11.4机械能及其转化教案
§11.4机械能及其转化
一、教学目标
1．知道动能、重力势能和弹性势能统称机械能
2．通过实验和事例知道动能和势能可以相互转化
3．了解机械能守恒
4．通过水能和风能的利用知道人类如何利用机械能转化来解决实际问题
二、教学重点
1．知道动能、重力势能和弹性势能统称机械能
2．通过实验和事例知道动能和势能可以相互转化
三、教学难点
1．通过实验和事例知道动能和势能可以相互转化
2．了解机械能守恒
3．通过水能和风能的利用知道人类如何利用机械能转化来解决实际问题
四、教具
滚摆、单摆等。
五、教学教程设计
（一）导入新课
动能
与速度、质量有关
机械能重力势能与高度、质量有关
势能弹性势能与弹性形变大小、材料有关
强调：分析动能或势能的变化，应该从动能和势能的影响因素入手。
（二）机械能及其转化
1．动能和重力势能的相互转化
实验1：手持粉笔头高高举起
问题1：被举高的粉笔具不具有能量？为什么？只具有重力势能。
问题2：当粉笔头下落路过某一点时，粉笔头具有什么能量？（此时既有重力势能，又有动能）
问题3：继而让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？（重力势能减少，动能增加）
问题4：达到水平面时具有什么能量？
实验2：将物体竖直向上抛出，分析能量变化。
实验3：滚摆实验
讲解：
（1）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；
（2）摆轮下降时其高度降低，重力势能减少；摆轮旋转着下降，而且越转越快，其动能越来越大；
（3）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；
（4）在摆轮下降的过程中，其重力势能逐渐转化为动能；
（5）在摆轮上升的过程中，其动能逐渐转化为重力势能。
实验4：单摆实验
实验5：斜面实验
结论：以上所有实验均可以说明动能和势能可以相互转化。
2．动能和弹性势能的相互转化
实验6：弯弓射箭
实验7：蹦床运动员从高处下落
讲解：
（1）运动员的下落过程，高度减小，重力势能减小；速度增大，动能增大；
（2）运动员接触蹦床时，速度减小，动能减小；蹦床形变增大，弹性势能增大；当速度变为零时，动能最小，此进弹性势能最大；
（3）蹦床在恢复原状的（上升）过程（未离开蹦床），形变减小，弹性势能增大；速度增大，动能增大；
（4）运动员离开蹦床上升过程，速度减小，动能减小；高度增大，重力势能增大。 结论1：整个过程，皮球能量的转化是：重力势能转化为动能再转化为弹性势能； 结论2：动能和弹性势能是可以相互转化的。
实验8：篮球落地
（三）机械能守恒
引入：我们在演示滚摆的实验中，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）
强调：消耗掉的机械能并未消失，而是转化为其他形式的能了。
讲解：
（1）实验1中重力势能不断减小，但是动能不断增大，动能和重力势能的总和也就是机械能的总量保持不变。如果只有动能和势能相互转化时，（不计摩擦）物体的机械能总和保持不变，实验1到8中机械总量都是一样的；
（2）只有动能和势能相互转化时，（不计摩擦）物体的机械能总和保持不变，即物体的机械能守恒；
（3）如果有摩擦等阻力，在转化过程中，机械能会不断减小。
从考虑摩擦阻力和不计摩擦阻力两方面分析事例：实验1、实验2、实验3、实验4、实验5、人造卫星、补充例题。
讲解：
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。卫星离地球最近的一点叫近地点，离地球最远的一点叫远地点。卫星在大气层外运行，不受空气阻力，只有动能和势能的转化，因此机械能守恒。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。
六、板书设计
§11.4机械能及其转化
一、机械能：动能、重力势能和弹性势能的总和
二、动能和势能间可以相互转化
1．动能和重力势能可以相互转化
2．动能和弹性势能可以相互转化
三、机械能守恒
1．条件：只有动能和势能相互转化（不计f或一切阻力）
2．结论：机械能总和不变