11.4机械能及其转化 教学设计 ---2024-2025学年人教版物理八年级下册

教学设计 课程基本信息 学科 物理 年级 八年级 学期 春季 课题 第4节　机械能及其转化 编写教师 工作单位 指导专家 工作单位 工作单位 教学目标 物理观念 1．能通过生活实例，认识物体的动能和势能可以相互转化。 2．知道动能、重力势能、弹性势能统称为机械能。 3．能解释与机械能转化有关的现象。 4．能用能量的观念去分析物理现象。 科学思维 能通过生活现象和实验，分析动能和势能相互转化情况，通过科学推理，科学论证，质疑创新等发展科学思维。 科学探究 1．经历动能和势能相互转化的探究过程，能用科学方法进行分析。 2．能基于证据得出结论，并对探究过程和结果进行交流，提升科学探究能力。 科学态度与责任 通过了解水能和风能的利用，加深对机械能转化与守恒的认识，提高用物理规律分析解决实际问题的意识，培养学生节约能源的社会责任感，激发学生利用科学技术发展新能源的动力。 教学内容 教学重点 知道动能和势能之间的转化。 教学难点 机械能守恒。 教学过程 教学环节 教师活动 学生活动 设计意图 新课导入 复习——动能和势能的概念。 1．动能：物体由于运动而具有的能。 2．势能 （1）重力势能：物体由于受到重力并处在一定高度时所具有的能。 （2）弹性势能：物体由于发生弹性形变而具有的能。 学生回忆所学知识。 本节内容与第3节《动能和势能》联系紧密，故先复习动能和势能的概念。 新知探究 一、机械能及其转化 观看《过山车》视频。 【提问】 （1）运动中的过山车具有哪些能量？ （2）在过山车向下俯冲的过程中，动能和重力势能如何变化？ 通过分析，知道动能和势能之间可以相互转化，然后，带领学生探究机械能是如何发生转化的。 探究一：动能和重力势能的转化——铁锁“砸”鼻。 【演示实验】教师辅助学生完成铁锁砸“鼻”实验。 【观察记录】带领学生分析，铁锁在摆动过程中，机械能的变化情况。 【引导分析】 铁锁在摆动过程中，动能和重力势能可以相互转化。 铁锁下降：重力势能转化为动能。 铁锁上升：动能转化为重力势能。 探究二：动能和弹性势能的转化——小球撞弹簧。 【演示实验】让一个小球从高处滚下来，撞到弹簧上。 【观察记录】分析小球接触弹簧之后的能量变化情况。 【引导分析】 小球在撞击弹簧的过程中，动能和弹性势能可以相互转化。 弹簧被压缩的过程：动能转化为弹性势能。 弹簧恢复原状的过程：弹性势能转化为动能。 【提问】 在铁锁“砸”鼻实验中，铁锁的重力势能与铁锁的动能相互转化；在小球在撞击弹簧的实验中，小球的动能和弹簧的弹性势能相互转化。若只有动能和势能之间相互转化，机械能会变化吗？ 机械能守恒 大量的研究结果表明，如果只有动能和势能相互转化，尽管动能、势能的大小会变化，但动能和势能的总和不变，或者说，机械能是守恒的。 探究三：机械能转化实例分析。 1．滚轮 介绍滚轮的结构。滚轮的主要构造是橡皮筋和螺帽，橡皮筋固定在滚轮两边，螺帽被固定在橡皮筋的中央。 【演示实验】推动滚轮运动，滚轮滚出去之后，能主动滚回来。 【归纳总结】 推动滚轮之后：滚轮的动能转化为橡皮筋的弹性势能。 滚轮返回过程：橡皮筋的弹性势能转化为滚轮的动能。 2．滚摆 【学生实验】让学生们进行分组实验。四人一组进行，观察滚摆的运动情况。 【提问】 （1）滚摆在下降过程中，机械能是如何转化的？ （2）滚摆在上升过程中，机械能是如何转化的？ （3）滚摆运动过程中，你还发现了什么规律？滚摆运动时，它的机械能守恒吗？ 【归纳总结】 （1）滚摆下降：重力势能转化为动能。 （2）滚摆上升：动能转化为重力势能。 （3）滚摆上升的高度逐渐变小。是因为滚摆受到了阻力，此时滚摆的机械能不守恒。 二、水能和风能的利用 1．水能和风能 【讲解】 水能：水由于运动或处在一定高度而具有的能。 风能：空气因为运动而具有的能。 风能和水能都属于机械能。 2．水能和风能的利用 【讲解】 （1）水车——水流冲刷轮，带动水车转动，用来汲水、磨粉、碾谷。 （2）水电站——大坝上游的水落下，带动水轮机转动，重力势能转化为动能，再通过转轴带动发电机发电。 抽水蓄能电站——建有上下两座水库，两座水库互通，水流双向运行。抽水蓄能电站利用电力负荷低谷时的电能抽水至上水库，在电力负荷高峰期再放水至下水库进行发电。抽水蓄能电站提高了电力系统的灵活调节能力，提高电网运行的稳定性，因此也被称为“超级充电宝”。当前，我国抽水蓄能电站技术已处于世界先进水平，截至2022年底，我国已建成的抽水蓄能电站总装机容量为4 579万千瓦，居世界首位！ 天荒坪抽水蓄能电站 （3）帆船——郑和下西洋，利用帆船远航，与各国进行贸易和文化交流。 （4）风力发电——风吹动风车，带动发电机发电。 【提问】学习了人类对水能和风能的利用，同学们有什么感悟？ 学生观看视频，思考得出：运动的过山车具有动能和重力势能。过山车俯冲时，动能变大，重力势能变小。 学生演示实验：把一个铁锁用绳子悬挂，将铁锁拉到学生鼻子附近，稳定后松手，铁锁向前摆去。其他学生观察演示实验。 学生观察摆的运动，分析动能和势能的变化情况。 学生观察小球的运动情况和弹簧的形变程度，分析动能和弹性势能的变化情况。 学生思考并回答，当只有动能和势能相互转化时，机械能不变。 学生分析，滚轮在运动过程中，动能和弹性势能的转化情况。 学生进行实验，小组讨论，知道滚摆运动过程中的机械能转化情况。学生还会发现，滚摆上升的高度越来越小。可能是因为滚摆受到了阻力。 学生理解水能和风能的定义。 学生以水车、水电站为例，体会人类对水能的应用。 学生了解我国的抽水蓄能电站调控原理，掌握科学知识，提升环保意识和创新思维，形成实现中华民族伟大复兴的使命担当。 学生以帆船和风力发电机为例，体会人类对风能的利用。 学生讨论和分享。 以过山车为例，让学生辨别其具有哪些能量以及这些能量的变化，为新课学习机械能及其转化打下基础。 激发学生的学习兴趣。 教师带领学生分析，铁锁和小球、弹簧运动过程中的能量变化情况，学生知道动能和重力势能，动能和弹性势能之间可以相互转化，为学生自主分析问题打下基础。 引出机械能守恒的知识点。 培养学生的观察能力和思维能力。 学生动手实验，培养学生实验能力和团结协作能力。 学生动手实验，培养学生实验能力和团结协作能力，提高学生的课堂参与度。 运用所学知识分析实验现象，深化知识的理解与记忆，培养学生的思维能力。 教师通过介绍大自然中的水能和风能，让学生知道水能和风能的由来。 让学生们知道水车对古代人类生活生产的影响，大体明白水电站和风电站等发电设施是如何将自然界中的水能和风能转化为电能的。体会物理对于工程科技方面的影响。培养学生的民族自豪感和热爱祖国的情感。 让学生体会人类如何利用大自然宝贵的资源。培养可持续发展观。 学以致用 跳台滑雪运动中，运动员从助滑开始，直到下落至着陆坡的运动过程中经过了各个不同的位置，如图所示。请分析运动员在这个过程中各阶段的能量转化情况。（不考虑摩擦和空气阻力） 学生思考、回答。 运用所学知识，分析生活中的现象。引导学生养成科学思维的习惯，帮助学生从物理视角解释生活中的现象和解决生活中的实际问题。 课堂小结 学生从知识和方法两个方面进行本节课的总结。 培养学生归纳总结的能力。 课后任务 和好朋友去荡秋千，请你分析其在荡秋千过程中的能量转化，并利用所学知识思考如何荡得更高。实际去尝试一下吧！ 学生实践、思考。 引导学生运用所学知识，解释生活中的实际问题。 板书设计 第4节　机械能及其转化 一、机械能及其转化 1．定义：动能、重力势能和弹性势能统称为机械能。 2．动能和势能可以相互转化。 3．机械能守恒：当只有动能和势能相互转化时，机械能总和不变，机械能守恒。 二、水能和风能的利用 9 学科网（北京）股份有限公司 $$