八年級(jí)物理下冊(cè)【第十一章 功和機(jī)械能】-第4節(jié) 機(jī)械能及其轉(zhuǎn)化（導(dǎo)學(xué)案）

第4節(jié)機(jī)械能及其轉(zhuǎn)化課題機(jī)械能及其轉(zhuǎn)化課型新授課教學(xué)目標(biāo)學(xué)問(wèn)與技能1.理解機(jī)械能的概念，理解各種機(jī)械能之間的相互轉(zhuǎn)化，知道機(jī)械能守恒的條件.2.了解水能、風(fēng)能以及人類對(duì)它們的開(kāi)發(fā)利用.3.能用機(jī)械能之間的相互轉(zhuǎn)化解釋日常生活中的一些現(xiàn)象.過(guò)程與方法通過(guò)觀察和試驗(yàn),認(rèn)識(shí)動(dòng)能和勢(shì)能的轉(zhuǎn)化過(guò)程，分析人類對(duì)機(jī)械能的實(shí)際應(yīng)用.情感、態(tài)度與價(jià)值觀1.通過(guò)介紹利用水能、風(fēng)能發(fā)電的實(shí)例使學(xué)生認(rèn)識(shí)到物理學(xué)問(wèn)在實(shí)際生產(chǎn)、生活中得到了廣泛的應(yīng)用.2.培育學(xué)生關(guān)注生活、關(guān)注科技的良好意識(shí)，激發(fā)學(xué)生的求知欲.教學(xué)重點(diǎn)動(dòng)能和勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化分析.教具預(yù)備滾擺、鐵鎖、細(xì)繩、細(xì)線、鐵架臺(tái)、溜溜球、鋼球、帶彈簧的斜面、多媒體課件等.教學(xué)難點(diǎn)機(jī)械能守恒教學(xué)課時(shí)1課時(shí)課前預(yù)習(xí)1.動(dòng)能、重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能統(tǒng)稱為機(jī)械能.動(dòng)能與勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化，假如只有動(dòng)能和勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化，機(jī)械能的總和不變，或者說(shuō)機(jī)械能是守恒的.2.從能量的角度看，自然界的流水和風(fēng)都是具有大量機(jī)械能的自然資源，人們可以利用水能和風(fēng)能進(jìn)行發(fā)電.3.人造地球衛(wèi)星沿橢圓軌道繞地球運(yùn)行.離地球最近的一點(diǎn)叫做近地點(diǎn)；離地球最遠(yuǎn)的一點(diǎn)叫做遠(yuǎn)地點(diǎn).衛(wèi)星在運(yùn)行過(guò)程中機(jī)械能守恒（選填“守恒”或“不守恒”）.鞏固復(fù)習(xí)老師引導(dǎo)學(xué)生復(fù)習(xí)上一節(jié)內(nèi)容，并講解學(xué)生所做的課后作業(yè)，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)學(xué)問(wèn)的鞏固.新課導(dǎo)入老師操作溜溜球，吸引學(xué)生留意.并請(qǐng)學(xué)生思考，溜溜球在松手后，為什么能夠不停地上下來(lái)回運(yùn)動(dòng)？（切回主題）生：因?yàn)榱锪锴蚓哂心芰?，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中有能量的轉(zhuǎn)化.師前一節(jié)課我們學(xué)習(xí)了動(dòng)能和勢(shì)能，這一節(jié)課我們就一起來(lái)探究動(dòng)能和勢(shì)能的轉(zhuǎn)化.進(jìn)行新課學(xué)問(wèn)點(diǎn)1機(jī)械能及其轉(zhuǎn)化1.動(dòng)能與重力勢(shì)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(jiǎn)潔介紹滾擺的構(gòu)造及試驗(yàn)的操作方法.試驗(yàn)前老師應(yīng)事先在擺輪的側(cè)面某處涂上紅色標(biāo)志，并提示學(xué)生觀察紅色標(biāo)志，可以推斷擺輪轉(zhuǎn)動(dòng)的快慢，同時(shí)觀察滾擺的高度如何變化,分析動(dòng)能、重力勢(shì)能如何變化.生討論并回答，師引導(dǎo)學(xué)生分析并敘述：開(kāi)始釋放滾擺時(shí)，滾擺在最高點(diǎn)靜止，此時(shí)滾擺只有重力勢(shì)能，沒(méi)有動(dòng)能.滾擺下降時(shí)其高度降低，重力勢(shì)能削減；滾擺旋轉(zhuǎn)著下降，而且越轉(zhuǎn)越快，其動(dòng)能越來(lái)越大.滾擺到最低點(diǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)最快，小組問(wèn)題探討：1.分析教材P71圖11.4-2乙小球在搖擺過(guò)程中動(dòng)能和勢(shì)能是如何轉(zhuǎn)化的？2.皮球從手中下落再?gòu)椘饋?lái)，其中機(jī)械能是如何轉(zhuǎn)化的？特別?????提示：一個(gè)物體可以有動(dòng)能，也可以有勢(shì)能，還可以同時(shí)有動(dòng)能和勢(shì)能.進(jìn)行新課動(dòng)能最大；其高度最低，重力勢(shì)能最小.在滾擺下降的過(guò)程中，其重力勢(shì)能慢慢轉(zhuǎn)化為動(dòng)能.然后仿照上述分析，老師引導(dǎo)學(xué)生回答滾擺上升過(guò)程中的能量轉(zhuǎn)化：上升過(guò)程中，滾擺的動(dòng)能慢慢轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能.2.動(dòng)能和彈性勢(shì)能之間的轉(zhuǎn)化.學(xué)生觀察試驗(yàn)現(xiàn)象后，老師分析：如下圖所示，小球從斜面上滾下來(lái)，高度變小，重力勢(shì)能減小，速度變快，動(dòng)能增大，所以此過(guò)程是重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能;在小球與彈簧碰撞后，小球速度減小，動(dòng)能變小，但此時(shí)彈簧受到小球的擠壓作用，發(fā)生彈性形變，因而彈性勢(shì)能變大，所以這個(gè)過(guò)程為動(dòng)能轉(zhuǎn)化為彈性勢(shì)能.老師總結(jié)：從上面這兩個(gè)試驗(yàn)探究的分析中可以看出，它們的共同特點(diǎn)是動(dòng)能和勢(shì)能之間相互轉(zhuǎn)化.動(dòng)能、重力勢(shì)能、彈性勢(shì)能統(tǒng)稱為機(jī)械能.（可再次強(qiáng)調(diào)動(dòng)能是物體運(yùn)動(dòng)具有的能量，勢(shì)能是存儲(chǔ)著的能量）板書(shū)：(1)動(dòng)能、重力勢(shì)能、彈性勢(shì)能統(tǒng)稱為機(jī)械能.(2)動(dòng)能和勢(shì)能之間可以相互轉(zhuǎn)化.學(xué)問(wèn)點(diǎn)2機(jī)械能守恒及應(yīng)用老師請(qǐng)一個(gè)學(xué)生參與進(jìn)行教材P72《想想做做》試驗(yàn).強(qiáng)調(diào)他頭千萬(wàn)不要移動(dòng)，保持鎮(zhèn)靜（活躍氣氛，其他同學(xué)替他捏把汗）.請(qǐng)其他學(xué)生留意觀察，并認(rèn)真分析、思考.試驗(yàn)后，學(xué)生回答，老師點(diǎn)評(píng)：由于鐵鎖在搖擺過(guò)程中要克服阻力做功，機(jī)械能不斷減小，因此，上升的高度越來(lái)越小，不會(huì)遇到鼻子.師要是沒(méi)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(jī)械能總量沒(méi)有變化.板書(shū)：假如只有動(dòng)能和勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化時(shí)，那么機(jī)械能的總和不變，即機(jī)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(yùn)動(dòng)到D處的過(guò)程中，忽略空氣阻力和摩擦力，僅有動(dòng)能和勢(shì)能互相轉(zhuǎn)化，則（）A.小球在A處的動(dòng)能等于在D處的動(dòng)能B.小球在A處的動(dòng)能大于在D處的動(dòng)能C.小球在B處的機(jī)械能小于在C處的機(jī)械能D.小球在B處的機(jī)械能等于在C處的機(jī)械能解析：小球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中由于忽略空氣阻力和摩擦力，所以小球的機(jī)械能保持不變，只是在動(dòng)能與重力勢(shì)能之間相互轉(zhuǎn)化.由A到B和由C到B過(guò)程中重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，而由B到C和由B到D過(guò)程是動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能，在機(jī)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(shì)能大于D處小球的重力勢(shì)能，所以D處小球的動(dòng)能大于A處小球的動(dòng)能，正確的選項(xiàng)只有D.答案：D1.推斷機(jī)械能的轉(zhuǎn)化：（1）動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能的標(biāo)志是速度減小，所處高度增加；重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能的標(biāo)志是所處高度減小，速度增大.（2）動(dòng)能轉(zhuǎn)化為彈性勢(shì)能的標(biāo)志是速度減小，形變?cè)龃?；彈性?shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能的標(biāo)志是動(dòng)能增大，形變減??；動(dòng)能和彈性勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化可以發(fā)生在同一個(gè)物體上，也可以發(fā)生在不同物體之間.2.機(jī)械能守恒：（1）機(jī)械能守恒的條件：當(dāng)外界沒(méi)有對(duì)物體做功且物體沒(méi)有對(duì)外做功時(shí)，機(jī)械能守恒，或系統(tǒng)與外界沒(méi)有能量轉(zhuǎn)換，即只有物體的動(dòng)能和勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化時(shí)，機(jī)械能守恒.（2）“守恒”的含義是保持不變，即物體的動(dòng)能和勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化過(guò)程中，任何位置的機(jī)械能（動(dòng)能+勢(shì)能）相等.例如，小球在空中自由下落（不計(jì)阻力時(shí)），小球的動(dòng)能慢慢增大，重力勢(shì)能慢慢減小，但無(wú)論哪一點(diǎn)，小球的“動(dòng)能+勢(shì)能＝常數(shù)”.師用多媒體課件展示教材P73《科學(xué)世界》——“人造地球衛(wèi)星的機(jī)械能轉(zhuǎn)化”，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注科技、喜愛(ài)科技，激發(fā)學(xué)生的科學(xué)創(chuàng)新精神.同時(shí)請(qǐng)同學(xué)們分析,機(jī)械能如何變化的？學(xué)問(wèn)點(diǎn)3水能和風(fēng)能的利用老師播放“水力發(fā)電廠”和“風(fēng)力發(fā)電廠”的照片或視頻，簡(jiǎn)潔介紹我國(guó)和本地水能、風(fēng)能開(kāi)發(fā)的成就，引導(dǎo)學(xué)生思考水力發(fā)電機(jī)和風(fēng)力發(fā)電機(jī)工作的時(shí)候，能量是如何轉(zhuǎn)化的.教學(xué)提示：關(guān)于自然界中“風(fēng)能”和“水能”的利用，這部分教學(xué)內(nèi)容建議利用閱讀和討論相結(jié)合的教學(xué)方式進(jìn)行，要求學(xué)生從動(dòng)能與勢(shì)能及其相互轉(zhuǎn)化的學(xué)問(wèn)入手：①了解自然界中常被人們利用的機(jī)械能的種類；②了解人們是怎樣利用這些風(fēng)能和水能的，利用的價(jià)值和前景如何；③分析水輪機(jī)和風(fēng)車的工作原理和水電站堤壩的作用，討論中應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生把重點(diǎn)放在能的轉(zhuǎn)化上而不必去研究水輪機(jī)和水電站等的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié).有條件的學(xué)校，可以組織學(xué)生參觀一個(gè)小水電站.老師總結(jié)：水力發(fā)電機(jī)工作時(shí)是將水的勢(shì)能（或機(jī)械能）轉(zhuǎn)化為電能；風(fēng)力發(fā)電機(jī)工作時(shí)是將空氣的動(dòng)能（或機(jī)械能）轉(zhuǎn)化為電能.目前節(jié)省能源、開(kāi)發(fā)能源是人類面臨的重大課題，而風(fēng)能和水能是自然界中最常見(jiàn)的環(huán)保能源.這兩種能源都有著寬敞的進(jìn)展前景.教學(xué)板書(shū)課堂小結(jié)通過(guò)本節(jié)課的學(xué)習(xí)，我們知道了機(jī)械能的概念，通過(guò)試驗(yàn)探究我們知道動(dòng)能與勢(shì)能之間可以相互轉(zhuǎn)化.還發(fā)覺(jué)假如只有動(dòng)能和勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化的同時(shí)，機(jī)械能的總量不變.機(jī)械能的轉(zhuǎn)化在生產(chǎn)、生活中應(yīng)用廣泛.教材習(xí)題解答想想做做（P71）1.觀察滾擺的運(yùn)動(dòng)（圖11.4-2甲），討論滾擺在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中動(dòng)能和勢(shì)能是如何轉(zhuǎn)化的.2.如圖11.4-2乙，分析小球在搖擺過(guò)程中動(dòng)能和勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化.1.解答：圖甲中，滾擺下降時(shí)，位置越來(lái)越低，重力勢(shì)能在慢慢減小，速度越來(lái)越大，動(dòng)能越來(lái)越大，重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能；滾擺上升時(shí)，位置越來(lái)越高，重力勢(shì)能在慢慢增大，速度越來(lái)越小，動(dòng)能越來(lái)越小，動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能.2.解答：圖乙中，小球從A點(diǎn)搖擺到B點(diǎn)，位置越來(lái)越低，重力勢(shì)能在慢慢減小，速度越來(lái)越大，動(dòng)能越來(lái)越大，重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能；小球從B點(diǎn)搖擺到C點(diǎn)，位置越來(lái)越高，重力勢(shì)能在慢慢增大，速度越來(lái)越小，動(dòng)能越來(lái)越小，動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能.想想做做（P72）把一個(gè)鐵鎖用繩子懸掛起來(lái)，將鐵鎖拉到自己的鼻子四周，穩(wěn)定后松手，鐵小組問(wèn)題探討：天空落下的雨滴其重力勢(shì)能是不是全部轉(zhuǎn)化為動(dòng)能？為什么？教材習(xí)題解答鎖向前擺去（圖11.4-3）.想想看，鐵鎖擺回時(shí)會(huì)打到你的鼻子嗎？解答：鐵鎖擺回時(shí)不會(huì)打到鼻子.鐵鎖向前擺去又?jǐn)[回，靠近鼻尖，不會(huì)遇到鼻尖，以后一次比一次遠(yuǎn)離鼻尖.在這個(gè)過(guò)程中，鐵鎖受到阻力的作用，它不只是動(dòng)能和勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化，還有機(jī)械能轉(zhuǎn)化為其他形式的能，因此機(jī)械能不守恒.動(dòng)手動(dòng)腦學(xué)物理（P74）1.分析章首圖的過(guò)山車在運(yùn)動(dòng)過(guò)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(lái)拋球的位置？說(shuō)明這種拋法的理由.3.2011年蹦床世錦賽中我國(guó)運(yùn)動(dòng)員以優(yōu)異成果奪得金牌和獎(jiǎng)牌總數(shù)第一.設(shè)想有一個(gè)重物從蹦床上方某點(diǎn)下落，經(jīng)蹦床反彈后上升.請(qǐng)你說(shuō)說(shuō)這個(gè)過(guò)程中機(jī)械能是如何轉(zhuǎn)化的.4.在一個(gè)罐子的蓋和底各開(kāi)兩個(gè)小洞.將小鐵塊用細(xì)繩綁在橡皮筋的中部穿入罐中，橡皮筋兩端穿過(guò)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(guò)山車由高處沖向低處，重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能;過(guò)山車由低處沖向高處，動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能.2.解答：用力向下拋乒乓球，使球拋出時(shí)具有確定的動(dòng)能，依據(jù)機(jī)械能守恒，球彈跳到最高點(diǎn)時(shí)的勢(shì)能等于球拋出時(shí)的動(dòng)能與勢(shì)能之和.這樣就能使球彈到高于拋出時(shí)的位置.3.解答：重物落下時(shí)，重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，重物擠壓蹦床時(shí)，重物動(dòng)能轉(zhuǎn)化為蹦床的彈性勢(shì)能，蹦床反彈時(shí)，蹦床的彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為重物動(dòng)能，重物上升時(shí)，動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)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(lái)，然后反過(guò)來(lái)自己沿著斜面對(duì)上滾.緣由是：當(dāng)罐子沿斜面對(duì)下滾動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)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(dòng)能轉(zhuǎn)化成了橡皮筋的彈性勢(shì)能.罐子滾下一段距離后，橡皮筋的彈性勢(shì)能又會(huì)轉(zhuǎn)化成小鐵塊和罐子的動(dòng)能，罐子沿斜面對(duì)上滾動(dòng)時(shí)，動(dòng)能又轉(zhuǎn)化成重力勢(shì)能.難題解答例題2如圖所示，一個(gè)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(shì)能為65J，則滑到底端的動(dòng)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(dòng)能和勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化，機(jī)械能守恒.答案：D布置作業(yè)：老師引導(dǎo)學(xué)生課后完成本課時(shí)對(duì)應(yīng)練習(xí)，并提示學(xué)生預(yù)習(xí)下一課時(shí)的內(nèi)容。教學(xué)反思1.在幫忙學(xué)生理解動(dòng)能與勢(shì)能的轉(zhuǎn)化時(shí)，可以讓學(xué)生動(dòng)手動(dòng)腦做試驗(yàn)去探究，由學(xué)生自己去思考、分析.這樣既熬煉了學(xué)生的動(dòng)手能力，同時(shí)又激發(fā)了學(xué)生的學(xué)教學(xué)反思習(xí)興趣.另外，在講到應(yīng)用時(shí)，可以讓學(xué)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(dǎo)學(xué)生分析教材P72《想想做做》中的鐵鎖為什么不會(huì)遇到鼻子時(shí)，可以設(shè)計(jì)一連串的小問(wèn)題，誘導(dǎo)學(xué)生分析：能量哪里去了？是什么緣由造成的？學(xué)生帶著問(wèn)題去思考，這樣更加激發(fā)學(xué)生的求知欲，調(diào)動(dòng)學(xué)生的樂(lè)觀性、主動(dòng)性.適時(shí)提出：其實(shí)，總的能量是守恒的，只不過(guò)這里因克服阻力做功，轉(zhuǎn)化為內(nèi)能（或熱能，以后將學(xué)），所以鐵鎖也好，滾擺也好最終停止了下來(lái).3.我國(guó)豐富的水能、風(fēng)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(xué)生愛(ài)國(guó)主義情感的生動(dòng)素材.節(jié)省能源、開(kāi)發(fā)能源是人類面臨的重大課題，應(yīng)結(jié)合能源開(kāi)發(fā)利用方面存在的問(wèn)題和迷人前景，激發(fā)學(xué)生的