資源簡介

機械能及其轉化教案
一、學情分析
上節已經學習了動能和勢能的定義，及影響因素，本節要知道動能和勢能之間相互轉化，并了解轉化過程中遵從的規律。
二、教學目標
1.知道機械能的分類，通過實驗認識物體的動能和勢能可以相互轉化；
2.通過實例認識不同形式的能量可以互相轉化。
三、重點難點
【教學重點】
通過實驗認識物體的動能和勢能可以相互轉化。
【教學難點】
通過水能和風能的利用知道人類如何利用機械能的轉化和守恒。
四、教學過程
【教具準備】滾擺、單擺、繩子、鎖等。
第一板塊 【創設情境 導入新課】
播放視頻：
①跳水運動員在起跳和下落過程中具有哪些能量？分別如何變化？
②小青蛙在蹦極下落過程中具有哪些能量？分別如何變化？
③播放視頻-跳床運動員在跳床過程中具有哪些能量？分別如何變化？
第二板塊【合作交流 探索新知】
1.機械能及其轉化
學生討論：在跳床過程中，動能和勢能是怎么相互轉化的？在能量轉化的過程中有什么規律嗎？
B-C：跳床發生彈性形變，動能和重力勢能轉化成彈性勢能。C點：彈性勢能最大。
C-B：床面要恢復原狀，彈性勢能轉化成動能和重力勢能。B點：剛離開床面時，彈性勢能為0，動能最大。
B-A：上升過程，動能轉化成重力勢能。A點：動能為0，重力勢能最大。
A-B：下落過程，重力勢能轉化成動能。
教師總結：在此過程中是動能和勢能之間相互轉化。
演示實驗1：觀察滾擺的運動過程中動能與勢能是如何變化的？請學生認真觀察并填寫表格。
教師總結：在此過程中動能和重力勢能可以相互轉化。
演示實驗2：觀察單擺的運動過程中動能與勢能是如何變化的？分析A、B、C三點間的能量轉化過程，忽略空氣阻力。
A-B：小球的動能 增大 ，重力勢能 減小 ， 重力勢能 轉化為 動能 。
B-C：小球的動能 減小 ，重力勢能 增大 ， 動能 轉化為 重力勢能 。
教師總結：在此過程中動能和重力勢能可以相互轉化。
從以上實驗可知，物體的動能和勢能能夠相互轉化，而且在轉化過程中，當只有動能和勢能下相互轉化時，機械能總量保持不變。（動能和勢能的總和叫機械能。）
機械能守恒定律：在只有重力或彈力對物體做功的條件下(或者不受其他外力的作用下），物體的動能和勢能發生相互轉化，但機械能的總量保持不變。
演示實驗3：用繩子把一個鐵鎖懸掛起來。把鐵鎖拿近自己的鼻子，穩定后松手，頭不要動。鐵鎖向前擺去又擺回來。鐵鎖擺回時會碰到你的鼻子嗎？會距離你的鼻子很遠嗎？
學生回答：根據機械能守恒定律，不會碰到鼻子，離鼻子的距離不遠。
2.水能和風能的應用
播放微課視頻：水能和風能的應用。
流動的水具有動能，高出的水具有勢能，這些都是水具有的機械能，我們將其稱為水能。
空氣在流動過程中所具有的機械能叫做風能。
第三板塊 【隨堂練習 鞏固基礎】
例題1.上緊發條的玩具車在水平桌面上開始跑動時( A )
A．彈性勢能減小，動能增大
B．彈性勢能增大，動能減小
C．彈性勢能不變，動能減小
D．彈性勢能減小，動能不變
例題2. “神舟五號”載人飛船成功返航，實現了中國人幾千年的“飛天夢”，返回艙減速著陸過程中，航天英雄楊利偉的( D )
A．動能增加，重力勢能減少，機械能不變
B．動能不變，重力勢能減少，機械能減少
C．動能減少，重力勢能不變，機械能減少
D．動能減少，重力勢能減少，機械能減少
例題3.如圖甲所示，小球從某高度處靜止下落到豎直放置的輕彈簧上并壓縮彈簧。從小球剛接觸彈簧到將彈簧壓縮至最短的過程中，得到小球的速度v和彈簧被壓縮的長度△l之間的關系，如圖乙所示，其中b為曲線最高點。不計空氣阻力，彈簧在整個過程中始終發生彈性形變，則小球（ D ）
A.受到的彈力始終不變
B.運動過程中動能一直增大
C.運動過程中機械能不變
D.在b點時重力等于彈力
例題4.如圖是利用水能發電的示意圖。請你思考回答：
(1)修建攔河大壩是為了增加水的 重力勢 能。
(2)從水能的利用角度考慮，水輪機安裝的位置應該靠近 下游 (填“上游”或“下游”)。
例題5.我國某地區采用風力發電，風力發電機組主要由風機葉片和發電機組成。
(1)風力發電時將 風 能最終轉化為 電 能。
(2)如表給出了在不同風速下某風機獲得的能量：對表格進行分析，你發現該風機1s內獲得的能量E與風速v的定量關是 風機獲得的能量與風速的三次方成正比。(用文字描述)
第四板塊 【明辨易錯 精準理解】
1.如圖所示，空中加油機正在給勻速水平飛行的戰斗機加油，加油后戰斗機仍以原來的高度和速度做勻速飛行，則戰斗機的（ B ）
A．動能不變，勢能不變，機械能不變
B．動能增加，勢能增加，機械能增加
C．動能增加，勢能不變，機械能增加
D．動能不變，勢能減少，機械能減少
2.小朱課外模擬蛙蛙跳工作情景，用手將一重為G的鐵球緩慢放在一自然伸長的彈簧上，放手后，鐵球從A位置開始向下運動，到達B位置速度達到最大，到達C位置小球的速度變為零。（整個過程中不計能量損耗）（ D ）
A. 從A點到C點鐵球的動能一直減小
B. 從A點到C點鐵球的機械能一直增大
C. 從A點到B點鐵球的機械能不變
D. B位置到C位置的過程中鐵球所受的重力小于彈簧所施加的彈力
第五塊 【當堂檢測 及時反饋】
1. 動能和勢能統稱為 機械能 。
動能和勢能是可以相互 轉化 的。如果只在二者之間發生轉化，則機械能的總和保持不變，即機械能 守恒 。
如圖為麥克斯韋滾擺，當它在最高處時，重力勢能
最大 ，動能 為零 ；當它由上而下滾動時，重力勢能 減小 ，動能 增大 ；當它到達最低處時，重力勢能 最小 ，動能 最大 ；當它由下而上滾動時，重力勢能 增大 ，動能 減小 。
4.關于機械能，下列說法錯誤的是（ D ）
A.一個物體具有動能就是具有機械能
B.物體具有重力勢能就是具有機械能
C.物體具有彈性勢能就是具有機械能
D.只有當物體同時具有動能和勢能時，才能說物體具有機械能
5.乒乓球由高處靜止下落的過程中，它的機械能的轉化情況是（ B ）
A.彈性勢能轉化為動能
B.重力勢能轉化為動能
C.動能轉化為重力勢能
D.重力勢能轉化為彈性勢能
6.跳傘運動員在空中勻速下落時，以下說法中正確的有（ C ）
A.重力勢能減少，動能增加，機械能不變
B.重力勢能增加，動能減少，機械能不變
C.重力勢能減少，動能不變，機械能減少
D.重力勢能增加，動能不變，機械能增加
7.下列現象中，物體動能轉化為勢能的是（ D ）
A.秋千由最高處向最低處蕩去
B.張開的弓把箭水平射出去
C.騎自行車勻速上坡
D.騰空上升的禮花彈
8.用繩子把一個鐵鎖懸掛起來。把鐵鎖拿近自己的鼻子，穩定后松開手。頭保持不動鎖向前擺去又擺回來。下列說法正確的是（ C ）
A.鐵鎖在擺動的過程中機械能保持不變
B.鐵鎖擺動到最低點時動能最小
C.鐵鎖在下降過程中，重力勢能轉化為動能
D.鐵鎖在上升過程中，重力勢能轉化為動能
小明同學站在永輝超市勻速下行的自動扶梯上由二
樓到一樓的過程中，下列說法中正確的是 （ C ）
A.小明的重力勢能不變
B.小明的動能變小
C.小明的機械能總量減小
D.自動扶梯把機械能轉化為電能
10.如圖是衛星的軌道示意圖。人造衛星沿橢圓軌道繞地球運行時，離地球最近的一點叫近地點，最遠的一點叫遠地點。衛星在運行過程中機械能守恒。當衛星從遠地點向近地點運動時，它的重力勢能_減小__（增大/減小），速度越來越 快 （快/慢），動、勢能的轉化是 勢能轉化為動能 。
第六板塊【拓展延伸 能力提升】
1.人造地球衛星的機械能轉化
許多人造地球衛星沿橢圓軌道繞地球運行。離地球最近的點叫做近地點，最遠的點叫做遠地點。衛星在大氣層外運行，不受空氣阻力，只有動能和勢能的轉化，因此機械能守恒。在近地點時離地球最近，速度最快，動能最大，遠離地球時，勢能越來越大；動能越來越小，在遠地點時勢能最大。
2.牛頓撞球
由法國物理學家伊丹·馬略特最早于1676年提出的。當一端的球以一定的能量碰撞球組，它的能量將轉移給另一端的球（而不是消失)。
能量守恒定律表明在一個封閉系統中，總能量是恒定的。
第七板塊【總結反思 知識內化】

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