2023年人教版初中物理八下11.4　机械能及其转化 教案

11.4　机械能及其转化
【学习目标】
1．知道机械能包括动能和势能，能用实例说明动能和势能之间可以互相转化，能解释有关动能、重力势能和弹性势能之间相互转化的简单现象。
2．初步了解机械能守恒的含义。
3．了解水能和风能。
【教学重难点】
重点：动能和势能的转化。
难点：分析事例中动能和势能的转化。
【教学方法】
实验法、观察法、讨论法。
【教学过程】
一、新课导入：
你坐过过山车吗？在游乐场游玩，当你乘坐以100 km/h的速度狂奔着翻山越岭的过山车时，那惊心动魄的刺激和新奇的体验，一定会让你尖叫不断！不过，你注意过吗？过山车在高低起伏的“山路”上纵横驰骋时，并不需要引擎来推动．在惊心动魄的尖叫后，你是否思考过这是怎么回事呢？
二、新课讲授：
(一)机械能
复习提问：(1)一切运动的物体都具有什么形式的能？其大小取决于哪些因素？(2)物体在什么情况下具有重力势能和弹性势能？
学生回忆上节课的知识并回答问题：
(1)一切运动的物体都具有动能，动能的大小与物体的质量和速度有关，物体的质量越大、速度越大，物体的动能就越大；(2)物体在高处时具有重力势能，物体发生弹性形变时具有弹性势能。
教师讲解：动能和势能统称为机械能。它是以机械运动来做功的方式显示其存在的一种能量，是最常见的一种形式的能量。它的单位与功的单位一致也是焦耳(J)。
一个物体可以既有动能，又有势能。
教师利用图片展示：
教师提问：水库大坝中呼啸而出的水具有哪些能量呢？
学生回答：动能和重力势能。
教师提问：由大坝上游流到坝底的水，与从坝上流下前相比，它的重力势能有没有变化？它的动能发生变化了吗？
学生思考后回答：由于高度及流速的变化，重力势能变小了，动能变大了。
(二)机械能及其转化
骑自行车从陡坡路顶部自由而下的过程中，即使不蹬脚踏板，车子的速度也是越来越快．
提出问题：骑自行车下坡的过程中，动能和重力势能的大小各有什么变化？
启发引导：势能减小了，是不是能量消失了？动能增加了，动能的来源是什么？猜想可能发生了什么转化？
学生回忆生活体验，感受能量转化。
1．动能和重力势能之间的转化
演示实验一：滚摆实验
教师简介装置，进行实验，学生观察滚摆的运动过程。
实验现象：捻动滚摆的轴，使滚摆上升到顶点时，当滚摆被松开，开始旋转下降；当悬线完全松开，滚摆不再下降时，滚摆又开始缠绕悬线使滚摆上升，不断旋转下去。
深入分析：(1)释放前，滚摆具有什么能？(2)释放后，动能和势能的大小如何变化？(3)滚摆运动中能量是如何转化的？
学生组内思考交流讨论：
下降过程中，滚摆的高度降低、速度变大。滚摆的重力势能减小，动能增大。上升过程中，滚摆的高度变大、速度变小。滚摆的重力势能增大，动能减小。下降过程中，重力势能转化为动能；上升过程中，动能转化为重力势能。
演示实验二：单摆实验
把小球拉到一定的高度，由静止释放，引导学生观察并作出小球的运动轨迹。
说明分析：小球从A运动至B势能转化为动能，从B到C过程动能转化为势能。
归纳实验结论：滚摆和单摆实验说明了动能和重力势能可以相互转化。
师生共同举例，掌握各不同运动过程中动能和重力势能的转化。
2．动能和弹性势能之间的转化
教师简介装置，进行实验，学生观察小球的运动过程和弹簧的形变情况。
学生观察实验现象后，教师分析：
小球从斜面上滚下来，高度变小，重力势能减小，速度变快，动能增大，所以此过程是重力势能转化为动能；在小球与弹簧碰撞后，小球速度减小，动能变小，但此时弹簧受到小球的挤压作用，发生弹性形变，因而弹性势能变大，所以这个过程是动能转化为弹性势能。
师生归纳总结：动能和弹性势能是可以相互转化的。
师生共同举例，掌握各不同运动过程中动能和弹性势能的转化。
由此可以说明：动能和势能之间可以相互转化。
3．机械能守恒
学生共同完成小游戏：铁锁摆回时会碰到你的鼻子吗？
说明：把铁锁用绳子悬挂起来，将铁锁拉到自己的鼻子附近，稳定后松手。引导学生注意观察现象。
思考讨论：铁锁不会碰到鼻子，而且铁锁摆动的幅度越来越小，这表明铁锁的机械能变大还是变小？假设没有阻力，你会看到什么现象呢？
点评归纳：如果只有动能和势能相互转化，那么机械能的总和保持不变，即机械能守恒．实际生活中，在机械能的相互转化过程中，往往要克服摩擦力做功，机械能减小。
强调：机械能守恒是有条件的，就是只有动能和势能相互转化。
教师出示一个皮球，使皮球从手中下落再弹跳起来，由学生分析其中的能量转化。
学生思考、分析后归纳：皮球从手中下落时重力势能最大，下落过程中重力势能减小，动能增大。刚接触地面时动能减小，弹性势能增大；被弹起时弹性势能最大，弹性势能转化为动能，皮球弹起，在上升过程中，动能减小，转化成重力势能。
教师提问：皮球被地面弹起后不能再回到原来的高度，这是什么原因呢？
教师讲解：皮球被地面弹起后不能再回到原来的高度，是因为皮球所具有的机械能在转化过程中有一部分克服空气阻力做功，要消耗一部分机械能，使得皮球反弹后的重力势能小于开始时的重力势能，所以反弹后的高度小于开始时的高度。
学生在理解后总结：在能的转化过程中，如果有能的消耗，机械能就不会守恒。
(三)水能和风能的利用
教师引用课件展示：自然界的流水和风蕴含着巨大的能量。
【自主学习】组织学生自学“水能和风能的利用”，了解人们利用水能和风能的方法和历程。
【归纳总结】 人类对水能和风能的利用主要是发电，它们清洁无污染，是人们大力发展的理想能源。
科学世界：学生阅读“科学世界”的内容，利用多媒体播放卫星运动视频。
思考问题：(1)卫星在近地点和远地点的能量特点是什么？
(2)卫星运行过程中，动能和势能的转化情况是怎样的？
(3)卫星的机械能是否守恒？
点拨：(1)卫星在近地点的重力势能最小，动能最大；在远地点的重力势能最大，动能最小。
(2)卫星从远地点运动到近地点的过程，重力势能转化为动能；卫星从近地点运动到远地点的过程，动能转化为重力势能。
(3)卫星的机械能守恒。
三、课堂练习：
1．跳高比赛时，运动员从起跳到落地过程中，下列说法正确的是(不计空气阻力)(　　)
A．上升过程中，动能减小，机械能减小
B．上升过程中，重力势能增大，机械能增大
C．下落过程中，重力势能减小，机械能不变
D．下落过程中，重力势能减小，机械能减小
2．如图所示，一个小球由静止从光滑曲面的顶端自由滑下，若它在顶端的重力势能为65 J，则滑到底端的动能是(　　)
A．35 J　　　　 B．50 J
C．55 J D．65 J
3．许多同学都很喜欢设计和参加“多米诺骨牌效应”活动(按一定距离排列的骨牌，碰倒第一块骨牌后，其他所有骨牌会依次倒下)，其中的物理原理是：骨牌倒下时，________转化为________，这部分能量就转移给下一张骨牌，下一张骨牌倒下时具有能量更大，骨牌被推倒的速度越来越快。(填“动能”或“重力势能”)
【答案】1.C　2.D　3.重力势能　动能
四、课堂小结：
通过本节课的学习，你学到了什么？有什么成功的体会和经验？
1.学习了机械能以及机械能之间的转化关系．
2．通过实验探究我们知道动能与重力势能之间可以相互转化、动能与弹性势能之间也可以相互转化。
3.只有动能和势能相互转化，则机械能的总和不变，即机械能是守恒的。
五、作业布置：
完成配套课后练习。
【板书设计】
第4节　机械能及其转化
一、机械能
动能、重力势能和弹性势能统称为机械能
二、机械能及其转化
1．动能和势能相互转化
2．如果只有动能和势能互相转化时，机械能守恒
三、水能和风能的利用
1．水能的利用
2．风能的利用
【课后反思】
本节课运用多媒体展示具有动能和势能的物体在做机械运动，得出机械能的概念，再让学生进行滚摆和单摆的实验，来体验动能和势能的相互转化，学生认识机械能的转化后，再探讨机械能守恒的情况，最后设置练习巩固，这样设置符合学生的认知规律。
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