11.4《机械能及其转化》预学案 2024-2025学年人教版初中物理八年级下冊

2025年人教版初中物理八年级下学期新教材 第十一章第四节《机械能及其转化》预学案（适用于辽宁地区） 1、 学习目标 1.理解机械能的概念，知道机械能是动能和势能（重力势能与弹性势能）的总和，能够准确说出机 械能的构成要素。 2.能通过实例清晰地分析动能和势能之间的相互转化过程，解释生活中常见的动能、重力势能、弹性势能相互转化的简单现象。 3.初步认识机械能守恒定律，明确在只有动能和势能相互转化的情况下，机械能总量保持不变的条件。 二、学习重难点 （一）学习重点 1.深入理解机械能的概念，掌握机械能的计算方法，即机械能 = 动能 + 势能 2.熟练掌握动能和势能相互转化的规律，能够准确判断在不同情境下能量的转化方向和过程。 （二）学习难点 1.全面深入地理解机械能守恒定律，明确机械能守恒的条件，能够在复杂的实际问题中判断机械能是否守恒。 2.学会运用机械能守恒定律解决实际问题，分析和计算物体在运动过程中的能量变化情况。 三、知识预习 （一）机械能的概念 1.动能：物体由于运动而具有的能，其大小与物体的质量和速度有关。质量越大、速度越大，动能越大。例如，高速行驶的汽车比低速行驶的汽车动能大；质量大的货车比质量小的轿车动能大。 2.重力势能：物体由于被举高而具有的能，其大小与物体的质量和被举高的高度有关。质量越大、高度越高，重力势能越大。比如，高处的花盆比低处的花盆重力势能大；高山上的巨石比山脚下的石头重力势能大。 弹性势能：物体由于发生弹性形变而具有的能，其大小与物体弹性形变的程度有关，弹性形变越大，弹性势能越大。例如，被拉开的弓、被压缩的弹簧都具有弹性势能，且拉开的幅度越大、压缩的程度越大，弹性势能越大。 机械能：动能、重力势能和弹性势能统称为机械能。一个物体可以同时具有动能和势能，其机械能就是动能与势能的总和。例如，在空中飞行的飞机，既有由于运动而具有的动能，又有由于被举高而具有的重力势能，飞机的机械能就是这两种能量之和。 （2） 机械能的转化 1.动能与重力势能的相互转化 物体下落过程：物体从高处下落时，高度降低，重力势能减小，速度增大，动能增大，重力势能逐渐 转化为动能。例如，苹果从树上落下，在下落过程中，苹果的重力势能不断转化为动能，所以速度越来越快。 物体上升过程：物体向上运动时，速度减小，动能减小，高度升高，重力势能增大，动能逐渐转化为 重力势能。比如，竖直向上抛出的篮球，在上升过程中，动能不断转化为重力势能，速度越来越慢，到达最高点时速度为零，动能全部转化为重力势能。 2.动能与弹性势能的相互转化 物体使弹性物体发生形变过程：当物体撞击弹性物体使其发生弹性形变时，物体的动能减小，弹性物 体的弹性势能增大，物体的动能转化为弹性物体的弹性势能。例如，乒乓球撞击球拍，球拍发生弹性形变，乒乓球的动能转化为球拍的弹性势能。 弹性物体恢复原状过程：弹性物体恢复原状时，弹性势能减小，物体的动能增大，弹性势能转化为物 体的动能。比如，被压缩的弹簧恢复原状时，将与之接触的小球弹出，弹簧的弹性势能转化为小球的动能。 重力势能与弹性势能的相互转化：在一些特定情况下，重力势能和弹性势能也可以相互转化。例如，撑杆跳高运动员在起跳过程中，运动员的重力势能转化为撑杆的弹性势能；在上升过程中，撑杆的弹性势能又转化为运动员的重力势能。 （三）机械能守恒定律 内容：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，但机械能的总和不变，或者说，机械能是守恒的。 条件：只有动能和势能相互转化，不存在其他形式能量的转化，如没有摩擦力做功导致机械能转化为内能等情况。在实际生活中，由于存在各种阻力，如空气阻力、摩擦力等，机械能往往会不守恒，会有一部分机械能转化为其他形式的能量，导致机械能总量减少。但在一些理想化的模型中，如忽略空气阻力的自由落体运动、光滑水平面上的弹性碰撞等，可以认为机械能守恒。 预习检测 一、选择题 1.2025 年 2 月 10 日，我国 17 岁运动小将熊诗芮勇夺亚冬会单板滑雪女子大跳台比赛的冠军，如图是熊诗芮比赛时的情景，熊诗芮在空中上升过程中，她的（ ） A. 动能增大，重力势能减小 B. 动能增大，重力势能增大 C. 动能减小，重力势能减小 D. 动能减小，重力势能增大 2.下列日常运动情景中说法正确的是（ ） A. 被投掷出去的铅球在空中飞行过程中，运动员对铅球做了功 B. 篮球从高处自由下落的过程中，运动状态没有改变 C. 排球在上升过程中，排球的重力势能变小 D. 踢出去的足球在空中飞行过程中，若不计空气阻力，其机械能守恒 3.小明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，若不计空气阻力，则下列说法中错误的是（ ） A. 铁锁在摆动过程中，机械能守恒 B. 铁锁在下降过程中，重力势能转化为动能 C. 铁锁摆到最低点时，动能最大 D. 铁锁摆回时会碰到小明的鼻子 4.如图所示是探究 “阻力对物体运动的影响” 的实验装置，下列说法正确的是（ ） A. 小车到达水平面后，由于受到惯性的作用会继续向前运动 B. 水平面越粗糙，小车受到的阻力越小，速度减小得越慢 C. 小车在水平面上做减速运动，受到的合力不变 D. 小车在下滑过程中，重力势能全部转化为动能 5.CA42 是国内近十年来唯一获得民航 23 部认证的双发固定翼通航飞机。这款搭载国产航空发动机和国产航电系统的通用飞机，计划明年补齐国产螺旋桨这最后一块 “拼图”，实现通用飞机 100%“中国造”。关于该飞机，下列说法正确的是（ ） A. 飞机匀速直线升空，机械能不变 B. 升空过程中，机舱外的大气压强越来越大 C. 飞机机翼上凸下平，使上方空气流速大，压强小，从而产生向上的升力 D. 飞机能够升空主要是因为受到空气浮力的作用 6.导弹在大气层内飞行时，下列说法正确的是（ ） A. 导弹上升阶段，重力势能减小 B. 导弹在最高点时动能不为零 C. 导弹在整个飞行过程中机械能守恒 D. 导弹下降的过程中动能变小 7.跳水运动中蕴含着许多物理知识，如图所示，有关跳板跳水过程中能量变化的说法正确的是（ ） A. 运动员用力下压跳板的过程中，跳板的弹性势能减小 B. 运动员被跳板向上弹起的过程中，运动员的重力势能减小 C. 运动员离开跳板向上运动的过程中，运动员的动能减小 D. 运动员从最高点下落的过程中，运动员的动能减小 8.如图所示，一个小球由静止从光滑曲面的顶端自由滑下，若它在顶端的重力势能为 65J，则滑到底端的动能是（ ） A. 35J B. 50J C. 55J D. 65J 9.图所示为某车站设计图，站台设计的高一些，车辆进站时关闭发动机，车辆由于惯性驶上站台，制动后停在站台上，出站时启动发动机加速驶离站台。下列说法正确的是（ ） A. 进站过程中，车辆的机械能减小 B. 进站过程中，车辆的机械能增大 C. 进站过程中，车辆的动能全部转化为重力势能 D. 出站时，车辆的重力势能增大，动能减小 10.如图所示，滚摆由最高点释放，旋转着下降到最低点后又上升，每次上升的最大高度逐渐降低。下列说法正确的是（ ） A. 下降时滚摆的重力势能增大 B. 滚摆的动能和势能可以相互转化 C. 下降时滚摆减小的重力势能等于增加的动能 D. 滚摆上升到最大高度时，机械能最大 二、填空题 11.2025 年 2 月 27 日，长征二号将目前我国空间分辨率最高的商业遥感卫星四维高景一号 03、04 星顺利送入预定轨道。火箭点火后向下喷出熊熊烈焰，使火箭上升，说明力的作用是__________的。03、04 星在升空过程中，它们的动能和重力势能都__________，机械能__________。 12.物体由于运动而具有的能量被称作__________，物体由于高度而具有的能量被称作__________，物体由于弹性形变而具有的能量被称作__________，动能、重力势能和弹性势能统称为__________。物体的动能和势能之间可以相互转化，如果只有动能和势能之间的相互转化，则机械能是__________的。 13.滚摆在下降过程中，高度逐渐减小，__________能减小，速度越来越大， 能增大，滚摆的_____能主要转化为__________能。若在 O 点放一小棒抵住细绳，不考虑空气阻力及摩擦，小球摆过最低点后仍只能摆到原来的高度，原因是 。 14.人造地球卫星绕地球的椭圆轨道运行，从近地点向远地点运动时，它的重力势能__________，动能__________，机械能__________。 15.如图所示，小球从 A 点由静止释放，在左右摆动过程中，不计空气阻力，从 A 点到 B 点的过程中，小球的__________能转化为__________能；从 B 点到 C 点的过程中，小球的__________能转化为__________能。 三、简答题 16.为什么在蹦床比赛中，运动员从高处落下，接触蹦床后又被弹起，在这个过程中能量是如何转化的？ 17.请解释为什么骑自行车下坡时，即使不踩脚踏板，速度也会越来越快。 四、实验阅读题 18.如图所示是探究 “物体动能的大小与哪些因素有关” 的实验装置。让小钢球从高度为 h 的斜槽上由静止开始滚下，运动的钢球碰到水平面上的木块后，能将木块撞出一段距离。 （1）在这个实验中，通过观察__________来比较小钢球动能的大小。 （2）若要探究动能与速度的关系，应选择__________进行实验；若要探究动能与质量的关系，应选 择__________进行实验。 （3）实验中发现，同一钢球从斜槽越高的位置滚下，木块被撞得越远，说明__________。 19.阅读下列短文，回答问题。 过山车是一项富有刺激性的娱乐项目。如图所示，过山车时而从轨道的最低点 D 上升到最高点 A， 时而从最高点 A 飞驰而下。过山车在运动过程中，若不计能量损失，只有动能和势能的相互转化。 （1）过山车在从 A 点到 D 点的过程中，__________能转化为__________能。 （2）过山车在从 D 点到 A 点的过程中，速度逐渐减小，原因是什么？ （3）当过山车经过 A 点时，如果它受到的所有力都突然消失，它将怎样运动？ 1.D 2.D 3.D 4.C 5.C 6.B 7.C 8.D 9.A 10.B 11.相互；增大；增大 12.动能；重力势能；弹性势能；机械能；守恒 13.重力势；动；重力势；动；机械能守恒 14.增大；减小；不变 15.重力势；动；动；重力势 16.运动员从高处落下，高度降低，速度增大，重力势能转化为动能；接触蹦床后，蹦床发生弹性形变，运动员的动能转化为蹦床的弹性势能；蹦床恢复原状时，弹性势能又转化为运动员的动能，使运动员被弹起，弹起过程中，运动员速度减小，高度增加，动能转化为重力势能。 17.骑自行车下坡时，高度逐渐降低，重力势能减小，而自行车和人的质量不变，根据能量守恒定律，减小的重力势能转化为动能，所以速度越来越快。 18.（1）木块被撞出的距离；（2）甲、乙；甲、丙；（3）质量相同时，物体的速度越大，动能越大。 19.（1）重力势；动；（2）过山车在从 D 点到 A 点的过程中，高度增加，重力势能增大，根据机械能守恒，动能减小，所以速度逐渐减小；（3）根据牛顿第一定律，一切物体在没有受到力的作用时，总保持静止状态或匀速直线运动状态。当过山车经过 A 点时，速度不为零，如果它受到的所有力都突然消失，它将沿 A 点的切线方向做匀速直线运动。 6 学科网（北京）股份有限公司 $$