内容正文:
6.4 机械能
(1)知道动能和势能的相互转化;
(2)掌握机械能的概念以及判断物体具有的能的种类;
(3)理解机械能守恒。
教学目标
教学难点
本节内容由“动能和势能之间转化”和“机械能守恒”两部分构成,教学的重点是动能和势能之间的相互转化。教学难点是机械能守恒。
机械能
动能
势能
重力势能
弹性势能
动能、重力势能和弹性势能统称为机械能
(单位:焦耳)
机械能
探究新知
滚摆动能和势能的转化
如图所示装置,用手捻动滚摆,使悬绳缠在轴上,将滚摆升到最高点。放开手,观察滚摆的运动,并思考它的动能和势能的变化。
动能与势能的相互转化
滚摆何时重力势能最大
滚摆何时重力势能最小
滚摆何时动能最小
滚摆何时动能最大
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思考:
最终滚摆和小球会一直运动下去还是静止在最低位置?为什么?
在动能和势能相互转化过程中有摩擦力等阻力做功,损失了能量
假设,只有动能和势能相互转化,滚摆或小球将怎么样? 一直运动下去。
机械能守恒条件
当只有动能和势能相互转化时,机械能总和不变;或说机械能守恒。
机械能 = 动能 + 势能
势能
动能
+
保持不变
机械能守恒
合作探究
师:这个现象说明,机械能守恒是需要条件的,在不计空气阻力的时候,不需要克服阻力做功,不产生其他形式的能量,机械能守恒。或者说只有动能和势能相互转化时,机械能守恒。这个过程动能只是转化为势能,势能也只会转化为动能。
师:所以理想情况下,不考虑空气阻力,摩擦力等,滚摆和单摆都能回到原来的高度,机械能守恒。如果一旦考虑空气阻力,就不能回到原来高度,此时机械能减小,不守恒。
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铁锁摆回时会碰到你的鼻子吗?会距离你的鼻子很远吗?
不会打到鼻子,因为空气阻力的而存在,铁锁摆动过程中要克服空气阻力做功,动能和势能在转化过程会产生一部分热量,使得动能和势能之和(机械能)减小,所以铁锁不能上升到原来高度,打不到鼻子。
(1)忽略运动阻力
忽略阻力时,机械能守恒。重力势能完全转化为动能,重力势能相等,所以动能相等,因此,速度相等。
(2)不忽略运动阻力
此时机械能不守恒。在运动过程中路程越短,消耗能量越小,重力势能转化为动能的多。因此,从短滑梯上滑到底端时的速度大。
机械能守恒
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1、 上紧发条的玩具车在水平桌面上开始跑动时( )。
A.弹性势能减小,动能增大
B.弹性势能增大,动能减小
C.弹性势能不变,动能减小
D.弹性势能减小,动能不变
A
巩固练习
2、 “神舟五号”载人飞船成功返航,实现了中国人几千年的“飞天梦”,返回舱减速着陆过程中,航天英雄杨利伟的( )。
A.动能增加,重力势能减少,机械能不变
B.动能不变,重力势能减少,机械能减少
C.动能减少,重力势
能不变,机械能减少
D.动能减少,重力势
能减少,机械能减少
D
3、一直升飞机正在匀速上升,它的动能______;重力势能_____;机械能_______
增大
增大
不变
4、如图所示,铅球从出手到将要落地的过程中,下列说法正确的是(不计空气阻力)( )
A.铅球由a →b时,动能逐渐增大
B.铅球在b点的机械能大于a点的机械能
C.铅球由b →c时,机械能逐渐减小
D.铅球在c点时动能最大
a
b
c
D
5.如图所示的是运动员在铅球比赛中的场景。铅球离手后,在空中飞行过程中动能EK 随时间t变化的曲线最接近的是( )
A
A B C D
(第20题图)
6、如图是跳水运动员跳板跳水时的情景,从运动员腾空跳起向上运动后再向下落入水中,若不计空气阻力,则在整个过程中 ( )
A.运动员的动能一直增大,机械能不变
B.运动员的重力势能一直减小,机械能减小
C.运动员的动能先减小后增大,机械能不变
D.运动员的重力势能先减小后增大,机械能增大
C
7、图是小朋友玩蹦蹦床的情景,对他们在上升和下落过程中机械能的变化,下列分析不正确
的是( )
A.小孩上升到最高点时的重力势能最大
B.小孩在空中下落的过程中重力势能转化为动能
C.小孩下落到最低点时蹦蹦床的弹性势能最大
D.小孩下落到最低点时的动能最大
D
8、学生在做模拟“蹦极”的小实验。一根橡皮筋一端系一个小石块,另一端固定在d点,b点是橡皮筋恰好自然下垂时下端所在的位置,c点是小石块从a点自由下落所能到达的最低点。在小石块由a点到c点运动的过程中,以下