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11.4第十一章 功和机械能 第四节 机械能及其转化 课标解读  

2014-12-18 07:21:45|  分类: 课标解读 |  标签: |举报 |字号 订阅

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11.4第十一章 功和机械能 第四节 机械能及其转化 课标解读

《机械能及其转化》课标要求

   从“课程内容”的要求看,本专题涉及如下条目:
  3.2.1知道机械能。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。
  例1 用荡秋千的过程定性说明动能和势能的转化情况。
《机械能及其转化》课标解读
 

本条目涉及课程标准中一级主题“能量”中“机械能”的内容。“能量”是课程标准中科学内容的三大主题之一。能量的转化和守恒定律是自然界的基本和普遍规律。它与很多学科都有关联,和生产、生活息息相关。这部分内容对于学生形成可持续发展的意识以及进一步学习其他科学技术,都是十分重要的。这部分内容具有较强的综合性,应注意与本课程其他内容的联系,注意和其他学科的交叉,注意能源、环境与可持续发展的关联。本条目课程内容涉及认知性目标,具体说明如下:

“知道机械能”中的“知道”属于认知性目标行为动词,该条目处于“了解”水平。重力势能和弹性势能都属于势能,动能和势能统称为机械能。也就是说,机械能包括动能、重力势能和弹性势能,之所以把它们放在一起,是因为它们之间可以相互转化。

“通过实验,了解动能和势能的相互转化”中的“了解”属于认知性目标行为动词,该条目处于“了解”水平。动能、重力势能和弹性势能可以相互转化,这种转化是在物体运动过程中实现的,不是物体处于某一位置能实现的。在转化过程中,物体的位置或形状要发生变化,要选准几个关键位置或形状,弄清这几个位置或形状对应的高度、速度、形状的变化,进而讨论动能和势能的变化情况,明确动能和势能的转化规律。

了解动能和重力势能之间可以相互转化。动能和重力势能之间的相互转化一般发生在只受重力作用下的运动过程中,例如滚摆在下降的过程中,越转越快,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;滚摆在上升过程中,越转越慢,它的重力势能越来越大,动能越来越小,动能转化为重力势能。动能转化为重力势能的标志是速度减小,所处的高度增加;重力势能转化为动能的标志是所处的高度减小,速度增大。如果重力势能减小,而动能并没有增加,说明重力势能没有转化为动能。如跳伞运动员从空中匀速下落时,重力势能减小,而动能不变,这时就不能说重力势能转化为动能。

了解动能和弹性势能之间也可以相互转化。这种相互转化可以发生在同一物体上,也可以发生在不同物体之间。例如,从高处落下的皮球与地面撞击的过程中,由于皮球发生弹性形变,皮球的动能转化为弹性势能,皮球在恢复形变的过程中,它的弹性势能转化为动能。拉弯的弓把箭射出去的过程中,拉弯的弓具有弹性势能,射出去的箭具有动能,这是弓的弹性势能转化为箭的动能。

判断机械能是否变化的方法:①由“机械能=动能+势能”判断,若速度和高度不变,质量减小,则动能减小,势能减小,机械能也减小;若质量和速度不变,高度减小,则动能不变,重力势能减小,机械能减小。②在动能和势能相互转化的过程中,如果没有机械能与其他形式的能之间的转化,即没有空气阻力和摩擦等原因造成的机械能的损失,机械能的总量是保持不变的。③在动能和势能相互转化的过程中,如果存在空气阻力和摩擦等,机械能的总量减小。

“举例说明机械能和其他形式能量的相互转化”中的“举例说明”属于认知性目标行为动词,该条目处于“了解”水平。物体各种形式的能量可以相互转化,动能和势能的相互转化只是能量相互转化的一种形式。能量转化过程中总是有一种能量减少,另一种能量增加。能量的转化,可以发生在同一物体上,也可以发生在不同物体之间。了解自然界的流水和风都是具有大量机械能的天然资源,可以用来为人类服务。修筑拦河坝可以提高坝前上游的水位,水位越高,水的重力势能就越大。这样水从坝上落下时转化成的动能就越大,水推动坝下方的水轮机转动,水轮机又带动发电机发电,水能最终转化为电能。利用风能做功主要是靠风车,也可以用风车的转动带动发电机发电。利用风能不会有环境污染,但风能不稳定,不像拦河坝那样能把“风能”储存起来。

“用荡秋千的过程定性说明动能和势能的转化情况”中的“说明”属于认知性目标行为动词,该条目处于“了解”水平。应该抓住荡秋千时人所处的最低点和最高点时,人具有的动能和重力势能进行分析。人在最低点的时候,速度最大,动能最大,重力势能最小。然后随着人向上运动,克服重力做功,动能慢慢减小,转化为重力势能。到最高点时,重力势能变为最大,动能变为零,动能转化为重力势能。然后秋千又会向下运动,重力势能逐渐变小转化为动能。到最低点时动能变成最大值,重力势能变成最小值,如此循环。


 

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