初中物理沪科版八年级全册第六节 合理利用机械能学案
展开10.6 合理利用机械能
学习目标
1. 理解动能、势能、机械能的概念；
2. 知道决定动能，势能大小的相关因素；
3. 经历探究动能和重力势能的大小跟哪些因素有关的过程，学习运用控制变量研究问题的方法。
重点难点
1. 理解动能和重力势能；2. 能的概念的建立。
学习过程
一、能的概念
（一）阅读课本P206-P207动能与势能，完成下列各题。
1、 我们就说这个物体具有能量，简称
2、功的单位是 ，能的单位是 。
3、动能：
4、势能分为 和
5、机械能：
二、动能与势能
我们周围的能量形式具有多种多样，最常见的是动能与势能；我们先来认识几个具有动能和势能的物体做功的实例
（1） 风吹帆船航行；急流的河水把石块冲走；运动的钢球把木块推开。这些都是运动的物体对外做功的实例，表明运动的物体具有能量。
（2） 人在打桩时，先把重锤高高举起，重锤落下就能把木桩打入地里；铅球从高处落下时能把地面砸个坑。重锤和铅球由于被举高而能够对外做功，表明被举高的物体具有能量。
（3） 弓被拉弯后能把箭射出去，弹簧被压缩后能把压在它上面的物体弹起，弓和弹簧由于发生弹性形变能够对外做功，表明发生弹性形变的物体具有能量。
说明：
（1）一切运动的物体都具有动能；以地面为零势能点，一切在高处的物体都具有重力势能。
（2）“弹性形变”是指在外力消失后，能够自动回复到原来形状的形变。如：拉长的弹簧，拉力消失后能够自己自动恢复原来的形状。
（3）一个物体可以单独具有动能、势能；也可以同时具有动能和势能。如：在空中飞行的飞机因为它在运动而具有动能，又因为它在高处而具有重力势能。
【合作探究活动】
（一）影响动能和势能大小的因素
1.探究影响动能大小的因素
问题：物体动能的大小与什么因素有关呢？
猜想：物体动能的大小可能与 有关，还可能与 有关。
探究方案设计
1.让不同钢球从斜面上同一高度滚下，是为了控制钢球的 相同，改变运动物体的 。
2.让同一钢球从斜面上不同高度滚下，是为了控制 相同，改变物体的 。
探究实验：
（1） 将木板放在光滑斜面下的水平桌面上，将木块放在木板上，分别让同一钢球从不同的高度（h1和h2）由静止开始向下运动，撞击木块，记下木块被撞击后运动的距离。
（2） 分别让体积相同的实心木球和钢球从同一高度（h）由静止开始向下运动，撞击木块，记下木块被撞击后运动的距离。
（3） 把数据记入下表，并比较各组数据 序号 下滑物体 下滑高度/cm 木块运动的距离/cm
探究说明：小球在光滑斜面上由静止开始下滑，到达斜面低端的速度只与起点的高度有关，起点越高，到达底端时的速度就越大。所以要增加小球滚到水平木板上的速度，只需增加小球的高度即可(如步骤1)。同理要使小球在水平面具有相同的速度，必须使小球从斜面的同一高度（实验时用笔做好标记）滚下（步骤2）。小球从光滑斜面上静止滚下，到达底端并撞击水平木板上的木块；被撞木块的运动距离越长，小球做的功越多，运动小球所具有的动能越大。
数据分析：得出结论：
质量相同时， 的物体具有的动能大；速度相同时， 的物体具有的动能大。 影响动能大小的因素：物体的质量和速度。物体的质量越大，速度越大，物体所具有的动能就越大。
（二）探究影响重力势能大小的因素
问题：物体重力势能的大小与什么因素有关呢？
猜想：物体重力势能的大小可能与 有关。还可能与 有关。
探究方案：如下图：
将同一物体从不同高度放下，是为了控制 相同，改变 。 将不同物体从同一高度放下，是为了控制 相同，改变 。
探究实验：
（1） 将小方桌腿朝下水平放在沙箱的沙子上，使用同一钩码（小球）从不同高度（h1，h2）自由下落冲击小方桌，记下方桌下陷的深度。
（2）将质量不同的钩码（小球）从同一高度h自由下落冲击小方桌，记下方桌下陷的深度。
（3）把数据记入下表，比较各组数据
数据分析，得出结论：
的物体，被举得越高，它的重力势能越大； 的物体，质量越大，它的重力势能越大。
影响重力势能大小的因素：物体的质量和物体所处在的高度。物体的质量越大，所处在的高度越高，物体的重力势能就越大。
（另外一种势能---弹性势能和物体的弹性形变有关，物体的弹性形变越大，它具有的弹性势能就越大。）
三、动能和势能的相互转化
活动1：观察摆球的动能和势能的转化
如图1，使摆球偏离原来静止的位置B点到A点。当摆球从A点向下摆动时，它的速度越来越大，动能逐渐 ，势能逐渐 ；当摆球到达最低点B时，它的动能最 、势能最 。在此过程中，摆球的 能逐渐转变成 能。此后，摆球又向另一侧运动。随着摆球的上升，它的速度越来越 ，动能逐渐转变成 能；当摆球到最高处C点时，它的动能为 ，势能最 。
大量的实验和研究表明：动能和势能是可以相互 的，在这个过程中，如果不计一切阻力，机械能的总量保持 ；如果考虑摩擦等阻力，机械能的大小将 。（填“增大”、“减小”、“不变”）
学习检测
1.下面的物体中，只具有动能的是（ ） ；只具有势能的是( )；既具有动能又具有重力势能的是（ ）。
A、停在地面上的汽车 B、在空中飞行的飞机 C、被起重机吊在空中静止的货物 D、压缩的弹簧 E、在水平铁轨上正飞速行使的火车
2.小球从光滑斜面的顶端下滑时，小球能量的变化是（ ）
A、动能转化为重力势能 B、重力势能转化为动能
C、机械能增加 D、机械能减少
3.初三某班《八荣八耻》宣传栏中记述着：“某高楼大厦发生高空抛物不文明行为，一老太太被抛下的西瓜皮砸伤”，被抛下的西瓜皮在下落过程中逐渐增大的物理量是（ ）
A、重力势能 B、动能 C、重力 D、密度
4.下列关于能的叙述正确的是（ ）
A、一个物体能够对别的物体做功，我们就说这个物体具有能。
B、挂在树上的苹果，没有做功，所以不具有能。
C、一个物体做功越多，说明这个物体具有的能就越多。
D、运动的物体具有能，静止的物体没有能。
答案：
导学过程
一、能的概念
在物理学中，如果一个物体能够对别的物体做功；能；焦耳；焦耳；物体由于运动具有的能；重力势能和弹性势能；动能和势能统称为机械能；
二、动能与势能
物体质量；运动的速度；运动到斜面底端时的速度；质量；质量；到达斜面底端的速度；速度越大；质量越大；高度；质量；质量；高度；高度；质量；表格略；质量相同；高度相同；
三、动能和势能的相互转化
变大；减小；大；重力势；动；小；重力势；0；大；转化；不变；减小
学习检测
1.E；ACD；B 2.B 3.B 4.AC
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