11.4 机械能及其转化（教学设计）八年级物理下册（人教版2024）.docx

11.4机械能及其转化（教学设计）

年级

八年级

授课时间

课题

11.4机械能及其转化

教学

目标

1.能通过生活实例，认识物体的动能和势能可以相互转化。知道机械能，能解释与机械能转化有关的现象。

2.通过分析生活现象和实验中的动能和势能相互转化情况，发展科学推理、科学论证、质疑创新等思维能力。

3.经历动能和势能相互转化的探究过程，用科学方法进行分析，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。

4.通过了解水能和风能的利用，培养节约能源的意识，激发利用科学技术发展新能源的动力。

教材

分析

本课程标准要求通过实验了解动能和势能的相互转化，举例说明机械能和其他形式能量的相互转化。教学中应以渗透机械能守恒的思想为前提，加强实验，并利用动画、视频等，激发学生的学习兴趣，使学生能够从影响物体动能、重力势能和弹性势能大小的因素的角度判断物体相应能量的变化。

本节主要包括机械能及其转化、水能和风能的利用两部分内容。本节的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，可以让学生分析、讨论生活现象，如荡秋千、跳蹦蹦床、滑滑梯等过程中物体高度、速度的变化，进而讨论动能和势能的变化情况，引出动能和势能之间的转化规律。

学情分析

知识基础：八年级的学生已经具备了一定的物理基础知识，如质量、力、速度、重力等概念，本章又学过动能、势能的概念，这为本节课的学习打下了良好的基础。

认知能力：在认知特点上，八年级学生正处于由形象思维向抽象思维过渡的阶段，对于机械能及其转化的概念，需要通过具体的实例和实验来加深理解。这一节内容相对较为抽象，涉及动能、势能、机械能等概念以及它们之间的转化关系。理解这些概念及其转化过程可能存在一定的难度。因此，在教学中需要注重直观性、生动性，通过具体的实验和生活中的实例来帮助学生理解。

教学重点

动能和势能之间的转化。

教学难点

机械能守恒。

教学

器材

滚摆、单摆、铁锁、细绳等。

多媒体ppt，包含视频：《滚摆、单摆的动能与重力势能的转化》、《机械能守恒》、《水能与风能》、《课堂总结—机械能及其转化》等。

教学过程

教师活动

学生活动

导入新课

把一个铁锁用绳子悬挂起来，将铁锁拉到你的鼻子附近，稳定后松手，铁锁向前摆去。你认为铁锁摆回时会打到你的鼻子吗?

思考问题，进入情境。

学习新课一、机械能及其转化

1.机械能

（1）现象与分析

节前“问题”中，松手后，铁锁离你而去，且速度的大小不断变化，到达左侧最高点后，铁锁又向你运动，接近你的鼻子之后，又会离你而去，循环往复。

在这个过程中，铁锁的运动快慢在变化，说明动能在发生变化。同时，铁锁的高度也在变化，说明铁锁的重力势能也在发生变化。

但铁锁并不会碰到你的鼻子，这是什么原因呢?

（2）机械能

【提问】高空飞行中的飞机具有什么能量？

【分析总结，给出机械能的概念】飞行中的飞机因为它在运动而具有动能，又因为它处于高空而具有重力势能，一个物体可以既有动能，又有势能，把这两种能量加在一起，就是它的机械能。

在物理学中，把动能、重力势能和弹性势能统称为机械能。机械能是和物体的运动紧密联系的能量。

机械能的单位是焦耳（J）。

2.动能和势能的转化

（1）动能和重力势能的转化

动能和重力势能可以相互转化。下面以单摆和滚摆的运动为例分析。

①单摆实验

如图所示，摆球在竖直平面内摆动，在A、C点时最高，在B点时最低，所以摆球的运动可分为下降段和上升段。

其能量转化情况见下表。

运动过程

高度

重力势能

速度

动能

能的转化

A→B

降低

减小

变大

增大

重力势能

转化为动能

B→C

升高

增大

变小

减小

动能转化为

重力势能

C→B

降低

减小

变大

增大

重力势能

转化为动能

B→A

升高

增大

变小

减小

动能转化为

重力势能

【结论】单摆在摆动过程中，动能和重力势能可以相互转化。

②滚摆实验

如图所示，将滚摆挂起来，捻动滚摆，使悬线缠绕在轴上，当滚摆上升到最高点后，放开手，滚摆会下降和上升，能量变化的分析过程如下表所示。

运动过程

高度

重力势能

速度

动能

能的转化

下降

降低

减小

变大

增大

重力势能

转化为动能

上升

升高

增大

变小

减小

动能转化为

重力势能

【结论】滚摆在摆动过程中，动能和重力势能可以相互转化。

（2）动能和弹性势能的转化

如图所示，让一个木球从斜面上滚下来，撞到水平面的一根弹簧上。分析其能量转化的情况。

研究的

过程

球的速度

球的动能

弹簧的

形变程度

弹簧的

弹性势能

能的转化

乙木球

压缩弹簧

逐渐减小

直至为0

逐渐减小

直至为0

由小变大

逐渐增大

动能转化为弹性势能

丙弹簧把木球弹回

由0逐渐

增大

由0逐渐

增大