第4節(jié)機(jī)械能及其轉(zhuǎn)化課題機(jī)械能及其轉(zhuǎn)化課型新授課教學(xué)目標(biāo)1.理解機(jī)械能的概念，理解各種機(jī)械能之間的相互轉(zhuǎn)化，知道機(jī)械能守恒的條件.2.了解水能、風(fēng)能以及人類對(duì)它們的開發(fā)利用.3.能用機(jī)械能之間的相互轉(zhuǎn)化解釋日常生活中的一些現(xiàn)象.教學(xué)重點(diǎn)動(dòng)能和勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化分析教具準(zhǔn)備滾擺、鐵鎖、細(xì)繩、細(xì)線、鐵架臺(tái)、溜溜球、鋼球、帶彈簧的斜面、多媒體課件等教學(xué)難點(diǎn)機(jī)械能守恒教學(xué)課時(shí)1課時(shí)新課導(dǎo)入教師操作溜溜球，吸引學(xué)生注意.并請(qǐng)學(xué)生思考，溜溜球在松手后，為什么能夠不停地上下來回運(yùn)動(dòng)？（切回主題）生：因?yàn)榱锪锴蚓哂心芰浚谶\(yùn)動(dòng)過程中有能量的轉(zhuǎn)化.師：前一節(jié)課我們學(xué)習(xí)了動(dòng)能和勢(shì)能，這一節(jié)課我們就一起來探究動(dòng)能和勢(shì)能的轉(zhuǎn)化.進(jìn)行新課機(jī)械能及其轉(zhuǎn)化1.動(dòng)能與重力勢(shì)能之間的轉(zhuǎn)化.教師出示滾擺（參照教材P97《想想做做》的圖11.4-3甲），并簡(jiǎn)單介紹滾擺的構(gòu)造及實(shí)驗(yàn)的操作方法.實(shí)驗(yàn)前教師應(yīng)事先在擺輪的側(cè)面某處涂上紅色標(biāo)志，并提醒學(xué)生觀察紅色標(biāo)志，可以判斷擺輪轉(zhuǎn)動(dòng)的快慢，同時(shí)觀察滾擺的高度如何變化，分析動(dòng)能、重力勢(shì)能如何變化.生討論并回答，師引導(dǎo)學(xué)生分析并敘述：開始釋放滾擺時(shí)，滾擺在最高點(diǎn)靜止，此時(shí)滾擺只有重力勢(shì)能，沒有動(dòng)能.滾擺下降時(shí)其高度降低，重力勢(shì)能減少；滾擺旋轉(zhuǎn)著下降，而且越轉(zhuǎn)越快，其動(dòng)能越來越大.滾擺到最低點(diǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)最快，動(dòng)能最大；其高度最低，重力勢(shì)能最小.在滾擺下降的過程中，其重力勢(shì)能逐漸轉(zhuǎn)化為動(dòng)能.然后仿照上述分析，教師引導(dǎo)學(xué)生回答滾擺上升過程中的能量轉(zhuǎn)化：上升過程中，滾擺的動(dòng)能逐漸轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能.2.動(dòng)能和彈性勢(shì)能之間的轉(zhuǎn)化學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象后，教師分析：如下圖所示，小球從斜面上滾下來，高度變小，重力勢(shì)能減小，速度變快，動(dòng)能增大，所以此過程是重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能；在小球與彈簧碰撞后，小球速度減小，動(dòng)能變小，但此時(shí)彈簧受到小球的擠壓作用，發(fā)生彈性形變，因而彈性勢(shì)能變大，所以這個(gè)過程為動(dòng)能轉(zhuǎn)化為彈性勢(shì)能.教師總結(jié)：從上面這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)探究的分析中可以看出，它們的共同特點(diǎn)是動(dòng)能和勢(shì)能之間相互轉(zhuǎn)化.動(dòng)能、重力勢(shì)能、彈性勢(shì)能統(tǒng)稱為機(jī)械能.（可再次強(qiáng)調(diào)動(dòng)能是物體運(yùn)動(dòng)具有的能量，勢(shì)能是存儲(chǔ)著的能量）板書：（1）動(dòng)能、重力勢(shì)能、彈性勢(shì)能統(tǒng)稱為機(jī)械能.（2）動(dòng)能和勢(shì)能之間可以相互轉(zhuǎn)化.機(jī)械能守恒教師請(qǐng)一個(gè)學(xué)生參與進(jìn)行教材P96《問題》.強(qiáng)調(diào)他頭千萬不要移動(dòng)，保持鎮(zhèn)定（活躍氣氛，其他同學(xué)替他捏把汗）.請(qǐng)其他學(xué)生注意觀察，并認(rèn)真分析、思考.實(shí)驗(yàn)后，學(xué)生回答，教師點(diǎn)評(píng)：由于鐵鎖在擺動(dòng)過程中要克服阻力做功，機(jī)械能不斷減小，因此，上升的高度越來越小，不會(huì)碰到鼻子.師：要是沒有阻力的話，那么鐵鎖再次擺回的高度與原先的高度相同嗎？生：相同.師：為什么？生：機(jī)械能總量沒有變化.板書：如果只有動(dòng)能和勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化時(shí)，那么機(jī)械能的總和不變，即機(jī)械能守恒.例題1（用多媒體展示）如圖所示，小球沿軌道由靜止從A處運(yùn)動(dòng)到D處的過程中，忽略空氣阻力和摩擦力，僅有動(dòng)能和勢(shì)能互相轉(zhuǎn)化，則（）A.小球在A處的動(dòng)能等于在D處的動(dòng)能B.小球在A處的動(dòng)能大于在D處的動(dòng)能C.小球在B處的機(jī)械能小于在C處的機(jī)械能D.小球在B處的機(jī)械能等于在C處的機(jī)械能解析：小球在運(yùn)動(dòng)過程中由于忽略空氣阻力和摩擦力，所以小球的機(jī)械能保持不變，只是在動(dòng)能與重力勢(shì)能之間相互轉(zhuǎn)化.由A到B和由C到B過程中重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，而由B到C和由B到D過程是動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能，在機(jī)械能保持不變的情況下，D處高度小于A處高度，故A處小球的重力勢(shì)能大于D處小球的重力勢(shì)能，所以D處小球的動(dòng)能大于A處小球的動(dòng)能，正確的選項(xiàng)只有D.答案：D水能和風(fēng)能的利用教師播放“水力發(fā)電廠”和“風(fēng)力發(fā)電廠”的照片或視頻，簡(jiǎn)單介紹我國(guó)和本地水能、風(fēng)能開發(fā)的成就，引導(dǎo)學(xué)生思考水力發(fā)電機(jī)和風(fēng)力發(fā)電機(jī)工作的時(shí)候，能量是如何轉(zhuǎn)化的.教學(xué)提示：關(guān)于自然界中“風(fēng)能”和“水能”的利用，這部分教學(xué)內(nèi)容建議利用閱讀和討論相結(jié)合的教學(xué)方式進(jìn)行，要求學(xué)生從動(dòng)能與勢(shì)能及其相互轉(zhuǎn)化的知識(shí)入手：①了解自然界中常被人們利用的機(jī)械能的種類；②了解人們是怎樣利用這些風(fēng)能和水能的，利用的價(jià)值和前景如何；③分析水輪機(jī)和風(fēng)車的工作原理和水電站堤壩的作用，討論中應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生把重點(diǎn)放在能的轉(zhuǎn)化上而不必去研究水輪機(jī)和水電站等的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié).有條件的學(xué)校，可以組織學(xué)生參觀一個(gè)小水電站.教師總結(jié)：水力發(fā)電機(jī)工作時(shí)是將水的勢(shì)能（或機(jī)械能）轉(zhuǎn)化為電能；風(fēng)力發(fā)電機(jī)工作時(shí)是將空氣的動(dòng)能（或機(jī)械能）轉(zhuǎn)化為電能.目前節(jié)約能源、開發(fā)能源是人類面臨的重大課題，而風(fēng)能和水能是自然界中最常見的環(huán)保能源.這兩種能源都有著廣闊的發(fā)展前景.教學(xué)板書課堂小結(jié)通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，我們知道了機(jī)械能的概念，通過實(shí)驗(yàn)探究我們知道動(dòng)能與勢(shì)能之間可以相互轉(zhuǎn)化.還發(fā)現(xiàn)如果只有動(dòng)能和勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化的同時(shí)，機(jī)械能的總量不變.風(fēng)能和水能在生產(chǎn)生活中應(yīng)用廣泛.教學(xué)反思1.在幫助學(xué)生理解動(dòng)能與勢(shì)能的轉(zhuǎn)化時(shí)，可以讓學(xué)生動(dòng)手動(dòng)腦做實(shí)驗(yàn)去探究，由學(xué)生自己去思考、分析.這樣既鍛煉了學(xué)生的動(dòng)手能力，同時(shí)又激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣.另外，在講到應(yīng)用時(shí)，可以讓學(xué)生根據(jù)平時(shí)的觀察，結(jié)合身邊的事例去分析，這樣能起到更好的效果.2.在引導(dǎo)學(xué)生分析教材P96《問題》中的鐵鎖為什么不會(huì)碰到鼻子時(shí)，可以設(shè)計(jì)一連串的小問題，誘導(dǎo)學(xué)生分析：能量哪里去了？是什么原因造成的？學(xué)生帶著問題去思考，這樣更加激發(fā)學(xué)生的求知欲，調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性、主動(dòng)性.適時(shí)提出：其實(shí)，總的能量是守恒的，只不過這里因克服阻力做功，轉(zhuǎn)化為內(nèi)能（以后將學(xué)），所以鐵鎖也好，滾擺也好最終停止了下來.3.我國(guó)豐富的水能、風(fēng)能、潮汐能以及這些能源的悠久利用歷史，應(yīng)成為激發(fā)學(xué)生愛國(guó)主義情感的生動(dòng)素材.節(jié)約能源、開發(fā)能源是人類面臨的重大課題，應(yīng)結(jié)合能源開發(fā)利用方面存在的問題和誘人前景，激發(fā)學(xué)生的節(jié)約、開發(fā)能源意識(shí)，關(guān)注人類文明進(jìn)步，增強(qiáng)社會(huì)責(zé)任感.教學(xué)過程中老師的疑問：教師點(diǎn)評(píng)和總結(jié)：課后·知能演練基礎(chǔ)鞏固1.高空拋物是極不文明的行為,甚至?xí)斐蓸O大危害。高處墜落的物體下落過程中()A.動(dòng)能增大 B.動(dòng)能減小C.重力勢(shì)能增大 D.機(jī)械能增大2.右圖是小球下落后壓彈簧的示意圖,a點(diǎn)是小球下落的最高點(diǎn),b點(diǎn)是彈簧自然伸長(zhǎng)點(diǎn),c點(diǎn)是彈力與重力相等的點(diǎn),d點(diǎn)是彈簧壓縮后的最低點(diǎn)。以下說法正確的是()A.a點(diǎn)的動(dòng)能最大 B.b點(diǎn)的重力勢(shì)能最大C.c點(diǎn)的動(dòng)能最大 D.d點(diǎn)的彈性勢(shì)能為零3.下列過程中,重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能的是()A.正在下落的籃球 B.拉彎的弓把箭射出C.向上墊起的排球 D.勻速下降的降落傘4.跳遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)的各階段如圖所示,則運(yùn)動(dòng)員()A.經(jīng)過最高點(diǎn)時(shí)動(dòng)能為零B.落地點(diǎn)時(shí)重力勢(shì)能最小C.起跳后升空的過程中,重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能D.起跳點(diǎn)處的機(jī)械能小于最高點(diǎn)處的機(jī)械能5.如圖所示,小明沿滑道從頂端勻速下滑的過程中,小明的()A.重力勢(shì)能減小,機(jī)械能減小B.動(dòng)能不變,機(jī)械能不變C.重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能D.重力勢(shì)能不變,機(jī)械能減小6.如圖所示,彈簧的一端固定在豎直墻壁上,另一端連接一個(gè)小球。小球在A點(diǎn)時(shí)彈簧處于原長(zhǎng),向左推動(dòng)小球?qū)椈蓧嚎s至B點(diǎn)后松手,小球在水平光滑地面BC間來回運(yùn)動(dòng)。不計(jì)空氣阻力,下列說法正確的是()A.小球在A點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能大小等于小球在C點(diǎn)時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能大小B.小球從B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)至A點(diǎn)的過程,小球的動(dòng)能與彈簧的彈性勢(shì)能都增加C.小球從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)至C點(diǎn)的過程,彈簧的彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為小球的動(dòng)能D.小球從C點(diǎn)運(yùn)動(dòng)至B點(diǎn)的過程,彈簧的彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為小球的動(dòng)能7.運(yùn)動(dòng)員借助手中的撐竿跳高時(shí),要比徒手跳高得多,這是因?yàn)閾胃偷哪苻D(zhuǎn)化為運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)能。在運(yùn)動(dòng)員上升的過程中,他的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為能。

能力提升8.右圖是足球從A處落到地面后反復(fù)彈起落下的示意圖,圖中虛線為足球的運(yùn)動(dòng)軌跡。以下說法正確的是()A.從A點(diǎn)到E點(diǎn)的過程中機(jī)械能守恒B.從C點(diǎn)到D點(diǎn)的過程中重力勢(shì)能變大C.從D點(diǎn)到E點(diǎn)的過程中彈性勢(shì)能變大D.D點(diǎn)的機(jī)械能大于E點(diǎn)的機(jī)械能9.2023年12月9日,朱雀二號(hào)遙三運(yùn)載火箭將搭載的鴻鵠衛(wèi)星、天儀33衛(wèi)星及鴻鵠二號(hào)衛(wèi)星順利送入預(yù)定軌道,下面說法正確的是()A.運(yùn)載火箭加速升空過程中,衛(wèi)星動(dòng)能減小B.運(yùn)載火箭加速升空過程中,衛(wèi)星重力勢(shì)能減小C.運(yùn)載火箭加速升空過程中,衛(wèi)星機(jī)械能不變D.運(yùn)載火箭加速升空過程中,衛(wèi)星機(jī)械能增加10.圖甲中過山車從A點(diǎn)出發(fā),先后經(jīng)過B、C、D、E點(diǎn)。圖乙是過山車在B、C、D、E點(diǎn)的動(dòng)能和重力勢(shì)能大小的示意圖,則下列對(duì)于過山車的能量描述中,正確的是()甲乙A.當(dāng)過山車運(yùn)動(dòng)到E點(diǎn)時(shí),它的動(dòng)能最大B.在B點(diǎn)時(shí)的重力勢(shì)能與E點(diǎn)的動(dòng)能相等C.在BC之間,重力勢(shì)能完全轉(zhuǎn)化為動(dòng)能D.在整個(gè)過程中,過山車的機(jī)械能都守恒11.2023年7月28日,第31屆世界大學(xué)生夏季運(yùn)動(dòng)會(huì)在成都隆重開幕。右圖是我國(guó)運(yùn)動(dòng)健兒在跳高比賽中的場(chǎng)景。關(guān)于跳高運(yùn)動(dòng)員的能量,下列結(jié)論正確的是()A.助跑過程中,動(dòng)能保持不變B.助跑過程中,機(jī)械能總量保持不變C.起跳后的上升過程中,重力勢(shì)能增大D.越過橫桿后的下降過程中,動(dòng)能保持不變12.2023年12月30日8點(diǎn)13分,我國(guó)在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心使用長(zhǎng)征二號(hào)丙運(yùn)載火箭,成功將衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)試驗(yàn)衛(wèi)星發(fā)射升空,衛(wèi)星順利進(jìn)入預(yù)定軌道,發(fā)射任務(wù)獲得圓滿成功。如圖所示的衛(wèi)星沿橢圓軌道繞地球運(yùn)行,離地球最近的一點(diǎn)叫近地點(diǎn),最遠(yuǎn)的一點(diǎn)叫遠(yuǎn)地點(diǎn),它在大氣層外運(yùn)行,不受空氣阻力,則下列說法正確的是()A.衛(wèi)星從遠(yuǎn)地點(diǎn)運(yùn)行到近地點(diǎn),重力勢(shì)能增大,動(dòng)能減小,機(jī)械能守恒B.衛(wèi)星從遠(yuǎn)地點(diǎn)運(yùn)行到近地點(diǎn),重力勢(shì)能減小,動(dòng)能增大,機(jī)械能守恒C.衛(wèi)星從近地點(diǎn)運(yùn)行到遠(yuǎn)地點(diǎn),重力勢(shì)能增大,動(dòng)能增大,機(jī)械能不守恒D.衛(wèi)星從近地點(diǎn)運(yùn)行到遠(yuǎn)地點(diǎn),重力勢(shì)能減小,動(dòng)能減小,機(jī)械能不守恒13.如圖所示,將小球從一光滑斜槽軌道(OAB)O點(diǎn)自由滾下,依次經(jīng)過A、B兩點(diǎn)到達(dá)C點(diǎn)(忽略空氣阻力),設(shè)A、B兩點(diǎn)的機(jī)械能分別為EA和EB,則EA(選填“>”“=”或“<”)EB。當(dāng)小球從B點(diǎn)做斜拋運(yùn)動(dòng)到達(dá)最高點(diǎn)C時(shí),假設(shè)小球所受的外力全部消失,則小球?qū)?選填“沿a軌跡運(yùn)動(dòng)”“沿b軌跡運(yùn)動(dòng)”“沿c軌跡運(yùn)動(dòng)”或“保持靜止”)。

思維拓展14.小靜觀看臺(tái)球比賽時(shí)發(fā)現(xiàn):有時(shí)運(yùn)動(dòng)的白球去撞擊一個(gè)靜止的球后,白球會(huì)立即靜止在碰撞時(shí)的位置,而被撞的球似乎接替了白球,沿白球原來的運(yùn)動(dòng)方向,以幾乎相同的速度向前運(yùn)動(dòng),小靜據(jù)此設(shè)計(jì)了如圖乙所示的實(shí)驗(yàn)裝置,探究動(dòng)能與勢(shì)能轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移時(shí)的規(guī)律。請(qǐng)回答以下問題:(1)A球從斜面滑下的過程中,能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能。

(2)B球由靜止變?yōu)檫\(yùn)動(dòng)是因?yàn)锽球在碰撞中獲得了能。

(3)小靜在實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn):撞擊后,B球在斜面上能達(dá)到的最高高度h2小于A球原有的下落高度h1。她猜想這可能是小球運(yùn)動(dòng)過程中克服做功造成的。為了驗(yàn)證這一猜想,小靜操作如下:

A.控制A球從斜面上的自由滾下;

B.改變小球運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌的粗糙程度,并記錄B球在斜面上能達(dá)到的最大高度h2。小靜在多次實(shí)驗(yàn)后發(fā)現(xiàn):導(dǎo)軌越光滑,摩擦力越小,h2的大小h1的大小。由此可推論得出:在動(dòng)能與勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化過程中,若沒有摩擦阻力影響,物體的機(jī)械能(選填“變小”“不變”或“變大”)。

參考答案【課后·知能演練】1.A2.C3.A4.B5.A6.A7.彈性勢(shì)重力勢(shì)8.D9.D10.B11.C12.B13.=沿a軌跡運(yùn)動(dòng)14.(1)重力勢(shì)(2)動(dòng)(3)摩擦力同一高度接近不變解析(1)A球從斜面滑下的過