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第4节《机械能及其转化》导学案
【学习目标】
物理观念:通过生活实例和自主学习课本知道动能、重力势能和弹性势能统称为机械能;通过实验或实例,认识动能和势能可以相互转化;能解释与机械能转化有关的现象。
科学思维:经历机械能概念的建立过程,提升从复杂物理现象中归纳简单物理规律的思维;经历实例分析的过程,掌握解决科学问题时把握必要因素的思维方法。
科学探究:经历滚摆和单摆实验,分析动能和势能的相互转化。
科学态度与责任:通过对生活实例进行分析计算的过程中,感悟物理与生活的紧密联系;认识分析科学问题是要把握必要因素的科学方法,养成交流合作的习惯。
【学习重点】
动能和势能的相互转化.
【学习难点】
解释有关动能和势能相互转化的简单物理现象.
【自主预习】
1．_____能和_____能统称为机械能.一个物体具有的机械能是__________之和.
2．动能和势能之间_____（选填“可以”或“不可以”)相互转化.
3．机械能守恒：如果只有_____和_____的相互转化，尽管动能和势能的大小会变化，但机械能的总和_____，或者说，机械能_ _.
4.水能和风能的利用：自然界中的流水和风都具有大量_____的.
探究点一 机械能及其转化
（一）机械能
1.自主学习：什么是机械能？如何判断机械能的变化？
__________统称为机械能.
机械能是__________的和，判断机械能的变化要分别判断动能和势能的变化情况.
2.判断下列情境中机械能的变化
(1)匀速上升的气球:动能___，势能___，机械能_____.
(2)匀速下降的气球:动能___，势能___，机械能_____.
(3)匀速水平运动的汽车:动能___，势能___，机械能_____.
(4)加速上升的火箭:动能___，势能___，机械能_____.
(5)边洒水边匀速行驶的洒水车: 动能___，机械能_____.
（二）动能和重力势能的转化
1.实验：观察滚摆的运动，小组讨论滚摆运动过程中能量的转化过程.
滚摆下降时，速度增大，_____能增大；高度减小，_____能减小，_____能转化为_____能.滚摆上升时，速度减小，_____能减小，高度增加，_____能增大，_____能转化为_____能.
2.实验：观察单摆的运动，小组讨论小球在运动过程中能量的转化过程.
单摆下降时，_____能减小，_____能增大,在此过程中_____能转化为_____能.单摆上升时，_____能减小，_____能增大,在此过程中_____能转化为_____能.
3.以上分析表明：_____能和_____能之间可以发生相互转化.
（三）动能和弹性势能的转化
1.弹簧固定在水平轨道末端，小球从斜面顶端由静止滚下，撞击弹簧后又将沿水平轨道返回，接着滚上斜面.分析整个过程中能量的转化过程.
小球下降时，_____能转化为_____能；小球接触弹簧时，_____能转化为_____能；小球离开弹簧时，_____能转化为_____能；小球上升时，_____能转化为_____能.
2.分析蹦床过程中能量转化过程.
人在落下时，未接触蹦床前：_____能转化为_____能；接触蹦床后，重力势能和动能转化为_____能.
人在上升时，未离开蹦床前：_____能转化为_____能和_____能；离开蹦床后：_____能转化为_____能.
3.以上分析表明：_____能和_____能、_____能之间可以发生相互转化.
（四）机械能守恒
1.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？小组讨论分析整个过程能量的转化并思考其中的原因.
分析：铁锁下降的过程是_____能转化为_____能，上升的过程是_____能转化为_____能.在上升和下降的过程中，铁锁和空气之间存在摩擦，克服摩擦做功，消耗一部分能量，机械能_____，所以碰到鼻尖.
如果整个过程中，铁锁和空气之间没有摩擦，会出现什么现象.
分析：不会碰到鼻子，因为整个过程中机械能减少.
2.归纳：如果只有动能和势能相互转化，尽管动能、势能的大小会变化，但机械能的总和_____.或者说，机械能是_____的.
点拨：机械能守恒的条件：忽略摩擦，忽略摩擦力造成的能量损失，所以机械能守恒也是一种理想化的物理模型.在物理学中常常出现“光滑的表面”、“不计空气阻力”、“不计摩擦”等文字描述，表示没有摩擦阻力，机械能是守恒的.
3.分析过山车在运动过程中的能量转化情况.
从A到B的过程中，_____能转化为_____能；从B到C的过程中，_____能转化为_____能；从C到D的过程中，_____能转化为_____能.过山车运行过程中车与轨道之间有摩擦力，还受到空气的阻力，机械能并_____守恒，机械能_____，不给其他动力的情况下，过山车最终停下来.
4.自主学习：阅读课本“科学世界――人造地球卫星的机械能转化”，回答下列问题.
①卫星在运动过程中机械能是否守恒？
卫星在大气层外运行，_____空气阻力，只有动能和势能的转化，因此机械能_____.
②卫星由远地点向近地点运动时，能量转化过程？
卫星在远地点时_____最大，当它从远地点向近地点运动时，_____能转化为_____能.
③卫星由近地点向远地点运动时，能量转化过程？
卫星在近地点时，_____能最大，当卫星从近地点向远地点运动时，_____能转化为_____能.
探究点二 水能和风能的利用
在地球上，海水朝夕涨落，江河日夜奔流.有时微风拂面，有时狂风劲吹.从能量的角度来看，自然界的流水和风都是具有大量_____能的天然资源.
1．水能的利用
早在1900多年前，我们的祖先就制造了木质_____，让流水冲击水轮转动，用来汲水、磨粉、碾谷.
通过水轮机带动发电机_____，可以将水的机械能转化为_____能，再通过输电线送到用电地区.修筑拦河坝提高上游水位来发电，主要目的是增加水的_____能.
2.风能的利用
风是流动的_____,风把风筝吹到天空,也就是对风筝做功;风能使你做的小风车飞转,即对小风车做功.所以,风具有_____能.
我国早在2000多年前就开始利用风来驱动_____航行.至少1700多年前已开始利用风来推动_____做功.
利用风吹动风车叶片旋转，将风能转化为风车叶片的_____能，再通过发电机或其他机器将动能转化为_____能.
【当堂练习】
1.如图所示，小明和同学一起荡秋千.下列说法正确的是（ ）
A．通过最低点时的动能为零
B．下降过程中的动能不变
C．到达最高点的重力势能最大
D．上升过程中的重力势能减小
2.把一个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，铁锁向前摆去，如图所示.下列说法中正确的是（ ）
A．铁锁摆回时会打到鼻子
B．铁锁在摆动过程中动能与重力势能可以相互转化
C．铁锁由高处摆到低处的过程中动能转化为重力势能
D．铁锁上升的最大高度逐次降低，是由于受到重力作用
3.高空抛物被称为“悬在城市上空的痛”，会给社会带来很大的危害.关于高空物体的下落过程，下列分析正确的是（ ）
A．只受重力作用 B．动能越来越大
C．重力势能全部转化为动能 D．机械能总量保持不变
4.如图所示，在一个罐子的盖和底各开两个小洞.将小铁块用细绳绑在橡皮筋的中部穿人罐中，橡皮筋两端穿过小洞用竹签固定.做好后将它从不太陡的斜面滚到水平面.下列说法正确的是（ ）
A．罐子从斜面滚下，重力势能只转化为动能
B．罐子从斜面滚下的过程中，只有动能和弹性势能的相互转化
C．因为能量之间可以相互转化，所以罐子滚下后可能再次滚上斜面
D．如果水平面是光滑的，则罐子会一直滚动下去
5.如图所示是荡秋千的简化模型，摆球从A点由静止释放，到达D点后返回，B、C两点等高，下列说法正确的是（ ）.
A. 球在B、C两点的动能相等
B. 球在A、D两点的机械能相等
C. 球从B点到O点的过程中机械能减少
D. 球从O点到C点的过程中重力势能减少
6.如图，滚摆下降过程中，滚摆的_____能转化为_____能.滚摆上下往复运动过程中，其每次上升所能达到的高度越来越低，滚摆在运动过程中的机械能_______（ 选填“增加”、“减少”或“不变”）.
7.会荡秋千的人，不用别人帮助，就能把秋千荡得很高.做法是：当人从高处向下摆时，身体由直立变为下蹲，此过程降低重心高度，将更多的重力势能转化为 能；而从最低点向上摆时，用力将身体由下蹲变为直立，此过程克服身体重力做功，增加了 能.如此循环往复，机械能越积越多，秋千就越荡越高.
8.如图为某抽水蓄能电站的工作原理图，用电低谷时(如深夜)，电站利用电网多余电能把水从下水库抽到上水库中储存起来；用电高峰时，再利用上水库中的水发电.
（1）蓄能时，水被抽到上水库，此过程是将________能转化为水的机械能.
（2）抽水蓄能电站选址衢江黄坛口，不仅因当地水资源丰富，同时还考虑到当地地势较陡，这样建成的电站上、下水库的高度差比较________，有利于蓄能与发电.
【课后反思】本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些不足，有什么体会.
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参考答案
【自主预习】
1．动 势 动能和势能
2．可以
3动能 势能 不变 守恒
4.机械能
探究点一 机械能及其转化
（一）1动能、重力势能和弹性势能 动能和势能
2.（1）不变 增加 增加
（2）不变 减少 减少
（3）不变 不变 不变
（4）增加 增加 增加
（5）减少 减少
（二）1.动 重力势 重力势 动 动 重力势 动 重力势
2.重力势 动 重力势 动 动 重力势 动 重力势
3.动 重力势
（三）1.重力势 动 动 弹性势 弹性势 动 动 重力势
2.重力势 动 弹性势 弹性势 重力势 动 动 重力势
3.动 重力势 弹性势
（四）1.重力势 动 动 重力势 减少 不会 没有
2.不变 守恒
3.动 重力势 重力势 动 动 重力势 不 减少
4.①不受 守恒 ②势 重力势 动 ③动 动 重力势能
探究点二 水能和风能的利用
机械
1．水轮 电 重力势
2.空气 机械 帆船 风车 动 电
【当堂练习】
1.C 2.B 3.B 4.C 5.C 6.重力势 动 减少 7.动 机械（重力势） 8.电 大
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第4节 机械能及其转化
物理观念:通过生活实例和自主学习课本知道动能、重力势能和弹性势能统称为机械能;通过实验或实例,认识动能和势能可以相互转化;能解释与机械能转化有关的现象。
科学思维:经历机械能概念的建立过程,提升从复杂物理现象中归纳简单物理规律的思维;经历实例分析的过程,掌握解决科学问题时把握必要因素的思维方法。
科学探究:经历滚摆和单摆实验,分析动能和势能的相互转化。
科学态度与责任:通过对生活实例进行分析计算的过程中,感悟物理与生活的紧密联系;认识分析科学问题是要把握必要因素的科学方法,养成交流合作的习惯。
教学重点:动能和势能的相互转化。
教学难点:解释有关动能和势能相互转化的简单物理现象。
教师准备:教学课件、易拉罐、斜面、橡皮筋、小铁块、单摆、滚摆、铁锁、绳子、动能和势能演示器等。
学生准备:滚摆、单摆、铁锁、绳子。
教学环节 设计意图
一、创设情境 导入新课 实验引入:搭建小坡度的斜面,从斜面顶端由静止释放易拉罐,引导学生仔细观察现象。 提出问题:易拉罐沿不太陡的斜面滚下,为什么会沿斜面来回滚动,滚动几次最终会停下来 今天我们学习“第4节 机械能及其转化”,学习后你会找到答案。 观察演示实验,思考问题,激发兴趣,进入情景,主动参与到课堂学习中
二、新课讲解 探究新知 探究点一 机械能及其转化 (一)机械能 自主学习,阅读课本:什么是机械能 如何判断机械能的变化 学生:动能、重力势能和弹性势能统称为机械能。 学生:机械能是动能和势能的和,判断机械能的变化要分别判断动能和势能的变化情况。 课件展示:判断机械能的变化。 1.匀速上升的气球:动能 ,势能 ,机械能 。 2.匀速下降的气球:动能 ,势能 ,机械能 。 3.匀速水平运动的汽车:动能 ,势能 ,机械能 。 4.加速上升的火箭:动能 ,势能 ,机械能 。 5.边洒水边匀速行驶的洒水车: 动能 ,势能 ,机械能 。 课件展示答案。 (二)动能和重力势能的转化 学生实验1:观察滚摆的运动,小组讨论滚摆在运动过程中能量的转化。 小组展示:滚摆下降时,速度增大,动能增大,高度减小,重力势能减小,重力势能转化为动能;滚摆上升时,速度减小,动能减小,高度增加,重力势能增大,动能转化为重力势能。 学生实验2:观察单摆的运动,小组讨论小球在运动过程中能量的转化。 小组展示:单摆下降时,重力势能减小,动能增大,在此过程中,重力势能转化为动能;单摆上升时,动能减小,重力势能增大,在此过程中,动能转化为重力势能。 提问:通过以上两个实验,我们可以得到什么结论 归纳总结(课件展示):物体的动能和重力势能是可以相互转化的,动能可以转化为重力势能,重力势能也可以转化为动能。 培养自主学习能力 判断机械能的变化情况,为下面学习机械能的转化做铺垫 学生参与实验,从实验现象分析归纳,体现学生学习主体地位
(三)动能和弹性势能的转化 1.利用动能和势能演示器进行实验:弹簧固定在水平轨道末端,小球从斜面顶端由静止滚下,撞击弹簧后又将沿水平轨道返回,接着滚上斜面。 讨论整个过程中能量的转化过程。 学生:重力势能→动能→弹性势能→动能→重力势能。 2.播放蹦床比赛视频片段,分析蹦床过程中能量转化过程。 人在落下时,接触蹦床前:重力势能转化为动能;接触蹦床后,重力势能和动能转化为弹性势能。 人在上升时,离开蹦床前:弹性势能转化为重力势能和动能;离开蹦床后,动能转化为重力势能。 (四)机械能守恒 1.两名学生上台演示: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 小组讨论分析整个过程能量的转化并思考其中的原因。 学生:铁锁下降的过程是重力势能转化为动能,上升的过程是动能转化为重力势能。在上升和下降的过程中,铁锁和空气之间存在摩擦,克服摩擦做功,消耗一部分能量,机械能减少,所以不会碰到鼻尖。 教师:如果整个过程中,铁锁和空气之间没有摩擦,会出现什么现象。 学生:会碰到鼻子,因为整个过程中机械能没有减少。 归纳总结(课件展示):如果只有动能和势能相互转化,尽管动能、势能的大小会变化,但动能和势能的总和不变。或者说,机械能是守恒的。 点拨:在物理学中常常出现“光滑的表面”“不计空气阻力”“不计摩擦”等文字描述,表示没有摩擦阻力,机械能是守恒的。 播放视频——“机械能守恒”。 2.小组合作学习:用机械能及其转化解释现象 (1)分析过山车在运动过程中的能量转化情况,过山车为什么最终会停下来 学生:从A到B的运动过程中,动能转化为重力势能;从B到C的运动过程中,重力势能转化为动能;从C到D的运动过程中,动能转化为重力势能。 学生:过山车运行过程中车与轨道之间有摩擦力,还受到空气的阻力,机械能逐渐减小,过山车最终停下来。 与老师共同分析小球撞到弹簧到被弹开的过程中,动能与弹性势能的相互转化情况,归纳出结论 通过亲身实践,激发学生学习的兴趣,培养分析归纳能力
(2)拓展学习:人造地球卫星的机械能转化。 1.卫星在运动过程中机械能是否守恒 2.卫星由远地点向近地点运动时,能量如何转化 3.卫星由近地点向远地点运动时,能量如何转化 学生: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。 学生:卫星在远地点时势能最大,当它从远地点向近地点运动时,重力势能转化为动能。 学生:卫星在近地点时,动能最大,当卫星从近地点向远地点运动时,动能转化为重力势能。 探究点二 水能和风能的利用 自主学习:总结水能和风能的利用。 1.水能的利用 (1)古代对水能的利用:我们的祖先很早就制造了木质水轮,让流水冲击水轮转动,用来汲水、磨粉、碾谷。 (2)水力发电:通过水轮机带动发电机,可以将水的机械能转化为电能。 2. 风能的利用 (1)古代对风能的利用:利用风来驱动帆船航行,利用风来推动风车做功提取海水制盐或提水灌溉水田。 (2)风力发电:利用风吹动风车叶片旋转,将风能转化为风车叶片的动能,再通过发电机或其他机器将动能转化为电能。 播放视频——“水能、风能的利用”。 学以致用,从物理走向社会 运用机械能转化与守恒的观点分析水能、风能的有关问题
三、归纳概括 课堂小结 学生总结本节所学知识,教师课件展示。 培养学生归纳总结的意识和能力
第4节 机械能及其转化
1.机械能及其转化
(1)动能和势能统称为机械能。
(2)动能和重力势能之间是可以相互转化的。
(3)动能和弹性势能之间是可以相互转化的。
(4)机械能守恒:如果只有动能和势能相互转化,尽管动能、势能的大小会变化,但动能和势能的总和不变,或者说,机械能是守恒的。
2.水能和风能的利用
(1)水的重力势能。
(2)风的动能。
揭秘上课开始进行的演示实验,请同学们课后完成下面的小制作,解释易拉罐为什么会来回滚动 在一个易拉罐的盖和底各开两个小洞。将小铁块用细绳绑在橡皮筋的中部穿入罐中,橡皮筋两端穿过小洞用竹签固定(如图所示)。做好后将它从不太陡的斜面滚下。
答案:当易拉罐从斜面滚下时,两根橡皮筋绞到一起发生形变,获得弹性势能,当橡皮筋恢复原状时,弹性势能又转化为动能,动能又转化为重力势能,所以易拉罐可以滚上斜面。
本节课主要采用以实验设疑来调动学生的好奇心和求知欲,然后以问题为切入点展开讨论,让学生在情境问题中来感悟物理知识,乐中求学,学中求乐,不知不觉中总结出动能和势能之间可以转化的知识点。为了加深学生对动能、势能的相互转化的印象,再进一步举出生活事例进行分析。教学中增加了动能和弹性势能的相互转化的探究,通过演示实验、观看视频等来增加学生的感性认识,增加对机械能转化的理解。由于现象皆从身边来,故讨论时都踊跃发言,经过一定的交流,讨论出的结果正确性更高而且深刻。经过这样热烈的讨论,学到的知识一定印象深刻,从枯燥无味的课堂中感受到学习物理的乐趣。
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第4节 机械能及其转化
一、机械能及其转化
1.机械能: 、 和弹性势能统称为机械能。
2.机械能间的转化: 能和 能可以相互转化。
3.机械能守恒:如果只有 和 相互转化,尽管动能、势能的大小会变化,但动能和势能的总和 ,或者说,机械能是守恒的。
[注意] 机械能守恒是有条件的,若考虑摩擦等阻力,机械能的总量就会变小,这是因为有部分机械能转化成了其他形式的能,如落地的乒乓球越跳越低,最后静止在地面上,机械能的总量在减小。
知识清单
动能
重力势能
动
势
动能
势能
不变
二、水能和风能的利用
1.特点:自然界的流水和风都是具有大量 能的天然资源。
2.利用:人们利用水的 和风的 来发电。
机械
重力势能
动能
深度理解
1.弹性势能和重力势能之间不能直接转化,只能伴随动能的转化才能实现弹性势能和重力势能之间的转化。
2.机械能守恒
机械能守恒不是普遍存在的现象,在有关动能和势能的转化问题中,机械能守恒是有条件的:只有动能和势能的相互转化的运动,其机械能才是守恒的。
【典例分析】
[例]如图所示,铅球从出手到将要落地的过程中,(不计空气阻力)下列说法中正确的是( )
A.铅球在a点时,动能最大
B.铅球在b点时,势能最大
C.铅球由b→c时,动能转化为势能
D.铅球由a→b时,机械能增大
B
基础题
1.下列各个过程中,物体的重力势能转化为动能的是( )
A.水坝上流下来的水冲击水轮机转动
B.汽车沿斜面向上匀速行驶的过程中
C.向上抛出的小石块在上升的过程中
D.乒乓球触地后向上弹起的过程中
A
2.(2024广安)如图所示是一款用于某校“五四”汇演航拍的新型智能无人机,在它竖直向上匀速运动的过程中( )
A.动能增大,重力势能增大,机械能增大
B.动能减小,重力势能增大,机械能不变
C.动能不变,重力势能增大,机械能增大
D.动能减小,重力势能增大,机械能减小
C
3.在水平地面上铺一张白纸,将皮球表面涂黑,使其分别从不同高度处自由下落,在纸上留下黑色圆斑A、B,如图所示。下列说法中正确的是( )
A.皮球下落过程中动能转化为重力势能
B.皮球落地发生形变的过程中动能转化为弹性势能
C.形成圆斑B时皮球是从更高处下落的
D.形成圆斑A时皮球接触地面后形变程度更小
B
4.如图所示,滚摆下降过程中,滚摆的 能转化为 能。滚摆上下往复运动的过程中,每次上升所能达到的高度越来越低,滚摆在运动过程中的机械能 (选填“增加”“减少”或“不变”)。
重力势
动
减少
5.(物理学与工程实践)构皮滩水电站位于余庆县境内,是贵州省实施“西电东送”战略的标志性工程。水从高处下落时,它的 能转化为 能,带动水轮机转动;水电站水库的蓄水位较高,是为了增大水的重力势能,从而能够发更多电。
重力势
动
中档题
6.(2024自贡)很多同学都玩过荡秋千,下列说法正确的是( )
A.秋千荡到最低点时只有动能
B.秋千荡到最高点时有重力势能和动能
C.从最低点荡到最高点的过程中重力势能转化为动能
D.从最高点荡到最低点的过程中动能增大,重力势能减少
D
7.(2024黔东南期末)图甲中过山车从A点出发,先后经过B、C、D、E点。图乙是过山车在B、C、D、E点的动能和重力势能大小的示意图,下列说法正确的是( )
A.过山车在E点动能最大
B.B点重力势能大小等于E点动能的大小
C.在整个过程中过山车的机械能守恒
D.B点的机械能小于C点的机械能
B
8.如图所示是某运动员在自由式滑雪女子大跳台比赛中的轨迹图,其中D为落地点,A、B、C三点中,B为最高点,C为最低点。不计空气阻
力,A到B的过程中,该运动员的 能转化成 能,A、B、C三点中动能最大的是 点。若在B点时她受到的力全部消失,则她将保持 (选填“静止”或“匀速直线运动”)状态。
动
重力势
C
匀速直线运动
9.某城市铁路车站的设计方案如图所示,进站和出站的轨道都与站台构成一个缓坡。从能量利用的角度分析,这种设计的优点是什么
答案:车进站时的部分动能转化为重力势能,减少因刹车损耗的机械能;车出站时储存的重力势能又转化为动能,起到节能作用。
素养题
10.(2023贵州)如图甲所示水平面AB段光滑,B点右侧粗糙,一轻质弹簧左端固定于竖直墙面。用小木块P压缩弹簧至A点由静止释放,小木块离开弹簧
后,动能随位置变化关系的大致图像如图乙所示。若换另一相同底面的小木块Q(mQ>mP)将弹簧同样压缩至A点由静止释放,弹簧形变均在弹性限度内。请在同一坐标中画出小木块Q从离开弹簧至静止的过程中,动能随位置变化关系的大致图像。
答案:如图所示(共19张PPT)
第十一章 功和机械能
第4节 机械能及其转化
【学习目标】
物理观念:通过生活实例和自主学习课本知道动能、重力势能和弹性势能统称为机械能;通过实验或实例,认识动能和势能可以相互转化;能解释与机械能转化有关的现象。
科学思维:经历机械能概念的建立过程,提升从复杂物理现象中归纳简单物理规律的思维;经历实例分析的过程,掌握解决科学问题时把握必要因素的思维方法。
科学探究:经历滚摆和单摆实验,分析动能和势能的相互转化。
科学态度与责任:通过对生活实例进行分析计算的过程中,感悟物理与生活的紧密联系;认识分析科学问题是要把握必要因素的科学方法,养成交流合作的习惯。
导入新课
实验：搭建小坡度的斜面，从斜面顶端由静止释放易拉罐。易拉罐沿不太陡的斜面滚下，为什么会沿斜面来回滚动，滚动几次最终会停下来？
探究新知
①动能、重力势能和弹性势能统称为机械能。
机械能
动能
势能
重力势能
弹性势能
探究点一 机械能及其转化
（一）机械能
归纳总结
探究新知
判断下列机械能的变化
(1)匀速上升的气球:动能_____ ，势能___，机械能_____。
(2)匀速下降的气球:动能_____，势能_____，机械能_____。
(3)匀速水平运动的汽车:动能_____，势能_____，机械能_____。
(4)加速上升的火箭:动能_____，势能_____，机械能_____。
(5)边洒水边匀速行驶的洒水车: 动能_____，机械能_____。
不变
增加
增加
不变
减少
减少
不变
不变
不变
增加
增加
增加
减少
减少
探究新知
（二）动能和重力势能的转化
滚摆下降
重力势能
动能
滚摆上升
重力势能
动能
滚摆在最低点时动能最大,速度最大。
滚摆在最高点时重力势能最大。
滚摆
探究新知
单摆下降
重力势能
动能
单摆上升
重力势能
动能
单摆
物体的动能和重力势能是可以相互转化的，动能可以转化为重力势能，重力势能也可以转化为动能。
归纳总结
探究新知
（二）动能和弹性势能的转化
小球下降
重力势能
动能
小球接触弹簧
弹性势能
动能
小球离开弹簧
动能
弹性势能
小球上升
动能
重力势能
点击图片播放视频
探究新知
①人在落下时，未接触蹦床前
重力势能
动能
②接触蹦床后
弹性势能
重力势能动能
③人在上升时，未离开蹦床前
弹性势能
重力势能动能
④离开蹦床后：
重力势能
动能
讨论蹦床过程中能量转化过程
探究新知
（三）机械能守恒
你会害怕吗？
用绳子把一个铁锁悬挂起来，把铁锁拉动自己的鼻子附近，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？
①从鼻尖释放的铁锁，会再次打到鼻尖吗？
不会
②铁锁除了受到重力和拉力外还受到什么力？
空气阻力
空气阻力越小，铁锁克服阻力做功就越少，摆回的高度就越高。当阻力为零时，铁锁摆回原高度，会碰到鼻子。
③铁锁会一直运动吗？
不会
④铁锁在运动过程，如果所受空气阻力为零，会不会碰到鼻子？
机械能守恒
大量研究结果表明，如果只有动能和势能相互转化，尽管动能、势能的大小会变化，但机械能的总和不变，或者说，机械能是守恒的。
只有动能和势能相互转化，机械能的总和不变。
但现实生活里，物体在运动过程中总会克服摩擦力做功，从而消耗机械能。
探究新知
归纳总结
过山车运行过程中车与轨道之间有摩擦力，还受到空气的阻力，机械能并不守恒，机械能减少，不给其他动力的情况下，过山车最终停下来。
分析过山车在运动过程中的能量转化情况。
探究新知
V排=V物
V排=V物
V排 人造地球卫星的机械能转化
卫星在远地点时势能最大，当它从远地点向近地点运动时，势能减小，动能增大，速度也增大。
当卫星从近地点向远地点运动时，它的动能减小，势能增大，速度也减小。
许多人造地球卫星沿椭圆轨道绕地球运行。离地球最近的一点叫近地点，最远的一点叫远地点。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。
探究新知
V排=V物
V排=V物
V排 探究新知
①古代对水能的利用
早在1900多年前，我们的祖先就制造了木质水轮，让流水冲击水轮转动，用来汲水、磨粉、碾谷。
水磨（摘自《天工开物》) 水车 水碓：利用水的动能舂米
探究点三 水能和风能的利用
探究新知
修筑拦河坝提高上游水位，坝底装水轮机，发电机装在水轮机上面，它们的轴连接在一起，水轮机带动发电机发电。一定量的水，上、下水位差越大，水的重力势能越大，能发出的电就越多。
②水能发电站：将水的机械能转化成电能.
探究新知
立轴式大风车，是中国古代一项杰出的发明，主要应用于我国沿海地区及长江流域，用来带动龙骨水车等提取海水制盐或提水灌溉水田。
①古代对风能的利用
我国早在2000多年前就开始利用风来驱动帆船航行。至少1700多年前已开始利用风来推动风车做功。
立轴式大风车（模型）
利用风能的帆船
探究新知
单个风力发电机的输出功率较小，在风力资源丰富的地区，可以同时安装几百台风力发电机，组成“风车田”，连在一起供电。
②风能发电站
风车田
将风的机械能转化成电能.
V排=V物
V排=V物
探究新知
水能和风能的利用
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课堂小结
机械能及其转化
机械能
动能、重力势能和弹性势能统称为机械能
机械能及其转化
机械能守恒
水能和风能的利用
水能发电
风能发电
