11.4《机械能及其转化》教案人教版物理八年级下册

机械能及其转化教案
一、学情分析
上节已经学习了动能和势能的定义，及影响因素，本节要知道动能和势能之间相互转化，并了解转化过程中遵从的规律。
二、教学目标
1.知道机械能的分类，通过实验认识物体的动能和势能可以相互转化；
2.通过实例认识不同形式的能量可以互相转化。
三、重点难点
【教学重点】
通过实验认识物体的动能和势能可以相互转化。
【教学难点】
通过水能和风能的利用知道人类如何利用机械能的转化和守恒。
四、教学过程
【教具准备】滚摆、单摆、绳子、锁等。
第一板块 【创设情境 导入新课】
播放视频：
①跳水运动员在起跳和下落过程中具有哪些能量？分别如何变化？
②小青蛙在蹦极下落过程中具有哪些能量？分别如何变化？
③播放视频-跳床运动员在跳床过程中具有哪些能量？分别如何变化？
第二板块【合作交流 探索新知】
1.机械能及其转化
学生讨论：在跳床过程中，动能和势能是怎么相互转化的？在能量转化的过程中有什么规律吗？
B-C：跳床发生弹性形变，动能和重力势能转化成弹性势能。C点：弹性势能最大。
C-B：床面要恢复原状，弹性势能转化成动能和重力势能。B点：刚离开床面时，弹性势能为0，动能最大。
B-A：上升过程，动能转化成重力势能。A点：动能为0，重力势能最大。
A-B：下落过程，重力势能转化成动能。
教师总结：在此过程中是动能和势能之间相互转化。
演示实验1：观察滚摆的运动过程中动能与势能是如何变化的？请学生认真观察并填写表格。
教师总结：在此过程中动能和重力势能可以相互转化。
演示实验2：观察单摆的运动过程中动能与势能是如何变化的？分析A、B、C三点间的能量转化过程，忽略空气阻力。
A-B：小球的动能 增大 ，重力势能 减小 ， 重力势能 转化为 动能 。
B-C：小球的动能 减小 ，重力势能 增大 ， 动能 转化为 重力势能 。
教师总结：在此过程中动能和重力势能可以相互转化。
从以上实验可知，物体的动能和势能能够相互转化，而且在转化过程中，当只有动能和势能下相互转化时，机械能总量保持不变。（动能和势能的总和叫机械能。）
机械能守恒定律：在只有重力或弹力对物体做功的条件下(或者不受其他外力的作用下），物体的动能和势能发生相互转化，但机械能的总量保持不变。
演示实验3：用绳子把一个铁锁悬挂起来。把铁锁拿近自己的鼻子，稳定后松手，头不要动。铁锁向前摆去又摆回来。铁锁摆回时会碰到你的鼻子吗？会距离你的鼻子很远吗？
学生回答：根据机械能守恒定律，不会碰到鼻子，离鼻子的距离不远。
2.水能和风能的应用
播放微课视频：水能和风能的应用。
流动的水具有动能，高出的水具有势能，这些都是水具有的机械能，我们将其称为水能。
空气在流动过程中所具有的机械能叫做风能。
第三板块 【随堂练习 巩固基础】
例题1.上紧发条的玩具车在水平桌面上开始跑动时( A )
A．弹性势能减小，动能增大
B．弹性势能增大，动能减小
C．弹性势能不变，动能减小
D．弹性势能减小，动能不变
例题2. “神舟五号”载人飞船成功返航，实现了中国人几千年的“飞天梦”，返回舱减速着陆过程中，航天英雄杨利伟的( D )
A．动能增加，重力势能减少，机械能不变
B．动能不变，重力势能减少，机械能减少
C．动能减少，重力势能不变，机械能减少
D．动能减少，重力势能减少，机械能减少
例题3.如图甲所示，小球从某高度处静止下落到竖直放置的轻弹簧上并压缩弹簧。从小球刚接触弹簧到将弹簧压缩至最短的过程中，得到小球的速度v和弹簧被压缩的长度△l之间的关系，如图乙所示，其中b为曲线最高点。不计空气阻力，弹簧在整个过程中始终发生弹性形变，则小球（ D ）
A.受到的弹力始终不变
B.运动过程中动能一直增大
C.运动过程中机械能不变
D.在b点时重力等于弹力
例题4.如图是利用水能发电的示意图。请你思考回答：
(1)修建拦河大坝是为了增加水的 重力势 能。
(2)从水能的利用角度考虑，水轮机安装的位置应该靠近 下游 (填“上游”或“下游”)。
例题5.我国某地区采用风力发电，风力发电机组主要由风机叶片和发电机组成。
(1)风力发电时将 风 能最终转化为 电 能。
(2)如表给出了在不同风速下某风机获得的能量：对表格进行分析，你发现该风机1s内获得的能量E与风速v的定量关是 风机获得的能量与风速的三次方成正比。(用文字描述)
第四板块 【明辨易错 精准理解】
1.如图所示，空中加油机正在给匀速水平飞行的战斗机加油，加油后战斗机仍以原来的高度和速度做匀速飞行，则战斗机的（ B ）
A．动能不变，势能不变，机械能不变
B．动能增加，势能增加，机械能增加
C．动能增加，势能不变，机械能增加
D．动能不变，势能减少，机械能减少
2.小朱课外模拟蛙蛙跳工作情景，用手将一重为G的铁球缓慢放在一自然伸长的弹簧上，放手后，铁球从A位置开始向下运动，到达B位置速度达到最大，到达C位置小球的速度变为零。（整个过程中不计能量损耗）（ D ）
A. 从A点到C点铁球的动能一直减小
B. 从A点到C点铁球的机械能一直增大
C. 从A点到B点铁球的机械能不变
D. B位置到C位置的过程中铁球所受的重力小于弹簧所施加的弹力
第五块 【当堂检测 及时反馈】
1. 动能和势能统称为 机械能 。
动能和势能是可以相互 转化 的。如果只在二者之间发生转化，则机械能的总和保持不变，即机械能 守恒 。
如图为麦克斯韦滚摆，当它在最高处时，重力势能
最大 ，动能 为零 ；当它由上而下滚动时，重力势能 减小 ，动能 增大 ；当它到达最低处时，重力势能 最小 ，动能 最大 ；当它由下而上滚动时，重力势能 增大 ，动能 减小 。
4.关于机械能，下列说法错误的是（ D ）
A.一个物体具有动能就是具有机械能
B.物体具有重力势能就是具有机械能
C.物体具有弹性势能就是具有机械能
D.只有当物体同时具有动能和势能时，才能说物体具有机械能
5.乒乓球由高处静止下落的过程中，它的机械能的转化情况是（ B ）
A.弹性势能转化为动能
B.重力势能转化为动能
C.动能转化为重力势能
D.重力势能转化为弹性势能
6.跳伞运动员在空中匀速下落时，以下说法中正确的有（ C ）
A.重力势能减少，动能增加，机械能不变
B.重力势能增加，动能减少，机械能不变
C.重力势能减少，动能不变，机械能减少
D.重力势能增加，动能不变，机械能增加
7.下列现象中，物体动能转化为势能的是（ D ）
A.秋千由最高处向最低处荡去
B.张开的弓把箭水平射出去
C.骑自行车匀速上坡
D.腾空上升的礼花弹
8.用绳子把一个铁锁悬挂起来。把铁锁拿近自己的鼻子，稳定后松开手。头保持不动锁向前摆去又摆回来。下列说法正确的是（ C ）
A.铁锁在摆动的过程中机械能保持不变
B.铁锁摆动到最低点时动能最小
C.铁锁在下降过程中，重力势能转化为动能
D.铁锁在上升过程中，重力势能转化为动能
小明同学站在永辉超市匀速下行的自动扶梯上由二
楼到一楼的过程中，下列说法中正确的是 （ C ）
A.小明的重力势能不变
B.小明的动能变小
C.小明的机械能总量减小
D.自动扶梯把机械能转化为电能
10.如图是卫星的轨道示意图。人造卫星沿椭圆轨道绕地球运行时，离地球最近的一点叫近地点，最远的一点叫远地点。卫星在运行过程中机械能守恒。当卫星从远地点向近地点运动时，它的重力势能_减小__（增大/减小），速度越来越 快 （快/慢），动、势能的转化是 势能转化为动能 。
第六板块【拓展延伸 能力提升】
1.人造地球卫星的机械能转化
许多人造地球卫星沿椭圆轨道绕地球运行。离地球最近的点叫做近地点，最远的点叫做远地点。卫星在大气层外运行，不受空气阻力，只有动能和势能的转化，因此机械能守恒。在近地点时离地球最近，速度最快，动能最大，远离地球时，势能越来越大；动能越来越小，在远地点时势能最大。
2.牛顿撞球
由法国物理学家伊丹·马略特最早于1676年提出的。当一端的球以一定的能量碰撞球组，它的能量将转移给另一端的球（而不是消失)。
能量守恒定律表明在一个封闭系统中，总能量是恒定的。
第七板块【总结反思 知识内化】