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第十一章 功和机械能
11.4 机械能及其转化
教学目标：
1.物理观念：
（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。
（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互相转化。
2.科学思维：
认识机械能及其转化。
3.科学探究：
通过观察和实验，认识动能和势能之间的相互转化的过程。
4.科学态度与责任：
（1）通过水能和风能的利用，知道人类如何利用机械能的转化与守恒解决实际问题。提高运用机械能转化与守恒观点分析力学问题的意识。
（2）查阅资料，了解我国古代水磨、水碓等机械。
教学重点：动能和势能之间的相互转化。
教学难点：能量转化与守恒的应用。
教学课时：1课时
教学用具：多媒体、滚摆、小球、细线、支架、铁锁。
教学互动设计：
1、 创设情景，导入新课
2023年5月2日，中央电视台《军事纪实》播放的升空即战斗 制胜海空的“飞鲨”勇士。从甲板起飞的战斗机具有什么能量？空中加油机具有什么能量？
我国的航母辽宁舰、山东舰、福建舰，未来的人民海军，是大有可为的，中国在维护世界和平方面，也是大有可为的。
高空飞行的火箭炮具有什么能量？这些能量会发生什么变化？
二、新课讲授，师生互动
一切运动的物体都具有动能，物体的质量越大，运动速度越大，物体具有的动能越大。
物体由于受重力并都具在一定高度时所具有的能叫做重力势能。物体的质量越大，位置越高，物体具有的重力势能越大。
物体由于发生弹性形变而具有的能叫做弹性势能。物体的弹性形变越大，物体具有的弹性势能越大。
空中飞行的飞机因为运动它具有动能，又因为它处于高空而具有重力势能。跳高运动员具有动能和重力势能。
空中飞行的飞机因为运动它具有动能，又因为它处于高空而具有重力势能。把这两种能量加在一起，就得到它的总机械能。
（一）机械能及其转化
一个物体从高处下落，物体的重力势能就转化成它的动能；弯弓射箭时，弓的弹性势能转化成动能。
蹦床运动员从高处落下，在与蹦床面将要接触时，具有一定的动能，与蹦床接触后，床面发生弹性形变，运动员的动能转化为蹦床的弹性势能。可见，动能和势能可以相互转化。
想想做做
1.观察滚摆的运动，讨论滚摆在运动过程中动能和势能是如何转化的。
滚摆下降时，它的动能越来越大，重力势能越来越小，重力势能转化为动能。
滚摆上升降时，它的重力势能越来越大，动能越来越小，动能转化为重力势能。
2.分析小球在摆动过程中动能和势能的相互转化。
小球从A点到B点，下降时，它的动能越来越大，重力势能越来越小，重力势能转化为动能。在最低点B处动能最大。
小球从B点到C点，上降时，它的重力势能越来越大，动能越来越小，动能转化为重力势能。在最高点C处重力势能最大。
大量研究结果表明，如果只有动能和势能的相互转化，尽管动能、势能的大小变化，但机械能的总和不变，或者说，机械能是守恒的。
想想做做
把一个铁锁用绳子悬挂起来，将铁锁拉倒自己的鼻子附近，稳定后松手，铁锁向前摆去。
想想看，铁锁摆回时会打到你的鼻子吗？
铁锁摆回时不会打到你的鼻子。由于机械能守恒。最高处动能为零，全部转化为重力势能且和原有的重力势能相等。（不考虑空气阻力）
（二）水能和风能的利用
地球上，海水朝夕涨落，江河日夜奔腾；有时微风拂面，有时狂风劲吹。从能量的角度来看，自然界的流水和风都具有大量的机械能的天然资源。我们的祖先很早就开始利用水能和风能了。
水磨利用流水的动能转化为水轮的动能，传给水磨做功。
水碓利用流水的动能转化为水轮的动能，传给水碓做功。
让水流冲击水轮，用来汲水，磨粉；船靠风力鼓起帆来推动它航行。
水车轮幅直径大的20米左右，小的也在10米以上，可提水高达15-18米。大水车可灌溉农田六、七百亩，小的也可灌溉一、二百亩。水车省工、省力、省资金，在古代是最先进的灌溉工具了。
到19世纪，人类开始利用水能发电。人们修筑拦河坝来提高上游水位，在坝底安装水轮机，发电机装在水轮机上面，它们的轴连在一起，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，能发出的电就越多。
风能也能发电，风吹动风车，可以带动发电机发电，单个风力发电机输出的功率较小，在风力资源丰富的地区，可以同时安装几百台风力发电机，组成“风车田” ，联在一起供电。
三、总结反思，超越自我
1. 动能、重力势能和弹性势能统称为机械能：一个物体可以既有动能，又有势能。
2. 机械能及其转化：物体下落，重力势能转化为动能；物体上升，动能转化为重力势能。只有动能和势能相互转化时，机械能是守恒的。
3. 水能和风能的利用。流动的水和风是具有大量机械能的天然资源。我们的祖先很早就开始利用水能和风能了。修筑拦河坝，提高上游水位，增加水的重力势能。水力发电、风力发电。
四、板书设计，整合提升
1. 动能、重力势能和弹性势能统称为机械能：一个物体可以既有动能，又有势能。
2. 机械能及其转化：物体下落，重力势能转化为动能；物体上升，动能转化为重力势能。只有动能和势能相互转化时，机械能是守恒的。
3. 水能和风能的利用。流动的水和风是具有大量机械能的天然资源。我们的祖先很早就开始利用水能和风能了。修筑拦河坝，提高上游水位，增加水的重力势能。水力发电、风力发电。
五、大海扬帆，尝试远航
1. 下列说法不正确的是（ ）
A. 动能、重力势能和弹性势能统称为机械能
B. 一个物体可以既有动能，又有势能
C. 飞行的飞机既有动能，又有势能
D. 流水只具有动能
2．下列说法不正确的是（ ）
A. 滚摆上升过程中重力势能增大
B. 滚摆在最高点的动能为零
C. 滚蛋在最低点的动能为零
D. 滚摆下降过程中重力势能转化为动能
3．小明荡秋千过程中，下列说法正确的是（ ）
A.上升过程动能转化为重力势能
B.在最高点重力势能为零
C.在最低点动能为零
D.在荡秋千的整个过程中机械能守恒
4．小明荡秋千过程中，下列说法正确的是（ ）
A.上升过程动能转化为重力势能
B.在最高点重力势能为零
C.在最低点动能为零
D.在荡秋千的整个过程中机械能守恒
5．骑自行车下坡时，人不蹬车，车速也会加快，这是因为（ ）
A.人与车的动能保持不变
B.人与车的重力势能不断增大
C.人与车的机械能不断增大
D.人与车的重力势能转化为动能
参考答案1.D；2.C；3.A；4.D；5.D。
六、作业：P72.T2
课外作业P72T1、T3、T4 。
教学反思：
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
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