八年级物理下册第十一章 第4节 机械能及其转化的教案

[回忆旧知、引入新课] 问题：什么叫动能？什么叫弹性势能？什么叫重力势能？它们各与哪些因素有关？什么叫机械能？一个物体可以同时具有动能和势能吗？
动能、势能的大小与哪些因素有关，怎样判断一个物体动能、势能的变化。

习题：思考、汽车由静止起动逐渐加速的过程中，动能如何变化？汽车行驶中司机关油门踩刹车，逐渐减速停止的过程中，汽车的动能又如何变化？答：汽车加速时，动能逐渐增大。

汽车减速时，速度减慢，动能逐渐减小。

演示：上抛一小球。

（引导学生观察小球在上升和下落过程中高度、速度变化情况，且讨论其动能、势能的变化情况。

） 对于同一物体，小球而言，小球在上升过程中，速度越来越小，其动也在减小，但其上升高度增加，所以势能在增大。

[新课教学]
一、机械能
动能、重力势能和弹性势能统称为机械能。

一个物体可以既有动能，又有势能，把这两种能量加在一起，就是它的总机械能。

二、动能和重力势能可以相互转化
[实验1]：滚摆实验。

出示滚摆，（了解绍构造及使用方法，可通过观察摆轮上的红色标志
来判断摆轮运动的快慢。

）
通过实验可以发现：滚摆下降时，滚摆高度变低，速度变大，则重力势能减小，动能增大，说明重力势能转化为了动能；滚摆上升时，高度______，速度_______，则动能______，重力势能__________，说明_____能转化为了_________。

小结：滚摆实验证明：动能和重力势能可以相互转化。

[实验2]：单摆实验。

把小球拉到一定的高度(A 点)，然后放开，观察小球运动情况。

分析：（1）、小球在点A是静止的，速度为零，动能也为零，小球由A点运动到B点
的过程中，速度增加，小球具有的动能增加，同时小球的高度降
低，因此小球具有的重力势能减小，在这个过程中可以发现小球
原先具有的重力势能转化为了小球的动能。

（2）、小球由B点
运动到C点的过程中，速度___，小球具有的动能______；同时
小球的高度_______，因此小球具有的重力势能________，在这
个过程中可以发现小球原先具有的___________转化为了小球的
___________。

小结：单摆实验证明：动能和重力势能可以相互转化。

结论：动能和重力势能可以相互转化。

三、动能和弹性势能也可以相互转化
[实验3]：在射箭的时候，把弓拉开，被拉伸的弓弦具有___________，松开弦后，箭立即以一定的速度飞离，此时的箭具有_____________，在这个过程中，弦的________能转化为了箭的________能。

这说明了__________________________也是可以相互转化的。

[实验4]：手持着木球将弹簧片推弯，而后突然释放木球，木球在弹簧片的作用下在水平槽内运动。

让学生分析在此过程中，弹性势能转化为动能。

第二次实验，让木球从斜槽上端滚下，让学生观察木球碰击弹簧片的过程，分析动能转化为弹性势能和弹性势能转化为动能的过程。

得出：动能和弹性势能也是可以相互转化的。

结论：动能和弹性势能也可以相互转化。

请同学运用类比的方法，举出一些弹性势能和动能转化的例子；举出一些重力势能与弹性势能相互转化的例子。

讨论分析：①、皮球落地后又弹起过程中能量转化；②、撑杆跳高过程中能量转化；③、蹦床表演过程中能量转化；④、上发条的时钟、弹簧门、蹦极。

四、机械能守恒
动能和势能的和称为机械能，如果只有动能和势能的相互转化，机械能的总和保持不变。

或者说：机械能是守恒的。

通常在现实生活中，机械能是不守恒的，在动能和势能的转化过程中，总会有部分的能量损失，因为在物体的运动过程中阻力总是存在的。

比如：在滚摆实验中，可以观察到滚摆的上下摆动幅度会越来越小，它所具有的机械能越来越小，最终会静止下来。

因为在这一过程中，滚摆要不断的克服空气的阻力和绳索与滚摆之间的摩擦力。

在作业题中，如果出现“自由”、“光滑”、“不计阻力”……表明是机械能守恒。

如果出现“匀速”、“静止”……表明动能不变；出现“水平面”……表明重力势能不变。

五、水能和风能的利用
阅读教材，利用水能和风能都可以发电。

六、科学世界：人造地球卫星
人造卫星沿椭圆形的轨道绕地球运行，离地球最近的一
点叫近地点，离地球最远的一点叫远地点。

卫星在运行过程
中机械能是守恒的。

卫星在近地点A时（离地面439公里），由于它离地面的高度最低，它具有的重力势能最__ _ __，动能最；在远地点B时（离地面高度是2384公里），它离地面的高度最高，它具有的重力势能最________，动能最。

由于卫星在运行过程中机械能守恒，因此它在由近地点A运行到远地点B的过程中重力势能变__ ___，动能变_______；由远地点B运行到近地点A的过程中重力势能变_________，动能变_______。

七、解释一些生活中的现象
…………………………………………………………………………第1课时
达标自测
1、一表面涂有黑色颜料的皮球从某一高度自由下落，落地后又弹起的过程，以下说法正确的是（）A
A、皮球弹起到最高处时，动能为零
B、皮球着地时，弹性势能转化为动能
C、皮球会在地面留下黑色圆斑，若下落高度较小，则圆斑较大
D、下落跳起的整个过程机械能不变
2、在绷床表演中，演员从高处跳下落在绷床上，被弹起后再落下，演员在落下至接触绷床前的过程中，重力势能转化为能；绷床反弹，能转化为能。

3、跳水运动员跳板跳水时，从运动员腾空跳起向上运动后再向下落人水中，若不计空气阻力，则在整个过程中( ) C
A、运动员的动能一直增大，机械能不变
B、运动员的重力势能一直减小，机械能减小
C、运动员的动能先减小后增大，机械能不变
D、运动员的重力势能先减小后增大，机械能增大
4、一个物体从斜坡上匀速滑下，下列说法中正确的是：D
A、物体的动能增大，重力势能减小，机械能守恒
B、物体的动能不变，重力势能也不变，机械能不守恒
C、物体的重力势能减小，重力势能也减小，机械能守恒
D、物体的动能不变，重力势能减小，机械能不守恒
5、在下列现象中,物体动能转化为势能的是( )D
A、匀速上升的电梯
B、骑自行车沿坡下滑
C、在草地上滚动的足球速度越来越小
D、竖直向上抛出的排球的上升过程
6、把一个小球从手中抛出,当它离开手时具有的机械能是20J，如果不考虑阻力，当小球下落到某一高度时具有的重力势能是6J，动能为( )
A、15J
B、14J
C、13J
D、12J
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“动手动脑学物理”参考答案及提示
1、过山车下降时速度越来越大，重力势能转化为动能；上长升时速度越来越小，动能转化成重力势能。

2、用力向下抛出乒乓球，使球抛出时具有一定的动能。

根据机械能守恒，乒乓球弹跳到原来的位置时仍有一定的动能，还能继续运动，到达最高点时的重力势能等于乒乓球抛出时的重力势能与动能之和，因此能使乒乓球弹跳到高于抛出时的位置。

还可以向上抛出乒乓球，理由相同。

3、物体在最高点时重力势能最大，当与蹦床将要接触时具有一定的动能。

物体与蹦床面接触后，床面发生弹性形变，物体的动能转化成蹦床的弹性势能。

当床面达到最大形变时弹性势能最大，物体的速度为0，动能最小。

床面在恢复原状过程中，弹性势能转化成物体的动能。

物体在上升过程中，动能转化为重力势能。

4、罐子滚下斜面后会再沿斜面向上滚动。

开始时，罐子和铁块在重力作用下都将沿斜面向下运动。

向下运动时，罐子滚动，铁块沿斜面向下做直线运动且相对罐子静止。

由于罐子和橡皮筋捆绑在一起，在罐子和铁块的共同作用下，橡皮筋会被卷紧，它的弹性势能持续增加。

当橡皮筋郑紧到一定程度时，整个装置的运动速度将会减小。

当罐子和铁块的动能全部转化为橡皮筋的弹性势能时，整个装置处于静止状态。

此时，橡皮筋要恢复原状，其弹性势能会转化为罐子的动能，所以罐子会再沿斜面向上滚动。

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作业评讲：………………………………………………………………1课时。