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[人教版] (八下)11.4 机械能及其转化(教案2)

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发表于 2026-4-5 06:11:52 | 显示全部楼层 |阅读模式
人教版八年级  物理  教学设计
主备人
学科
物理
时间
课题
第十一章  功和机械能第4节 机械能及其转化
教
学
目
标
知识与技能
1.理解机械能的概念,理解各种机械能之间的相互转化,知道机械能守恒的条件。
2.了解天然的机械能——水能、风能以及人类对它们的开发利用。
3.能解释一些日常生活中动能与势能相互转化的现象。
过程与方法
1.通过观察和实验,认识动能和势能的转化过程,及机械能与其他形式能的转化,分析人类对机械能的实际应用。
2.经历根据实验现象进行联想、分析、推理的思维过程,进一步掌握实验探究的方法。
情感态度与价值观
1.通过介绍利用水能、风能发电的实例使学生认识到物理知识在实际生产、生活中得到了广泛的应用。
2.培养学生关注生活、关注科技的良好意识,激发学生的求知欲。
教学重点
动能和势能的相互转化分析  
教学难点
能够理解机械能守恒,并能解释机械能转化的物理现象。
教具准备
滚摆、单摆、铁锁、细绳、弹弓、橡皮、铁架台、溜溜球
教学方法
实验探究  观察法  分析法  归纳法  合作探究
教学过程设计
导入新
课
观察思考
满载游客的过山车,在机械的带动下向着轨道的最高端攀行......忽然,它像一匹脱缰的野马,从轨道的最高端飞驶而下!它又犹如一条蛟龙,时而上下翻腾,时而左摇右摆,时而驶上高高耸着的大回环的顶端……

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过山车在运动的过程中,动能和势能会发生什么变化?
教
学
过
程
教
学
过
程
教
学
过
程
教
学
过
程
教
学
过
程
新课学习
一、机械能及其转化
1.机械能:动能、重力势能和弹性势能统称为机械能.
2.一个物体具有的机械能是动能和势能之和。
一个物体可以既有动能,又有势能,如飞行中的飞机因为它在运动而具有动能,又因为它处于高空而具有势能.如果飞机的动能是50000J,重力势能为65000J,那么总的机械能为:(50000+65000)J=115000J。
物体具有的动能和势能之间可以相互转化。
3.动能和重力势能的相互转化。
想想做做1观察滚摆的运动,讨论滚摆在运动过程中动能和势能的相互转化。

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开始释放滚摆时,滚摆在最高点静止,此时滚摆只有重力势能,没有动能。理想情况下,每次应上升到原来的高度, 因空气阻力,每次上升的高度都比上次低。
(1)滚摆在下降时:它的高度变小,速度变大,即重力势能减小,动能增大。滚摆的重力势能转化为动能。
(2)滚摆在上升时:它的高度变大,速度变小,即重力势能增大,动能减小。滚摆的动能转化为重力势能。
结论:动能和重力势能可以相互转化.
想想做做2观察单摆的运动,讨论摆球在运动过程中动能和势能的相互转化。

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如上图所示,摆球在A点时静止,此时摆球只有重力势能,没有动能。
(1)摆球从A点摆到B点时:它的高度减小,速度变大,即重力势能减小,动能增大。摆球的重力势能转化为动能。
(2)摆球摆到最低点B点时,重力势能最小,动能最大
(3)摆球从B点摆到点C时:它的高度变大,速度变小,即重力势能增大,动能减小。摆球的动能转化为重力势能。
由以上分析可知,动能和重力势能可以相互转化。
想想做做3   铁锁会碰到你的鼻子吗?
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?
在这个实验里,铁锁的动能和势能在不断转化。在转化过程中,机械能的总量有什么变化吗?

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不会打到鼻子.因为铁锁拉到一定高度,具有的重力势能是一定的, 来回摆动的过程中,铁锁的动能和势能相互转化,在转化的过程中,铁锁的机械能的总量不会增加,铁锁上升的高度不会超过原来的高度,打不到鼻子上.
铁锁最终会停下来,铁锁的机械能去哪了?
4.动能和弹性势能的相互转化。
(1)弓的弹性势能哪里去了?
拉开的弓把箭射出去 ,弓的弹性势能减小,箭的动能增大,弓的弹性势能转化为箭的动能.

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(2) 弹簧门在推开以后为什么能自己关闭?
推开弹簧门的过程,动能转化为弹簧的弹性势能;弹簧门自动关闭的过程,弹簧的弹性势能转化为门的动能
5.动能、重力势能、弹性势能的相互转化
(1)动能和势能的相互转化,使撑杆跳高的运动员完成了助跑、撑杆、跨杆、落地的过程。

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运动员助跑尽量增大动能,在起跳瞬间,使撑杆发生弹性形变,把自身的动能转化为撑杆的弹性势能.在撑杆恢复原状的过程中,撑杆的弹性势能转化成运动员的动能,动能又不断地转化为运动员的重力势能.在下落的过程中高度逐渐降低,速度越来越大,重力势能转化为动能。
(2)试分析蹦床运动中,能量的转化情况。
蹦床运动员从高处落下,随着高度降低,重力势能转化为动能,在与蹦床将要接触时,具有动能最大,与蹦床接触后,床面发生弹性形变,运动员的动能转化成蹦床的弹性势能.当反弹时,蹦床的弹性势能转化为运动员的动能,随着高度上升,动能转化为重力势能.
以上分析表明:动能和重力势能、弹性势能之间可以发生相互转化。

6925c92e8c5246e25b75c86b306adf46.png 人造地球卫星的机械能转化
机械能守恒:只有动能和势能的转化,即机械能未与其他形式的能量发生相互转化时,机械能的总量保持不变。
注意:(1)当机械能无损失时机械能守恒。“在光滑的斜面上滑动”表示机械能无损失,机械能守恒。(2)当机械能有损失时机械能不守恒。“在斜面上匀速下滑”表示克服摩擦力做功,有机械能损失,机械能不守恒。
当卫星从远地点向近地点运动时,它的势能、动能、速度如何变化?

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卫星在地球大气层外运行,不受空气阻力,因此机械能守恒.在远地点时,势能最大.从远地点向近地点运动时,势能减小,动能增大,势能转化为动能,速度增大.在近地点时,动能最大,速度最大.
三、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机械能的天然资源。

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水能和风能是自然界中的重要能源
1、水能的利用
自然界中的瀑布、湍急的河水和海浪都具有能量。
(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。

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水磨(摘自《天工开物》)              水车          水碓:水轮直接利用水的动能
(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,再通过输电线送到用电地区。

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水力发电的原理                        三峡水电站
2.风能的利用
风是流动的空气,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,风具有机械能.

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风筝                             风车
风能的形成:地球表面接受太阳辐射能的不同,使各地大气温度不同,造成大气密度和气压的差别从而形成风。
(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。

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利用风能的帆船                      立轴式大风车(模型)
其中立轴式大风车,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。
(2)风力发电
风力发电的原理: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.

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新疆达坂城风力发电场         内蒙古辉腾锡勒风电场       浙江临海括苍山风电场
中国新能源战略已经把发展风力发电作为重点项目
课堂小结

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课堂练习  
1.(2020 盐城)如图所示,小明和同学一起荡秋千。下列说法正确的是(  )

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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
【答案】C
【解析】A、人的质量一定,通过最低点时速度最大,动能最大,故A错误;
B、下降过程中,高度变小,重力势能变小,速度增大,动能增大,故B错误;
C、到达最高点时,高度最大,重力势能最大,故C正确;
D、上升过程中,高度增大,重力势能增大,故D错误。故选:C。
2.(2020黄冈)避险车道是在长且陡的下坡路段、行车道外侧增设的、供刹车失灵车辆驶离正线并安全减速的专用车道。如图所示是上坡险车道型避险车道,避险车道上铺有很多小石子,车道尽头有废旧轮胎或防撞墙。下列分析错误的是(  )

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A.小石子可以増大失控车辆与避险车道之间的摩擦力
B.失控车辆在避险车道向上运动速度减小时,动能减少
C.失控车辆撞击废旧轮胎时,将动能转化成重力势能
D.在避险车道上停下来的失控车辆仍具有惯性
【答案】C
【解析】A.小石子增大了地面的粗糙程度,可以増大失控车辆与避险车道之间的摩擦力,故A正确,不符合题意;
B.动能的大小和速度有关,物体质量不变时其速度减小,动能会随之减小,故B正确,不符合题意;
C.失控车辆撞击废旧轮胎时,将动能转化成废旧轮胎的弹性势能,故C错误,符合题意;
D.一切物体都有惯性,故D正确,不符合题意。故选C。
3.(2020鄂州)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(  )

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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
【答案】B
【解析】A.铁锁在摆动过程中,不断与空气摩擦,一部分机械能转化为内能,机械能减小,所以铁锁摆回时不会打到鼻子,A错误;
B.铁锁在摆动过程中动能与重力势能相互转化,同时克服空气阻力做功,转化为内能,B正确;
C.铁锁由高处摆到低处的过程中重力势能转化为动能和内能,C错误;
D.铁锁上升的最大高度逐次降低,是由于受空气阻力的作用,机械能不断减小,高度不断减小,D错误。故选B。
4.(2020天津)2020年6月23日,我国北斗三号全球卫星导航系统最后一颗组网卫星发射成功。若某卫星沿椭圆轨道从远地点向近地点运动时速度增大了,由此可知其动能(  )
A.减小         B.增大         C.不变         D.消失
【答案】B
【解析】卫星沿椭圆轨道从远地点向近地点运动时,高度减小重力势能减小,速度增大,动能增大,总的机械能不变。故选B。
5.(2020十堰)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
【答案】B
【解析】A.高空物体在下落过程中,除了受到重力的作用,还受到空气阻力的作用,故A错误;
B.高空物体下落时,质量不变,其速度越来越快,则动能越来越大,故B正确;
CD.高空物体下落过程中,受到空气的阻力,所以机械能不守恒,那么重力势能除了转化为动能外,还有一小部分转化为内能,故CD错误。故选B。
6.(2020  大连)体育课上,同学们进行投掷铅球的练习。铅球在空中下落时,铅球的(   )。
A. 重力势能变大,速度变小        B. 重力势能变小,速度变小
C. 重力势能变大,速度变大        D. 重力势能变小,速度变大
【答案】D。
【解析】铅球在空中下落时,其高度降低、速度不断增大,所以它的重力势能减小,动能增大,重力势能不断向动能转化。故选D。
7.(2020 临沂)2019年10月27日7时35分,临沂国际马拉松赛鸣枪开赛。本次赛事使用无人机(如图)进行了航拍,无人机匀速下降的过程中(  )。

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A.失去了惯性        B.重力不做功        C.动能减小        D.机械能减小
【答案】D。
【解析】A、任何物体都有惯性,无人机匀速下降的过程中具有惯性,故A错误;
B、无人机匀速下降的过程中,在重力方向上通过了距离,所以重力做了功,故B错误;
CD、无人机匀速下降的过程中,质量不变,速度不变,动能不变;高度越来越小,重力势能越来越小;所以机械能减小,故C错误,D正确。故选:D。
8.(2020荆州)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(  )

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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
【答案】C
【解析】A.罐子从斜面滚下,要克服摩擦力做功而使重力势能转化为内能,故A错误;
B.罐子从斜面滚下的过程中,重力势能转化为动能和内能,故B错误;
C.罐子从不太陡的斜面上滚下,罐子的高度减小,速度先增大后减小,橡皮筋的弹性形变逐渐增大,则罐子的重力势能减小,动能先增大后减小,橡皮筋的弹性势能增大,即该过程中罐子的重力势能会转化为动能和橡皮筋的弹性势能;发生形变的橡皮筋由于要恢复原状,故罐子可能再次滚上斜面,故C正确;
D.罐子在滚动的过程中,由于和斜面之间存在摩擦,机械能会转化为内能,所以整个罐子的机械能不守恒,机械能会逐渐变小,最终罐子会停止运动,故D错误。故选C。
9.(2020  南京)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(  )。

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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
【答案】C。
【解析】A.B、C两点等高,重力势能相等,小球从B点到C点过程中,由于空气阻力,机械能减小,机械能包括动能和势能,所以C点的动能减小,球在B、C两点的动能不相等,故A错误;
B.球从A点到D点过程中,由于空气阻力,机械能减小,故B错误;
C.球从B点到O点的过程中,由于空气阻力,机械能减小,故C正确;
D.球从O点到C点的过程中,高度增大,重力势能增大,故D错误。故选C。
10(2020黄石)如图,弹簧下端悬挂一个实心小球,用手托住小球,小球静止在A点,此时弹簧处于自然长度。释放小球,小球向下运动到最低点B(不超过弹簧弹性限度),小球从A点运动到B点的过程中,下列说法正确的是(  )

A.小球的重力势能--直在减少,动能一直在增加
B.小球减少的重力势能全部转化为动能
C.弹簧的弹性势能不断增大
D.小球运动到B点时,重力势能最小,动能最大
【答案】C
【解析】A.小球高度下降,故小球的重力势能一直减小,小球受重力和弹力作用,在开始阶段时,重力大于弹力物体将一直加速,当弹力等于重力后物体开始减速,故小球的动能先增大后减小,故A错误;
B.弹簧的形变量增大,小球减少的重力势能转化为动能和弹簧的弹性势能,故B错误;
C.弹簧的形变量一直增大,弹簧的弹性势能不断增大,故C正确;
D.小球运动到B点时,高度最小,重力势能最小,速度为0,动能为0,故D错误。故选C。
11.(2020 丹东)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”)。

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【答案】(1)重力势;(2)动;(3)减少。
【解析】滚摆在下降过程中,高度逐渐减小,重力势能减小,速度越来越大,动能增大,滚摆的重力势能转化为动能。
滚摆上下往复运动过程中,要克服阻力做功,部分机械能转化为内能,故总的机械能减少。
12.(2019 宿迁)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。
【答案】(1)动;(2)机械(重力势)
【解析】由题意可知,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,可以获得更大的速度,将更多的重力势能转化为动能;
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,此时高度增加,重力势能增大,从而增加了机械(重力势)能。
板
书
设
计
第4节机械能及其转化
一、机械能:动能、重力势能和弹性势能的总和。
二、动能和势能间可以相互转化
1.动能和重力势能可以相互转化
2.动能和弹性势能可以相互转化
3. 动能、重力势能和弹性势能可以相互转化
三、机械能守恒:机械能总和不变
条件:只有动能和势能相互转化(不计f或一切阻力)
四、水能和风能的利用
布
置
作
业
【必做题】 
教材第74页动手动脑学物理的1、2、3题.
【选做题】 
教材第74页动手动脑学物理的4题.
课
后
反
思
本节课从能量的角度来分析生活中的实际现象和应用。结合实例和生活体会,理解能量是客观存在的实际,是人们的生活、家庭和国家发展都离不开的。而贯穿物理学知识的一条线索也是能量。结合动能和势能的转化、机械能和其他形式能的转化,理解能量的转化使人们利用能量的途径和方式。
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