11.4 机械能及其转化------2023～2024学年人教版物理八年级下学期

机械能及其转化 学习目标 1、能用实例说明动能和势能之间可以相互转化 2、能解释有关动能、重力势能、弹性势能之间相互转化的简单现象 3、初步理解机械能守恒的含义。 4、了解水能和风能 1、什么叫动能？其大小与什么有关？ 2、什么叫重力势能？其大小与什么有关？ 3、什么叫弹性势能？其大小与什么有关？ 物体由于运动而具有的能叫动能。其大小与质量、速度有关。 物体由于被举高而具有的能叫重力势能。其大小与质量、被举高度有关。 复习提问 物体由于发生弹性形变具有的能叫弹性势能。其大小与弹性材料、形变程度有关。 动能和势能的相互转化 过山车在运动的过程中，动能和势能会发生什么变化？ 1.滚摆下降，高度 ，重力势能减小，速度 动能增大，重力势能转化为动能。 一、动能和重力势能的转化 2.滚摆上升，速度 动能减小，高度 重力势能增大，动能转化为重力势能。 变快 降低 变慢 变高 1、滚摆的动能和重力势能的转化 A B C 2.单摆 重力势能 动能 动能 重力势能 最大 为零 最小 最大 1.单摆摆球向下摆动过程中,高度降低，重力势能变 ,速度变大，摆锤的动能变 ,摆锤的 能转化为 能 小 大 重力势 动 2.当摆锤过中点向上摆动过程中,速度变小,摆锤的动能变小,高度升高，重力势能变大，摆锤的动能转化为重力势能。 用绳子把一个铁锁悬挂起来。把铁锁拿近自己的鼻子，稳定后松手，头不要动。铁锁向前摆去又摆回来。铁锁摆回时会碰到你的鼻子吗？会距离你的鼻子很远吗？ 在这个实验里，铁锁的动能和势能在不断转化。在转化过程中，机械能的总量有什么变化吗？ 想想做做 分析：不会打到鼻子，因为铁锁拉到一定高度，所具有的重力势能是一定的， 如果没有摩擦等阻力，只有在势能和动能的相互转化，机械能的总和保持不变，机械能是守恒的。铁锁上升的高度不会超过原来的高度，打不到鼻子上。 因为有摩擦等阻力，机械能会逐渐减小，这时机械能是 守恒的。部分机械能转化为 。 不 内能（热能） 物体的动能和势能可以相互转化，而且在转化过程中，如果不受阻力，机械能的总量保持不变。 ——机械能转化和守恒定律 大 小 小 大 势能 ， 速度 ， 动能 ， 高度 ， 势能 。 动能 ， 减小 增大 增大 增大 增大 减小 低 高 （快） （慢） a.当卫星从远地点向近地点运动时，它的势能，动能，速度如何变化？当卫星从近地点向远地点运动时，它的势能，动能，速度又如何变化？ b.卫星在远地点的重力势能最 ，动能最 ； b.卫星在近地点的重力势能最 ，动能最 3、卫星 分析其中的动能和势能的转化 近地点 远地点 卫星在运动过程中机械能 守恒 二、动能和弹性势能的转化 1、在拉开的弓把箭射出去的过程中，弓的弹性势能减小，箭的动能增大，弓的弹性势能转化为箭的动能。 在生活中，你还能举哪些例子呢？ 2、铁球压缩弹簧过程中，铁球的动能减小，弹簧的弹性势能增大，动能转化为弹性势能。 弹簧恢复过程中，弹簧的 ， 铁球的 弹性势能减小 弹性势能转化为动能 动能增大 3.分析皮球从手中落下又弹起的整个过程中的能量的转化。 动能 重力势能 弹性势能 高度 速度 形变 皮球向下落向地面时，_______能转化为_____能； 撞击地板形变时，____能转化为_______能； 离开地面上升弹跳时，_____能转化为_______能。 恢复形变（未离开地面）向上弹起时，______能转化为_____能； 弹性势 动 重力势 动 动 弹性势 动 重力势 蹦床 （重力势能—动能—弹性势能） 三、水能和风能的利用 1、下列关于水能和风能的说法中，正确的是（ ） A、流动的河水只有动能，没有重力势能 B、风只具有动能，不具有重力势能 C、利用水能和风能都可以做连续性的工作 D、水能和风能都不会污染环境 2、建造水电站时修拦河坝，其目的____________，使水的__________能储存起来，打开水闸，河水的__________能转化成________能冲击水轮机发电。 3、风能利用起来比较简便，而且不会________。但是风能________,（“稳定”或“不稳定”）也不便于贮存。 D 提高水位 重力势 重力势 动 污染环境 不稳定 机械能守恒 动能、重力势能和弹性势能统称为机械能。 如果没有摩擦阻力,在只有动能和势能相互转化的过程中,机械能的总量保持不变。 动能是物体运动时具有的能量。 势能是存储着的能量。 动能和势能的相互转化的条件 （1）动能和势能的相互转化过程中，必定有动能和势能各自变化，而且一定是此增彼减。 （2）动能的增减变化要以速度的增减来判断。 （3）重力势能的增减变化要以物体离地面高度的增减变化来判断。 （4）弹性势能的增减要根据形变大小的变化来判断。 第4节 机械能及其转化 机械能 动能 重力势能 弹性势能 势能 守恒 无摩擦 滚摆 单摆 卫星 弓箭 弹簧 皮 球 板书设计 1.弹簧门在推开以后能自己关闭，从能的转化角度来说明 弹簧门被推开的过程，动能转化为弹性势能； 弹簧门自动关闭的过程，弹性势能转化为动能。 2.说明下列过程中机械能的转化： （1）雪橇从山坡上滑下来 （2）炮弹从炮口斜向上射出，又落回到远处地上。 重力势能转化为动能 动能转化为重力势能再转化为动能 3.“神舟五号”载人飞船的成功返航，实现了中国人几千年的飞天梦。当飞船减速着陆后航天英雄杨利伟的 (　　) A.动能增加，重力势能减少 B.动能减少，重力势能减小 C.动能减少，重力势能不变 D.动能不变，重力势能减少 Ｂ 4.如图是某城市地铁的设计方案图,进站和出站的轨道都与站台构成一个缓坡,为了充分利用能量,火车进站上坡前关闭发动机,由于惯性冲上缓坡,则上坡时火车的动能逐渐______重力势能逐渐______。 (选填“增大”“减小”或“不变”) 减小 增大 5.骑自行车上坡时为什么紧蹬几下？ 答：因为紧蹬几下，增大速度，增大动能，以便更多动能转化为重力势能，防止车倒退。 生活中的物理，你留意过吗？ 1、过山车下降时速度越来越大，重力势能转化成动能；上升时速度越来越小，动能转化成重力势能。 2、用力向下抛出乒乓球，使球抛出时具有一定的动能。根据机械能守恒，乒乓球弹跳到原来的位置时仍有一定的动能，还能继续运动，到达最高点时的重力势能等于乒乓球抛出时的重力势能与动能之和，因此能使乒乓球弹跳到高于抛出时的位置。 3、物体在最高点时重力势能最大，当与蹦床将要接触时具有一定的动能。物体与蹦床面接触后，床面发生弹性形变，物体的动能转化成蹦床的弹性势能。当床面达到最大形变时弹性势能最大，物体的速度为0，动能最小。床面在恢复原状过程中，弹性势能转化成物体的动能。物体在上升过程中，动能转化为重力势能。 4、罐子滚下斜面后会再沿斜面向上滚动。 开始时，罐子和铁块在重力作用下都将沿斜面向下运动，罐子滚动，铁块沿斜面向下做直线运动且相对罐子静止。 由于罐子和橡皮筋捆绑在一起，在罐子和铁块的共同作用下，橡皮筋会被卷紧，它的弹性势能持续增加。 当橡皮筋卷紧到一定程度时，整个装置的运动速度将会减小。 当罐子和铁块的动能全部转化为橡皮筋的弹性势能时，整个装置处于静止状态。 此时，橡皮筋要恢复原状，其弹性势能会转化为罐子的动能，所以罐子会再沿斜面向上滚动。 Lavf57.62.100 Lavf57.83.100 Lavf57.62.100 $$