资源简介

(共27张PPT)
第十一章 功和机械能
第4节 机械能及其转化
教学分析
课前准备
学习目标
1.了解动能和势能的相互转化。
2.举例说明机械能和其他形式能量的相互转化。
3.初步了解机械能守恒的含义。
课前准备
教学分析
学习重点 ：知道机械能的概念，了解动能和势能的相互转化。
学习难点 ：解释有关动能和势能相互转化的简单物理现象。
学习方法 ：学生自主实验，解决教师的提问，分析归纳得出结论。
相关准备：多媒体课件 、滚摆、小球、斜面、弹簧、皮球、查阅过山车的资料、观看相关的视频。
教学内容
01
情境引入
02
互动新授
03
巩固拓展
04
课堂小结
点我喔
情境引入
想一想
你坐过过山车吗 在游乐场游玩，当你乘坐以 100km/h的速度狂奔着翻山越岭的过山车时，那惊心动魄的刺激和新奇的体验， 一定会让你尖叫不断!
不过，你注意过吗 过山车在高低起伏的“山路”上纵横驰骋时，并不需要引擎来推动。在惊心动魄的尖叫后，你是否思考过这是怎么回事呢
互动新授
知识点一 机械能
想一想
什么叫动能、重力势能、弹性势能 它们的大小各由什么因素决定
互动新授
说明：
动能和势能(重力势能和弹性势能)统称为机械能。它是以机械运动来做功的方式显示其存在的一种能量，是最常见的一种形式的能量。
互动新授
问题一：一个物体可以既有动能，又有势能。右图中水库大坝中呼啸而出的水，具有哪些能量呢
动能和重力势能
问题二：由大坝上游流到坝底的水，与从坝上流下前， 它的重力势能有没有变化 它的动能发生变化了吗
由于高度及流速的变化，重力势能变小了，动能变大了。
在自然界中，像这样动能和势能变化的事例很多，下面就让我们利用桌上的滚摆来研究这一问题吧!
想一想
互动新授
知识点二 机械能及其转化
动能与重力势能之间的转化
认识装置
互动新授
进行实验
观察滚摆的运动过程。
实验现象：
捻动滚摆的轴，使滚摆上升到顶点时，当滚摆被松开，开始旋转下降；当悬线完全松开，滚摆不再下降时，滚摆又开始缠绕 悬线使滚摆上升，不断旋转下去。
互动新授
想一想
滚摆在顶点时具有什么能 当滚摆向下运动时动能和重力势能分别是怎样变化的 减小的重力势能哪里去了 增加的动能又来源于哪里 反之，滚摆向上运动时呢
总结：通过观察可以发现，滚摆在下落的过程中， 高度减小，速度增大，重力势能转化为动能；滚摆在上升过程中，高度增大，速度减 小，动能转化为重力势能.
说明：动能和重力势能是可以相互转化的。
互动新授
最低点
最高点
初始态
具有重力势能
重力势能减小，动能增大
动能最大，重力势能最小
动能减小，重力势能增大
重力势能最大
理解转化过程
互动新授
动能与弹性势能之间的转化
认识装置
互动新授
进行实验
观察小球的运动过程和弹簧的形变情况。
实验现象：小球从斜面上滚下来，如图1和图2，高度变小，重力势能减小，速度变快，动能增大，所以此过程是重力势能转化为动能；在小球与弹簧碰撞后，如图2和图3，小球速度减小，动能变小，但此时弹簧受到小球的挤压作用，发生弹性形变，因而弹性势能变大，所以这个过程是动能转化为弹性势能。
总结：动能和弹性势能是可以相互转化的。
互动新授
皮球从手中下落再弹跳起来
想一想
皮球从手中下落再弹跳起来，其中的能量是如何转化的？
说明：皮球从手中下落时重力势能最大，下落过程中重力势能减小，动能增大，刚接触地面时动能减小，弹性势能增大；被弹起时弹性势能最大，弹性势能转化为动能，皮球弹起，在上升过程中，动能减小，转化成重力势能。
互动新授
皮球被地面弹起后不能再回到原来的高度，这是什么原因呢
说明：皮球被地面弹起后不能再回到原来的高度，是因为皮球所具有的机械能在转化过程中有一部分克服空气阻力做功，要消耗一部分机械能，使得皮球反弹后的重力势能小于开始时的重力势能，所以反弹后的高度小于开始时的高度。
总结：在能的转化过程中，如果有能的消耗，机械能就不会守恒。
想一想
互动新授
知识点三 水能和风能的利用
水能的利用
在地球上，海水朝夕涨落，江河日夜奔腾。海水涨落和江河的奔腾都具有大量的动能。
早在一千九百多年前，我们的祖先就制造了木制的水轮，利用流水冲击水轮转动带动水磨来碾谷子、磨面。流水的动能通过带动水轮转动转化为水轮的动能。
互动新授
分析教材P98 图11.4-4水电站剖面图。
在河流上流选择合适的地方修筑拦河坝，提高上游水位，水位越高、水量越大，水具有的重力势能也就越大 。当水流下时转化成的动能也就越大 。水通过进水闸门和导管流下来带动水轮机工作，从而带动发电机发电。
思考：由上面的分析，我们思考一下，水电站的水轮安装在什么位置最恰当
由于物体的动能大小取决于物体的质量和运动速度，所以水轮安装在水流量大、流速大的地方最恰当。
试一试
互动新授
风能的利用
地球上除了水能可以利用外，风能也能利用。我国早在两千多年前就开始利用风来驱动帆船航行。至少在一千七百年前就已经能利用风来推动风车做功。
风力吹动风帆航行
风力发电
互动新授
风力发电机的工作原理：
风车安装在高铁架上端的水平轴 上，轴可以随风转动，它的尾翼能使风车迎着风吹来的方向。风车转动，可带动发电 机或其他机器工作。
互动新授
请同学们分析一下，水力发电与风力发电有何优点和缺点
优点：利用比较简单，成本低廉，不会造成污染。
缺点：水力发电受自然条件影响大，一次性投资大，事故后果严重，对环境、生态影响较大；风力发电风能不稳定，也不便于储存。
想一想
既然大家已经知道了不同形式的机械能之间是可以相互转化的， 下面就请分析一下课前提到的“过山车”吧!
总结：
在一定的条件下，不同形式的机械能之间是可以相互转化的，当只有动能和势能之间的相互转化 时，机械能的总量不变。过山车就是利用重力势能和动能之间的相互转化，才得以 在“山路”上爬上爬下、畅通前行的。
巩固拓展
试一试
当你乘上过山车时，借着机械的作用，过山车被带到很高的位置。相对于地面而言，过山车被举得很高，其质量又大，因此过山车具有了很大的重力势能。达到最高点后，过山车便开始下滑。在此过程中，过山车的高度降低，重力势能减小，转化为动能，所以过山车的速度逐渐增加，跑得越来越快，到达山谷的最低处时，重力势能达到最小，动能达到最大，速度达到最快；然后转而爬坡(上升)，此过程中过山车的位置越来越高，重力势能逐渐增大，速度减慢，动能减小，动能又开始转化为重力势能。当过山车冲上第二个山头，增大的重力势能又开始转化为动能 ……
巩固拓展
巩固拓展
思考1：如同“皮球被地面弹起后不能再回到原来的高度”这个问题一 样，过山车存不存在这样的问题呢
说明：过山车在飞驰的过程中，要克服机件之间的摩擦做功， 有一部分机械能被消耗了，所以过山车的机械能也会越来越小。
思考2：怎么解决这个问题呢
说明：基于此，过山车轨道的第一个“山”是最高的，之后的“山”依次变矮。只有这样的设计，才能保证过山车载着我们在“山峰”和 “深谷”间飞速旋转、呼啸前行。
巩固拓展
阅读教材 P99 “科学世界”,了解抽水蓄能电站工作过程中的能量转化。
自主阅读
课堂小结
3. 只有动能和势能相互转化，则机械能的总和不变，即机械能是守恒的。
注意：在动能和势能相互转化的过程中，如果没有机械能与其他形式的能之间的转化，即没有空气阻力和摩擦等原因造成的机械能的损失，机械能的总量是保持不变的。
学习了机械能以及机械能之间的转化关系。
①机械能：在物理学中，把动能、重力势能和弹性势能统称为机械能。
②一定条件下，动能和势能之间可以相互转化。
2.通过实验探究我们知道动能与重力势能之间可以相互转化、动能与弹性势能之间也可以相互转化。
下节课，再见！

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