11.4 《机械能及其转化》导学案 ----2024-2025学年人教版物理八年级下学期

人教版八年级第十一章功和机械能 第4节《机械能及其转化》导学案 【学习目标】 1.知道动能、重力势能和弹性势能统称为机械能. 2.能通过实验或实例，认识物体的动能和势能可以相互转化，能解释与机械能转化有关的现象. 3.通过实例认识能量可以从一个物体转移到另一个物体，不同形式的能量可以相互转化.通过水能和风能的利用知道人类如何利用机械能的转化与守恒解决实际问题. 【学习重点】 动能和势能的相互转化. 【学习难点】 解释有关动能和势能相互转化的简单物理现象. 【自主预习】 1．_____能和_____能统称为机械能.一个物体具有的机械能是__________之和. 2．动能和势能之间_____（选填“可以”或“不可以”)相互转化. 3．机械能守恒：如果只有_____和_____的相互转化，尽管动能和势能的大小会变化，但机械能的总和_____，或者说，机械能_ _. 4.水能和风能的利用：自然界中的流水和风都具有大量_____的. 探究点一　　机械能及其转化 （一）机械能 1.自主学习：什么是机械能？如何判断机械能的变化？ __________统称为机械能. 机械能是__________的和，判断机械能的变化要分别判断动能和势能的变化情况. 2.判断下列情境中机械能的变化 (1)匀速上升的气球:动能___，势能___，机械能_____. (2)匀速下降的气球:动能___，势能___，机械能_____. (3)匀速水平运动的汽车:动能___，势能___，机械能_____. (4)加速上升的火箭:动能___，势能___，机械能_____. (5)边洒水边匀速行驶的洒水车: 动能___，机械能_____. （二）动能和重力势能的转化 1.实验：观察滚摆的运动，小组讨论滚摆运动过程中能量的转化过程. 滚摆下降时，速度增大，_____能增大；高度减小，_____能减小，_____能转化为_____能.滚摆上升时，速度减小，_____能减小，高度增加，_____能增大，_____能转化为_____能. 2.实验：观察单摆的运动，小组讨论小球在运动过程中能量的转化过程. 单摆下降时，_____能减小，_____能增大,在此过程中_____能转化为_____能.单摆上升时，_____能减小，_____能增大,在此过程中_____能转化为_____能. 3.以上分析表明：_____能和_____能之间可以发生相互转化. （三）动能和弹性势能的转化 1.弹簧固定在水平轨道末端，小球从斜面顶端由静止滚下，撞击弹簧后又将沿水平轨道返回，接着滚上斜面.分析整个过程中能量的转化过程. 小球下降时，_____能转化为_____能；小球接触弹簧时，_____能转化为_____能；小球离开弹簧时，_____能转化为_____能；小球上升时，_____能转化为_____能. 2.分析蹦床过程中能量转化过程. 人在落下时，未接触蹦床前：_____能转化为_____能；接触蹦床后，重力势能和动能转化为_____能. 人在上升时，未离开蹦床前：_____能转化为_____能和_____能；离开蹦床后：_____能转化为_____能. 3.以上分析表明：_____能和_____能、_____能之间可以发生相互转化. （四）机械能守恒 1.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？小组讨论分析整个过程能量的转化并思考其中的原因. 分析：铁锁下降的过程是_____能转化为_____能，上升的过程是_____能转化为_____能.在上升和下降的过程中，铁锁和空气之间存在摩擦，克服摩擦做功，消耗一部分能量，机械能_____，所以碰到鼻尖. 如果整个过程中，铁锁和空气之间没有摩擦，会出现什么现象. 分析：不会碰到鼻子，因为整个过程中机械能减少. 2.归纳：如果只有动能和势能相互转化，尽管动能、势能的大小会变化，但机械能的总和_____.或者说，机械能是_____的. 点拨：机械能守恒的条件：忽略摩擦，忽略摩擦力造成的能量损失，所以机械能守恒也是一种理想化的物理模型.在物理学中常常出现“光滑的表面”、“不计空气阻力”、“不计摩擦”等文字描述，表示没有摩擦阻力，机械能是守恒的. 3.分析过山车在运动过程中的能量转化情况. 从A到B的过程中，_____能转化为_____能；从B到C的过程中，_____能转化为_____能；从C到D的过程中，_____能转化为_____能.过山车运行过程中车与轨道之间有摩擦力，还受到空气的阻力，机械能并_____守恒，机械能_____，不给其他动力的情况下，过山车最终停下来. 4.自主学习：阅读课本“科学世界――人造地球卫星的机械能转化”，回答下列问题. ①卫星在运动过程中机械能是否守恒？ 卫星在大气层外运行，_____空气阻力，只有动能和势能的转化，因此机械能_____. ②卫星由远地点向近地点运动时，能量转化过程？ 卫星在远地点时_____最大，当它从远地点向近地点运动时，_____能转化为_____能. ③卫星由近地点向远地点运动时，能量转化过程？ 卫星在近地点时，_____能最大，当卫星从近地点向远地点运动时，_____能转化为_____能. 探究点二 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_____能的天然资源. 1．水能的利用 早在1900多年前，我们的祖先就制造了木质_____，让流水冲击水轮转动，用来汲水、磨粉、碾谷. 通过水轮机带动发电机_____，可以将水的机械能转化为_____能，再通过输电线送到用电地区.修筑拦河坝提高上游水位来发电，主要目的是增加水的_____能. 2.风能的利用 风是流动的_____,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_____能. 我国早在2000多年前就开始利用风来驱动_____航行.至少1700多年前已开始利用风来推动_____做功. 利用风吹动风车叶片旋转，将风能转化为风车叶片的_____能，再通过发电机或其他机器将动能转化为_____能. 【当堂练习】 1.如图所示，小明和同学一起荡秋千.下列说法正确的是（　　） 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 2.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（　　） 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 3.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 4.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（　　） 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 5.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（　　）. 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 6.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”）. 7.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. 8.如图为某抽水蓄能电站的工作原理图，用电低谷时(如深夜)，电站利用电网多余电能把水从下水库抽到上水库中储存起来；用电高峰时，再利用上水库中的水发电. （1）蓄能时，水被抽到上水库，此过程是将________能转化为水的机械能. （2）抽水蓄能电站选址衢江黄坛口，不仅因当地水资源丰富，同时还考虑到当地地势较陡，这样建成的电站上、下水库的高度差比较________，有利于蓄能与发电. 【课后反思】本节课学习中，你有哪些收获，还有哪些不足，有什么体会. . 参考答案 【自主预习】 1．动 势 动能和势能 2．可以 3动能 势能 不变 守恒 4.机械能 探究点一　　机械能及其转化 （一）1动能、重力势能和弹性势能 动能和势能 2.（1）不变　　增加　　增加　　 （2）不变　　减少　　减少 （3）不变　　不变　　不变 （4）增加　　增加　　增加 （5）减少　　减少 （二）1.动 重力势 重力势 动 动 重力势 动 重力势 2.重力势 动 重力势 动 动 重力势 动 重力势 3.动 重力势 （三）1.重力势 动 动 弹性势 弹性势 动 动 重力势 2.重力势 动 弹性势 弹性势 重力势 动 动 重力势 3.动 重力势 弹性势 （四）1.重力势 动 动 重力势 减少 不会 没有 2.不变 守恒 3.动 重力势 重力势 动 动 重力势 不 减少 4.①不受 守恒 ②势 重力势 动 ③动 动 重力势能 探究点二 水能和风能的利用 机械 1．水轮 电 重力势 2.空气 机械 帆船 风车 动 电 【当堂练习】 1.C 2.B 3.B 4.C 5.C 6.重力势 动 减少 7.动 机械（重力势） 8.电 大 学科网（北京）股份有限公司 $$