八年级物理全册 10.6 合理利用机械能教案 （新版）沪科版-（新版）沪科版初中八年级全册物理教案.doc

合理利用机械能内 容 提 要机械能动 能势 能重力势能弹性势能跟质量和速度有关跟质量和高度有关跟弹性和弹性形变有关动能和势能间的相互转化以及在生活、生产中的应用实例怎样正确理解重力势能？答：（1）重力势能是由于物体被举高而产生的。重力势能的大小是由物体的质量和被举高的高度决定的。因此，质量相同时，被举高的高度越高，重力势能越大；当物体被举高的高度相同时，质量越大的物体重力势能越大。（2）一般情况下，物体被举高的高度是以水平地面为参考标准的，也就是说，物体离地面的高度就是物体被举高的高度。 （3）重力势能是一种被物体储存的能量，是无法直观看出的，只有在物体的高度发生变化时（此时发生了能量的转化），物体的重力势能才表现出来。分析动能、势能的变化时，经常出错，有什么诀窍吗？答：分析动能、势能的变化，必须抓住决定动能和势能大小的因素不放。动能的大小决定与物体的质量和速度，重力势能的大小决定与物体的质量和高度，在分析实际问题时不能只考虑其中的一个因素，而忽略了另一个因素。例如，公路上匀速行驶的正在洒水的洒水车，很多同学在分析时被“匀速行驶”所迷惑，错误地得出“动能不变”的结论。实际上，尽管车的速度没有变化，但它的动能还是在不断减小，因为洒水车的总质量在不断减小（它正在洒水嘛）。 怎样正确理解机械能？答：一个物体可以同时具有动能和势能（包括重力势能和弹性势能），把物体的动能和势能相加，就是物体的机械能。当一个物体只有动能或只有势能时，也可以称物体具有机械能，此时机械能的大小就是该物体的动能或者势能。分析机械能间的相互转化应注意什么？答：机械能包含动能、重力势能和弹性势能，在分析这些能量间的相互转化时，应分析它们的速度、高度、形变的情况。同时要注意的是，能量的转化发生在变化的过程中，只有在某一个变化的过程中才有能量转化现象的出现。必须点明在“过程中，能转化为能”。有时机械能的转化发生在同一物体上，如玩滑梯、汽车行驶过程等；有时机械能的转化不一定是在同一物体上，像跳水运动员在跳板上起跳、跳高运动员进行撑杆跳高等，这里的机械能转化可以是在不同的物体间进行。知 识 归 类机械能是中考重要的考查内容之一，考查题型主要有选择题、填空题、实验题和问答题等。主要的考点是（1）利用影响动能、重力势能、弹性势能大小的因素进行分析比较以及对动能、势能的变化作出正确的判断；（2）探究决定动能、势能大小因素的实验以及在实验中灵活运用“控制变量法”；（3）结合实际的生活、生产、活动中的情景进行动能与势能相互转化的分析以及利用动能与势能的相互转化知识解释一些简单现象，近几年的相关中考题往往联系社会热点问题（如神州飞船、三峡电站等）。 题型一：理解能、动能、势能的概念例1：关于能的概念，下列说法正确的是（ ）A用线悬挂着的物体，它没有做功，它不具有机械能B在空中飞行的子弹，因为它能做功，所以它具有机械能C甲物体的运动速度比乙物体的大，则甲物体的动能一定比乙物体的大D甲物体的高度比乙物体的高度大，则甲物体的势能一定比乙物体的大点拨：用线悬挂的物体，由于被举高而具有重力势能；重力势能的大小是由物体的质量和高度共同决定的，被举得越高的物体具有的重力势能不一定大；物体动能的大小是由物体的质量和速度大小共同决定的，速度大的物体动能不一定大。选B例2：判断下列物体是否具有动能或势能，如果有，说出能量的名称；如果没有，说明原因。（1）在水平地面上滚动的铅球：_ _； （2）悬挂在室内的电灯：_；（3）玩具汽车中被卷紧的发条：_； （4）弹簧：_ _；（5）在空中飞行的客机：_ _；（6）静止在水平轨道上的列车：_ _。点拨：物体只要具有做功的本领，它就具有能，与当时是否正在做功无关。有质量和运动速度的物体就具有动能；有质量和高度的物体就具有重力势能；弹性物体一定要发生弹性形变时，才具有弹性势能。（1）在水平地面上滚动的铅球：既有质量又有运动速度，具有动能；（2）悬挂在室内的电灯：既有质量又有高度，具有重力势能；（3）玩具汽车中被卷紧的发条：发条是弹性物体，卷紧后发生了弹性形变，具有弹性势能；（4）弹簧：尽管是典型的弹性物体，但它没有发生弹性形变，因而不具有动能和势能；（5）在空中飞行的客机：有质量，有运动速度，还有高度，既有动能又有重力势能；（6）静止在水平轨道上的列车：尽管质量很大，但它不在运动，也没有高度，所以它不具有动能和势能。例3：跳伞运动员在空中匀速下落的过程中，他的（ ） A动能增大，势能不变 B动能不变，势能减小C动能、势能都不变D动能减小，势能增大点拨：运动物体在匀速下落的过程中，质量、速度均未发生变化，因此，他的动能不变，而运动员在逐渐下降，所以他的重力势能逐渐变小。选B例4：飞行的炮弹击中目标后有很大的破坏作用，这是因为（ ）A它具有很大的质量B它具有很快的速度C它具有很大的动能D它是钢铁制成的答：选C。例5：李白曾用“飞流直下三千尺，疑是银河落九天”的诗句描述庐山瀑布的壮观。从物理学的角度来看，飞流直下的瀑布蕴藏着巨大的_。答：机械能题型二：动能和势能的相互转化例1：下列过程中，属于动能转化为势能的是（ ）A雪撬从山坡上滑下B玩具弹簧枪将“子弹”水平射出C雨滴从屋檐落向地面D斜向上射出的炮弹在上升过程点拨：物体的动能转化为势能，是指物体的动能在减小，同时势能在增加（注意是“同时”）。如果物体的质量一定时，那么物体的速度减小，动能就减小，物体的高度增加，势能增加，或者物体弹性形变增大，势能增大。A选项中雪橇的高度减小，速度增加，所以是重力势能转化为动能；B选项中是将弹性势能转化为动能；C选项中也是将重力势能转化为动能； 图1D选项中是动能转化为重力势能。（选D） 例2：如图1所示，电动小车沿斜面从A匀速运动到B，则在这个过程中小车（ ）A动能减少，重力势能增加，总机械能不变B动能增加，重力势能减少，总机械能不变C动能不变，重力势能增加，总机械能不变D动能不变，重力势能增加，总机械能增加点拨：解此类问题必须克服“物体向上运动速度一定变小，向下运动速度一定变大”、“物体重力势能增大则动能一定减小，重力势能减小则动能一定增大”的错误定式，应根据假设的物理情境进行分析，挖掘已知条件和隐含条件，找出其联系，从而得出正确答案。图2因为电动小车的质量是一定的，而且是沿斜面匀速运动，说明电动小车的速度不变，所以电动小车的动能不变。又因为电动小车沿斜面向上运动的过程中高度不断增加，所以它的重力势能不断增大，因此小车的机械能增大。选D 。题型三：解释生活中常见的机械能转化现象 例1：如图2所示，运动员在进行蹦床表演时，机械能是如何变化的？点拨：再次强调：能量的转化发生在变化的过程中，只有在某一个变化的过程中才有能量转化现象的出现。必须点明在“过程中，能转化为能”。运动员从高处下落的过程中，重力势能转化为动能；在接触压缩蹦床到速度为零的过程中，人的动能转化为蹦床的弹性势能；图3蹦床恢复原状过程中，蹦床的弹性势能转化为人的动能；运动员被弹起上升过程中，动能转化为重力势能。例2：如何有效地提高能量利用率是人类所面临的一项重要任务。图3是某轻轨车站的设计方案示意图，该图表明与站台前后连接的轨道都有一个小坡度。请你说明这种设计可以节能的理由。点拨：一般的车站轨道都是水平连接的，车进站时，需要刹车减速，车出站时，需克服摩擦力加速，这样既浪费了能量又多消耗了能量。将站台设计在小坡上，车进站时，让车驶上小坡，将动能转化为重力势能，车速减小了，重力势能增大了；车在起动出站时，由于下坡，车所储存的重力势能转化为动能，在不需要多消耗能量的情况下，车速加快，减少了因加速消耗的能量。答：进站时将动能转化为重力势能“储藏”起来；出站时将重力势能转化为动能“释放”出来，达到节约能源的目题型三：会探究决定动能大小和重力势能大小的因素例1：在探究物体的重力势能大小与哪些因素有关的实验中三个相同的木桩被从空中静止释放的铁块撞击，陷入沙坑中的情况如图4所示。图4（1）在此实验中，我们是通过观察什么来比较各铁块重力势能的大小？（2）若A、B两铁块质量相等，则两铁块下落高度的关系是hA hB；若A、C两铁块下落的高度相等，则两铁块质量关系是mA mC；实验得出的结论是：物体重力势能的大小与 有关。点拨：用控制变量法来探究决定重力势能大小的因素。先控制A、B两铁块的质量相等，从图中可知，B铁块对木桩做的功多，两铁块在空中释放前，B铁块的重力势能大，因此可确定hAhB；然后控制A、C两铁块的高度相等，从图中可知，C铁块对木桩的破坏力大，两铁块在空中释放前，C铁块的重力势能大，所以mAmB。实验得出的结论是：物体重力势能的大小与物体的质量和高度有关。答：（1）我们是通过观察木桩陷入沙坑的深度来比较铁块重力势能大小的。（2）hAhB mAmB 质量