《机械能及其转化》教案

《机械能及其转化》教案物理观念：1．知道机械能包括动能和势能。2．初步了解机械能守恒的含义。科学思维：用机械能的知识解决简单的问题，能解释一些有关动能、重力势能、弹性势能之间相互转化的简单现象。科学探究：观察动能和势能之间相互转化的实例，培养学生的动手操作能力及观察和分析问题的能力。科学态度与责任：关心机械能与人们生活的联系，有将机械能知识应用于日常生活的意识。重点：对动能和势能的相互转化能进行准确分析。难点：机械能不守恒时机械能的转化。多媒体课件。一、情景导入eq\o(\s\up7(),\s\do5(情景1))多媒体播放视频：铁锁来回摆动打不到鼻子。(视频详见教学课件)同学们，有意思吧，课下大家可以试着做一做，这实际上就涉及到今天我们要学习的一个物理学问题——机械能及其转化。eq\o(\s\up7(),\s\do5(情景2))小华同学的家到学校本是一条在水平面上的直路，爱动脑筋的小华做了这样一个设想：要是将从家到学校的路挖成一个“U”字形，如图所示，只要从家骑上自行车后，不用刹车也不用踩车，等车停下来就可以到达学校了。小华同学的设想到底能不能实现，这节课我们就为同学们揭开此谜。二、合作探究机械能及其转化eq\o(\s\up7(),\s\do5(提出问题))(1)我们小时候玩过荡秋千吧，闭上眼睛，那种时高时低的感觉如同在飞(如图甲)，你知道在荡秋千的过程中小孩具有哪些能量吗？这些能量是怎样变化的呢？eq\o(\s\up7(),\s\do5(甲))(2)如图乙所示是小刚在玩弹弓的情境，小刚用形变的橡皮条将“子弹”弹射出去的过程中，具有哪些能量？这些能量是怎样变化的？eq\o(\s\up7(),\s\do5(乙))(3)从以上的两个实例中，你能够发现能量的变化有什么规律？eq\o(\s\up7(),\s\do5(交流讨论))同学们根据上节所学的知识，回答上面两个情境中的物体所具有的能量，然后小组讨论、交流分析出每一个阶段中能量的变化情况和能量变化的规律。eq\o(\s\up7(),\s\do5(多媒体展示))(1)把荡秋千的过程转化为如图所示的图片，展开分析：A→B过程中具有的能量是势能和动能，其中能量的变化是重力势能减小，动能增大；B→C过程中具有的能量是动能和势能，其中能量的变化是重力势能增大，动能减小。(2)橡皮条将“子弹”射出的过程中，橡皮条具有弹性势能，“子弹”具有动能。橡皮条的弹性势能减小，“子弹”的动能增大。(3)在某一阶段能量的变化中，一种能量在减小的同时，另一种能量在增大。eq\o(\s\up7(),\s\do5(知识延伸))动能和势能转化的应用：(1)城市铁路车站的设计方案如图所示，进站的轨道都与站台构成一个缓坡，就是利用了动能和势能的相互转化。(让学生思考这样设计的好处)(2)如图所示，我们看杂技演员从高处跳下落在蹦床上，又被弹起的过程中是利用了动能和势能的相互转化。(3)如图中表示撑竿跳高运动的几个阶段：助跑、撑竿起跳、越横杆。在这几个阶段中也是利用了能量的转化。水能和风能的利用eq\o(\s\up7(),\s\do5(多媒体展示))多媒体展示图片：水力发电、风力发电。水力发电机工作时是将水的势能(或机械能)转化为电能；风力发电机工作时是将空气的动能(或机械能)转化为电能。目前节约能源、开发新能源是人类面临的重大课题，而风能和水能是自然界中最常见的环保能源。这两种能源都有着广阔的发展前景。第4节机械能及其转化eq\a\vs4\al(机械能及其转化)eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(机械能\b\lc\{\rc\}(\a\vs4\al\co1(动能,重力势能,弹性势能))相互转化,\a\vs4\al(机械能守恒：如果只有动能和势能相互转化，机械能的总和不变),水能和风能的利用))完成对应课时内容。本节课主要采用以设疑来调动学生的好奇心，然后以问题为切入点展开讨论，让学生在情境问题中来感悟物理知识，起到乐中求学，学中求乐的效果，不知不觉中总结出动能和势能之间可以转化的探究点。为了加深学生对动能、势能的相互转化的印象，再进一步举出生活事例进行分析。由于现象皆从身边来，故讨论时都踊跃发言，经过一定的“争吵”讨论出的结果正确性更高而且深刻。经过这样热烈的讨论，学到的知识一定印象深刻，让学生感受到学习物理的乐趣。课后·知能演练基础巩固1.高空抛物是极不文明的行为,甚至会造成极大危害。高处坠落的物体下落过程中()A.动能增大 B.动能减小C.重力势能增大 D.机械能增大2.右图是小球下落后压弹簧的示意图,a点是小球下落的最高点,b点是弹簧自然伸长点,c点是弹力与重力相等的点,d点是弹簧压缩后的最低点。以下说法正确的是()A.a点的动能最大 B.b点的重力势能最大C.c点的动能最大 D.d点的弹性势能为零3.下列过程中,重力势能转化为动能的是()A.正在下落的篮球 B.拉弯的弓把箭射出C.向上垫起的排球 D.匀速下降的降落伞4.跳远运动的各阶段如图所示,则运动员()A.经过最高点时动能为零B.落地点时重力势能最小C.起跳后升空的过程中,重力势能转化为动能D.起跳点处的机械能小于最高点处的机械能5.如图所示,小明沿滑道从顶端匀速下滑的过程中,小明的()A.重力势能减小,机械能减小B.动能不变,机械能不变C.重力势能转化为动能D.重力势能不变,机械能减小6.如图所示,弹簧的一端固定在竖直墙壁上,另一端连接一个小球。小球在A点时弹簧处于原长,向左推动小球将弹簧压缩至B点后松手,小球在水平光滑地面BC间来回运动。不计空气阻力,下列说法正确的是()A.小球在A点时的动能大小等于小球在C点时弹簧的弹性势能大小B.小球从B点运动至A点的过程,小球的动能与弹簧的弹性势能都增加C.小球从A点运动至C点的过程,弹簧的弹性势能转化为小球的动能D.小球从C点运动至B点的过程,弹簧的弹性势能转化为小球的动能7.运动员借助手中的撑竿跳高时,要比徒手跳高得多,这是因为撑竿的能转化为运动员的动能。在运动员上升的过程中,他的动能转化为能。

能力提升8.右图是足球从A处落到地面后反复弹起落下的示意图,图中虚线为足球的运动轨迹。以下说法正确的是()A.从A点到E点的过程中机械能守恒B.从C点到D点的过程中重力势能变大C.从D点到E点的过程中弹性势能变大D.D点的机械能大于E点的机械能9.2023年12月9日,朱雀二号遥三运载火箭将搭载的鸿鹄卫星、天仪33卫星及鸿鹄二号卫星顺利送入预定轨道,下面说法正确的是()A.运载火箭加速升空过程中,卫星动能减小B.运载火箭加速升空过程中,卫星重力势能减小C.运载火箭加速升空过程中,卫星机械能不变D.运载火箭加速升空过程中,卫星机械能增加10.图甲中过山车从A点出发,先后经过B、C、D、E点。图乙是过山车在B、C、D、E点的动能和重力势能大小的示意图,则下列对于过山车的能量描述中,正确的是()甲乙A.当过山车运动到E点时,它的动能最大B.在B点时的重力势能与E点的动能相等C.在BC之间,重力势能完全转化为动能D.在整个过程中,过山车的机械能都守恒11.2023年7月28日,第31届世界大学生夏季运动会在成都隆重开幕。右图是我国运动健儿在跳高比赛中的场景。关于跳高运动员的能量,下列结论正确的是()A.助跑过程中,动能保持不变B.助跑过程中,机械能总量保持不变C.起跳后的上升过程中,重力势能增大D.越过横杆后的下降过程中,动能保持不变12.2023年12月30日8点13分,我国在酒泉卫星发射中心使用长征二号丙运载火箭,成功将卫星互联网技术试验卫星发射升空,卫星顺利进入预定轨道,发射任务获得圆满成功。如图所示的卫星沿椭圆轨道绕地球运行,离地球最近的一点叫近地点,最远的一点叫远地点,它在大气层外运行,不受空气阻力,则下列说法正确的是()A.卫星从远地点运行到近地点,重力势能增大,动能减小,机械能守恒B.卫星从远地点运行到近地点,重力势能减小,动能增大,机械能守恒C.卫星从近地点运行到远地点,重力势能增大,动能增大,机械能不守恒D.卫星从近地点运行到远地点,重力势能减小,动能减小,机械能不守恒13.如图所示,将小球从一光滑斜槽轨道(OAB)O点自由滚下,依次经过A、B两点到达C点(忽略空气阻力),设A、B两点的机械能分别为EA和EB,则EA(选填“>”“=”或“<”)EB。当小球从B点做斜抛运动到达最高点C时,假设小球所受的外力全部消失,则小球将(选填“沿a轨迹运动”“沿b轨迹运动”“沿c轨迹运动”或“保持静止”)。

思维拓展14.小静观看台球比赛时发现:有时运动的白球去撞击一个静止的球后,白球会立即静止在碰撞时的位置,而被撞的球似乎接替了白球,沿白球原来的运动方向,以几乎相同的速度向前运动,小静据此设计了如图乙所示的实验装置,探究动能与势能转化和转移时的规律。请回答以下问题:(1)A球从斜面滑下的过程中,能转化为动能。

(2)B球由静止变为运动是因为B球在碰撞中获得了能。

(3)小静在实验时发现:撞击后,B球在斜面上能达到的最高高度h2小于A球原有的下落高度h1。她猜想这可能是小球运动过程中克服做功造成的。为了验证这一猜想,小静操作如下:

A.控制A球从斜面上的自由滚下;

B.改变小球运动导轨的粗糙程度,并记录B球在斜面上能达到的最大高度h2。小静在多次实验后发现:导轨越光滑,摩擦力越小,h2的大小h1的大小。由此可推论得出:在动能与势能的相互转化过程中,若没有摩擦阻力影响,物体的机械能(选填“变小”“不变”或“变大”)。

参考答案【课后·知能演练】1.A2.C3.A4.B5.A6.A7.弹性势重力势8.D9.D10.B11.C12.B13.=沿a轨迹运动14.(1)重力势(2)动(3)摩擦力同一高度接近不变解析(1)A球从斜面滑下的过程中,重力势能减小,动能增大,重力势能转化为动能。(2)B