内容正文:
3.2 机械能
(第二课时)
一个秋千引发的思考:荡秋千时,能量是如何变化的?
秋千在运动
秋千忽高忽低
有动能
有重力势能
动能在变化
重力势能在变化
【实验1】
研究摆锤的运动
将单摆的小球拉至A点释放,分阶段记录小球的运动速度和高度的变化情况。
轻质细绳
质量较大的小球
最低点
思考:单摆在摆动过程中的能量转化?
单摆
高度 重力势能 运动速度 动能
A—B
B—C
增大
减小
减小
增大
增大
增大
减小
减小
在A-B阶段: 转化为 。
在B-C阶段: 转化为 。
重力势能
动能
动能
重力势能
从最高处释放滚摆,记录滚摆的运动速度和高度的变化情况。讨论滚摆在运动过程中动能和势能是如何转化的。
轻质细绳
带固定中心轴
的重圆盘
【实验2】
研究滚摆的运动
滚摆
高度 重力势能 运动速度 动能
下降
上升
增大
减小
减小
增大
增大
增大
减小
减小
在滚摆下降时: 转化为 。
在滚摆上升时: 转化为 。
重力势能
动能
动能
重力势能
【小结归纳】
动能和重力势能之间可以相互转化
滚摆
向下运动过程
动能
重力势能
转化
向上运动过程
重力势能
动能
转化
单摆
重力势能变化时,动能一定变化吗?
动能变化时,重力势能一定变化吗?
匀速上升的缆车
平直马路上加速的汽车
重力势能增大,动能不变
动能增大,重力势能不变
不一定
【实验3】
研究高处滚下的小球
在A-B阶段: 转化为 。
在B-C阶段: 转化为 。
在C-B阶段: 转化为 。
在 B-D阶段: 转化为 。
A
B
C
D
重力势能
动能
动能
重力势能
重力势能
动能
动能
重力势能
【思考】C点小球速度为0吗?
动能
重力势能
动能
弹性势能
相互转化
相互转化
?
想一想,弯弓射箭和蹦床时,动能和弹性势能是如何转化的呢?
弯弓射箭
蹦床
弯弓射箭时,弓的弹性势能转化成箭的动能。
想一想,弯弓射箭和蹦床时,动能和弹性势能是如何转化的呢?
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,与蹦床面接触后,床面发生弹性形变,运动员的动能转化成蹦床的弹性势能。
想一想,弯弓射箭和蹦床时,动能和势能是如何转化的呢?
【小结归纳】
动能、重力势能和弹性势能统称为机械能。
1
机械能
动能
势能
重力势能
弹性势能
一个物体可以既有动能,又有势能。
2
相互转化
物体具有机械能的总量等于动能和势能两种能量之和。
3
动能和势能之间的转化
橡皮筋
重物
罐子在向前滚动时:橡皮筋在伸长,弹性势能 ,滚筒速度变 ,动能变 。
罐子在向后滚动时:橡皮筋在恢复原长,弹性势能 ,滚筒速度变 ,动能变 。
小
变大
小
变小
大
大
橡皮筋
重物
罐子在向前滚动时:能量由 转化为 ,
能量从 (物体)转移到 (物体)。
动能
弹性势能
罐子
橡皮筋
罐子在向后滚动时:能量由 转化为 ,
能量从 (物体)转移到 (物体)。
动能
弹性势能
罐子
橡皮筋
滚摆
思考:为什么单摆、滚摆、滚筒最后都会停下呢?
铁锁摆回时会打到鼻子吗?
哈哈,它打不着我
A’
机械能
内能
(热能)
习题中出现“光滑”、“不计摩擦”、“不计空气阻力”等字样时,表示机械能守恒。
近地点到远地点: 转化为 。
远地点到近地点: 转化为 。
重力势能
动能
重力势能
动能
近地点: 最大 最小。
远地点: 最大 最小。
动能
重力势能
重力势能
动能
典例1 人造地球卫星沿椭圆轨道运行,我们把卫星运行过程中离地球最近的点叫近地点,最远的一点叫远地点(如图所示),卫星在太空飞行过程中,不受到任何的阻力卫星从远地点向近地点运行过程中( )
A.机械