11.4 机械能及其转化-【帮课堂】2023-2024学年八年级物理下册同步学与练（人教版）

第十一章 功和机械能 第4节 机械能及其转化 学习目标 1.理解和掌握机械能的概念，包括动能、势能和机械能的总和。 2.通过实验和观察，了解动能和势能之间可以相互转化的现象，并理解这种转化是如何发生的。 3.理解机械能守恒定律，知道在只有动能和势能相互转化的情况下，机械能的总和是不变的。 4.能够应用机械能守恒定律解决一些简单的实际问题，如计算物体在某个位置的速度或高度等。 5.培养观察、分析和解决问题的能力，提高实验能力和科学素养。 02 预习导学 1.机械能及其转化 （1）概念： 、 和 统称为机械能。机械能的单位是焦耳（J）。 （2）方法：判断动能和势能的相互转化情况时，先运用动能和势能的影响因素分析得出物体所具有的动能和势能的大小变化情况，那么能的转化情况就是变小的那种形式的能转化成变大的那种形式的能。 2.机械能守恒 动能和是能在一定条件下可以相互转化，如果 ，机械能的总和不变。 3.水能和风能的利用 （1）水能：利用水能发电，修筑拦河坝提高上游水位，水的重力势能越大，能发出的电就越多。 （2）风能：风能也可以用来发电，风吹动风车，可以带动发电机发电。 （3）天体运动过程中动能和势能的相互转化 03 考向释疑 考向一：机械能 【重点释疑】 1.定义：动能、重力势能和弹性势能统称为机械能。 2.单位：焦耳，简称焦，符号J。 3.影响因素： 物体的机械能由质量、速度、高度和弹性形变程度等共同决定。物体的质量越大、速度越大、所处的高度越高、弹性形变越大，物体的机械能就越大。 4.理解： （1）机械能是与物体机械运动紧密相关的能量。 （2）一个物体可以既有动能，又有势能。 （3）一个物体具有机械能时，可以表现为只有动能，没有势能；也可以表现为只有势能，没有动能。 （4）物体的机械能等于它的动能和势能（重力势能和弹性势能）之和。 【例题精讲】 例1．（2023上·湖南湘潭·九年级湘潭县云龙中学校联考阶段练习）下列哪种能量属于机械能（　　） A．热能 B．电能 C．动能 D．化学能 【巩固训练】 1．（2023上·安徽六安·九年级统考期末）近年来中国航天不断创造世界奇迹，搭载航天员返回地球的返回舱张开降落伞减速降落的过程中，机械能 。（选填“变大”“变小”或“不变”） 2．（2023上·广东茂名·九年级统考期中）如图所示，是我国自行研制的战斗机“歼—10”在空中加油的情景，加油机和战斗机在水平方向匀速运动的过程中，加油机的动能 ，战斗机的机械能 （选填“增大”“减小”或“不变”）；以加油机为参照物，战斗机是 的（选填“运动”或“静止”）。 考向二：机械能及其转化 【重点释疑】 1.动能和势能的相互转化 （1）生活中的实例 ①单摆：小球向低处运动时，位置变低，速度变大；到达最低点时，位置最低，速度最大。小球向高处运动时，位置变高，速度变小；到达最高点时，位置最高，速度为零。 ②滚摆：滚摆向低处运动时，位置变低，速度变大；到达最低点时，位置最低，速度最大。滚摆向高处运动时，位置变高，速度变小；到达最高点时，位置最高，速度为零。 ③斜面：小球从光滑斜面向低处运动时，位置变低，速度变大；到达最低点时，位置最低，速度最大。小球从光滑斜面向高处运动时，位置变高，速度变小；到达最高点时，位置最高，速度为零。 （2）分析 ①小球（滚摆）向低处运动时，动能增大，重力势能减小，重力势能转化为动能；小球（滚摆）向高处运动时，动能减小，重力势能增大，动能转化为重力势能。 ②小球（滚摆）在运动的过程中若存在空气（摩擦）阻力，机械能总量会越来越少，能到达的最大高度越来越低，最终停止运动。 ③若忽略运动过程中的一切阻力，小球（滚摆）将一直运动下去，总的机械能保持不变。 （3）结论：动能和重力势能可以相互转化，若忽略运动过程中的一切阻力，动能和重力势能的总和（机械能）将保持不变。 2.动能和弹性势能的相互转化 实例：小球从斜面滚下，以一定的速度压缩水平固定的弹簧，速度越来越小，压缩量越来越大；压缩量最大时，速度为零。弹簧逐渐恢复原长，推动小球，弹簧的压缩量越来越小，速度越来越大；弹簧恢复原长时，速度最大。 分析：小球压缩弹簧时，动能减小，弹性势能增大，动能转化为弹性势能；弹簧恢复原长的过程，弹性势能减少，动能增加，弹性势能转化为动能。 结论：动能和弹性势能可以发生相互转化。 3.重力势能和弹性势能的转化 弹性势能和重力势能之间不能直接转化。只有伴随动能的转化才能实现弹性势能和重力势能的转化。如撑杆跳高，助跑踏杆时，动能转化为弹性势能；人上升跃杆时，弹性势能转化为动能和重力