八年級物理下冊【第十一章 功和機械能】-第4節(jié) 機械能及其轉(zhuǎn)化（導學案）

第4節(jié)機械能及其轉(zhuǎn)化課題機械能及其轉(zhuǎn)化課型新授課教學目標學問與技能1.理解機械能的概念，理解各種機械能之間的相互轉(zhuǎn)化，知道機械能守恒的條件.2.了解水能、風能以及人類對它們的開發(fā)利用.3.能用機械能之間的相互轉(zhuǎn)化解釋日常生活中的一些現(xiàn)象.過程與方法通過觀察和試驗,認識動能和勢能的轉(zhuǎn)化過程，分析人類對機械能的實際應(yīng)用.情感、態(tài)度與價值觀1.通過介紹利用水能、風能發(fā)電的實例使學生認識到物理學問在實際生產(chǎn)、生活中得到了廣泛的應(yīng)用.2.培育學生關(guān)注生活、關(guān)注科技的良好意識，激發(fā)學生的求知欲.教學重點動能和勢能的相互轉(zhuǎn)化分析.教具預(yù)備滾擺、鐵鎖、細繩、細線、鐵架臺、溜溜球、鋼球、帶彈簧的斜面、多媒體課件等.教學難點機械能守恒教學課時1課時課前預(yù)習1.動能、重力勢能和彈性勢能統(tǒng)稱為機械能.動能與勢能可以相互轉(zhuǎn)化，假如只有動能和勢能相互轉(zhuǎn)化，機械能的總和不變，或者說機械能是守恒的.2.從能量的角度看，自然界的流水和風都是具有大量機械能的自然資源，人們可以利用水能和風能進行發(fā)電.3.人造地球衛(wèi)星沿橢圓軌道繞地球運行.離地球最近的一點叫做近地點；離地球最遠的一點叫做遠地點.衛(wèi)星在運行過程中機械能守恒（選填“守恒”或“不守恒”）.鞏固復(fù)習老師引導學生復(fù)習上一節(jié)內(nèi)容，并講解學生所做的課后作業(yè)，加強學生對學問的鞏固.新課導入老師操作溜溜球，吸引學生留意.并請學生思考，溜溜球在松手后，為什么能夠不停地上下來回運動？（切回主題）生：因為溜溜球具有能量，在運動過程中有能量的轉(zhuǎn)化.師前一節(jié)課我們學習了動能和勢能，這一節(jié)課我們就一起來探究動能和勢能的轉(zhuǎn)化.進行新課學問點1機械能及其轉(zhuǎn)化1.動能與重力勢能之間的轉(zhuǎn)化.老師出示滾擺（參照教材P71《想想做做》的圖11.4-2甲），并簡潔介紹滾擺的構(gòu)造及試驗的操作方法.試驗前老師應(yīng)事先在擺輪的側(cè)面某處涂上紅色標志，并提示學生觀察紅色標志，可以推斷擺輪轉(zhuǎn)動的快慢，同時觀察滾擺的高度如何變化,分析動能、重力勢能如何變化.生討論并回答，師引導學生分析并敘述：開始釋放滾擺時，滾擺在最高點靜止，此時滾擺只有重力勢能，沒有動能.滾擺下降時其高度降低，重力勢能削減；滾擺旋轉(zhuǎn)著下降，而且越轉(zhuǎn)越快，其動能越來越大.滾擺到最低點時，轉(zhuǎn)動最快，小組問題探討：1.分析教材P71圖11.4-2乙小球在搖擺過程中動能和勢能是如何轉(zhuǎn)化的？2.皮球從手中下落再彈起來，其中機械能是如何轉(zhuǎn)化的？特別?????提示：一個物體可以有動能，也可以有勢能，還可以同時有動能和勢能.進行新課動能最大；其高度最低，重力勢能最小.在滾擺下降的過程中，其重力勢能慢慢轉(zhuǎn)化為動能.然后仿照上述分析，老師引導學生回答滾擺上升過程中的能量轉(zhuǎn)化：上升過程中，滾擺的動能慢慢轉(zhuǎn)化為重力勢能.2.動能和彈性勢能之間的轉(zhuǎn)化.學生觀察試驗現(xiàn)象后，老師分析：如下圖所示，小球從斜面上滾下來，高度變小，重力勢能減小，速度變快，動能增大，所以此過程是重力勢能轉(zhuǎn)化為動能;在小球與彈簧碰撞后，小球速度減小，動能變小，但此時彈簧受到小球的擠壓作用，發(fā)生彈性形變，因而彈性勢能變大，所以這個過程為動能轉(zhuǎn)化為彈性勢能.老師總結(jié)：從上面這兩個試驗探究的分析中可以看出，它們的共同特點是動能和勢能之間相互轉(zhuǎn)化.動能、重力勢能、彈性勢能統(tǒng)稱為機械能.（可再次強調(diào)動能是物體運動具有的能量，勢能是存儲著的能量）板書：(1)動能、重力勢能、彈性勢能統(tǒng)稱為機械能.(2)動能和勢能之間可以相互轉(zhuǎn)化.學問點2機械能守恒及應(yīng)用老師請一個學生參與進行教材P72《想想做做》試驗.強調(diào)他頭千萬不要移動，保持鎮(zhèn)靜（活躍氣氛，其他同學替他捏把汗）.請其他學生留意觀察，并認真分析、思考.試驗后，學生回答，老師點評：由于鐵鎖在搖擺過程中要克服阻力做功，機械能不斷減小，因此，上升的高度越來越小，不會遇到鼻子.師要是沒有阻力的話，那么鐵鎖再次擺回的高度與原先的高度相同嗎？生：相同.師為什么？生：機械能總量沒有變化.板書：假如只有動能和勢能相互轉(zhuǎn)化時，那么機械能的總和不變，即機械能守恒.例題1（多媒體展示）如圖所示，小球沿軌道由靜止從A處運動到D處的過程中，忽略空氣阻力和摩擦力，僅有動能和勢能互相轉(zhuǎn)化，則（）A.小球在A處的動能等于在D處的動能B.小球在A處的動能大于在D處的動能C.小球在B處的機械能小于在C處的機械能D.小球在B處的機械能等于在C處的機械能解析：小球在運動過程中由于忽略空氣阻力和摩擦力，所以小球的機械能保持不變，只是在動能與重力勢能之間相互轉(zhuǎn)化.由A到B和由C到B過程中重力勢能轉(zhuǎn)化為動能，而由B到C和由B到D過程是動能轉(zhuǎn)化為重力勢能，在機械能保持不變的情況下，D處高度小于A處高度，故A處小球的重力勢能大于D處小球的重力勢能，所以D處小球的動能大于A處小球的動能，正確的選項只有D.答案：D1.推斷機械能的轉(zhuǎn)化：（1）動能轉(zhuǎn)化為重力勢能的標志是速度減小，所處高度增加；重力勢能轉(zhuǎn)化為動能的標志是所處高度減小，速度增大.（2）動能轉(zhuǎn)化為彈性勢能的標志是速度減小，形變增大；彈性勢能轉(zhuǎn)化為動能的標志是動能增大，形變減?。粍幽芎蛷椥詣菽艿南嗷マD(zhuǎn)化可以發(fā)生在同一個物體上，也可以發(fā)生在不同物體之間.2.機械能守恒：（1）機械能守恒的條件：當外界沒有對物體做功且物體沒有對外做功時，機械能守恒，或系統(tǒng)與外界沒有能量轉(zhuǎn)換，即只有物體的動能和勢能相互轉(zhuǎn)化時，機械能守恒.（2）“守恒”的含義是保持不變，即物體的動能和勢能相互轉(zhuǎn)化過程中，任何位置的機械能（動能+勢能）相等.例如，小球在空中自由下落（不計阻力時），小球的動能慢慢增大，重力勢能慢慢減小，但無論哪一點，小球的“動能+勢能＝常數(shù)”.師用多媒體課件展示教材P73《科學世界》——“人造地球衛(wèi)星的機械能轉(zhuǎn)化”，引導學生關(guān)注科技、喜愛科技，激發(fā)學生的科學創(chuàng)新精神.同時請同學們分析,機械能如何變化的？學問點3水能和風能的利用老師播放“水力發(fā)電廠”和“風力發(fā)電廠”的照片或視頻，簡潔介紹我國和本地水能、風能開發(fā)的成就，引導學生思考水力發(fā)電機和風力發(fā)電機工作的時候，能量是如何轉(zhuǎn)化的.教學提示：關(guān)于自然界中“風能”和“水能”的利用，這部分教學內(nèi)容建議利用閱讀和討論相結(jié)合的教學方式進行，要求學生從動能與勢能及其相互轉(zhuǎn)化的學問入手：①了解自然界中常被人們利用的機械能的種類；②了解人們是怎樣利用這些風能和水能的，利用的價值和前景如何；③分析水輪機和風車的工作原理和水電站堤壩的作用，討論中應(yīng)引導學生把重點放在能的轉(zhuǎn)化上而不必去研究水輪機和水電站等的結(jié)構(gòu)細節(jié).有條件的學校，可以組織學生參觀一個小水電站.老師總結(jié)：水力發(fā)電機工作時是將水的勢能（或機械能）轉(zhuǎn)化為電能；風力發(fā)電機工作時是將空氣的動能（或機械能）轉(zhuǎn)化為電能.目前節(jié)省能源、開發(fā)能源是人類面臨的重大課題，而風能和水能是自然界中最常見的環(huán)保能源.這兩種能源都有著寬敞的進展前景.教學板書課堂小結(jié)通過本節(jié)課的學習，我們知道了機械能的概念，通過試驗探究我們知道動能與勢能之間可以相互轉(zhuǎn)化.還發(fā)覺假如只有動能和勢能相互轉(zhuǎn)化的同時，機械能的總量不變.機械能的轉(zhuǎn)化在生產(chǎn)、生活中應(yīng)用廣泛.教材習題解答想想做做（P71）1.觀察滾擺的運動（圖11.4-2甲），討論滾擺在運動過程中動能和勢能是如何轉(zhuǎn)化的.2.如圖11.4-2乙，分析小球在搖擺過程中動能和勢能的相互轉(zhuǎn)化.1.解答：圖甲中，滾擺下降時，位置越來越低，重力勢能在慢慢減小，速度越來越大，動能越來越大，重力勢能轉(zhuǎn)化為動能；滾擺上升時，位置越來越高，重力勢能在慢慢增大，速度越來越小，動能越來越小，動能轉(zhuǎn)化為重力勢能.2.解答：圖乙中，小球從A點搖擺到B點，位置越來越低，重力勢能在慢慢減小，速度越來越大，動能越來越大，重力勢能轉(zhuǎn)化為動能；小球從B點搖擺到C點，位置越來越高，重力勢能在慢慢增大，速度越來越小，動能越來越小，動能轉(zhuǎn)化為重力勢能.想想做做（P72）把一個鐵鎖用繩子懸掛起來，將鐵鎖拉到自己的鼻子四周，穩(wěn)定后松手，鐵小組問題探討：天空落下的雨滴其重力勢能是不是全部轉(zhuǎn)化為動能？為什么？教材習題解答鎖向前擺去（圖11.4-3）.想想看，鐵鎖擺回時會打到你的鼻子嗎？解答：鐵鎖擺回時不會打到鼻子.鐵鎖向前擺去又擺回，靠近鼻尖，不會遇到鼻尖，以后一次比一次遠離鼻尖.在這個過程中，鐵鎖受到阻力的作用，它不只是動能和勢能相互轉(zhuǎn)化，還有機械能轉(zhuǎn)化為其他形式的能，因此機械能不守恒.動手動腦學物理（P74）1.分析章首圖的過山車在運動過程中的能量轉(zhuǎn)化情況.2.怎樣向地板拋乒乓球，才能使它彈跳到高于原來拋球的位置？說明這種拋法的理由.3.2011年蹦床世錦賽中我國運動員以優(yōu)異成果奪得金牌和獎牌總數(shù)第一.設(shè)想有一個重物從蹦床上方某點下落，經(jīng)蹦床反彈后上升.請你說說這個過程中機械能是如何轉(zhuǎn)化的.4.在一個罐子的蓋和底各開兩個小洞.將小鐵塊用細繩綁在橡皮筋的中部穿入罐中，橡皮筋兩端穿過小洞用竹簽固定（圖11.4-7）.做好后將它從不太陡的斜面滾下.觀察有什么出人意料的現(xiàn)象.怎樣解釋看到的現(xiàn)象？1.解答：過山車由高處沖向低處，重力勢能轉(zhuǎn)化為動能;過山車由低處沖向高處，動能轉(zhuǎn)化為重力勢能.2.解答：用力向下拋乒乓球，使球拋出時具有確定的動能，依據(jù)機械能守恒，球彈跳到最高點時的勢能等于球拋出時的動能與勢能之和.這樣就能使球彈到高于拋出時的位置.3.解答：重物落下時，重力勢能轉(zhuǎn)化為動能，重物擠壓蹦床時，重物動能轉(zhuǎn)化為蹦床的彈性勢能，蹦床反彈時，蹦床的彈性勢能轉(zhuǎn)化為重物動能，重物上升時，動能轉(zhuǎn)化為重力勢能.4.解答：現(xiàn)象：罐子沿著不太陡的斜面滾下一段距離后，停下來，然后反過來自己沿著斜面對上滾.緣由是：當罐子沿斜面對下滾動時，帶動小鐵塊翻轉(zhuǎn)，小鐵塊翻轉(zhuǎn)使橡皮筋發(fā)生了彈性形變，小鐵塊的動能轉(zhuǎn)化成了橡皮筋的彈性勢能.罐子滾下一段距離后，橡皮筋的彈性勢能又會轉(zhuǎn)化成小鐵塊和罐子的動能，罐子沿斜面對上滾動時，動能又轉(zhuǎn)化成重力勢能.難題解答例題2如圖所示，一個小球由靜止從光滑曲面的頂端自由滑下，若它在頂端的重力勢能為65J，則滑到底端的動能是（）A.35JB.50JC.55JD.65J解析：小球從高處滑下，由于曲面光滑，故只有動能和勢能的相互轉(zhuǎn)化，機械能守恒.答案：D布置作業(yè)：老師引導學生課后完成本課時對應(yīng)練習，并提示學生預(yù)習下一課時的內(nèi)容。教學反思1.在幫忙學生理解動能與勢能的轉(zhuǎn)化時，可以讓學生動手動腦做試驗去探究，由學生自己去思考、分析.這樣既熬煉了學生的動手能力，同時又激發(fā)了學生的學教學反思習興趣.另外，在講到應(yīng)用時，可以讓學生依據(jù)平常的觀察，結(jié)合身邊的事例去分析，這樣能起到更好的效果.2.在引導學生分析教材P72《想想做做》中的鐵鎖為什么不會遇到鼻子時，可以設(shè)計一連串的小問題，誘導學生分析：能量哪里去了？是什么緣由造成的？學生帶著問題去思考，這樣更加激發(fā)學生的求知欲，調(diào)動學生的樂觀性、主動性.適時提出：其實，總的能量是守恒的，只不過這里因克服阻力做功，轉(zhuǎn)化為內(nèi)能（或熱能，以后將學），所以鐵鎖也好，滾擺也好最終停止了下來.3.我國豐富的水能、風能、潮汐能以及這些能源的悠久利用歷史，應(yīng)成為激發(fā)學生愛國主義情感的生動素材.節(jié)省能源、開發(fā)能源是人類面臨的重大課題，應(yīng)結(jié)合能源開發(fā)利用方面存在的問題和迷人前景，激發(fā)學生的