机械能教案
机械能教案
一、教学目标：
1、知识与技能：
1. 理解动能、重力势能，知道弹性势能。
2. 能用实例说明物体的动能和势能，知道机械能包括动能和势能。
2、过程与方法：
1. 学生通过观察物体具有动能、重力势能和弹性势能的一系列物理实验，学习观察物理实验现象的方法，提高观察能力。
2.通过实验探究活动，再次加深对控制变量法的认识。
3、情感态度与价值观：
通过学习有关动能、势能的知识及其在生活中的广泛应用，激发学生学习物理的兴趣，培养学生理论联系实际的观念。
二、教学重难点：
重点：探究动能、重力势能和弹性势能的影响因素，让学生体验探究的过程。 难点：学生设计完成探究试验，并交流评估各自的实验方案
三、教学方法：
实验法，讲授法，指导阅读法，演示法
四、教学实验仪器：
乒乓球、沙子、小桌子、模型小汽车、铜块、细线、木块等
五、教学过程：
1、情景引入：
师：首先请同学们观看一个现象（老师在桌子上放上一张纸和一个乒乓球，用扇子扇风，纸和乒乓球被风吹走）同学们看到了什么现象？
生：风把纸和乒乓球吹走了。
师：那么风能把火车吹翻吗？
生：（一般）不能。
师：请同学们观看一个新闻片段。（风吹翻火车）
师：对此，你们有什么看法？
生：太可怕了，风怎么会有如此大的力量呢？
2、新课教学：
师：那么，我们带着疑问，走入今天的课堂。首先，请同学观察下面四幅图，分析一下这四幅图中的物体有什么共同的特征？
生：他们都在运动。
师：很好，那么结合前面我们所学功的知识，这些运动的物体能不能对别的物体做功呢？像这样，一个物体能够做功，我们就说他具有能。能够做的功越多，我们就说他具有更多的能。请注意，能够做功指的是他具有的本领，能不能确定他一定正在对别的物体做功呀？不能！！！像刚刚那样的四个物体，是由于运动而具有对其他物体做功的能力，我们把这种能称为动能。那同学们能不能从生活实际中找到具有动能的物体呢？
生：……
师：其实，我们判断一个物体是否具有动能，主要是看这个物体是否在运动。那么，下面，我们一起来看看这辆运动的公交车发生了什么事情？（看视频）刚刚的视频中发生了什么事情呢？
生：公交车将小汽车撞飞出去了！
师：我这里也有一辆小汽车，（拿着道具模型）现在它也在运动，如果是这辆小汽车装上视频中的小汽车，会把小汽车撞飞出去吗？
生：不能；
师：那这说明，运动的物体都有动能，但是动能是不是都一样大呀？（不是）动能有大有小，那么这个动能的大小到底与什么因素有关呢？同学们大胆的猜想一下：
生：猜想：（质量；体积（乒乓球和小钢珠）；速度）
师：这都是我们的猜想，那要验证我们的猜想，我们应该怎么做呢？（实验）请同学们自己先运用自己手中的器材设计一下；
（控制变量法；做实验，得出结论）
师：现在，老师拿出一个铜块，放在这张桌子上，同学们会担心，铜块撞伤你吗？（不担心）那我用一根细绳将铜块吊起来，放在你的头上，你担心吗？为什么呢？
生：可能会回答担心绳子断了，砸到头。
师：这个铜块是因为动起来让你觉得担心吗？不是！是因为这个铜块被举高了而担心。那也就是说虽然这个铜块没有动起来，但是因为被举高了也具有了做功的能力。那这种因为被举高而具有的能就叫做重力势能。同样的，重力势能有大有小，我们根据动能的探究过程来探究一下重力势能的大小与那些因素有关！我这里有一盒沙子，在沙子上面，放上一张桌子，将一个铜块举高，松手，铜块将桌子砸进沙子中，桌子陷入沙子中越深，说明这个铜块能对桌子做更多的功，具有更多的能；反之，则不然。
（控制变量法；做实验，得出结论）
师：通过学习，我们得出，物体由于运动或者被举高都会具有能，由于运动而具有的能叫动能，由于被举高而具有的能叫重力势能。动能大小与物体的质量和运动的速度有关，而重力势能与物体的质量和被举高的高度有关；那我这里有根橡皮筋，现在既没有运动也没有被举高，是不是就不具有能，不能对物体做功呢？看个小实验，用橡皮筋将纸弹出去，橡皮筋能将纸弹出去，说明此时此刻的橡皮筋也具有能，但是这种能不是因为运动也不是因为被举高，而是因为发生了弹性形变而具有的能，这种能，我们就叫做弹性势能，由于时间关系，我们就不在课堂上讨论了，只是给同学看看老师已经做过的一个实验，同学能够知道弹性势能的大小也不是都一样的，与物体发生弹性形变的程度有关。
重力势能和弹性势能总的来说都是势能，我们把势能和动能的合起来称之为机械能。
六、课堂练习：
1、看图说出图中的物体各自具有的是什么样的能。
2、运用今天所学的知识解决情景引入中风吹翻火车，滴水川石。
七、课堂小结：（主要小结知识和实验方法）时间还很多的话，还可以让同学们讨论一下，通过本节课程的学习，对生活有哪些启示：比如火车被吹翻，公交车撞飞小汽车要注意控制好速度，又比如滴水穿石，不能小觑大自然的威力等等。
八、课后作业：
初中物理人教版九年级第十五章第五节
《机械能及其转化》教学设计
教学目标
知识与技能：
1、 知道什么是机械能，通过对一些物理现象的分析，理解动能和势能的相互转化。
2、 引导学生举例并解释一些有关动能、重力势能、弹性势能相互转化的简单物理现象。 过程与方法：
1、 通过对一些典型的物理现象的观察，引导学生分析和发现其中包含的物理知识和物理原理。
2、 培养学生用能量转化的观点分析问题的能力。
情感态度与价值观：
通过阅读“科学世界”《人造地球卫星》，结合我国航天事业的发展，对学生进行爱国主义教育。
教学重点：
动能和势能的相互转化。
教学难点：
机械能守恒问题、弹性势能与动能、重力势能的相互转化问题。
学习者特征分析
学生刚学了动能和势能的基本概念，能确认运动的物体具有动能，被举高的物体具有重力势能，发生弹性形变的物体具有弹性势能；并了解了决定这些能量大小的因素。也就是说学生为本节课的学习有了一定的知识准备，但教者必须清醒地认识到学生对某种能量的变化的理解并不是很到位的，这恰恰是完成本节课的教学目标所必须解决的问题。对有些物理现象需用多个物理知识分析或解释，如“滚摆、单摆最终会停下来”，我们引导学生关注的重点是动能和势能的相互转化问题，但现象中所涉及到的机械能守恒与损失问题，既不能回避，又不能过多纠缠，否则会喧宾夺主而影响教学目标的实现。
文本教材与信息技术整合点分析
1、 文本教材惜字如金，篇幅不长，但插图多，我们能获取的信息量依然十分丰富，由于所涉及的物理知识较为抽象，给教者对教材的处理、整合、发挥留下了足够的空间。
2、 插图是静止的，反映的是某一物理现象的瞬间，而其过程则靠想象。我们恰恰能利用多媒体的硬件优势和技术优势，变静为动，为学生呈现出物理现象的全过程。
3、 本节课对以下几个地方，将原文本教材进行了整合：
（1）、将本章开始之前的《无处不在的能量》中的过山车主题视图拿来为本节所用，并以视频形式呈现，配以本章开头的一段激情文字“满载游客的过山车……”的朗诵音频，既利用了教材资源，又加强了视听效果。
（2）、滚摆、单摆实验拍摄成视频，实际教学时先做演示实验，学生讨论分析现象时再播放视频，这样实验虽然结束了，但过程依然可观可感。
（3）、将《想想做做》“铁锁会碰到鼻子吗”拍摄成视频播放，有提高能见度的效果。
（4）、补充皮球落地后向上反弹的内容，并将其拍摄成视频播放：将球涂黑，球与地碰撞时会在地上留下圆形黑斑。这样能使不易观察到的形变以黑斑形式呈现，且将瞬时形变能长时间留存下来。
（5）、制作皮球落地后反弹的动画视频，作为前一个视频的补充，使学生能进一步看清全过程。
（6）、课后《动手动脑学物理》的第6题，若布置给学生做，由于条件的限制很难落实，现场演示，又耗时过长，将教者的实验以视频形式播放，既能让学生看到圆筒斜向上滚的奇特现象，又提高了学习效率。
（7）、制作卫星沿椭圆形轨道运行的动画视频，方便学生分析动能和势能的相互转化。
（8）、从网上下载蹦极和蹦床的视频，作为课堂巩固练习的素材。
教学方法与教学策略分析
1、 通过实验、视频、动画为学生认识和分析动能与势能的相互转化提供直观感性材料。
2、 为学生提供一种分析动能和势能相互转化的思维模式： 高度形变 高度或速度通俗总结就是：高度换速度，形变换两“度”（即高度和速度）。
具体程序如下：
（1）、观察：看确定对象的.运动速度、离开地面的高度、形状是否发生变化。
（2）、分析：动能和重力势能——质量一定时，若速度增大了，则高度肯定降低了。速度增大则意味着动能增大了（问：增大的动能哪里来？），若高度降低了，则意味着重力势能减小了（问：减小的重力势能哪里去了？）。又如物体的形变程度增大了，则意味着弹性势能增大了，而这又是以物体运动速度的减小或离开地面的高度的减小为代价的。
（3）、结论：速度增大，动能增大；高度降低，重力势能减小，此时是重力势能转化为动能，反之是动能转化为重力势能。形变发生（或增大）则弹性势能增大，此时是动能或重力势能转化为弹性势能。
通俗的解释就是：以高度的降低换取速度的增加，反之亦然，以高度的降低或速度的减小来换取物体形变的发生或增大，反之亦然。
3、 利用多媒体教学的优势为学生提供资源支持，加大容量，增加练习机会，感悟不同
现象中所包含的相同的物理原理。
教学环境和教学资源准备
多媒体教室、课件、滚摆、单摆。
教学过程
一、导入新课：
1、 呈现课题
2、 播放过山车视频：惊险刺激的场面，配以激情旁白（内容取自教材），给学生以强烈的
视觉冲击和心灵震撼，激发学生兴趣，引发学生思考。
3、 回忆再认（知识迁移）：动能的物理意义、影响动能大小的因素；重力势能的物理意义及影响因素；弹性势能的物理意义及影响因素。
二、进行新课：
1、 机械能
引导学生回忆：我们以前学习过哪些能量？曾经接触过哪些能量名词？
动能和势能统称为机械能。
小结：机械能是能量大家族中的一员，在国际单位制中的单位是：焦耳（j）。
2、 动能和重力势能之间的相互转化
（1）、演示滚摆实验
引导学生观察，提出问题：你看到了什么现象？为什么滚摆下降后又自动上升？引导学生分析
播放滚摆实验视频，引导学生重点关注三个要素：滚摆质量、滚摆的运动速度、滚摆离开地面的高度。并注意在全过程中哪些因素变了，哪些因素没变？
讨论：没变的是质量
变化的是——速度、高度。
两个过程：a、下降：质量不变。
现象：离开地面的高度减小，下降速度增大。
分析：离开地面的高度减小则重力势能减小了；下降速度增大了则动能增大了。 结论：增大的动能是由减小的重力势能转化而来的，即此过程是重力势能转化为动能。
在这里隐含了能量既不会无缘无故消灭，也不会无缘无故创生的思想。
b、上升：质量不变。
现象：离开地面的高度增大了，但上升的速度减小了。
分析：离开地面的高度增大了则说明重力势能增大了，而上升速度的减小说明动能减小了。
结论：增大的重力势能是由减小的动能转化而来的，即此过程是动能转化为重力势能。
小结：在这里为学生分析类似现象提供了一个模式：
a、某种能量的增减是因为能的转化导致。
b、在能的转化过程中，动能的增减由速度的变化引发，重力势能的增减是由物体与参考面的高度变化引发，同理，弹性势能的增减是由物体的弹性形变程度增大或减小而引发。
（2）、演示单摆实验并播放视频。
引导学生根据以上模式分析能量的转化。
（3）、引导学生观看教材插图15.5----2甲、乙、丙
讨论、分析能的相互转化。
3、《想想做做》
播放视频，分析能的转化。
提出问题：铁锁摆回时会碰到鼻子吗？不会！
其实这个问题很好回答，因为学生看到了实验事实。我们所关注的重点是为什么
没有碰到鼻子？
引导学生分析：铁锁会与空气摩擦，受到空气阻力的作用，一部分动能或重力势能转化成了
空气和铁锁的内能，总的机械能损失了一些（不守恒）。
这样就不难解释滚摆和单摆为什么最终会停下来的原因了————滚摆、单摆与空气之间有摩擦，滚摆的摆轴与悬线之间也有摩擦，机械能有一部分转化成了其他形式的能，总量有所减少。
教材118页最后一小段：“如果只有动能和势能相互转化，机械能的总和不变，或者说，机械能是守恒的。”这个“如果”表达的就是一种无任何摩擦的理想状态。
告诉学生：若这个“如果”成立，则运动的滚摆、单摆就不会停止，铁锁摆回时也会
碰到（接触到）鼻子的。（因为机械能守恒）
4、 动能或重力势能与弹性势能的相互转化
播放视频：皮球。
将皮球涂黑，静止在地面上时，在地上留下一个小黑点，而从高处落下与地面碰
撞时，却在地上留下了一个面积稍大的黑斑。
问题：黑斑说明了什么？
———皮球发生了形变。
讨论皮球弹跳过程中的能量转化关系（同时播放皮球弹跳的动画视频）。
下落：———能转化为————能。
与地碰撞：————————-能转化为————能。
恢复原状弹起：————---能转化为————能。
上升：————能转化为—————能。
讨论：皮球为什么不能弹回到原来的高度？
5、 随堂练习
（1）、蹦极运动（播放视频）。
（2）、蹦床运动（播放视频）。
（3）、过山车（回忆本节开头的视频）。
解释以上三个过程中动能与势能的相互转化关系。
6、 科学世界 ————《人造地球卫星》
（1）、学生阅读。
（2）、教师介绍我国航空航天事业所取得的成就。
（3）、播放动画视频。
讨论卫星运行过程中动能与势能的相互转化关系。
7、 作业：《动手动脑学物理》的1、2、3、4、5。
教学小结
1、 机械能中的动能、重力势能、弹性势能可以相互转化。
2、 分析机械能转化的思维模式是：
质量、高度、形状三因素发生了变化，则它们所对应的某种形式的能在量上就发生了增减，根据这个量的增减来确定能的转化方向。
教学反思
1、 本节课重在思维能力的训练，而非操作能力的训练。
2、 用能的转化观念来分析物理现象，学生初学，显然不是很适应。
3、 本节课必须在学生非常熟悉影响机械能大小的诸多因素的背景下，方能顺利地展开教学，显然有的学生对前一节课的知识是存在欠账的。
4、 学生对弹性势能与动能、重力势能之间的相互转化稍显困难。
5、 信息技术手段的运用，有效地弥补了学生在直接经验上的不足，减缓了学生在抽象逻辑思维上的压力。