳的高度由什么因素决断？〔答：由起跳时的动能，也就是由跳板形变最大时的弹性势能决断〕

留意：不争论人在空中的翻转。

3．板书设计

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

4．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，观测木块上的黑色圆斑〕，并提出问题，让同学争论回答：

为什么木块上是圆斑，而不是黑点？〔答：由于皮球发生了形变〕

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〕

最末提出：皮球从肯定高度落下，反跳到最高点，说明这一过程能的转化状况？

〔点名要学习好的同学回答〕

(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．最末都要停下来，问：这是什么缘由呢？

〔引导同学回答：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。最末机械能完全被用来克服摩擦和空气阻力做功消耗掉了，所以物体最末要停下来〕

老师点明：消耗掉的机械能并未消逝，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？

〔引导同学回答：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，事实上是势能可以转化为动能而做功〕

(4)钢球落在钢板上，也会反跳起来，反跳时的动能是怎样转变来的？老师指出：钢球和钢板相碰，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。

然后让同学回答。

5．布置作业

(1)说明以下过程中机械能的转化：

①雪橇从山坡上滑下；

②炮弹从炮口斜向上射出，又落到远处地上；

③玩具弹簧枪将“子弹”射出去；

④小孩坐在秋千上，在妈妈推了一次以后，自己荡着。

(2)你骑自行车时，在上坡前往往要加紧蹬几下；汽车司机在开车上坡前，也往往要加大油门，加大速度。从能的转化来说明这样做的好处。

(3)弹簧门在推开以后能自己关闭。说明这件事怎样利用了能的转化。

〔以上三题即课本机械能一章习题第4、5、6题〕

物理教案：动能和势能的转化2

教学目标

1、理解动能和重力势能的转化，能举例说明动能和重力势能的转化。

2、理解动能和弹性势能的转化，能举例说明动能和弹性势能的转化。

3、分析和说明实例，说明动能和势能的转化过程，动能、势能、机械能的改变状况。

4、建立能量的概念，树立能量转化和守恒的观念，为后面学习能的转化和守恒大小基础。

5、通过分析生产和生活中的实例，养成同学理论联系实践的习惯和技能。

教材分析

教材首先安排了麦克斯韦滚摆试验来说明动能和重力势能的相互转化，接着又安排了把用细线悬挂起来的金属小球拉到肯定高度放开，以及木球与弹簧片碰撞两个试验，来说明动能和弹性势能的相互转化。使同学一开始就留意到动能和这两种势能都可以相互转化。在动能和势能的相互转化过程中，机械能减削转化为内能的问题安排在下一章讲，在这里没有涉及。教材最末分析了人造卫星绕地球运行过程中动能和势能的相互转化，目的是加强物理知识与现代科技的联系，使同学了解他们所学的物理知识，也可以用来说明一些高科技中的问题，激发同学学习物理的爱好。

教法建议

着重试验教学，分析上抛小球的试验到观测麦克斯韦试验，在教学过程中要使同学明的确验的目的和观测物理现象，清晰详细的过程，从速度改变、高度改变到能量改变，同学能从能量改变中知道能量的转化。

课本试验中动能和弹性势能的转化不用细致分析，但是要在教学过程中让同学留意观测的分析木球碰撞弹簧片的过程，由于碰撞特别短，所以应当援助同学想象弹簧片的形变，从而理解动能和弹性势能的转化。

教学中留意把学的知识应用到实践中，着重分析实例，例如分析射箭过程中的能量转化，分析卫星运行时动能和势能的转化。在分析卫星运行时，应当利用板图标出远地点和近地点，使同学养成画图援助分析的习惯。

教学设计例如

第二节动能和势能的转化

【课题】动能和势能的转化

【重点难点解析】动能和势能的转化；分析转化过程。人造地球卫星绕地球运行过程中的能量转化过程。

【教学过程

1，试验引课

观测滚摆试验，用板图援助分析。

试验时要留意观测：滚摆在下降过程中速度如何改变；上升阶段速度如何改变。

留意分析的问题：到最高点时，高度、速度特点；说明白什么；到最低点时，高度、速度特点；说明白什么；在下降过程中，高度、速度如何改变，说明白什么；在上升过程中，高度、速度如何改变，说明白什么。

试验结论：物体的动能和重力势能可以相互转化。

2，新授课：动能和势能的转化。

1〕分析实例

方法1、针对基础较好的同学，可以由同学自己列举能表达动能和重力势能相互转化的现象，并详细分析能量转化的过程。用争论分析的方法完成课堂学习。

方法2、一般状况下，可以分析重点实例，例如分析乒乓球从某一高度自由下落过程中，不考虑空气的阻力，留意分析：乒乓球从某他高度下落到接触地面的过程；乒乓球从接触地面到发生最大弹性形变的过程；乒乓球渐渐复原原来外形到反弹起来的瞬间；乒乓球反弹起来后上升到最高点的过程。

2〕结论：在上升和下降过程中，是动能和重力势能的相互转化，在乒乓球发生弹性形变过程和复原原来的外形的过程中，是动能和弹性势能的相互转化。所以动能也可以和弹性势能相互转化。

3〕其他实例分析：可以做课本上的试验2和试验3，并由同学自行分析在试验过程中的能量转化。

4〕难点分析：人造地球卫星在绕地球转动的过程中，分析能量的转化。

方法1、一把般状况下，同学由板图观测近地点和远地点的高度和速度的特点，从而分析人造地球卫星在从近地点到远地点和从远地点到近地点移动的过程中，动能和重力势能的相互转化，并知道机械能的总量是保持不变的，也为以后学习能量转化和守恒定律打下基础。

方法2、针对基础较好的同学，可以由板图观测近地点和远地点的高度的特点，并告知同学在人造地球卫星绕地球转动的过程中机械能的总量保持不变，让同学分析在卫星到达近地点和远地点的位置时，运行速度的特点是什么，并想象卫星是如何绕地球转动的，从而加强同学想象事物的技能。

【板书设计】