人教版8下物理11.4机械能及其转化（导学案）（解析版）

人教版八年级物理（下册）第十一章功和机械能第4节机械能及其转化（导学案）【学习目标】1、知道动能、重力势能和弹性势能统称为机械能；理解动能和势能的转化，机械能守恒；2、通过观察和实验，理解动能和势能之间的相互转化的过程。能解释与机械能转化相关的现象；3、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。【学习重难点】学习重点：动能和势能的相互转化学习难点：机械能守恒【学习过程】学习任务一：机械能及其转化思考1：举出生活中同时具有动能和势能的事例。思考2：空中飞行的飞机具有什么能？【小结】一、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。学生活动1：将滚摆卷起后释放，观察现象，回答以下问题：①滚摆在最高处时具有什么能？②释放后观察滚摆的高度、速度、质量的变化。③分别分析滚摆下降和上升过程中动能、势能的变化情况。④动能和重力势能之间是否能够相互转化？学生活动2：将单摆的摆球置于A处，然后释放。摆球就能够在A、B、C之间来回摆动。观察现象，回答以下问题：①摆球在哪些位置高度最高？②摆球在哪些位置速度最大？③分析摆球从A～B运动过程中，动能、势能的变化情况。④分析摆球从B～C运动过程中，动能、势能的变化情况。演示活动2：想一想，从鼻尖释放的铁锁，会再次打到鼻尖吗？

实验发现不会再次达到鼻尖，而且铁锁会慢慢停下来，这是为什么？这个过程中中铁锁的机械能发生了什么变化？追问：如果没有摩擦和空气阻力，机械能的总量还会不会变化？【小结】3、动能与重力势能能相互转化。4、动能与弹性势能能相互转化。5、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。（如果没有摩擦和空气阻力，则机械能的总量保持不变）学生活动3：阅读课本“科学世界”，了解人造地球卫星在运行过程中发生的动能和势能的相互转化。思考并回答以下问题：①卫星运行过程中机械能是否守恒？②卫星从远地点向近地点运动时重力势能、动能、速度分别怎么变化？③卫星在什么时候动能最大？什么时候重力势能最大？【及时反馈1】1．荡秋千是中小学生喜欢的游戏，如图为荡秋千的简化模型。甲、乙为两水平线，摆球从A点由静止释放，到达D点后返回，B、C两点等高，下列说法正确的是（）

A．球在A、D两点的重力势能相等 B．球从O点到D点的过程中动能增加C．球在B、C两点的机械能相等 D．球在摆动的过程中机械能逐渐减少【答案】D【详解】A．A、D两点高度不同，A点的重力势能大于D点的重力势能，故A错误；B．球从O点到D点的过程中，质量不变，速度减小，动能减小，故B错误；CD．摆球从A点由静止释放，到达D点后返回，观察图可知，D点高度低于A点，说明摆球摆动过程受到阻力的作用，需要克服阻力做功，机械能将减小，所以小球在B、C两点的机械能不相等，故C错误，D正确。故选D。2．如图所示是2023年2月23日19时49分，我国在西昌卫星发射中心使用长征三号乙运载火箭，成功将中星26号卫星发射升空。长征三号乙运载火箭在加速升空过程中，卫星的机械能的变化，下列说法正确的是（）A．动能不变，重力势能增加，机械能增加B．动能减少，重力势能减少，机械能减少C．动能增加，重力势能增加，机械能增加D．动能增加，重力势能减少，机械能不变【答案】C【详解】动能的大小与物体的质量和速度有关，重力势能的大小与物体的质量和高度有关，长征三号乙运载火箭在加速升空，速度增大，所以动能增加，升空过程中高度增大，所以重力势能增加，机械能等于动能和重力势能的和，所以机械能增加。故选C。学习任务二：水能和风能观看图片：认识自然界存在的机械能。分析：水能和风能是水或者空气因为运动或者位置高而具有的机械能。播放图片：展示古代人民对于水能和风能的利用思考：介绍水力发电站和风力发电站中的能量转化是怎样的？【总结】二、水能和风能：水和风的机械能在水（风）力发电站，将水（风）的机械能转化为电能。【课堂小结】【课堂检测】1．如图所示，小红用平行于斜面的拉力把物体从A点匀速拉至B点，忽略摩擦和空气阻力，以物体为研究对象，下列图像正确的是（）

A．

B．

C．

D．

【答案】B【详解】A．图中s-t图像时一条水平的直线，表示物体静止不同，故A错误；B．图中表示动能一直不变，物体被推动过程中质量不变，速度大小不变，动能大小不变，故B正确；C．物体推动过程中质量不变，高度不断上升，重力势能变大，图中表示重力势能一直不变，故C错误；D．物体的动能不变，重力势能变大，机械能为动能与势能的总和，则机械能不断变大，图中表示机械能一直不变，故D错误。故选B。2．一辆洒水车在马路上匀速前进并洒水，则洒水车的（）A．动能减小，重力势能减小 B．动能不变，重力势能不变C．动能减小，重力势能增大 D．动能增大，重力势能减小【答案】A【详解】动能的大小与质量和速度有关，洒水车在马路上匀速前进并洒水，洒水车的速度不变，质量减小，所以动能减小；重力势能的大小与高度和质量有关，洒水车的高度不变，质量减小，所以洒水车的重力势能减小，故A符合题意，BCD不符合题意。故选A。3．2022年4月23号，中国官方媒体放出一段视频，显示055型驱逐舰从垂直发射单元发射了一枚神秘的新型导弹。这枚导弹起飞后不久，就立刻大角度转弯，向着几乎平行于地面的方向飞远了，所以有些人也认为，这可能是一种超远程防空导弹。在导弹加速升空的过程中，下列说法正确的是（）A．动能增大，势能减小，机械能不变B．动能不变，势能增大，机械能增大C．动能增大，势能增大，机械能增大D．动能减小，势能增大，机械能不变【答案】C【详解】在导弹加速升空的过程中，质量不变，速度变大，高度升高，动能增大，重力势能增大，机械能是动能与重力势能的总和，则机械能增大，故ABD错误，C正确。故选C。4．如图所示，小球沿光滑的竖直放置的轨道由A点静止向D点运动的过程中，不计空气阻力，下列关于小球说法正确的是（）A．在A点的动能最大 B．通过B时的速度比通过C时小C．在C点比在D点的动能大 D．在A点的重力势能比D点大【答案】C【详解】A．小球由A点静止向D点运动，则小球在A点的速度为零，动能为零，故A错误；B．因为轨道是光滑的，没有摩擦，不计空气阻力，所以小球的机械能守恒，则小球在B点和C点的机械能相等；由图可知，B点的高度小于C点，则小球在B点的重力势能小于C点；不考虑弹性势能时，动能等于机械能减去重力势能，所以小球在B点的动能大于C点，则小球通过B时的速度比通过C时大，故B错误；C．由B项可知小球在C点和D点的机械能相等；由图可知，C点的高度小于D点，则小球在C点的重力势能小于D点；因动能等于机械能减去重力势能，所以小球在C点比在D点的动能大，故C正确；D．由图知D点与A点的高度相同，所以小球在A点的重力势能与D点相等，故D错误。故选C。5．小球从粗糙轨道的第一段最高点A由静止下滑，经过点B，到达轨道的最低点C，再沿轨道上升到达第二段的最高点D（D点未画出），如图所示（轨道未画全，忽略空气阻力）。（1）小球从A点下滑至C点的过程中，重力势能____________（选填“增大”或“不变”或“减小”）；（2）D点___________比B点高（选填“可能”或“不可能”）；（3）小球从A到D的过程中，小球的机械能大小会____________（选填“增大”或“不变”或“减小”）。

【答案】减小可能减小【详解】（1）[1]小球从A点下滑至C点的过程中，质量不变，高度变低，重力势能减小。（2）（3）[2][3]因为小球从粗糙轨道上运动，此过程中小球克服摩擦做功，部分机械能转化为内能，因此小球从A到D的过程中，小球的机械能会减小，D点位置会比A点要低，但可能比B点高。6．如图所示，卫星沿椭圆轨道由远地点向近地点运行，卫星的动能______，机械能______（前两空选填“增大”“减小”或“不变”）；如果卫星运动到近地点时所受的外力全部消失，则卫星将______。【答案】增大不变做匀速直线运动【详解】[1]卫星沿椭圆轨道由远地点向近地点运行，卫星的质量不变，速度变大，动能变大。[2]由于不存在空气阻力，所以卫星的机械能守恒，保持不变。[3]如果卫星运动到近地点时所受的外力全部消失，根据牛顿第一定律可知，卫星将做匀速直线运动。7．在真空管中，一个小球被竖直向上弹出，每隔0.02s用相机拍摄记录小球位置，制成图中的轨迹示意图。从A上升到B的过程小球只受到重力，则从A上升到B的过程中，小球的动能______，重力势能______，机械能______（都选填“增大”“减小”“不变”）。【答案】