【大单元核心素养】人教版物理八年级下册11.4《机械能及其转化》课件+教案+大单元教学设计

第十一章  功和机械能11.4 机械能及其转化物理观念:通过生活实例和自主学习课本知道动能、重力势能和弹性势能统称为机械能;通过实验或实例,认识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。科学思维:经历机械能概念的建立过程,提升从复杂物理现象中归纳简单物理规律的思维;经历实例分析的过程,掌握解决科学问题时把握必要因素的思维方法。科学探究:经历滚摆和单摆实验,分析动能和势能的相互转化。科学态度与责任:通过对生活实例进行分析计算的过程中,感悟物理与生活的紧密联系;认识分析科学问题是要把握必要因素的科学方法,养成交流合作的习惯。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；重点难点3.初步了解机械能守恒的含义，利用机械能守恒定律解释日常生活中某些具体问题；4.通过介绍利用水能、风能发电的实例使学生认识到物理知识在实际生产、生活中得到了广泛的应用；新知导入手持粉笔头高高举起。提问：被举高的粉笔具不具有能量？为什么？当粉笔头下落路过某一点时，粉笔头具有什么能量？在该位置和起始位置，粉笔头的重力势能和动能各有什么变化？观察思考分析粉笔头被高高举起，具有重力势能。当粉笔头下落路过某一点时，既有重力势能，又有动能。与初始位置比，重力势能变小，动能变大。自然界中动能和势能变化的事例很多。新知讲解 动能、势能统称为机械能。物体具有的机械能等于动能、势能两种能量之和。新知讲解观察分析将滚摆卷起后释放，分析滚摆能量的变化新知讲解1.滚摆在最高处时具有什么能？重力势能2.分别分析滚摆下降和上升过程中动能、势能的变化情况。下降时：高度变小、速度变大、重力势能变小、动能变大，减小的重力势能变成了动能。上升时：高度变大、速度变小、重力势能变大、动能变小。减小的动能变成了重力势能。动能和重力势能之间可以相互转化。新知讲解观察分析将单摆的摆球置于A处，然后释放。摆球就可以在A、B、C之间来回摆动。分析能量变化新知讲解1.摆球在哪些位置高度最高？摆球在哪些位置速度最大？摆球在A、C处位置最高，具有的重力势能最大。摆球在B处速度最大，具有的动能最大。2.分析摆球从A～B运动过程中，动能、势能的变化情况。摆球从A～B运动过程中，重力势能不断减小，动能不断变大，是重力势能不断转化为动能。3.分析摆球从B～C运动过程中，动能、势能的变化情况。摆球从B～C运动过程中，重力势能不断增大，动能不断减小，是动能不断转化为重力势能。动能和重力势能之间可以相互转化。新知讲解 按下图进行实验。按下图进行实验。让木球从斜槽上端滚下，观察木球碰击弹簧片的过程。分析上图中，木球从甲→乙图和乙→丙图能量转化的过程。分析 从甲→乙图中，木球的动能转化为弹簧的弹性势能。从乙→丙图中弹簧的弹性势能转化为木球的动能。动能和弹性势能之间可以相互转化。新知讲解 例1：如图所示，我国自主研制的首艘货运飞船天舟一号天舟一号在随火箭加速上升过程中，动能 ，重力势能 ，机械能 （均选填“变大”、“变小”或“不变”）。【答案】 变大 变大 变大【详解】[1][2][3]“天舟一号”在随火箭加速上升的过程中，质量不变，速度变大，动能变大；高度增加，重力势能增加；因为动能与势能的总和等于机械能，所以机械能变大。新知讲解 例2：如图所示，光滑斜面PM与水平面MN平滑连接，弹簧左端固定。小物块在斜面上从P点由静止滑向M点的过程中，动能 ，机械能 ；小物块压缩弹簧的过程中，弹簧的弹性势能 （均选填“变大”，“变小”或“不变”）。【答案】 变大 不变 变大【详解】[1]小物块在斜面上从P点由静止滑向M点的过程中，小物块做加速运动，速度增加，所以动能变大。[2]由于斜面PM是光滑斜面，没有摩擦力，小物块的机械能守恒，即机械能不变。[3]小物块压缩弹簧的过程中，弹簧的形变量变大，弹簧的弹性势能变大。新知讲解回顾思考1.滚摆上下运动的过程中和单摆机械能总量有什么变化，为什么？2.滚摆和单摆机械能总量减小的原因是什么？如果没有摩擦和空气阻力，机械能的总量还会不会变化？新知讲解若只有动能和势能的相互转化，机械能的总量保持不变，即机械能守恒。新知讲解 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？会距离你的鼻子很远吗？ 不会打到鼻子。因为铁锁拉到一定高度，具有的重力势能是一定的，来回摆动的过程中，铁锁的动能和势能相互转化，在转化的过程中，铁锁的机械能的总量不会增加，铁锁上升的高度不会超过原来的高度,打不到鼻子上。分析新知讲解当卫星围绕地球转动时，卫星的机械能是怎样变化的？有能量转化吗？近地点向远地点运动时：动能减小，重力势能增大远地点向近地点运动时：动能增大，重力势能减小只有动能和重力势能相互转化，所以机械能守恒新知讲解 例3：2020年6月份，随着最后一颗北斗组网卫星的发射成功，我国北斗导航系统开始服务全球。若某卫星沿椭圆轨道绕地球运行，则该卫星从远地点向近地点运行的过程中， 能转化为 能，机械能 （选填“守恒”或“不守恒”）。【答案】 重力势 动 守恒【详解】[1][2][3]卫星在大气层外运行，机械能守恒；卫星从远地点向近地点运行的过程中，其质量不变，高度降低，则卫星的重力势能减小，动能增大；由于没有阻力，机械能守恒。新知讲解 例4：2020年9月19日，有“亚洲翼装飞行第一人”之称的张树鹏，在天津泰达航母主题公园精准降落在“基辅号”航母甲板的跳靶上，完成了全球首次航母翼装飞行。当其从直升机上一跃而下时，重力势能逐渐 ；打开降落伞后匀速下降时，其动能 ；在整个下降过程中，张树鹏的机械能 （均选填“增大”“减小”或“不变”）。【答案】 减小 不变 减小【详解】[1] 当张树鹏从直升机上一跃而下时，质量不变，高度减小，重力势能逐渐减小。[2] 张树鹏打开降落伞后匀速运动时，质量和速度均不变，其动能不变。[3] 在整个下降过程中，张树鹏需要克服空气阻力做功，他的机械能减小。新知讲解风力发电水能和风能都是机械能水力发电新知讲解课堂练习1、我国最先进的运20空中加油机（图）正在以大小不变的速度给匀速水平飞行的战斗机加油。在加油的过程中，战斗机的动能 ，重力势能 ，加油机的机械能 。（均选填“增大”“减小”或“不变”）【答案】 增大 增大 减小【详解】[1][2][3]在加油过程中，接受油的战斗机的速度不变，质量增大，所以战斗机的动能增大；高度不变，重力势能增大；加油机的质量减小，速度不变，动能减小，其飞行高度不变，重力势能减小，机械能减小。新知讲解2、捻动滚摆的轴使它升高后释放，观察到滚摆沿着悬线向下运动，到最低点后又上升，往返运动。在下降过程中，滚摆的速度变快，动能 ；（选填“变大”，“变小”，“不变”）滚摆的 转化为动能；滚摆往返运动过程中，观察到 说明机械能在减少。【答案】 变大 重力势能 滚摆的高度越来越低【详解】[1]滚摆在下降过程中，重力势能逐渐转化为动能，在下降过程中，滚摆的速度变快，动能增大，重力势能减小。[2]在下降过程中，滚摆的质量不能，高度降低，速度变大，重力势能减小，动能增大，滚摆的重力势能转化为动能。[3]从放开滚摆到停止运动过程中，由于滚摆和空气之间存在摩擦，滚摆每次上升过程中质量不变，上升的最大高度不断减小，重力势能不断减小，滚摆克服摩擦做功，机械能要转化为内能，机械能减小。课堂练习3、如图是上海“明珠线”某轻轨车站的设计方案图，与站台连接的轨道有一定坡度从节能的角度分析，这样的设计可以让列车无动力滑行进站时将 能转化为 能储存起来，此过程中机械能总量 。洒水车沿着街道匀速行驶，将水洒向路面，在此过程中，它的动能将 。   【答案】 动 重力势 减小 变小【详解】[1][2][3]列车进站时爬坡，质量不变，速度减小，动能减小，高度增大，重力势能增大，通过爬坡将动能转化为重力势能储存起来；列车进站时，克服摩擦做功，一部分机械能转化为内能，机械能会减少。[4]动能大小与质量和速度有关，洒水车沿街道匀速行驶，将水洒向路面，速度不变，质量减小，所以动能减小。课堂练习4、中国女篮获世界杯亚军，振奋全国人民。如图1所示，离手后的篮球在空中依次从A点运动到D点 点动能最大。图2为它在等高点B和D的能量柱状图，则篮球在B点的机械能 （填“大于”“等于”或“小于”）在D点的机械能。整个过程机械能 （填“守恒”或“不守恒”）。【答案】 A 大于 不守恒【详解】[1]刚出手的篮球速度最大，离手后的篮球在空中依次从A点运动到D点，在A点时速度最大，动能最大。[2][3]从图2可以看到，位置B和点D的重力势能相同，但位置B的动能较大，而物体机械能为动能和重力势能之和，所以篮球在B点的机械能大于在D点的机械能，即整个过程机械能不守恒。课堂练习5、蹦床运动是一项运动员从蹦床反弹到空中完成各种高难动作的竞技运动，具有极大的观赏性，给人以美的享受，被赋予“空中芭蕾“的称号。如图所示为一套基本健身蹦床动作，人从A点运动到B点的过程中，它的 能转化为 能；人在整个一套动作运动过程中机械能 （选填“守恒”或“不守恒”），在B点的机械能 （选填“大于”“小于”或“等于”）它在C点的机械能。【答案】 动 重力势 不守恒 大于【详解】[1][2]人从A点运动到B点的过程中，高度增加，速度减慢，他的动能转化成重力势能。[3][4]因人在运动过程中要克服摩擦力做功，机械能会逐渐减小，故整个过程中人的机械能不守恒，在B点的机械能大于在C点的机械能。板书设计1．机械能：动能和势能统称为机械能2．动能与势能之间的转化3．机械能守恒：只有动能和势能的转化，即机械能未与其他形式的能量发生相互转化时，机械能的总量保持不变。4.水能和风能的利用谢 谢 观 看！