人教版8下物理11.4機械能及其轉化（導學案）（解析版）

人教版八年級物理（下冊）第十一章功和機械能第4節(jié)機械能及其轉化（導學案）【學習目標】1、知道動能、重力勢能和彈性勢能統(tǒng)稱為機械能；理解動能和勢能的轉化，機械能守恒；2、通過觀察和實驗，理解動能和勢能之間的相互轉化的過程。能解釋與機械能轉化相關的現(xiàn)象；3、通過水能和風能的利用，知道人類如何利用機械能的轉化與守恒解決實際問題?！緦W習重難點】學習重點：動能和勢能的相互轉化學習難點：機械能守恒【學習過程】學習任務一：機械能及其轉化思考1：舉出生活中同時具有動能和勢能的事例。思考2：空中飛行的飛機具有什么能？【小結】一、機械能1．動能、勢能統(tǒng)稱為機械能。2．物體具有機械能的總量等于動能、勢能兩種能量之和。學生活動1：將滾擺卷起后釋放，觀察現(xiàn)象，回答以下問題：①滾擺在最高處時具有什么能？②釋放后觀察滾擺的高度、速度、質量的變化。③分別分析滾擺下降和上升過程中動能、勢能的變化情況。④動能和重力勢能之間是否能夠相互轉化？學生活動2：將單擺的擺球置于A處，然后釋放。擺球就能夠在A、B、C之間來回擺動。觀察現(xiàn)象，回答以下問題：①擺球在哪些位置高度最高？②擺球在哪些位置速度最大？③分析擺球從A～B運動過程中，動能、勢能的變化情況。④分析擺球從B～C運動過程中，動能、勢能的變化情況。演示活動2：想一想，從鼻尖釋放的鐵鎖，會再次打到鼻尖嗎？

實驗發(fā)現(xiàn)不會再次達到鼻尖，而且鐵鎖會慢慢停下來，這是為什么？這個過程中中鐵鎖的機械能發(fā)生了什么變化？追問：如果沒有摩擦和空氣阻力，機械能的總量還會不會變化？【小結】3、動能與重力勢能能相互轉化。4、動能與彈性勢能能相互轉化。5、機械能守恒：當只有動能和勢能互相轉化時，機械能總量不變。（如果沒有摩擦和空氣阻力，則機械能的總量保持不變）學生活動3：閱讀課本“科學世界”，了解人造地球衛(wèi)星在運行過程中發(fā)生的動能和勢能的相互轉化。思考并回答以下問題：①衛(wèi)星運行過程中機械能是否守恒？②衛(wèi)星從遠地點向近地點運動時重力勢能、動能、速度分別怎么變化？③衛(wèi)星在什么時候動能最大？什么時候重力勢能最大？【及時反饋1】1．蕩秋千是中小學生喜歡的游戲，如圖為蕩秋千的簡化模型。甲、乙為兩水平線，擺球從A點由靜止釋放，到達D點后返回，B、C兩點等高，下列說法正確的是（）

A．球在A、D兩點的重力勢能相等 B．球從O點到D點的過程中動能增加C．球在B、C兩點的機械能相等 D．球在擺動的過程中機械能逐漸減少【答案】D【詳解】A．A、D兩點高度不同，A點的重力勢能大于D點的重力勢能，故A錯誤；B．球從O點到D點的過程中，質量不變，速度減小，動能減小，故B錯誤；CD．擺球從A點由靜止釋放，到達D點后返回，觀察圖可知，D點高度低于A點，說明擺球擺動過程受到阻力的作用，需要克服阻力做功，機械能將減小，所以小球在B、C兩點的機械能不相等，故C錯誤，D正確。故選D。2．如圖所示是2023年2月23日19時49分，我國在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心使用長征三號乙運載火箭，成功將中星26號衛(wèi)星發(fā)射升空。長征三號乙運載火箭在加速升空過程中，衛(wèi)星的機械能的變化，下列說法正確的是（）A．動能不變，重力勢能增加，機械能增加B．動能減少，重力勢能減少，機械能減少C．動能增加，重力勢能增加，機械能增加D．動能增加，重力勢能減少，機械能不變【答案】C【詳解】動能的大小與物體的質量和速度有關，重力勢能的大小與物體的質量和高度有關，長征三號乙運載火箭在加速升空，速度增大，所以動能增加，升空過程中高度增大，所以重力勢能增加，機械能等于動能和重力勢能的和，所以機械能增加。故選C。學習任務二：水能和風能觀看圖片：認識自然界存在的機械能。分析：水能和風能是水或者空氣因為運動或者位置高而具有的機械能。播放圖片：展示古代人民對于水能和風能的利用思考：介紹水力發(fā)電站和風力發(fā)電站中的能量轉化是怎樣的？【總結】二、水能和風能：水和風的機械能在水（風）力發(fā)電站，將水（風）的機械能轉化為電能?！菊n堂小結】【課堂檢測】1．如圖所示，小紅用平行于斜面的拉力把物體從A點勻速拉至B點，忽略摩擦和空氣阻力，以物體為研究對象，下列圖像正確的是（）

A．

B．

C．

D．

【答案】B【詳解】A．圖中s-t圖像時一條水平的直線，表示物體靜止不同，故A錯誤；B．圖中表示動能一直不變，物體被推動過程中質量不變，速度大小不變，動能大小不變，故B正確；C．物體推動過程中質量不變，高度不斷上升，重力勢能變大，圖中表示重力勢能一直不變，故C錯誤；D．物體的動能不變，重力勢能變大，機械能為動能與勢能的總和，則機械能不斷變大，圖中表示機械能一直不變，故D錯誤。故選B。2．一輛灑水車在馬路上勻速前進并灑水，則灑水車的（）A．動能減小，重力勢能減小 B．動能不變，重力勢能不變C．動能減小，重力勢能增大 D．動能增大，重力勢能減小【答案】A【詳解】動能的大小與質量和速度有關，灑水車在馬路上勻速前進并灑水，灑水車的速度不變，質量減小，所以動能減??；重力勢能的大小與高度和質量有關，灑水車的高度不變，質量減小，所以灑水車的重力勢能減小，故A符合題意，BCD不符合題意。故選A。3．2022年4月23號，中國官方媒體放出一段視頻，顯示055型驅逐艦從垂直發(fā)射單元發(fā)射了一枚神秘的新型導彈。這枚導彈起飛后不久，就立刻大角度轉彎，向著幾乎平行于地面的方向飛遠了，所以有些人也認為，這可能是一種超遠程防空導彈。在導彈加速升空的過程中，下列說法正確的是（）A．動能增大，勢能減小，機械能不變B．動能不變，勢能增大，機械能增大C．動能增大，勢能增大，機械能增大D．動能減小，勢能增大，機械能不變【答案】C【詳解】在導彈加速升空的過程中，質量不變，速度變大，高度升高，動能增大，重力勢能增大，機械能是動能與重力勢能的總和，則機械能增大，故ABD錯誤，C正確。故選C。4．如圖所示，小球沿光滑的豎直放置的軌道由A點靜止向D點運動的過程中，不計空氣阻力，下列關于小球說法正確的是（）A．在A點的動能最大 B．通過B時的速度比通過C時小C．在C點比在D點的動能大 D．在A點的重力勢能比D點大【答案】C【詳解】A．小球由A點靜止向D點運動，則小球在A點的速度為零，動能為零，故A錯誤；B．因為軌道是光滑的，沒有摩擦，不計空氣阻力，所以小球的機械能守恒，則小球在B點和C點的機械能相等；由圖可知，B點的高度小于C點，則小球在B點的重力勢能小于C點；不考慮彈性勢能時，動能等于機械能減去重力勢能，所以小球在B點的動能大于C點，則小球通過B時的速度比通過C時大，故B錯誤；C．由B項可知小球在C點和D點的機械能相等；由圖可知，C點的高度小于D點，則小球在C點的重力勢能小于D點；因動能等于機械能減去重力勢能，所以小球在C點比在D點的動能大，故C正確；D．由圖知D點與A點的高度相同，所以小球在A點的重力勢能與D點相等，故D錯誤。故選C。5．小球從粗糙軌道的第一段最高點A由靜止下滑，經(jīng)過點B，到達軌道的最低點C，再沿軌道上升到達第二段的最高點D（D點未畫出），如圖所示（軌道未畫全，忽略空氣阻力）。（1）小球從A點下滑至C點的過程中，重力勢能____________（選填“增大”或“不變”或“減小”）；（2）D點___________比B點高（選填“可能”或“不可能”）；（3）小球從A到D的過程中，小球的機械能大小會____________（選填“增大”或“不變”或“減小”）。

【答案】減小可能減小【詳解】（1）[1]小球從A點下滑至C點的過程中，質量不變，高度變低，重力勢能減小。（2）（3）[2][3]因為小球從粗糙軌道上運動，此過程中小球克服摩擦做功，部分機械能轉化為內能，因此小球從A到D的過程中，小球的機械能會減小，D點位置會比A點要低，但可能比B點高。6．如圖所示，衛(wèi)星沿橢圓軌道由遠地點向近地點運行，衛(wèi)星的動能______，機械能______（前兩空選填“增大”“減小”或“不變”）；如果衛(wèi)星運動到近地點時所受的外力全部消失，則衛(wèi)星將______?！敬鸢浮吭龃蟛蛔冏鰟蛩僦本€運動【詳解】[1]衛(wèi)星沿橢圓軌道由遠地點向近地點運行，衛(wèi)星的質量不變，速度變大，動能變大。[2]由于不存在空氣阻力，所以衛(wèi)星的機械能守恒，保持不變。[3]如果衛(wèi)星運動到近地點時所受的外力全部消失，根據(jù)牛頓第一定律可知，衛(wèi)星將做勻速直線運動。7．在真空管中，一個小球被豎直向上彈出，每隔0.02s用相機拍攝記錄小球位置，制成圖中的軌跡示意圖。從A上升到B的過程小球只受到重力，則從A上升到B的過程中，小球的動能______，重力勢能______，機械能______（都選填“增大”“減小”“不變”）。【答案】