《第02节动能势能》教学设计(重庆市县级优课)x-物理教案

第四章机械能守恒定律第2节动能势能教学设计【学习目标】1.知道守恒是自然界的重要规律，初步领会能量转化、变中有恒的思想。2.了解势能、动能的概念。【重点、难点】1.教学重点：理解动能、势能的含义。2.教学难点：在动能和势能转化的过程中体会能量守恒。【教学设计】一、引入:一、守恒量变化中不变的量魔术（牛奶不见）听说现在魔术很流行，为了跟上潮流，最近我也学了一个魔术，在这儿给大家献丑一下。表演的好，请大家掌声鼓励，表演的不好，请大家掌声安慰。来，我这里有一个装有牛奶的杯子和一根吸管，接下来，我将用吸管隔空喝牛奶，注意看!（吸~~~）)啊，味道不错。牛奶已经被我喝到肚子里了，你们相信吗？------其实我没有喝到牛奶，但杯中牛奶好像确实减少了。是真的消失了吗？为什么你们觉得牛奶没有消失？物质会凭空产生吗？所以，也不会凭空----消失。那么奥秘在哪里呢？（打开杯子夹层，提起来，演示一下）也就是说，不管魔术怎么变，变化中总有个不变的量。这就是我们这节要讲的第一点，什么是守恒量，即变化中处于不变的量（板书：一、守恒量ppt：一、守恒量变化中处于不变的量）。其实，从古代开始，人们就一直在苦苦追寻守恒量。荀子在《儒效》中提到“千举万变，其道一也。”庄子在《天下》中提到：“不离于宗，谓之天人。”那浓缩一下，就是我们经常提到的--万变··不离其宗.很好，也就是，变化中总有不变的量（指黑板）。其实，在中学化学里面，就已经接触过相关守恒量，尤其在化学方程式的配平中，比如：水的生成，用到什么守恒？-----1质量守恒2元素守恒。在化学中，还有--电荷守恒等等（ppt：化学方程式）而在生活中shopping（摊开手做动作）的时候，其实也存在着一种守恒。--比如：遇到喜欢的东西就把它买下来，钱并不是真的花掉了，只是换了一种方式陪伴在你身边。”（图片）那物理学上有什么守恒量呢？今天我们就一起来追寻一下物理学的守恒量。（板书：7.1追寻守恒量ppt：追寻守恒量）新课教学二、能量：势能、动能、实例我们先来看这样一个问题。质量为m=1kg的小球从高度为h=3m的光滑斜面A顶端静止下滑，已知倾角为37°，问到达底端时的速度大小是多少。如果倾角变为53°，那速度大小又是多少呢？请同学们做一下（2min）。请这位同学上来分享一下你的结果，（投屏）你们的结果和他的一样吗？那么从这个结果中，我们可以得知，小球从同一高度静止下滑，虽然倾角不同，但速度大小是一样的。此时，会不会存在某种与高度、速度有关的守恒量呢？这就是我们今天要重点追寻的守恒量。如果在对面再加一个倾角相同的光滑斜面B，那么小球会怎么样？会到达多高的位置？那么我们用实验来观察一下，这就是著名的伽利略理想斜面实验。有没有谁愿意扮演一下伽利略的角色。好！欢迎伽利略。（鼓掌）把小球从斜面A的这一高度静止释放，请同学们注意观察，它将到达斜面B的哪个位置？（放）再观察一遍（第2次放）。到哪个位置？-----对，和释放时的竖直高度几乎一样。接下来，我们改变坡度，同样地，从这一高度静止释放，注意观察，它将到达斜面B哪一位置？（放）再观察一遍（再放）。到哪个位置？-----还是和释放时的竖直高度几乎一样。好谢谢“伽利略”带领我们一起去领略了他当年的风采。（小拍手）由此，我们发现小球在斜面上运动的过程中，似乎一直“记得”自己的高度，而这个“记得”引发了科学家们的不断探索。最开始，人们把把静力学中讨论的力称为死力1686年，德国哲学家莱布尼茨引进活力的概念，并首先提出了活力守恒原理。这就是机械能守恒的最早形式。之后科学家们一直对死力活力争论不休。直到1807年，英国学者托马斯.杨在其著作中首先使用了“能量”的概念取代活力。至此，能量被提出。而刚刚我们所说的“记得”其实就是运动过程中要追寻的不变的量---能量。（板书：二、能量）那么如此抽象的能量到底有哪些呢？比如：燃料燃烧时释放的化学能、风力发电机工作时吸收的风能，原子核裂变时释放的核能。（ppt：图片）这些看不见、摸不着，看起来还很高大上的，都是能量。当然，除了这些高不可攀的能量，还有一些平易近人的能量。比如（ppt：花的图片）外面的海棠开得娇俏可爱，就是吸收了光能。再比如：我们享用美食的时候（ppt:美食图片），其实就是在摄入食物中的化学能。那么在这个实验中，小球因其所在高度而被赋予了一种能量。就是初中所学的势能（板书：1、势能）即相互作用的物体凭借其位置而具有的能量。这里是与高度有关的能量，所以特指重力势能。（PPT：图片势能）·小球在下降的过程中，因为运动获得速度而具有的能量，就是初中所学的动能。（板书：动能）所以小球在下降过程中，高度在减小，说明重力势能在减小，v在增大，说明动能在增大。此时，减小的势能去哪儿了？转化成了--动能。在小球上升过程中，v在减小，动能在减小，高度在增大，重力势能就在增大，此时，减小的动能去哪儿了？转化成了势能。在整个斜面的运动过程中，由于小球几乎能到达等高处，说明能量守恒。（1）单摆那大家有没有玩过荡秋千？荡秋千的原理是什么呢？其实，荡秋千在物理学上的简化模型就是单摆。（ppt：单摆）我们一起来看一下单摆中小球的运动。（视频）小球下降时，高度在减小，势能在减少，速度在增大，动能在增大，说明，此时，势能转化为动能，上升时动能在减小，势能在增大，说明动能转化为势能。在来回运动过程中，可以看到小球似乎总能记得自己的高度，说明能量守恒。大型实验：极限挑战接下来，玩一个别样的游戏，极限挑战。（ppt：极限挑战）在挑战之前，老师来跟大家展示一下这个球的威力（掂一下），千万不要眨眼。（放球，碎玻璃）非常的震撼，可见球的威力之大。（玻璃非常的坚固，一般情况下，这块玻璃就被打碎了）那有没有哪位勇士现在敢把你的鼻子拿来充当刚刚的那块玻璃？有没有哪位同学敢来挑战一下自己的极限，展现你的男子气概或者巾帼不让须眉的风范。~~~~~好，准备开始了，注意看他的鼻子会不会像玻璃一样被砸碎呢？感谢这位勇士的壮义之举。（小拍手）为什么玻璃碎了？（为什么玻璃可能会碎）而鼻子没有碎？-----难道是球被勇士的勇气所吓倒，忘记了自己的高度？---不是。那是因为什么球没有撞到鼻子？--对，空气阻力。球在运动的过程中，有一部分能量转化为内能。因此，不仅仅有重力势能和动能的转化，还有内能的参与。所以总体依然---能量守恒。那玻璃为什么碎了呢？（那玻璃为什么就可能碎呢？）---因为一开始我给了球一个速度，推了一把，它就具有更多的动能，（因为如果我给他足够大的初速度，球就会具有足够大的动能）所以，回来的时候，虽有一部分能量转化为内能，但依然能回到原来的高度，从而撞碎玻璃。在这个过程中，能量依然守恒。（2）滚摆再来玩一个游戏。（耍溜溜球）这是老师童年最美好的记忆。但是，为什么溜溜球出去后能顺利回到我的手中呢？我一直疑惑不解，想请同学们一起来帮我探索一下里面的奥秘。（小组实验）那么今天我把溜溜球的简化模型--滚摆（ppt：滚摆），带到了现场，请大家一起来探索一下，为什么球能回到手中呢？好，探索开始（板书：（2）滚摆）（3min）都有答案了吗？来，我们随机请某一组的小组成员一起来给大家分享一下他们的探索结果。（随机抽签）学生回答：动能和势能的转化。（T:每个过程里是如何转化的？）滚摆向下运动时，势能转化为动能（T:恩，也就是在最低点动能最大那不是应该继续向下运动吗？）有绳子的拉力使得它的速度瞬间变为向上，使它向上运动，从而动能转化为势能。（T:那在整个过程中?）动能和势能相互转化，并且能量守恒。哦（恍然大悟），原来是这样！非常感谢你的解答！（小拍手）你们同意他的解说吗？好，看来能量守恒已经深入人心了。（打开手）三、学以致用1.学到了这里，我们就可以利用今天所学来解释一下“撑杆跳”的原理，运动员是如何完成撑杆跳的？运动过程中，有哪些能量的转化？（ppt：跳高）小组讨论一下。（打开希沃，准备投屏）很好（小拍手）（ppt:答案）运动员带杆起跑,化学能转化为动能；杆弯曲,运动员动能转化为杆的弹性势能；杆恢复原状,杆的弹性势能转化为运动员的机械能（重力势能和动能）。2.那么利用今天所学，我还做了一个“魔瓶”（ppt：魔瓶）。注意看，我将瓶子往前轻轻一推，用意念将它召回。（刷~~~~~~）瓶子回来了，真的是因为意念吗？奥秘在哪儿？就在你们的桌上，等你们去发现。来，一起探索一下里面的奥秘（小组实验）找到答案了吗？好，请一位同学和我们分享一下你们小组的探究结果。（重点是什么？--橡皮筋在瓶子运动过程中，发生了什么？---动能和弹性势能的相互转化）你们认可他的说法吗？非常好（小拍手）3.最后，请同学们结合教材和今天所学完成手中的导学案，同时，总结一下今天你学到了什么？（ppt:总结板书：四、总结）/最后，请同学们课后结合教材和今天所学完