初中物理人教版八年级下册11.4 机械能及其转化教案

八年级物理第十一章第四节《机械能及其转化》教案

一、   教学目标

1. 知识与技能

（1）          知道机械能包括动能和势能。能用实例理解动能和势能的相互转化。

（2）          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。

（3）          初步了解机械能守恒的含义。

2. 过程与方法

通过观察和实验，认识动能和势能的转化过程。

3. 情感、态度与价值观

（1）          关心机械能与人们生活的联系，有将机械能应用于生活的意识。

（2）          培养学生的爱国意识。

二、   教学重难点

重点：理解动能、势能的相互转化。

　 难点：理解动能、势能的相互转化

三、   教具与学具

实验器材：溜溜球、过山车、单摆、 模拟蹦极（铁架台、弹性绳、重物）、滚摆。
电化教具：多媒体课件。

四、   教学过程

（一）        引入新课

1. 创设情境：

【师】：今天我们上新课之前，先玩两个小玩意，这个是什么？（出示溜溜球）

【生】：溜溜球

【师】：现在请同学上来玩一玩，哪位同学愿意上来玩？举手

【师】：他玩得怎么样？还可以吧？

【师】：再来看一个玩具，这个是什么？（出示过山车模型）

【生】：过山车

【师】：有谁玩过过山车？来谈一谈玩的感受 。

【生】：

【师】：玩这个玩具之前，我们先来看一下真正的过山车怎么玩。

      老师播放多媒体影片：播放玩过山车的过程。

【师】：现在谁愿意上来玩一下过山车？

（二）合作探究

1.老师提问：

【师】：①刚刚同学在玩溜溜球的过程中，放手后，溜溜球不停的上下运动，为什么能不停的上下运动？

       ②过山车从高处滚下来后能再滚上去，为什么能滚上去，能这样不断的翻滚？

2.动能和重力势能的相互转化

【师】：溜溜球在上下运动的过程中，高度发生了变化，速度也发生了变化，从能量的角度出发，哪两个能在发生变化？

【生】：重力势能和动能

【师】：那这两个能具体怎样变化呢，我们一起分析一下。溜溜球向下运动的过程中，重力势能减小，动能增大，那重力势能减小是不是说能量就消失了呢？

【师】：能量并没有消失，而是转化为了动能。所以是重力势能转化为了动能。那向上运动的过程呢？

【生】：动能减小，重力势能增大，动能转化为重力势能。

【师】：那过山车呢，为什么能不停的翻滚？（用过山车模型引导）

【生】：向下运动：重力势能转化为动能；向上运动：动能转化为重力势能

【师】：再转下来？（重力势能转化为动能）；再转上去？（动能转化为重力势能）

【师】：所以动能和重力势能之间可以相互进行转化，并且是减小的能转化为增大的能。    以上是生活中动能和重力势能转化的例子，现在再来做一个实验来进行具体的分析。请一个同学来帮我做，谁愿意，举手？

【师】：细线上端固定，下端连一重物，把重物从某一高度静止释放，下面的同学仔细观察现象，并分析动能和重力势能的转化。

【师】：高度变化情况好观察，那速度变化呢？同学们可能看不太清楚，那现在给大家放一个慢镜头再来仔细观察。

      单摆实验         

 A：重力势能最大，动能为零；B：重力势能最小，动能最大

 C：重力势能最大，动能最小。                                                       

A-B  重力势能转化为动能；    B-C  动能转化为重力势

3.动能和弹性势能的相互转化

【师】：这些都是动能和重力势能的转化，但是重力势能只是

势能的一种，势能有两种，还有一种是？（弹性势能）那动能和弹性势能之间能不能相互转化，如果能，生活中有没有动能和弹性势能转化的例子？

【生】：射箭，跳板跳水......

【师】：这些都是动能和弹性势能的转化，那他们具体怎样进行转化的？那我们先来观看一个实验慢镜头来先分析一下，再请同学们根据生活中的实例来具体分析动能和弹性势能的转化。

        多媒体播放：球撞弹片实验

【师】：小球从斜面上A点自由滚下，水平面上C处有一弹片。同学们仔细看现象。

【师】：球撞弹片时：动能转化为弹性势能；弹片反弹时：弹性势能转化为动能。

【师】：生活中的实例，拉开的弓把箭射出去，动能和弹性势能怎样转化？

【生】：弹性势能转化为动能

【师】：跳板跳水，跳板形变最大到把人弹起的过程？

【生】：弹性势能转化为动能

【师】：撑杆跳高，撑杆触地到发生形变最大的过程？

【生】：动能转化为弹性势能

【师】：蹦床，①人从最高点向下落的过程，是什么能转化为什么能？②人开始接触蹦床，到把床压到最低点？③床把人向上弹起，到人刚要离开床？④人离开床后向上运动？

【生】：①重力势能转化为动能；②动能转化为弹性势能；③弹性势能转化为动能；④动能转化为重力势能。

【师】：生活中除了蹦床有动能和弹性势能的转化，还有一种运动也有动能和弹性势能的转化，是蹦.......极。先来观看一段蹦极的视频，来感受其运动的变化。

      多媒体播放：蹦极视频

【师】：刚开始向下运动的速度是越来越快的，那速度是无限的增大的吗？

【生】：不是

【师】：那速度后来怎样变化呢？这里我们也做了一个蹦极模拟实验，能让大家更好的观察。这里谁最高的，来帮老师做这个实验。

        蹦极实验

【师】：观察最低点时，速度情况（速度为零） 

     a:弹性绳开始形变 ，c:运动的最低点

o-a：重力势能减小，动能增加，重力势能转化为动能

4. 机械能：动能、重力势能和弹性势能统称为机械能。                          

【师】：以上这些实例和实验中，物体要么具有动能，要么具有重力势能，要么具有弹性势能，或者动能和重力势能都具有，或者动能和弹性势能都具有。像这样物体运动，处在一定的高度，发生弹性形变都与机械运动有关，所以把动能、重力势能和弹性势能统称为机械能。也就是  机械能=动能+势能  。以上这些所学的知识，就是我们今天学习内容的课题---机械能及其转化。                                                                 5.机械能守恒：只有动能和势能相互转化，机械能的总和不变。                                                            

【师】：学了机械能及其转化，那再最后做一个大家没有见过的实验，请大家分析动能和势能如何转化，除了分析动能和势能的转化外，看大家还能不能有新的发现。                              滚摆实验                                                                 

【师】：滚摆自然状态时如图所示，沿两边的绳卷起来后就是我手中的样子，放手之后，滚摆肯定要向下运动，但是他还能再滚起来。向下运动和向上运动时能量怎样转化？      【生】：向下：重力势能转化为动能；向上：动能转化为重力势能。                      【师】：同学们有没有发现一个问题，就是滚摆每次上升到最高点时，都会比前一次的最高点低？一次比一次低，那他最后会怎样？                                           【生】：停止运动                                                                  【师】：那我假设滚摆运动最低点的位置高度为0，那最后停止运动，机械能就为0.刚开始滚摆肯定具有机械能，最后变为0，说明整个过程中，他的机械能一直在减小。机械能为什么会减小？                                                                       【生】：有空气阻力                                                              【师】：滚摆在上下运动的过程中，要克服空气阻力做功，所以机械能减小了。如果没有空气阻力，他上升时能不能回到原来的最高点？                                        【生】：能                                                                    【师】：能回到原来的高度，就说明机械能没有减小，也没有增加，所以机械能不变。也就是没有阻力，只有动能和势能相互转化，机械能不变，这就是机械能守恒定律。

【师】：例如，粉笔从高处自由落下，不计空气阻力，在高处重力势能是100J，向下落的过程中重力势能减小20J，变为80J，那动能就增大20J，动能和势能的总和不变，即机械能总和不变。

     机械能守恒定律：只有动能和势能相互转化，机械能的总和不变。

5. 水能和风能的利用

【师】：既然学习了机械能，那就要会用，日常生活生产中，哪些是利用机械能的？首先要知道，大自然中最常见的机械能有哪些。

【生】：水能，风能

【师】：水能和风能都是机械能

出示风能水能的图片，引导学生思考：我们的祖先是怎样利用风能和水能的？我们现代人主要利用风能和水能来干什么？

【师】：古代人利用水能推动水轮机汲水、磨粉，利用风能推动帆船航行；现代人主要利用水能发电，如我国的三峡水电站、内蒙古的风力发电等。（出示水力发电站图片）

【师】：水力发电站，人们修筑拦河坝来提高上游的水位，在坝底安装水轮机，水轮机的上面安装发电机，他们的轴连接在一起，把闸门打开，水的重力势能转化为动能，水带动水轮机转动，水轮机带动发电机发电。一定量的水，上下水位差越大，水的重力势能越大，最后能发出的电越多。

【师】：他们之间能量是怎样转化的呢？

【生】：水的机械能转化为电能

出示风车图片

【师】：这个是什么？（风车）风能吹动风车，带动发电机发电。单个风力发电机输出功率较小，在风力资源丰富的地区，组成“风车田”，连在一起供电。

师：他们之间能量是怎样转化的呢？

生：风的机械能转化为电能

6. 科学世界：人造地球卫星的机械能转化

【师】：机械能除了在日常生活生产中有应用外，在航天事业上也有利用机械能。我们首先了解一下人造地球卫星在绕地飞行时的机械能转化。他的轨道是一个椭圆形，这里有两个关键点---近地点和远地点，近地点-离地球最近的点，远地点-离地球最远的点，再看他运动的速度（播放视频），在近地点速度最大，在远地点速度最小。

【师】：近地点：势能最小，动能最大 ；远地点：势能最大，动能最小

远到近：势能减小，动能增大，势能转化为动能。

近到远：势能增大，动能减小，动能转化为势能。

【师】：下面我们来观看一段视频，了解一下我国的航天事业的发展。

看到我国的航天事业，这么突飞猛进，做为一个二十一世纪的小主人，你们更

应该好好学习，长大了为祖国航天事业的发展做出贡献。

因此，作为一名中华儿女，我们深怀爱国之情的同时，要全身心地投入到工作

和学习当中去，为中国的现代化建设贡献自己的一份力量。

（三）课堂小结

一、动能和势能可以相互转化。

二、动能、重力势能和弹性势能统称为机械能。

三、如果只有动能和势能相互转化，机械能是守恒的

（四）课堂练习

1.弹簧门在推开以后能自己关闭，从能的转化角度来说明这一过程。

弹簧门被推开的过程：动能转化为弹性势能；弹簧门关闭过程：弹性势能转化为动能。

2.如图是某城市地铁的设计方案图，进站和出站的轨道都与站台构成一个缓坡，为了充分利用能量，火车进站上坡前关闭发动机，由于惯性冲上缓坡，则上坡时火车的动能逐渐      ，重力势能逐渐      。（选填“增大”“减小”或“不变”）

          题2 图                                         题3 图            

3.如图所示，小明在玩蹦蹦杆，在小明将蹦蹦杆中的弹簧向下压缩的过程中，小明的重力势能、弹簧的弹性势能的变化是（     ）

A.重力势能减小，弹性势能增大                     B.重力势能增大，弹性势能增大

C.重力势能减小，弹性势能减小                     D.重力势能增大，弹性势能减小

（五）板书设计

一、动能和势能可以相互转化。

二、动能、重力势能和弹性势能统称为机械能。

三、如果只有动能和势能相互转化，机械能是守恒的。