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初中物理11.4 机械能及其转化学案设计
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这是一份初中物理11.4 机械能及其转化学案设计，共3页。
1.知道动能、重力势能和弹性势能统称为机械能。（重点）
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相关的现象。（重点、难点）
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和守恒解决实际问题。提高运用机械能转化和守恒观点分析力学问题的意识。（难点）
自主学习
1.________、________和________统称为机械能。飞行中的飞机，既有_____ ___能又有________能。
2.一个物体从高处下落，物体的________能转化成了它的________能；弯弓射箭时，弓的________能转化成箭的________能。可见，________能和________能可以相互转化。
3.大量研究结果表明，如果只有________能和________能相互转化，机械能的总和________，或者说，机械能是________的。
4.从能量的角度来看，自然界的_____ ___和______ __都是具有大量机械能的天然资源。
合作探究
探究点一 机械能
阅读教材第71页第一段，回答：
1.机械能包括：________。
2.机械能的计算：若知道物体的动能和势能的大小，就可以根据机械能的特点计算一个物体的机械能了。即机械能=________。其单位与功的单位相同，都是________。
探究点二 动能和重力势能之间的转化
1.观察教师演示教材第71页滚摆（如图）上下运动的实验，思考并回答下列问题：
（1）在下降过程中，滚摆的高度、速度各有什么变化？这说明了什么？
（2）在上升过程中，滚摆的高度、速度各有什么变化？这说明了什么？
（3）到最高点时，滚摆的高度、速度各有什么特点？这说明了什么？
（4）到最低点时，滚摆的高度、速度各有什么特点？这说明了什么？
根据你的观察和分析完成下表
2.分组实验：根据教材第71页的单摆（如图）实验进行操作，将单摆的摆球置于A处，放手后观察摆球在各个阶段（A→B、B→C）的运动速度和高度的变化情况。将实验结果记录在下表中。
归纳结论：________和________之间可以相互转化。物体由低处向高处运动时，能量转化为________；物体由高处向低处运动时，能量转化为________。
针对练习1 随着我国经济的高速发展，城市建筑物越建越高，“高空坠物伤人”事件时有发生。原因是物体所处的高度越高，物体所具有的重力势能越________（选填“大”或“小”）。当高处的物体坠落时，因重力势能转化为________能，从而带来安全隐患。
探究点三 动能和弹性势能之间的转化
观察教师播放的视频资源：弹簧门自动关闭和运动员的蹦床运动整个过程。
分析：弹簧门打开时，弹簧被压缩，弹簧具有________能，当门自动关闭时，弹簧的________能转化为门的________能。
运动员从高处下落时，能量转化为________，蹦床下陷发生形变时的能量转化为________，蹦床恢复原状的过程中，能量转化为________，运动员上升过程中能量转化为________。
观察教师演示斜槽小球滚动下来撞击弹簧片的实验探究。
甲 乙 丙
归纳：在一定的条件下，________。
分析：运动员在拉弓射箭的过程中弓和箭的能量是如何转化的？你能举出其他例子吗？
针对练习2 运动员射箭时用力将弓拉开，放开箭将箭射出的过程中，弓的________能转化为箭的________能，箭在空中向上减速飞行的过程中，动能变________。
探究点四 机械能守恒
分析问题：
1.在滚摆实验和单摆实验及教师演示的斜槽小球实验中，运动的物体虽然其动能、重力势能及弹性势能都可能发生变化，但是最终物体处于什么状态？
2.为什么物体会最终停下来？
3.若要使滚摆、单摆等物体运动时永远不停止，需要满足什么要求？
归纳：如果只有动能和势能相互转化，尽管动能和势能的大小会变化，但机械能的总和________，或者说，机械能是________。
针对练习3 如图所示，小球沿轨道由静止从A点向D点运动的过程中（小球和轨道间存在摩擦），下列说法错误的是（ ）
A.小球在A点的重力势能最大
B.小球在B点的速度最大
C.小球在C点和在B点的机械能相等
D.小球不能到达D点
探究点五 水能和风能的利用
阅读教材第72页“水能和风能的利用”部分。
1.水能的利用：根据阅读的情况，总结和回答以下几个问题：
（1）我国古代人们是怎样利用水能的？
（2）随着科学技术的发展，现在的人们又是怎样利用水能的？水电站在利用水来发电的过程中实现了怎样的能量转化？
（3）拦河坝提高水位有何意义？
2.风能的利用：根据阅读的情况，总结和回答以下几个问题：
（1）对风能的利用主要是用来做什么的？
（2）在风力发电的过程中实现了怎样的能量转化？
参考答案
针对练习
1.大 动 解析：物体从高空落下的过程中，高度越来越小，所以重力势能越来越小，速度越来越快，所以动能越来越大，所以物体落下的过程中重力势能转化为动能。
2.弹性势 动 小 解析：箭射出去时，弓的弹性形变变小 ，箭由静止变为运动，弓的弹性势能转化为箭的动能，箭在空中向上减速飞行的过程中，质量不变，速度减小，所以动能变小。
3.C 解析：小球在A点时，高度最高，重力势能最大，故A说法正确；由A向B运动过程中速度增大，动能增大，在B点高度最小，所以重力势能最小，小球的一部分势能转化为动能，所以小球速度在B点最大，故B说法正确。小球由B点运动到C点时，因小球和轨道间存在摩擦，故小球需克服摩擦力做功，由B到C机械能减小，故C说法错误，符合题意；因小球和轨道间有摩擦，不满足机械能守恒条件，所以小球不能到达D点，故D说法正确。
高度
重力势能
运动速度
动能
下降
上升
高度
重力势能
运动速度
动能
A→B
B→C
1.知道动能、重力势能和弹性势能统称为机械能。（重点）
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相关的现象。（重点、难点）
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和守恒解决实际问题。提高运用机械能转化和守恒观点分析力学问题的意识。（难点）
自主学习
1.________、________和________统称为机械能。飞行中的飞机，既有_____ ___能又有________能。
2.一个物体从高处下落，物体的________能转化成了它的________能；弯弓射箭时，弓的________能转化成箭的________能。可见，________能和________能可以相互转化。
3.大量研究结果表明，如果只有________能和________能相互转化，机械能的总和________，或者说，机械能是________的。
4.从能量的角度来看，自然界的_____ ___和______ __都是具有大量机械能的天然资源。
合作探究
探究点一 机械能
阅读教材第71页第一段，回答：
1.机械能包括：________。
2.机械能的计算：若知道物体的动能和势能的大小，就可以根据机械能的特点计算一个物体的机械能了。即机械能=________。其单位与功的单位相同，都是________。
探究点二 动能和重力势能之间的转化
1.观察教师演示教材第71页滚摆（如图）上下运动的实验，思考并回答下列问题：
（1）在下降过程中，滚摆的高度、速度各有什么变化？这说明了什么？
（2）在上升过程中，滚摆的高度、速度各有什么变化？这说明了什么？
（3）到最高点时，滚摆的高度、速度各有什么特点？这说明了什么？
（4）到最低点时，滚摆的高度、速度各有什么特点？这说明了什么？
根据你的观察和分析完成下表
2.分组实验：根据教材第71页的单摆（如图）实验进行操作，将单摆的摆球置于A处，放手后观察摆球在各个阶段（A→B、B→C）的运动速度和高度的变化情况。将实验结果记录在下表中。
归纳结论：________和________之间可以相互转化。物体由低处向高处运动时，能量转化为________；物体由高处向低处运动时，能量转化为________。
针对练习1 随着我国经济的高速发展，城市建筑物越建越高，“高空坠物伤人”事件时有发生。原因是物体所处的高度越高，物体所具有的重力势能越________（选填“大”或“小”）。当高处的物体坠落时，因重力势能转化为________能，从而带来安全隐患。
探究点三 动能和弹性势能之间的转化
观察教师播放的视频资源：弹簧门自动关闭和运动员的蹦床运动整个过程。
分析：弹簧门打开时，弹簧被压缩，弹簧具有________能，当门自动关闭时，弹簧的________能转化为门的________能。
运动员从高处下落时，能量转化为________，蹦床下陷发生形变时的能量转化为________，蹦床恢复原状的过程中，能量转化为________，运动员上升过程中能量转化为________。
观察教师演示斜槽小球滚动下来撞击弹簧片的实验探究。
甲 乙 丙
归纳：在一定的条件下，________。
分析：运动员在拉弓射箭的过程中弓和箭的能量是如何转化的？你能举出其他例子吗？
针对练习2 运动员射箭时用力将弓拉开，放开箭将箭射出的过程中，弓的________能转化为箭的________能，箭在空中向上减速飞行的过程中，动能变________。
探究点四 机械能守恒
分析问题：
1.在滚摆实验和单摆实验及教师演示的斜槽小球实验中，运动的物体虽然其动能、重力势能及弹性势能都可能发生变化，但是最终物体处于什么状态？
2.为什么物体会最终停下来？
3.若要使滚摆、单摆等物体运动时永远不停止，需要满足什么要求？
归纳：如果只有动能和势能相互转化，尽管动能和势能的大小会变化，但机械能的总和________，或者说，机械能是________。
针对练习3 如图所示，小球沿轨道由静止从A点向D点运动的过程中（小球和轨道间存在摩擦），下列说法错误的是（ ）
A.小球在A点的重力势能最大
B.小球在B点的速度最大
C.小球在C点和在B点的机械能相等
D.小球不能到达D点
探究点五 水能和风能的利用
阅读教材第72页“水能和风能的利用”部分。
1.水能的利用：根据阅读的情况，总结和回答以下几个问题：
（1）我国古代人们是怎样利用水能的？
（2）随着科学技术的发展，现在的人们又是怎样利用水能的？水电站在利用水来发电的过程中实现了怎样的能量转化？
（3）拦河坝提高水位有何意义？
2.风能的利用：根据阅读的情况，总结和回答以下几个问题：
（1）对风能的利用主要是用来做什么的？
（2）在风力发电的过程中实现了怎样的能量转化？
参考答案
针对练习
1.大 动 解析：物体从高空落下的过程中，高度越来越小，所以重力势能越来越小，速度越来越快，所以动能越来越大，所以物体落下的过程中重力势能转化为动能。
2.弹性势 动 小 解析：箭射出去时，弓的弹性形变变小 ，箭由静止变为运动，弓的弹性势能转化为箭的动能，箭在空中向上减速飞行的过程中，质量不变，速度减小，所以动能变小。
3.C 解析：小球在A点时，高度最高，重力势能最大，故A说法正确；由A向B运动过程中速度增大，动能增大，在B点高度最小，所以重力势能最小，小球的一部分势能转化为动能，所以小球速度在B点最大，故B说法正确。小球由B点运动到C点时，因小球和轨道间存在摩擦，故小球需克服摩擦力做功，由B到C机械能减小，故C说法错误，符合题意；因小球和轨道间有摩擦，不满足机械能守恒条件，所以小球不能到达D点，故D说法正确。
高度
重力势能
运动速度
动能
下降
上升
高度
重力势能
运动速度
动能
A→B
B→C
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