初中物理北师大版九年级全册一 机械能优秀课件ppt

第十章　机械能、内能及其转化

第一节　机械能

一、教学背景分析

 “课标”中要求学生能通过实例了解能量及其存在的不同形式，能简单描述各种各样的能量和我们生活的关系。通过实例认识能量可以从一个物体转移到另一个物体，不同形式的能可以相互转化。

本节涉及的内容概念多，且抽象。由于知识容量大，而且学生相关的知识基础比较薄弱，学生通过课堂教学学习这么多的内容有一定的难度。因此本节教学设计以演示实验引发思考，结合生活实际提出问题，引导学生探究，通过实验探究引出概念的方法，目的是让学生在探究过程中提高解决问题的能力，加强合作。激发学生的学习兴趣。

二、教学目标

1.理解动能、重力势能的概念，知道什么是弹性势能。

2.通过观察物体具有动能、势能和弹性势能的一系列实验，提高观察能力。

3.通过学习有关动能、势能及其相互转化知识的广泛应用，能用实例说明物体的动能和势能，以及它们的转化，知道在只有动能和势能相互转化的过程中机械能的总量保持不变。

4.了解水能和风能的应用。

5.通过机械能可以相互转化的实验探究活动，初步掌握设计简单探究实验的方法，学会从实验现象中分析、归纳、总结简单的科学规律。

三、教学重点和难点

教学重点：1. 理解动能、重力势能的概念。

          2. 学习运用控制变量的方法研究问题。

动能和重力势能概念的理解直接影响学生对机械能概念的理解，也是学习内能的基础，它是学生将能量概念具体化认识的基础，因此动能和势能概念的学习是本节的重点。对于这两个重要概念的落实可让学生自己用身边的器材，采用探究的方法了解动能大小跟速度、质量的关系，势能的大小与哪些因素有关，动能和势能的相互转化。研究过程注重研究方法的引导，通过探究活动进一步体会控制变量的科学方法，培养观察、分析和推理能力等。

教学难点：1.能的概念建立。

          2.机械能守恒条件的理解。

学生通过小学科学课和物理课的学习，以及从日常媒体中都可能了解一些有关“能”或“能量”的知识，因此对“能”有一些初步的了解，但对于“能”的概念仍是很模糊的，为了突破“能”这个抽象的概念给学生造成的学习困难，教学上需要把这个抽象的概念通过实验和实例具体化，从日常生活中最密切的现象入手，在列举大量实例的基础上引导学生总结出运动物体能够做功，具有能量，称之为动能；被举高的物体（或产生形变的物体）能够做功，具有的能称之为重力势能；被压缩的弹簧能够做功，具有的能称之为弹性势能等。通过实例使学生认识到“能”的存在，进而再引入规范的动能、势能和机械能等概念，学生印象深刻、易于接受。

对于机械能间的相互转化，可以通过让学生利用动能和势能相互转化的原理自制一个小装置或小玩具这样的活动进一步加深对动能、势能的理解，同时培养学生的创造能力和创新精神。

四、教学过程

1.教学引入

情境：出示三幅图片，分别是帆船在风的吹动下运动，保龄球击倒瓶子，拉弯的弓弦即将把箭射出去。

提出问题：根据我们的生活经验，风、运动的保龄球、拉弯的弓弦具有能量吗？判断依据是什么？

通过师生的讨论，得出风、运动的保龄球、拉弯的弓弦具有能量是因为能够对外做功。由此引入能量的学习。

2.“知识点”教学

●物体的动能

情境： 出示运动物体的图片，让学生解释他们是否具有能量并说明原因。

引出：动能的概念。

提出问题：物体动能大小与什么因素有关呢？

探究问题：物体动能大小与物体运动速度大小的关系。

探究问题的分析：

问题1：谁是自变量？自变量如何改变？

问题2：谁是因变量？因变量如何操作定义？

问题3：控制哪些变量？如何控制？

思考和讨论：在实验中纸盒的作用是什么？对纸盒的位置有没有要求？释放小球时应注意什么？

引出实验设计方案：将同一小球放置在斜面上不同高度，由静止释放，通过测量小盒被推动距离远近比较小球动能大小。

学生实验，收集证据，得出结论：质量相同的物体，运动速度越大，物体动能越大。

探究问题：物体动能大小与物体质量的关系。

探究问题的分析：

问题1：谁是自变量？自变量如何改变？

问题2：谁是因变量？因变量如何操作定义？

问题3：控制哪些变量？如何控制？

拓展演示实验：教师演示将质量不同的小球从相同斜面同一高度同时自由下滑，引导学生仔细观察小球在斜面上下滑时的位置关系（也可以慢速播放小球下滑过程）。

得出：质量不同的小球从相同斜面同一高度自由下滑，到达斜面底端时小球速度相同。

引出实验设计方案：将质量不同的小球放置在斜面上同一高度，由静止释放，通过测量小盒被推动距离的远近比较小球动能大小。

学生实验，收集证据，得出结论：运动速度相同的不同物体，物体质量越大，动能越大。

情境：学生举例说明生活中的哪些物体具有动能。

●重力势能

问题1：被举高的物体具有能量吗？为什么？

引出：被举高的物体具有重力势能。

通过师生讨论得出：重力势能的大小与物体质量、被举高度有关。

问题2：如何判断物体重力势能的大小？

探究：

（1）同一铁锤，举起的高度不同，将铁钉扎入泡沫塑料中。

（2）不同质量的铁锤，举起的高度相同，将铁钉扎入泡沫塑料中。

根据实验现象得出：物体的质量越大，被举的高度越高，物体具有的重力势能就越大。

●弹性势能

情境：教师演示用拉开的玩具弓将箭射出。

问题1：拉开的玩具弓是否具有能量？为什么？

问题2：箭射出的远近不同说明什么？

问题3：箭射出的远近与什么因素有关？

引导学生得出：拉开的弓和弦都具有做功的本领，与拉开的弓和弦发生形变的大小有关。

得出结论：物体发生弹性形变时也具有能，这种能叫做弹性势能，弹性势能的大小与物体的材料和弹性形变的大小有关。

●机械能及其转化

情境：图片展示（水平地面上行驶的汽车、高山上静止的人、高空飞行的鸟）

问题1：它们具有哪些能？你的判断依据是什么？

得出：动能与势能统称机械能。

问题2： 动能与势能之间能够相互转化吗？如能相互转化，请你举出你见过的动能与势能相互转化的例子？在相互转化的过程中遵从什么规律？

演示：演示单摆实验（配合播放单摆的频闪捕捉慢镜头的视频或者图片）

实验前提醒学生观察时思考：单摆在最高处释放前具有什么能？当单摆左右摆动时，它的运动速度和质量，高度如何变化？动能如何变化？它的重力势能如何变化？是什么能向什么能转化？

学生观察思考同时完成下表。

学生讨论交流，得出规律：单摆在摆动的过程中，动能增大时势能是减小的，势能增大时动能是减小的。

得出：单摆在摆动过程中的动能和势能发生了相互转化。

归纳得出：单摆最终会停下来，说明机械能总量减少了，因为单摆要克服摩擦做功，机械能变成内能了。

教师总结：大量实验表明，物体的动能和势能之间是可以相互转化的。在只有动能和势能相互转化的过程中，机械能的总量保持不变，即机械能是守恒的。

问题：举一个物体的动能和势能相互转化的例子，并说明能的转化过程。

学生观看影像资料：水能和风能的利用。

布置实践活动：课下通过收集有关水能和风能的资料，下节课时进行交流汇报。

3.课堂小结

（1）能：能够对外做功的物体具有能。

（2）动能：物体由于运动而具有的能，其大小与质量和速度相关。

（3）重力势能：物体由于被举高而具有的能，其大小与质量和被举高的高度有关。

（4）弹性势能：物体由于发生弹性形变而具有的能，其大小与弹性形变量有关。

（5）机械能：动能和势能的统称。

（6）机械能守恒：在只有动能和势能相互转化的过程中，机械能的总量保持不变。

4.小练习

（1）蹦床运动员离开蹦床弹向空中的过程中，运动员的（  ）

A．动能减小，重力势能增大     B．动能增大，重力势能增大

C．动能减小，重力势能减小     D．动能增大，重力势能减小

（2）如图10-1-1所示，游乐场中，从高处A到水面B处有两条长度相等的光滑轨道。体重不同的甲、乙两小孩沿着不同轨道同时从A处自由滑向B处，

若不计空气阻力，下列说法中正确的是（  ）

A．甲、乙在下滑过程中所受重力做功相等       

B．甲从A到B，重力势能一定减小

C．甲、乙在下滑过程中机械能守恒

D．甲、乙到达B点时的动能相同

（3）在“探究物体的动能大小与哪些因素有关”的实验中，同学们做了如图10-1-2所示三个实验，将小球沿着同一斜面由静止释放，并与同一水平面上的同一木块相碰，木块在水平面上移动一段距离后静止。请回答下列问题：

实验中所探究的“物体的动能”是指       （选填“小球”或“木块”）在       （选填“A”“B”或“C”）位置的动能；

由实验　     和实验　     （选填“甲”“乙”或“丙”）可知：物体的动能大小与物体的速度大小有关。

五、教学反思

本节尝试采用了小组合作的方式进行学习，学生的活动多，学习的主动性高。教师将课堂的时间尽最大可能还给了学生，强调了学生的学习体验和学习过程。积极、主动的学习情感有助于学生的学习。

在各环节的教学中，力图通过一系列的问题，启发学生思考、讨论、交流，促使学生自己去发现、自己去总结，主动地去建构知识。

在教学中有意识地渗透研究问题的方法，如控制变量法、转换法等。在每个概念建立起来以后，都再次组织了引导学生举例、讨论的活动，进一步联系实际生活，使知识得以内化。并通过联系实际向学生展示了物理知识广泛的应用价值，使学生感受到物理知识处处有用，从而激发学生学好物理的积极性。

为了突出能量转化的思想，使学生加深对动能和势能之间相互转化的理解，教师在教学的最后组织学生结合教材“你知道吗？”栏目的内容，交流对风能水能的认识，既开阔了学生的知识面，又丰富了学生的感性认识，也体现了从生活走向了物理，从物理走向社会的教育理念。