11.4机械能及其转化 课件-2023-2024学年人教版物理八年级下册

11.4机械能及其转化 -1- ■考点一 机械能及其转化 1. 机械能：动能、重力势能和弹性势能统称为机械能。 2. 动能和势能的相互转化 （1）动能和重力势能可以相互转化。 ①动能转化为重力势能的标志是速度减小，所处的高度增加；②重力势能转化为动能的标志是 所处的高度减小，速度增大。 （2）动能和弹性势能可以相互转化。 ①动能转化为弹性势能的标志是速度减小，形变增大；②弹性势能转化为动能的标志是速度增大，形变减小。 [考点解读] 第 4 节 机械能及其转化 -2- 例 1 田径运动是增强体质的有效运动之 一，深受体育爱好者的喜爱，分析关于撑竿跳高运 动中的能量转化，下列说法错误的是 （ ） Ａ. 运动员上升过程中动能转化为势能 Ｂ. 撑竿由弯变直的过程中动能转化为弹性势能 Ｃ. 运动员到达最高点之前动能转化为重力势能 Ｄ. 运动员下降过程中重力势能转化为动能 典题精析 第 4 节 机械能及其转化 -3- 解析：运动员上升过程中动能转化为势能，故 A 正确；撑竿由弯变直的过程中弹性势能转化为动能，故 B 错误；运动员到达最高点之前动能转化为重力势能，故 C 正确；运动员越过横竿后，运动员的高度下降，速度增加，重力势能转化为动能，故 D 正确。 答案：B 满分备考：在能量转化时，只要有一种形式的能增加，那么就有另一种形式的能减少， 能量的转化既可以发生在同一物体上， 也可以发生在不同物体之间。 第 4 节 机械能及其转化 -4- ■考点二 机械能守恒 １. 机械能守恒：如果只有动能和势能相互转化，尽管动能、势能的大小会变化，但机械能的总和保持不变，或者说，机械能是守恒的。 2. 判断机械能是否守恒的两种方法： （1）看整个过程中是否只有动能和势能在相互转化，若有其他形式的能参与了转化，则机械能不守恒。 （2）根据机械能等于动能与势能之和，分别判断动能和势能的大小变化，再综合判断机械能是否守恒。 第 4 节 机械能及其转化 -5- 例 2 在理想实验中，不计斜面的摩擦和空气阻力，在小球从开始滚下到到达对面最高点的过程中 （ ） Ａ. 小球的动能先减小后增加 Ｂ. 小球的重力势能先减小后增加，机械能不守恒 Ｃ. 小球的动能先增加后减小，机械能守恒 Ｄ. 小球的重力势能一直在减小 典题精析 第 4 节 机械能及其转化 -6- 解析：在理想实验中，若不计斜面的摩擦和空气阻力，则机械能没有消耗。故在小球从开始滚下到到达对面最高点的过程中，小球的重力势能先转 化为动能，再升高时，动能又转化为重力势能，机械能守恒，故只有 Ｃ 符合题意。 答案：C 易错：B 错因：考虑不全面，只注意到重力势能的变化， 忽视了动能的变化。 满分备考：在动能和势能相互转化的过程中， 由于存在空气阻力和支持面的摩擦力，一部分机械能转化为其他形式的能量，机械能总量减少，若不计摩擦和空气阻力，则机械能守恒。 第 4 节 机械能及其转化 -7- ■考点三 水能和风能的利用 1. 水能：流动的水具有动能，高处的水具有势能，水所具有的机械能统称为水能。 风能：空气在流动的过程中具有的机械能叫做风能。 2. 水能和风能的利用：汲水、磨粉、帆船、发电等。 第 4 节 机械能及其转化 -8- 例 3 下列自然灾害造成的破坏中，不是由机械能造成的是 （ ） Ａ. 台风吹倒了树木 Ｂ. 洪水冲垮了桥梁 Ｃ. 大火烧毁了房屋 Ｄ. 冰雹砸死了庄稼 解析：台风具有极大的速度，具有大量的动能，与机械能有关，故 A 不符合题意；洪水具有很大的速度，具有大量的动能，与机械能有关，故 B 不符合题意；大火烧毁房屋，与机械能无关，故 C 符合题意；冰雹有一定的质量和高度，在下降过程中重力势能转化为动能，与机械能有关，故 D 不符合题意。 答案：C 典题精析 教材图片 图片解读 （人教八年级下 P71） 命题考点：动能与势能的相互转化 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①__________，与蹦床面接触后，床面发生弹性形变，运动员的 ②_____________ 转化成蹦床的 ③_____________。 可见，动能和势能可以相互转化。 （人教八年级下 P72） 命题考点：机械能守恒的判断 将铁锁拉到一定的高度，铁锁 具有的重力势能是一定的，在 与④____________ 转化的过程中不会增多，故不会超过原来的高度，所以不会打到鼻子。 铁锁在摆动中受空气阻力作用， 一部分机械能转化为其他形式的能量，在转化过程中，机械能总是⑤____________。 第 4 节 机械能及其转化 -9- [教材图片全解] （人教八年级下 P72） 命题考点：水能的利用 如图是拦河坝示意图，在坝底安装水轮机，发电机装在水轮 机的上面，它们的轴连在一起，水的重力势能转化为水轮机的⑥____________，水轮机带 动发电机发电。 一定量的水， 上、下水位差越大，水的重力势能⑦_____________，能发出的电就越多。 （人教八年级下 P73） 命题考点：风能的利用 风是空气的运动，空气运动时 具有⑧____________，即风能。 风能可以用来发电，风吹动风车，可以带动发电机发电。单个风力发电机的输出功率较小，在风力资源丰富的地方，可以同时安装大量风力发电机，联在一起供电。 第 4 节 机械能及其转化 -10- 续表 第 4 节 机械能及其转化 -11- 答案： 教材图片全解： ①动能 ②动能 ③弹性势能 ④动 能 ⑤减小 ⑥动能 ⑦越大 ⑧动能 第 4 节 机械能及其转化 -12- ■易错点 不能正确判断机械能是否守恒 [易错分析] 例 （宜昌中考）如图所示，过山车是一项惊险刺激的游戏项目，下列关于过山车的机械能说法正确的是 （ ） A． 刚开始过山车匀速被拉升时，机械能不变 B． 过山车向下俯冲时，重力势能转化为动能 C． 通过环形轨道最高点时，重力势能最大，动能为 0 D． 过山车在运行过程中机械能守恒 第 4 节 机械能及其转化 -13- 解析：刚开始过山车匀速被拉升时，质量不变， 速度不变，高度增加，故动能不变，重力势能变大，而机械能等于动能与势能之和，所以机械能变大， 故 A 错误；过山车向下俯冲时，质量不变，高度降低、速度变大，所以重力势能变小，动能变大，重力势能转化为动能，故 B 正确；通过环形轨道最高点时，高度最大，重力势能最大，但此时其在水平方向上速度不为 0，此时动能不为 0，故 C 错误；过山车在运行过程中需要克服空气阻力和摩擦阻力做功， 会有一部分机械能转化为内能，所以机械能变小，即机械能不守恒，故 D 错误。 第 4 节 机械能及其转化 -14- 答案：B 易错：D 错因：忽略阻力对机械能的影响。 易错警示：在能量转化的过程中，如果只有动能和势能的相互转化，则机械能的总和就保持不变。判断机械能是否守恒时，如果物体在运动中不受摩擦等阻力作用，只有动能和势能相互转化的情况，机械能守恒；若在动能和势能相互转化的过程中，受到摩擦力或其他力作用（即重力以外的力的作用），会使机械能转化为其他形式的能，使机械能减小，或其他形式的能转化为机械能，使机械能增大。在动能和势能相互转化的过程中，如果动能和势能的和总是保持不变，也可判定机械能守恒。 第 4 节 机械能及其转化 -15- ■题型 判断动能与势能的转化情况 [题型探究] 例 （宿迁中考）会荡秋千的人，不用别人帮 助，就能把秋千荡得很高。做法是：当人从高处向下 摆时，身体由直立变为下蹲，此过程降低重心高度， 将更多的重力势能转化为 ________ 能；而从最低 点向上摆时，用力将身体由下蹲变为直立，此过程 克服身体重力做功，增加了 _________ 能。 如此循 环往复，机械能越积越多，秋千就越荡越高。 第 4 节 机械能及其转化 -16- 解析：由题意可知，当人从高处向下摆时，身体由直立变为下蹲，此过程降低重心高度，可以获得更大的速度，将更多的重力势能转化为动能；而从最低点向上摆时，用力将身体由下蹲变为直立，此过程克服身体重力做功，高度增加，重力势能增大，从而增加了机械（重力势）能。 答案：动 机械（重力势） 题型解法：分析动能和势能的转化情况时，首先要明确研究对象和所要研究的过程， 然后根据物体在初始状态的位置、速度、变形情况，确定物体具有的机械能类型及大小，根据物体在最终状态的位置、速度、变形情况，确定物体具有的机械能类型及大小，最后对比初始状态和最终状态做出机械能类型转化的判断。 1. 机械能及其转化 （1）______ 能、______ 能和 ______ 能统称为机械能，机械能的单位是焦耳，用字母 J 表示。 （2）注意：只要物体具有动能、重力势能或弹性势能其中的一种，就说它具有机械能。动能和势能可以相互 ________。 2. 机械能守恒 （1）内容：大量研究结果表明，如果只有动能和势能相互转化，机械能的总和 ________，或者说机械能是守恒的。 （2）机械能守恒的条件是：只有动能和势能的相互转化，而没有机械能转化为其他形式的能，也没有其他形式的能转化为机械能。 -1- 11.4 机械能及其转化 ▍课前预习/新知导引 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，一定量的水，上、下水位差越大，水的 _________ 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。 -2- 11.4 机械能及其转化 11.4 机械能及其转化 -3- ■考点 1 机械能及其转化 1. 如图所示，动能和势能之间没有发生转化的是（ ） 匀速行驶的 上升的 用弓将箭 过山车向 压路机 滚摆 射出去 下俯冲 A B C D ▍考点集训/夯实基础 2. 如图所示是一种在少年儿童中广泛流行的有趣玩具———“悠悠球”（也称“溜溜球”），它实际上是滚摆的变形。当“悠悠球”由最低点上升时，它的（ ） A． 动能转化为势能，速度越来越小 B． 动能转化为势能，速度越来越大 C． 势能转化为动能，速度越来越小 D． 势能转化为动能，速度越来越大 （第 2 题图） -4- 11.4 机械能及其转化 3.（教材 P74，T4 改编）如图是自动回转的“魔罐”，橡皮筋两头分别固定在罐子的顶部和底部，中间系一个钩码，当你将“魔罐”在水平地面上滚出后，它能自动滚回来的原因是 _______ 能转化为 _______ 能。 -5- 11.4 机械能及其转化 （第 3 题图） ■考点 2 机械能守恒 4. 下列情况机械能没有发生变化的是 （ ） A． 物体从某一高度落下，不计空气阻力 B． 跳伞运动员匀速下落 C． 物体在光滑水平面上做速度逐渐加大的运动 D． 利用绳子匀速提起重物 5. 如图所示，小球从左端最高点 A 摆至最低点 B 的过程中，_______ 能转化为 ______ 能。在转化的过程中，不计空气阻力，小球的机械能总量 ______（选填 “增大”“减小”或“不变”）。 （第 5 题图） -6- 11.4 机械能及其转化 ■考点 3 水能和风能的利用 6. 如图是利用水能发电的示意图。请你思考回答： （1）修建拦河大坝是为了增加水的 _________ 能。 （2）从水能的利用角度考虑，水轮机安装位置应该靠近 _____（选填“上游”或“下游”）。 （第 6 题图） -7- 11.4 机械能及其转化 7. 如图所示是北京郊区官厅风力发电场的巨大风车。这种装置利用空气的 _____ 能转化为风车的动能，最终转化为电能。 （第 7 题图） -8- 11.4 机械能及其转化 1.（1）动 重力势 弹性势 （2）转化 2.（1）不变 3.（1）重力势能 -9- 第十一章 功和机械能 ▍课前预习/新知导引 11.4 机械能及其转化 第十一章 功和机械能 -10- 1. A 提示：压路机的速度不变、高度不变、质量不变，动能和势能都不变，没有发生动能和势能的转化。 2. A 提示：当“悠悠球”从低处向高处运动的时候，它的速度减慢，动能减小；高度增加，重力势能增大；所以是动能转化为重力势能。 3. 弹性势 动 4. A 提示：跳伞运动员匀速下落时，其质量不变、速度不变，动能不变，但所处高度降低，重力势能减小，所以其机械能减小，故 B 不符合题意；物体在光滑水平面上做速度逐渐加大的运动，其质量不变、高度不变，重力势能不变，但速度变大，动能变大，所以机械能变大，故 C 不符合题意；利用绳子匀速提起重物，其质量不变、速度不变，则动能不变，但高度增大，重力势 能增大，所以机械能变大，故 D 不符合题意。 ▍考点集训/夯实基础 5. 重力势 动 不变 提示：小球由最高点摆动到最低点的过程中，质量不变，速度变大，高度下降，故动能变大，重力势能减小，重力势能转化为动能；在不计空气阻力的情况下，机械能总量不变。 6.（1）重力势 （2）下游 提示：（1）修建大坝，是为了提高水位，这样水的质量和水位都增加，所以水的重力势能会增大；（2）从水能的利用角度考虑，一定量的水，水位下降越多，重力势能转化为动能越多，推动水轮机做功越多，转化成的电能就越多，故水轮机安装的位置应该靠近下游。 7. 动 -11- 第十一章 功和机械能 $$