科学个性化辅导授课教案：机械能与内能

科学个性化辅导授课教案

内容（课题）：机械能与内能
教学目的
1.了解动能和势能（重力势能和弹性势能）与哪些因素有关；知道动能和势能可以转化，知道机械能守恒是机械能总量保持不变；
2.知道什么是内能，内能改变的两种途径，知道热传递发生的条件和三种形式；
3、解释动能和势能的相互转化，生活中内能改变的例子。
重难点：1、影响动能、势能的因素，机械能守恒；2、内能的含义，改变内能的方式。
教学过程
一、能量：一个物体能够做功，我们就说这个物体具有能
理解：①能量表示物体做功本领大小的物理量；能量可以用能够做功的多少来衡量。
②一个物体“能够做功”并不是一定“要做功”也不是“正在做功”或“已经做功”如：山上静止的石头具有能量，但它没有做功。也不一定要做功。
动能和势能
（一）动能：
1、定义：物体由于运动而具有的能。
2、影响动能大小的因素：运动物体的质量和速度，运动物体的质量越大，运动速度越大，它的动能就越大。
（二）势能：
1、重力势能：
（1）定义：举高的物体具有的能。
（2）影响因素：物体的质量和被举的高度，质量越大，高度越高，它的重力势能就越大。
2、弹性势能
（1）定义：发生弹性形变的物体具有的能。
（2）影响因素：物体的弹性形变越大，它具有的弹性势能就越大。
通过生活中的实例说明，动能 、重力势能、弹性势能及其影响因素。
能力提升1：探究决定动能大小的因素：
（1）猜想：动能大小与物体质量和速度有关；
（2）实验研究：研究对象：小钢球 方法：控制变量；
①如何判断动能大小：看小钢球能推动木快做功的多少
②如何控制速度不变：使钢球从同一高度滚下，则到达斜面底端时速度大小相同；
③如何改变钢球速度：使钢球从不同同高度滚下；
④分析归纳：保持钢球质量不变时结论：运动物体质量相同时；速度越大动能越大；
保持钢球速度不变时结论：运动物体速度相同时；质量越大动能越大；
（3）得出结论：物体动能与质量和速度有关；速度越大动能越大，质量越大动能也越大。
三、机械能
1、定义：动能和势能统称为机械能。
理解：①有动能的物体具有机械能；②有势能的物体具有机械能；③同时具有动能和势能的物体具有机械能。
2、机械能守恒：物体的动能和势能可以相互转化，在转化的过程，如果没有摩擦阻力，机械能的总量保持不变。
能力提升2：动能和势能的转化
1、动能和重力势能间的转化规律：
①质量一定的物体，如果加速下降，则动能增大，重力势能减小，重力势能转化为动能；
②质量一定的物体，如果减速上升，则动能减小，重力势能增大，动能转化为重力势能；
2、动能与弹性势能间的转化规律：
①如果一个物体的动能减小，而另一个物体的弹性势能增大，则动能转化为弹性势能；
②如果一个物体的动能增大，而另一个物体的弹性势能减小，则弹性势能转化为动能。
3、动能与势能转化问题的分析：
⑴首先分析决定动能大小的因素，决定重力势能（或弹性势能）大小的因素——看动能和重力势能（或弹性势能）如何变化。
⑵还要注意动能和势能相互转化过程中的能量损失和增大——如果除重力和弹力外没有其他外力做功（即：没有其他形式能量补充或没有能量损失），则动能势能转化过程中机械能不变。
⑶题中如果有“在光滑斜面上滑动”则“光滑”表示没有能量损失——机械能守恒；“斜面上匀速下滑”表示有能量损失——机械能不守恒。
如，（1）匀速骑自行车上坡，动能不变，势能增大，机械能增大，为什么机械能不守恒？
（2）从滑梯上匀速下滑，动能不变，势能减小，机械能减小，为什么机械能不守恒？
典型例题
例1、一个铁球静止放在水平桌面上，另一个体积相同的木球在水平桌面上作匀速直线运动，如图，
那么（ ）
A. 木球的重力势能等于铁球重力势能 B. 木球的动能大于铁球的动能
C. 木球的机械能一定大于铁球的机械能 D. 木球的机械能一定小于铁球的机械能
例2、如图所示，将木块放在压缩了的弹簧旁，释放弹簧，木块沿水平地面向右运动，离开弹簧后，木块运动一段距离后停下来．下列说法中正确的是
A．木块运动时，木块所受的重力对木块做了功 B．弹簧对木块的弹力使木块由静止开始运动
C．木块所受摩擦力不会改变木块的运动状态 D．木块最终停止运动是由于失去弹簧的弹力作用
例3、如图所示，卫星沿椭圆轨道绕地球运行的过程中机械能守恒，则关于该卫星从远地点向近地点运行过程中势能、动能、速度的变化是（ ）
A.势能增加、动能减小、速度减小 B.势能减小、动能增加、速度增加
C.势能减小、动能增加、速度不变 D.势能不变、动能不变、速度不变
例4、撑杆跳高是一项技术性很强的体育运动，完整的过程可以简化成如图所示的三个阶段：持杆助跑、撑杆起跳上升、越杆下落。持杆助跑是为了增大 能转化为撑杆起跳时的 能，到达最高点的过程中是动能和 转化为 ；下落过程中 能逐渐增加。
例5、如图所示，当汽车匀速向右运动并将弹簧压缩时，汽车和弹簧的能量变化情况是（ ）.
A.汽车的机械能不变，弹簧的弹性势能增大
B.汽车的机械能减小，弹簧的弹性势能增大
C.汽车的机械能不变，弹簧的弹性势能也不变
D.汽车的机械能增大，弹簧的弹性势能增大
例6、（四川绵阳）如图所示，一根不可伸长的细绳一端固定在O点，另一端系一小球，O点的正下方固定有一根钉子P。位置1在O点的正下方，位置3与A点等高，位置5是A与l之间的某点，位置2是l与3之间的某点，位置4是高于3的某点。不考虑空气阻力，小球从A点静止释放
A．第一次过位置l后最高能到达位置2
B．第一次过位置l后最高能到达位置4
C．第二次过位置1后最高能到达位置5
D．第二次过位置l后最高能到达位置A
跟踪训练
1、人类的太空旅行已不是梦想，2007年4月，世界第五位太空旅客查尔斯·希莫尼成功完成了又一次太空旅行，在飞船加速上升时，其动能___________，重力势能_________，机械能________（选填“增大”、“减小”或“不变“）。
2、骑自行车快速上坡时，要用力蹬脚蹬子，这样做的目的是　　　车速，使车子具有相当
大 的　　　　能。
3、小李与小张体重相同，小李沿楼梯从一楼走到八楼，小张乘电梯从一楼到八楼，小李的重力势能应该 小张的重力势能（选填“大于”、“小于”或“等于”）。
4、修拦河大坝是为了提高上游水位，增加水的_________能，水流下时才能转化为更多的_________能，从而带动发电机发电。
5、嫦娥一号”在一个绕地椭圆轨道上运动的过程中，由近地点向远地点运行时，动能　　　　　，势能　　　　　，速度　　　　。（填“增大”、“减小”或“不变”）
6、跳水比赛中，跳水运动员从腾空跳起向上运动后再向下落入水中，若不计空气阻力，在整个空中运动过程中，运动员的（ ）
A．动能先减小后增大，重力势能先增大后减小，机械能不变
B．动能先增大后减小，重力势能减小先后增大，机械能不变
C．动能先减小后增大，重力势能先增大后减小，机械能增大
D．动能先增大后减小，重力势能先减小后增大，机械能减小
7、下图所示的链球、铅球、铁饼和标枪都是奥运会田径项目，当把这些物体斜向上抛出后，不计空气阻力，则这些物体从被抛出到落地的过程中（ ）
A．物体动能一定增大，重力势能一定减小 B．物体动能一直减小， 重力势能一直增大
C．物体动能先减小后增大，重力势能先增大后减小 D．物体动能先增大后减小，重力势能先减小后增大
8、如图所示，钢珠沿竖直平面上的光滑轨道abcd从a点运动到d点，钢珠（ ）
A．通过d时的速度比通过c时大 B．在c点比在b点的重力势能小
C．从a运动到b的过程中，动能转化为重力势能 D．从b运动到c的过程中，机械能转化为重力势能

9、如图所示图片，它反映了我国近年在航空航天领域的巨大成果，在这些图片反映的物理过程中，机械能增大的是（ ）
10、如图7所示，是探究“动能的大小与什么因素有关？”实验的示意图。小球从a处滚下，在c处与小木块碰撞，并与小木块共同运动到d处停下。下面的一些判断正确的是（ ）
A．从a到b，小球的势能不变，动能增大 B．从b到c，小球的势能增大，动能增大
C．到达c处，小球的势能最小，动能最大 D．到达d处，小球的动能为零，小木块的动能最大

11、如图所示，在小明将蹦蹦杆中的弹簧向下压缩的过程中，小明的重力势能、弹簧的弹性势能的变化情况是 （ ）
A.重力势能增大，弹性势能减小 B.重力势能减小，弹性势能增大
C.重力势能减小，弹性势能减小 D.重力势能增大，弹性势能增大
12、跳远运动的几个阶段如图所示，则运动员 （ ）

A．助跑阶段机械能不变 B．起跳时机械能为零C．经过最高点时动能最大 D．经过最高点时重力势能最大
13、如图，先用绳子把一个铁锁悬挂起来，然后把铁锁拿近到自己的鼻子，松手后，铁锁向前摆动又摆回来。有关铁锁在摆动过程中的能量转化，下列说法正确的是（ ）
A、铁锁回摆后能碰到鼻子，因为铁锁的机械能始终不变B．铁锁下降过程中，重力势能转化为动能
C．铁锁上升到最高点，重力势能最小 D．铁锁下降到最低点，动能最小
四、内能
（一）热运动：物体内部大量微粒的无规则运动。 温度越高，微粒的无规则运动越剧烈。
（二）内能：
1、定义：物体内部大量做无规则运动的粒子的动能和势能的总和。一切物体都具有内能。
（粒子的运动具有动能，粒子之间存在斥力和引力具有势能。）
2、内能的单位：焦耳。
3、影响内能大小的因素：主要是温度和质量，还有物质的性质、物质的状态等。
注意：物体的温度升高时，内能增大；物体的温度降低时，内能就减小。但是物体的内能增大时，温度不一定升高。
（三）热传递：热量从高温物体向低温物体或从同一物体高温部分向低温部分传递的现象。
1、热传递的实质是内能的转移，物体吸收热量，内能增大；放出热量，内能减少。
2、物体之间发生热传递的条件：有温差，即热传递总是由高温物体指向低温物体，高温物体放出热量温度降低，低温物体吸收热量温度升高，直到两物体温度相等为止。
3、热传递的三种方式：传导、对流、辐射。
（四）改变物体内能的方法：做功和热传递。这两种方法对改变物体的内能是等效的。
1、做功改变物体的内能：做功的实质是内能的转化，对物体做了多少功就有多少其他形式的能转化为内能。如钻木取火
外界对物体做功，物体内能增加；物体对外做功，物体内能减少。(用课本中例题说明）
2、热传递改变物体的内能：物体从外界吸收热量，内能就增加；物体向外界放出热量，内能就会减小。
注意：（1）对一个物体做功，这个物体的内能并不一定增加；如，把一个鸡蛋举高1米。
（2）物体吸热内能增加，温度不一定升高；但物体温度升高内能一定增加。
五.能量的转化与守恒
1、不同形式的能量可以相互转化，功是能量转化的量度。
2、、能量既不会消失，也不会创生，它只会从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体。在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。永动机是不可能制成的。
3、能量的转化和转移有一定的方向性。
典型例题
例1、.太阳能把地面的空气晒热，太阳能转化为________能；空气流动成风，又转化为________能；植物吸收太阳能，发生光合作用，太阳能转化为植物的________能；古代植物在地质变迁中变为煤、石油、天然气，转化为这些燃料的________能。
例2、下列现象中利用做功改变物体内能的是____________ ，其余是通过_________方式改变物体的内能。
（1）冬天人们用双手反复摩擦取 （2）在古代人类钻木取火（3）冬天人们用嘴对着双手“呵气”取暖 （4）把烧红的铁块放到冷水中冷水变热 （5）晒太阳时会感到很热（6）用锤子反复打击一块铁片它的温度会升高 （7）多次弯折一根铁丝弯折处会发烫
例3、做功和热传递是改变物体内能的两种方式，如图所示的两个实验说明通过做功方式可以改变物体的内能。图15甲中空气被压缩时内能? ? ? ?，图15乙中用打气筒向瓶内充气，空气推动瓶塞跳起，瓶内空气的内能? ? ? ??。

例4、四只相同规格的烧杯中装有水，水量及其温度如图所示，关于四只烧杯中水的内能的大小，下列判断正确的是（ ）
A.a烧杯中水的内能大于b烧杯中水的内能 B.c烧杯中水的内能大于d烧杯中水的内能
C.a烧杯中水的内能大于c烧杯中水的内能 D.d烧杯中水的内能大于c烧杯中水的内能
例5、在如图所示的滚摆实验中，发现滚摆每次上升的高度逐渐减小，此过
程中能量的变化情况为（ ）作者李貌版权所有
A.机械能增加，内能减小 B.机械能减小，内能增加
C.机械能减小，内能不变 D.机械能不变，内能增加
例6、如图所示，用塞子塞紧装有酒精的金属管。快速来回拉动绳子，过一会儿塞子跳起来，则 ( )
A．拉动绳子过程，金属管温度升高，内能增加 B．拉动绳子过程，管内酒精温度升高，蒸发加快
C．塞子跳起时，管内气体温度升高，内能增加 D．塞子跳起时，管内气体内能全部转化为塞子的机械能
针对训练
1、改变物体内能的方法： 和 。这两中方法对改变物体的内能是 的。
做功改变物体的内能；对物体做功，可以使物体的内能 ；物体对外做功，本身的内能会 ，
热传递改变物体的内能：物体从外界吸收热量，内能就 ；物体向外界放出热量，内能就会 。
2、用热量、温度、热能三个物理量填入下面的空白处：今天天气很热，这里的“热”是指______；物体吸热升温，这里的“热”是指______；摩擦生热，这里的“热”是指______。
3．保温瓶的设计，把热传递的三种方式都尽可能地避免了，夹层里没有空气，瓶口又盖着塞子，可以使______不易发生；夹层里的玻璃壁上镀了银，可以把从里面、外面______来的热反射回去；玻璃和软木都是热的不良导体，可以防止热的______。
4、下列过程中，哪一个是通过热传递增加物体内能的 （ ）
A．火车经过后，铁轨的温度升高．B．压缩筒内空气，使乙醚达到着火点．
Ｃ．铁片在室外被太阳晒热． D、流星在空气中高速下落，发出光和热．
5、在下面的例子中，属于内能（或热能）转化为机械能的是 （ ）
A．钻木取火． B．刀在石头上被磨得发烫．Ｃ．烧红的铁钉慢慢地变凉． D．烧水壶中的水沸腾后，壶盖被水蒸气顶起．
6、下列说法中正确的是 （ ）
A．只要物体吸收了热量，温度就一定会升高．B．只要物体的温度升高，物体就一定吸热．
Ｃ．只要物体温度不变，就没有吸热或放热．D．物体温度升高，它的内能就增加．
7、关于温度、热量和内能的说法，不正确的是 （ ）
A．物体吸收了热量，内能一定会增加．B、物体温度升高时，内能一定会增加．
C．在质量相同的前提下，温度升高得多的物体吸收的热量不一定多．
　D．物体的内能增加时，一定是从外界吸收了热量．
8、对于下列四幅图解释错误的是（ ）
9、如图所示，用活塞式打气筒为自行车轮胎打气的过程中，会发现气筒的上部筒壁只是略有发热，而气筒的下部筒壁，特别是底部附近筒壁的温度较高，甚至烫手。对于筒壁发热现象，有两个方面的原因：a、打气时活塞压缩气体做功使气体的内能增加，升温的气体通过热传递使筒壁温度升高；b、打气过程中活塞与筒壁之间不断地摩擦生热使筒壁的内能增加、温度升高，但这两个使筒壁发热的原因中有一个是主要原因。根据上述筒壁发热现象的描述：(1)你猜想___是主要原因(填“a"或“b”)；(2)你猜想的依据是： 。

10、在如图装置中，关于能量转化和转移情况，可以用下面三句话来概括：甲：水和水蒸气吸热，内能增加；乙：酒精燃烧，酒精的化学能转化为内能；丙：水蒸气对木塞做功，内能转化为机械能.以上三句话正确的顺序是（ ）.
A．甲、乙、丙 　 B．乙、丙、甲 　C．乙、甲、丙 　　　 D．丙、乙、甲
11、如图所示,是我国选手在第24届世界大学生冬运会女子冰壶比赛中夺冠的一个场景.比赛时两名队员在冰壶前方“刷冰”,通过 的方式改变冰的内能,使表面的冰 成薄薄的一层水(填物态变化名称)，这样就能够减小冰壶与冰面之间的 ，使冰壶按照运动员预计的运动快慢和方向运动.

12、根据图中提供的信息回答下列问题。
（1）问题：塞子冲出试管后为什么继续向前运动？
回答： ；
（2）问题：塞子被推出的过程中，能量是如何转化的？
回答： ；
（3）提出一个与物态变化有关的问题并回答。
问题： ？
回答： 。
课后练习：