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第十章 机械能、内能及其转化
第一节 机械能
1.知道动能、势能和机械能的概念。
2.在探究实验中理解影响动能、势能的因素。
3.用能量的初步知识理解分析简单的实际问题。
4.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】探究动能和势能的影响因素。
【难点】解释有关动能和势能相互转化的简单物理现象。
一、新课导入
【播放视频】洪水来袭的震撼场面。
问：（1）大家看完视频，感觉洪水可怕吗？
（2）你认为洪水是否具有能量
（3）那什么是能量呢？今天我们就来学生有关能量的知识。
二、新知探究
物理中的能量与功有着密切的关系：
（1）风吹动海上的帆船
问：谁对谁做了功？
答：风对帆船做了功，我们就说风具有能量。
问：如果风吹来时，海面上没有帆船，那风还是否具有能量？
答：仍然具有能量。
（2）水流冲走了石块
问：谁对谁做了功？
答：水对石块做了功，我们就说流动的水具有能量。
问：如果河流中没有石块，那水流还是否具有能量？ 答：仍然具有能量。
（3）滚动的钢球推走了木块
问：谁对谁做了功？
答：钢球对木块做了功，我们就说钢球具有能量。
问：如果钢球的前方没有木块，那它还是否具有能量？
答：仍然具有能量。
（一）能量
1.定义：物体能对外做功，我们就说这个物体具有
能量，简称能。
2.一个物体能够做的功越多，它具有的能就越大。
3.单位：焦耳（J）。
（二）动能
【课件展示】
（1）使风车转动的风 （2）流动的水
（3）行驶的汽车 （4）奔跑的骏马
问：它们有什么的共同的特点？
答：它们都在运动，它们都具有能。
【总结】我们把像它们这样，由于运动而具有的能量叫作动能。
【板书】物体由于运动具有的能量。
1.动能是有大小的，你认为动能的大小可能与什么
因素有关？
学生猜想：速度和质量。
然后讨论设计实验方案，学生积极讨论后，让小组的代表发言分享讨论结果。
（1）采取什么探究方法
（2）比较动能大小的标准是什么？
（3）如何设计实验过程？
2.学生分组进行实验
请两组同学上讲台，展示实验过程，分别展
示动能与速度的关系、动能与质量的关系，并得
出实验结论。
结论：（1）质量一定时，物体的运动速度越大，动能就越大。
（2）物体的运动速度一定时，质量越大，其动能就越大。
（三）势能
1.我们已经知道了运动的物体具有动能，那教室地
面上的花盆具有动能吗？你怕它吗？
答：没有动能，不怕。
把花盆举高在一个学生的头顶，学生下意识躲了一下。
问：你为什么要躲啊？
答：怕它掉下来。
问：这个同学害怕这个花盆，你们认为这个被举高的花盆是否具有能量？那这个能量是动能吗？
由此得出：这个能量是由于花盆被举高而具有的，叫作重力势能。
【板书】物体由于被举高而具有的能量叫作重力势能。
问：重力势能和什么因素有关呢？
学生猜想：被举高度和质量。
引导学生设计实验，并进行展示。
结论：（1）质量一定时，物体被举的高度越高，重力势能就越大。
（2）物体被举高度一定时，质量越大，其重力势能就越大。
2.拿出一个弹弓，拉开并对准一个同学。这个同学
立刻躲开了。
问：你为什么要躲啊？
答：怕弹到自己。
问：说明被拉长的弹弓具有能量。这个能量是动能吗？是重力势能吗？
答：都不是。它是由于物体发生弹性形变而具有的能量。
【板书】物体由于发生弹性形变而具有的能量。
问：那弹性势能的大小跟什么因素有关呢？
学生猜想：与弹性形变程度有关。
学生设计实验进行探究。
结论：弹性势能大小与弹性形变的程度有关，弹性形变的程度越大，弹性势能就越大。
（四）机械能
1．动能、势能统称为机械能。
2．物体具有机械能的总量等于动能、势能两种能量之和。
（五）机械能的转化
【播放视频】实验1：滚摆实验。
分析滚摆在下降和上升过程中，动能和势能的变化。
引导学生观察实验中的现象并分析解释：下降过程中，滚摆质量不变，高度降低，重力势能就变小，滚摆转动速度变大，动能增大；上升过程中，滚摆质量不变，滚摆转动速度变小，动能减小，高度升高，重力势能变大。
结论：动能和重力势能可以相互转化。
【播放视频】实验2：单摆实验。
引导学生分析单摆从A点到B点再到C点能量的转化，重点分析摆球运动到最高点时的速度为零。
综述上述两个实验，说明动能和重力势能是可以相互转化的。
（六）机械能守恒
【提出问题】以上机械能转化的例子中，机械能都会变少，有没有机械能不变的时候呢？
大量事实和研究表明：如果只有动能和势能的相互转化，尽管动能、势能的大小会变化，但机械能的总量不变。
【板书】机械能守恒：当只有动能和势能互相转化时，机械能总量不变。
三、课堂小结
四、课堂训练
1.讨论并回答下列问题。
（1）体育课上同学将篮球传给你，篮球低速飞过来和高速飞过来，接住篮球时你身体的感觉会有什么不同？这是为什么？
（2）你从楼下走过时，看见楼上阳台边缘放着一些花盆，花盆放得很靠外，会使你感到危险。而当这些花盆放在路旁地面上时，就不会使你感到危险。这是为什么？
（3）弹弓的橡皮条被拉伸的弹性形变越大，弹丸被射得就越远。这是为什么？
（1）篮球低速飞过来，接住篮球时，篮球对你的冲击力较小，高速飞过来接住篮球时对你的冲击力较大，手臂可能会更疼痛。因为物体运动速度越大，动能越大。
（2）楼上阳台边缘的花盆具有重力势能，掉下时重力势能转化为动能，会对人产生危险，放在路旁地面上的花盆没有重力势能，对人没有危险。
（3）弹性形变越大说明弹弓的弹性势能越大，弹丸被射出去后的动能就越大。
2.下列现象或过程中，动能和势能是如何变化的？
（1）骑自行车下坡，不蹬脚踏板，车速却越来越大。
（2）跳水运动员从起跳到落入水中的过程。
（3）撑竿跳运动员从开始撑竿到越杆的过程。
（1）重力势能转化为动能。
（2）起跳时，跳板的弹性势能转化为运动员的动能，动能再转化为重力势能；下降过程人的重力势能转化为动能。。
（3）开始撑竿时，动能转化为弹性势能，撑竿恢复时，弹性势能转化为动能，运动员上升时，动能转化为重力势能，运动员下落时，重力势能转化为动能。
3.图10.1-11所示是一种蹦极游戏的情景，游戏者将一根有弹性的绳子一端系在身上，另一端固定在跳台上。图中a点是弹性绳自然下垂时绳下端的位置，b点是游戏者到达最低点时绳下端的位置。在游戏者由静止离开跳台到降至最低点的过程中，下列说法正确的是（ BC ）
A.游戏者的动能一直在增加
B.游戏者的重力势能一直在减少
C.弹性绳下端到b点时，游戏者的动能为零
D.弹性绳下端从a点运动到b点的过程中，弹性绳的弹性势能先增大后减小
4.乒乓球从高处自由下落，经地板反弹后再跳起的最大高度总小于原来下落时的高度，这是为什么？怎样抛出乒乓球，才能使它弹跳到高于抛出时的位置？先动手做一做，再用能量转化的观点加以说明。
（1）因为乒乓球在下落的过程中和碰撞过程中，需要克服空气摩擦阻力来做功和能量损耗，消耗掉一部分能量，所以乒乓球从高处自由下落，经地板反弹后再跳起的最大高度总低于原来下落时的高度；
（2）用力向下打乒乓球，就给了乒乓球一个初速度，也就有了初动能，在碰撞过程中会有能量的损失，但如果你给的初动能大于这个能量损失，即能量补给大于能量损失，那么球弹到原先高度时（这时重力势能与下落时是相同的），球仍具有能量，所以还会向上运动，弹到高出原来的高度。
本节课通过学生对一些实例的探讨、分析归纳，认识到各种形式的能量可以相互转化，能量可以发生转移，有利于培养学生的分析、归纳、总结能力。

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