动能和势能 (第2课时)
科学（浙教版）九年级上册 第三章 第4节
一、教学目的
（一）知识与技能
1．知道动能和重力势能、弹性势能可以相互转化，并能举例说明。
2．能解释一些有关动能、重力势能、弹性势能相互转化的简单物理现象。
3．了解机械能和其他形式能的转化实例。
（二）过程与方法
尝试应用已知的科学知识去解决具体的问题，培养学生理论联系实际的能力
（三）情感、态度与价值观
对学生进行爱国主义教育和节能教育。
二、教学重点难点
能分析解释生活中一些有关动能、重力势能、弹性势能相互转化的简单现象及过程
三、教学准备
滚摆,单摆、斜槽、弹簧片、木球、人造地球卫星的挂图、课件等
四、教学设计
本节课选自浙教版《科学》九年级上第三章第4节的第二课时。它的主要内容为：在机
械运动的基础上，主要介绍了动能和势能相互转化的过程及实例，是第一节内容的延续，同时也是为后面的能量转化与守恒定律打下基础，是学生进一步理解能量的引路石，对整个初中关于能量的学习起着承前启后的作用。
本节课的主体思路主要采用实验、观察、分析、比较、概括的方法进行学习。从生活实
例入手，引导分析，使学生感受到科学知识并非高深莫测，增强学习科学的信心，体现了“从生活走向科学的理念”。以大量的实例让学生真实感受到动能和势能不但存在，而且可以相互发生转化。通过实验的演示，让学生观察到、了解到动能和势能及机械能和其他能之间的转化，以观察现象为过程方法线，在一定的情景下通过学生的活动解决问题，从而转化为学生的认知，再把学生的认识运用到实际的生活中。
五、教学过程
（一）导入新课
1．复习
手持粉笔头高高举起。以此事例提问：被举高的粉笔具不具有能量？为什么？
2．引入新课
学生回答提问后，再引导学生分析粉笔头下落的过程。首先提出，
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）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）
（二）探究新知
在粉笔头下落的过程，重力势能和动能都有变化，自然界中动能
和势能变化的事例很多，下面我们观察几个实验来思考动能和势能的变化。
PPT2：1.滚摆实验：如图所示，把一个滚摆悬挂在框架上．用手捻动滚摆使悬线缠在轴上，滚摆升高到最高点．放开手，观察滚摆的运动，并思考它的动能和势能的变化．（事先在摆轮的侧面某处涂上鲜明的颜色标志，告诉学生观察颜色标志，可以判断摆轮转动的快慢。）
可以看到，滚摆旋转着下降，越转越快．到最低点时，滚摆转而上升，上升中它越转越慢，直到差不多回到原来的位置．然后它又下降、上升，重复原来的运动．
思考：滚摆的动能和势能有什么变化呢？
滚摆下降时，它的重力势能越来越小，动能越来越大，重力势能转化为动能．滚摆上升时，它的动能越来越小，重力势能越来越大，动能转化为重力势能．
PPT3：2.摆锤实验：如图所示，把一个金属小球用细线悬挂起
来，把小球拉到一定高度，然后放开，观察小球的运动情况，说明
小球在运动过程中动能与重力势能之间的转化．（此实验摆绳宜长
些，摆球宜重些。最好能挂在天花板上，使单摆在黑板前，平行于
黑板振动，以便在黑板上记录摆球运动路线中左、右最高点和最低
点的位置。分析摆锤实验时，摆锤高度的变化比较直观，而判断摆
锤速度大小的变化比较困难，可以从摆锤在最高点前后运动方向不
同，分析摆锤运动到最高点时的速度为零，作为这一难点的突破口。）
从A点到B点的过程中，重力势能逐渐减小，动能逐渐增大，重力势能转化为动能；B点到C点的过程中，动能逐渐减小，重力势能逐渐增大，动能转化为重力势能。
结论：综述实验1、2，说明动能和重力势能是可以相互转化的。
PPT4：3.动能和弹性势能的相互转化
实验：如图所示，让木球从斜槽滚入水平槽．在水平槽里竖立一个弹簧片，它的下端固定．观察木球与弹簧片碰撞的过程，并思考这个过程中能的转化．
木球接触弹簧片后把弹簧片压弯，木球的动能减小，弹簧片的弹性势能增加，在这个过程中动能转化为弹性势能．紧接着，弹簧片恢复原状，把木球弹回，在这个过程中弹性势能转化为动能．
结论：动能和弹性势能也是可以相互转化的。
PPT5：举例说明：篮球下落、上升的过程中，动能和重力
势能、弹性势能的转化。
PPT6：思考：若没有摩擦阻力，摆锤和滚摆将怎样运动?
答：如果没有摩擦阻力,
摆锤和滚摆每次都会上升到原来的
高度，即动能和势能在相互转化的过程中,机械能的总量保持不变。
PPT7：思考：在上述活动中，摆锤和滚摆每次上升的高度都在减小，最后会停在最低点，机械能到哪里去了？
答：摆锤和滚摆克服阻力做功，机械能转化为内能了。实际生活中，机械能会转化为其他形式的能。举例说明：小球落地的过程。
4.动能和势能相互转化的其他事例
自然界中动能和势能相互转化的事例很多。
PPT8：例如：撑杆跳高运动员在起跳前进行一段助跑，获得了大量的动能。起跳后，他的身体不断上升，撑杆剧烈弯曲，动能转化为运动员的重力势能和撑杆的弹性势能。当上升到一半高度时，动能变得很小。此后，撑杆的弹性势能逐渐转化为运动员的重力势能，从而使运动员继续上升。
PPT9：学生分析：水电站的能量是如何进行转化的？
答：在水力发电站，被大坝拦住的上游水继续了大量的势能。当
这些水通过坝内的导管向低处流动时，势能转化为动能。而流动的水
冲击水轮机的叶轮，又将动能传递给水轮机，进而带动发电机发电，
再转化为电能。
PPT10：讨论： 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。（出示我国发射的第一颗人造卫星轨道图）现以我
国发射的第一颗人造卫星为例，它离地球最近时（此处叫近地点）离
地面439公里，离地球最远时（此处叫远地点）离地面高度是2384
公里，它绕地球一周的时间是114分钟。它在近地点时，速度较大，
在远地点的速度较小，那么，卫星从近地点运动到远地点的过程中，
它的动能和势能如何变化？
学生回答：人造卫星从远地点向近地点运动时，势能减小，动能增大，
速度越来越大；反之，从近地点向远地点运动时，势能增大，动能
减小，速度越来越小．卫星在运行过程中，也发生动能和势能的相
互转化．
PPT11：问：你还能举出哪些实例说明动能与势能间相互转化
的应用吗?
学生举例：过山车动能和势能的转化；
PPT12： 拉弓射箭中能量的转化
（三）课堂小结
PPT13：视屏回顾几个实验和几个实例，进行总结。
PPT14：(1)在动能和势能的相互转化过程中，必定有动能和势能各自的变化，而且是此增彼减。
(2)动能的增减变化，要以速度增减来判断。
(3)重力势能的增减变化，要以物体离地面高度的增减变化来判断。
(4)判断弹性势能的增减，要根据弹性形变大小的变化。
物体的动能和势能可以相互转化。如果没有受到摩擦等阻力，动能和势能在相互转化过程中，机械能的总量保持不变。机械能和其他形式的能也会相互发生转化，大家课后可以去探究更多有关能量转化的奥秘。
（四）课堂练习
PPT15-- PPT17：课内练习
（五）课后任务
完成作业本中的作业；举出一些实例说明动能与势能间相互转化的应用。
六、教学反思
动能和势能的相互转化较为抽象，但有了上节课“动能和势能”做铺垫，若能能将该知识点与学生的生活经验联系起来，变抽象为具体，即可激发学生的兴趣，又可较为容易的使学生思维由感性向理性过度，突破本节课的教学难点。充分调动学生参与课堂学习的积极性和主动性，将教学过程的各个环节与学生的心里活动紧密结合起来，从而取得最佳的教学效果。
通过本节课的学习，培养学生的观察实验能力，激发学生学习兴趣，但学生自己动手操作的实验量不多，应多备一些有关实验，这样效果能更好。学生通过生活或实验现象总结科学规律时，科学术语运用得不够熟练实验方案的设计目的有的学生不是太明确，这方面能力有待于进一步培养提高。
说明
1．滚摆实验能直观地表现动能和势能的转化。它的优点在于能量转化的过程比较缓慢，摆轮高度变化明显、直观，摆轮转动快慢变化也能直接观察。实验中应充分发挥上述优点，为此要注意以下几点。
(1)摆轮的轴应相对细些，以减缓摆轮的升降速度。固定摆绳时，应穿过轴的横孔，不宜用缠绕的方法固定，以防打滑。
(2)要在摆轮的侧面某处涂上鲜明的颜色标志，便于观察摆轮速度的变化。
(3) 在实验中，可用一个指针或标尺来指示摆锤或滚摆每次上升的高度。
(4) 摆轮应当边缘厚重，以增大转动惯量。
2．关于人造卫星的知识，学生是非常感兴趣的，鉴于学生的知识基础，难以使学生揭开谜底，往往由此而损伤学生的求知欲。本节课如有可能，也可通俗地介绍卫星为什么能绕地球运行。讲法上可用想象推理的方法。
动能和势能 (第2课时)
科学（浙教版）九年级上册 第三章 第4节
一、教学目的
（一）知识与技能
1．知道动能和重力势能、弹性势能可以相互转化，并能举例说明。
2．能解释一些有关动能、重力势能、弹性势能相互转化的简单物理现象。
3．了解机械能和其他形式能的转化实例。
（二）过程与方法
尝试应用已知的科学知识去解决具体的问题，培养学生理论联系实际的能力
（三）情感、态度与价值观
对学生进行爱国主义教育和节能教育。
二、教学重点难点
能分析解释生活中一些有关动能、重力势能、弹性势能相互转化的简单现象及过程
三、教学准备
滚摆,单摆、斜槽、弹簧片、木球、人造地球卫星的挂图、课件等
四、教学设计
本节课选自浙教版《科学》九年级上第三章第4节的第二课时。它的主要内容为：在机
械运动的基础上，主要介绍了动能和势能相互转化的过程及实例，是第一节内容的延续，同时也是为后面的能量转化与守恒定律打下基础，是学生进一步理解能量的引路石，对整个初中关于能量的学习起着承前启后的作用。
本节课的主体思路主要采用实验、观察、分析、比较、概括的方法进行学习。从生活实
例入手，引导分析，使学生感受到科学知识并非高深莫测，增强学习科学的信心，体现了“从生活走向科学的理念”。以大量的实例让学生真实感受到动能和势能不但存在，而且可以相互发生转化。通过实验的演示，让学生观察到、了解到动能和势能及机械能和其他能之间的转化，以观察现象为过程方法线，在一定的情景下通过学生的活动解决问题，从而转化为学生的认知，再把学生的认识运用到实际的生活中。
五、教学过程
（一）导入新课
1．复习
手持粉笔头高高举起。以此事例提问：被举高的粉笔具不具有能量？为什么？
2．引入新课
学生回答提问后，再引导学生分析粉笔头下落的过程。首先提出，
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）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）
（二）探究新知
在粉笔头下落的过程，重力势能和动能都有变化，自然界中动能
和势能变化的事例很多，下面我们观察几个实验来思考动能和势能的变化。
PPT2：1.滚摆实验：如图所示，把一个滚摆悬挂在框架上．用手捻动滚摆使悬线缠在轴上，滚摆升高到最高点．放开手，观察滚摆的运动，并思考它的动能和势能的变化．（事先在摆轮的侧面某处涂上鲜明的颜色标志，告诉学生观察颜色标志，可以判断摆轮转动的快慢。）
可以看到，滚摆旋转着下降，越转越快．到最低点时，滚摆转而上升，上升中它越转越慢，直到差不多回到原来的位置．然后它又下降、上升，重复原来的运动．
思考：滚摆的动能和势能有什么变化呢？
滚摆下降时，它的重力势能越来越小，动能越来越大，重力势能转化为动能．滚摆上升时，它的动能越来越小，重力势能越来越大，动能转化为重力势能．
PPT3：2.摆锤实验：如图所示，把一个金属小球用细线悬挂起
来，把小球拉到一定高度，然后放开，观察小球的运动情况，说明
小球在运动过程中动能与重力势能之间的转化．（此实验摆绳宜长
些，摆球宜重些。最好能挂在天花板上，使单摆在黑板前，平行于
黑板振动，以便在黑板上记录摆球运动路线中左、右最高点和最低
点的位置。分析摆锤实验时，摆锤高度的变化比较直观，而判断摆
锤速度大小的变化比较困难，可以从摆锤在最高点前后运动方向不
同，分析摆锤运动到最高点时的速度为零，作为这一难点的突破口。）
从A点到B点的过程中，重力势能逐渐减小，动能逐渐增大，重力势能转化为动能；B点到C点的过程中，动能逐渐减小，重力势能逐渐增大，动能转化为重力势能。
结论：综述实验1、2，说明动能和重力势能是可以相互转化的。
PPT4：3.动能和弹性势能的相互转化
实验：如图所示，让木球从斜槽滚入水平槽．在水平槽里竖立一个弹簧片，它的下端固定．观察木球与弹簧片碰撞的过程，并思考这个过程中能的转化．
木球接触弹簧片后把弹簧片压弯，木球的动能减小，弹簧片的弹性势能增加，在这个过程中动能转化为弹性势能．紧接着，弹簧片恢复原状，把木球弹回，在这个过程中弹性势能转化为动能．
结论：动能和弹性势能也是可以相互转化的。
PPT5：举例说明：篮球下落、上升的过程中，动能和重力
势能、弹性势能的转化。
PPT6：思考：若没有摩擦阻力，摆锤和滚摆将怎样运动?
答：如果没有摩擦阻力,
摆锤和滚摆每次都会上升到原来的
高度，即动能和势能在相互转化的过程中,机械能的总量保持不变。
PPT7：思考：在上述活动中，摆锤和滚摆每次上升的高度都在减小，最后会停在最低点，机械能到哪里去了？
答：摆锤和滚摆克服阻力做功，机械能转化为内能了。实际生活中，机械能会转化为其他形式的能。举例说明：小球落地的过程。
4.动能和势能相互转化的其他事例
自然界中动能和势能相互转化的事例很多。
PPT8：例如：撑杆跳高运动员在起跳前进行一段助跑，获得了大量的动能。起跳后，他的身体不断上升，撑杆剧烈弯曲，动能转化为运动员的重力势能和撑杆的弹性势能。当上升到一半高度时，动能变得很小。此后，撑杆的弹性势能逐渐转化为运动员的重力势能，从而使运动员继续上升。
PPT9：学生分析：水电站的能量是如何进行转化的？
答：在水力发电站，被大坝拦住的上游水继续了大量的势能。当
这些水通过坝内的导管向低处流动时，势能转化为动能。而流动的水
冲击水轮机的叶轮，又将动能传递给水轮机，进而带动发电机发电，
再转化为电能。
PPT10：讨论： 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。（出示我国发射的第一颗人造卫星轨道图）现以我
国发射的第一颗人造卫星为例，它离地球最近时（此处叫近地点）离
地面439公里，离地球最远时（此处叫远地点）离地面高度是2384
公里，它绕地球一周的时间是114分钟。它在近地点时，速度较大，
在远地点的速度较小，那么，卫星从近地点运动到远地点的过程中，
它的动能和势能如何变化？
学生回答：人造卫星从远地点向近地点运动时，势能减小，动能增大，
速度越来越大；反之，从近地点向远地点运动时，势能增大，动能
减小，速度越来越小．卫星在运行过程中，也发生动能和势能的相
互转化．
PPT11：问：你还能举出哪些实例说明动能与势能间相互转化
的应用吗?
学生举例：过山车动能和势能的转化；
PPT12： 拉弓射箭中能量的转化
（三）课堂小结
PPT13：视屏回顾几个实验和几个实例，进行总结。
PPT14：(1)在动能和势能的相互转化过程中，必定有动能和势能各自的变化，而且是此增彼减。
(2)动能的增减变化，要以速度增减来判断。
(3)重力势能的增减变化，要以物体离地面高度的增减变化来判断。
(4)判断弹性势能的增减，要根据弹性形变大小的变化。
物体的动能和势能可以相互转化。如果没有受到摩擦等阻力，动能和势能在相互转化过程中，机械能的总量保持不变。机械能和其他形式的能也会相互发生转化，大家课后可以去探究更多有关能量转化的奥秘。
（四）课堂练习
PPT15-- PPT17：课内练习
（五）课后任务
完成作业本中的作业；举出一些实例说明动能与势能间相互转化的应用。
六、教学反思
动能和势能的相互转化较为抽象，但有了上节课“动能和势能”做铺垫，若能能将该知识点与学生的生活经验联系起来，变抽象为具体，即可激发学生的兴趣，又可较为容易的使学生思维由感性向理性过度，突破本节课的教学难点。充分调动学生参与课堂学习的积极性和主动性，将教学过程的各个环节与学生的心里活动紧密结合起来，从而取得最佳的教学效果。
通过本节课的学习，培养学生的观察实验能力，激发学生学习兴趣，但学生自己动手操作的实验量不多，应多备一些有关实验，这样效果能更好。学生通过生活或实验现象总结科学规律时，科学术语运用得不够熟练实验方案的设计目的有的学生不是太明确，这方面能力有待于进一步培养提高。
说明
1．滚摆实验能直观地表现动能和势能的转化。它的优点在于能量转化的过程比较缓慢，摆轮高度变化明显、直观，摆轮转动快慢变化也能直接观察。实验中应充分发挥上述优点，为此要注意以下几点。
(1)摆轮的轴应相对细些，以减缓摆轮的升降速度。固定摆绳时，应穿过轴的横孔，不宜用缠绕的方法固定，以防打滑。
(2)要在摆轮的侧面某处涂上鲜明的颜色标志，便于观察摆轮速度的变化。
(3) 在实验中，可用一个指针或标尺来指示摆锤或滚摆每次上升的高度。
(4) 摆轮应当边缘厚重，以增大转动惯量。
2．关于人造卫星的知识，学生是非常感兴趣的，鉴于学生的知识基础，难以使学生揭开谜底，往往由此而损伤学生的求知欲。本节课如有可能，也可通俗地介绍卫星为什么能绕地球运行。讲法上可用想象推理的方法。