第十一章第4节机械能及其转化 教学详案 --2023-2024学年人教版物理八年级下学期

第十一章 功和机械能 第4节 机械能及其转化 设计说明： 本节内容由“机械能及其转化”“水能和风能的利用”两部分组成，教学重点是动能和势能之间的转化，为了能够从转化和守恒的观点将动能和势能联系起来，在教学中，以渗透机械能守恒的思想为前提，利用动画、视频等让学生分析、讨论生活现象，如荡秋千、跳蹦蹦床、拍皮球等过程中物体高度、速度的变化，进而讨论动能和势能的变化情况，引出动能和势能的转化规律，判断物体机械能如何变化。在教学中物体运动速度和高度的变化有时不易判断，因此粗略估测即可。 对于风能和水能的利用，可以采用阅读教材，查找相关资料以及讨论相结合的方式进行学习，也可结合我国水能、风能开发的成就对学生进行思想教育。 教学目标 1.知道动能、重力势能和弹性势能统称为机械能。 2.能通过实验或实例，认识物体的动能和势能可以相互转化。能解释与机械能转化相关的现象。 3.通过实例认识能量可以从一个物体转移到另一个物体，不同形式的能量可以相互转化。通过水能和风能的利用知道人类如何利用机械能的转化和守恒解决实际问题。提高运用机械能转化和守恒观点分析力学问题的意识。 教学重点难点 1.重点：动能和势能之间的转化。 2.难点：分析和解释实例，说明动能和势能的转化过程、机械能守恒的意义。 教具 学生用：每组准备单摆一组。 教师用：滚摆、单摆、小铁球、皮球、斜槽、溜溜球等，另有电化教学器材、教学光盘。 教学过程 回顾思考 1.物体由于________而具有的能叫做动能；物体由于受到重力并处在一定________时所具有的能叫做重力势能；物体由于发生________而具有的能叫做弹性势能。 2.动能与________和________有关；重力势能与________和________有关；弹性势能与________的大小和材料有关。 导入新课 1.小魔术导入 将如图所示的“罐子”沿不太陡的斜面滚下。会有什么意想不到的现象发生呢？ 问：你看到了什么？ 设疑：铁罐在滚下来后，为什么会再沿斜面滚上去呢？ 师：秘密就在罐子里面，想知道吗？ 生：想—— 师：只有认真学完这节课的知识，罐子里面的秘密你就会知道了。 2.多媒体导入 视频：过山车的三维动画。 游乐场中惊险刺激的过山车，能让你尖叫，但你是否想过在你尖叫的背后，它是怎样运行起来的呢？ 师生一块分析过山车的动能和势能：过山车在高台上只有重力势能，但是到了轨道的底端却有了动能，而重力势能变小了，可见动能和势能是可以相互转化的，我们这节课就来学习《机械能及其转化》。 3.操作溜溜球导入 老师操作溜溜球，吸引学生注意力，提出有关溜溜球是否具有能量，及能量的转化问题，引起学生思考，引入课题。 进行新课 探究点一　机械能 引导学生阅读教材第71页第一段，回答： 1.机械能包括：____ ____。 2.机械能的计算：若知道物体的动能和势能的大小，就可以根据机械能的特点计算一个物体的机械能了。即机械能=动能+势能。其单位与功的单位相同，都是焦耳。 注意：一个物体只有动能，或者只有势能，或者既具有动能又具有势能，此时都可以说物体具有机械能，因为机械能是动能和势能的总和。 探究点二　动能和重力势能之间的转化 1.出示滚摆，并简单介绍滚摆的构造及实验的做法。事先告诉学生在摆轮的侧面某处涂有鲜明的颜色标志，可通过观察标志，判断摆轮转动快慢。教师演示实验：滚摆上下运动（如图所示）。 注意分析的问题： （1）在下降过程中，滚摆的高度、速度各有什么变化？这说明了什么？ 下降过程中，滚摆的高度降低，速度越来越大，说明其动能越来越大，重力势能越来越小。 （2）在上升过程中，滚摆的高度、速度各有什么变化？这说明了什么？ 上升过程中，滚摆的高度升高，速度越来越小，说明其动能越来越小，重力势能越来越大。 （3）在最高点时，滚摆的高度、速度各有什么特点？这说明了什么？ 当滚摆升到最高点时，其高度最高，运动速度最小为零，此时的滚摆只具有重力势能且最大，没有动能，说明动能转化为了重力势能。 （4）在最低点时，滚摆的高度、速度各有什么特点？这说明了什么？ 当滚摆下降到最低点时，其高度最低，运动速度最大，此时滚摆的重力势能最小，动能最大，说明重力势能转化为了动能。 2.学生实验：单摆左右摆动（如图）。 将单摆的摆球置于A处，放手后观察摆球在各个阶段（A→B、B→C）的运动速度和高度的变化情况。将实验结果记录在下表中。 高度 重力势能 运动速度 动能 A→B B→C 引导归纳：单摆下降过程中的能量变化与滚摆下降时的能量变化相同；单摆上升过程中的能量变化与滚摆上升时的能量变化也相同。 综上所述：滚摆下降时重力势能转化为动能，上升时动能转化为重力势能。因此可以得出结论：动能和重力势能之间可以相互转化。 3.人