10.4 机械能转化及其应用 课件-2024-2025学年沪科版物理八年级全一册

第四节 机械能转化及其应用 第十章 功与机械能 1 1.知道机械能及其守恒的条件，能举例说明动能与势能的相互转化。 2.能解释与机械能转化有关的现象。 3.通过对水能和风能的利用知道人类如何利用机械能的转化与守恒解决实际问题。 学 习 目 标 2 你喜欢荡秋千吗？ 当秋千荡到最高点时，即使你坐在秋千上不动，秋千也会从最高点荡到最低点，然后从最低点向上荡。 荡秋千过程中，动能和势能是如何转化的？ 动能和势能在生产生活中有哪些应用？ 新 课 引 入 新 课 讲 解 一、机械能的相互转化 机械能 空中飞行的飞机具有动能，还具有重力势能。 动能和势能（包括重力势能和弹性势能）统称为机械能。 如图所示，将偏离了一定角度的摆球由静止释放，观察摆球速度随高度的变化情况，你可得出什么结论？ 动能和势能的相互转化 摆球 (1)摆球静止时，速度为________，动能________，摆球运动过程中，速度________，摆球具有的________增加；同时摆球的高度降低，因此摆球具有的重力势能_______，在这个过程中可以发现摆球原先具有的_______能转化为了摆球的________能。 (2) 摆球由最低点运动到最高点的过程中，速度_______，摆球具有的动能______；同时摆球的高度________，因此摆球具有的重力势能_________，在这个过程中可以发现摆球原先具有的_________转化为了摆球的 。 动能和重力势能是可以相互转化的。 实验表明 零 为零 增加 动能 减小 重力势 动 减小 减小 增加 增加 动能 重力势能 降低 大 减小 增大 重力势 动 升高 小 增大 减小 动 重力势 最低点 最高点 滚摆的动能与势能变化分析 A—B ： ____能转化为________能 B—A ： ______能转化为____能 动 弹性势 弹性势 动 动能和弹性势能可以相互转化。 实验表明 2.动能和弹性势能是如何变化的？ 高度减小 速度增大 重力势能减小 动能增大 转 化 （1）皮球下落： 3.重力势能、动能和弹性势能是如何变化的？ （2）皮球接触地面： 开始发生弹性形变，弹性势能逐渐增大。向下的速度变小，动能减小。这时是动能转化为弹性势能。 动能减小 弹性势能增大 转 化 速度减小 形变增大 （3）皮球在恢复原状的过程中：弹性形变程度变小，向上的速度变大 动能增大 弹性势能减小 转 化 形变减小 速度增大 （4）皮球上升时： 高度增大 速度减小 重力势能增大 动能减小 转 化 分析整个过程，皮球能量的转化是 动 能 重力势能 弹性势能 2．机械能守恒 如果只有动能和势能相互转化，则机械能的总和不变，即机械能是守恒的。 机械能 = 动能 + 势能 势能 动能 + 二、机械能守恒 1．动能和势能能够相互转化。 保持不变 现象分析 1.卫星从近地点向远地点运动 动能转化为重力势能 2.卫星从远地点向近地点运动 重力势能转化为动能 近地点重力势能最小，动能最大 远地点重力势能最大，动能最小 卫星在大气层外运行，不受空气阻力，只有动能和势能的转化，机械能守恒。 小制作——抛掷装置 参照图，利用橡皮筋、薄木板及瓶盖，制作一个抛掷小球的装置。 把橡皮筋拉得紧一点，手指松开后，看看球会不会被抛得更远。实验过程中，请注意安全。 你能用所学的知识解释这一现象吗？ （a） （b） 橡皮筋被拉得越紧,小球被抛掷得越远。因为橡皮筋的弹性形变越大,橡皮筋具有的弹性势能越大，能够转化为小球的动能就越大。 杜绝高空抛物 倡导文明生活 从2021 年3 月1 日起最新刑法修正案生效，规定了高空抛物罪及量刑条款。 根据重力势能等相关物理知识，结合人体结构等医学知识和相关法律法规，请设计关于“杜绝高空抛物，倡导文明生活”的科普宣传方案，并完成相关的活动报告。 三、机械能的应用 1.风能 空气在流动过程中所具有的机械能叫风能。风能的大小由风速和流动空气的质量决定。 2.水能 流动的水具有动能，高处的水具有重力势能，水所具有的机械能统称为水能。水能的大小由流量、流速和水位差决定。 3.风能与水能的利用 我国是利用风能最早的国家之一，现在人们在风力大的地方建造风力发电站，风能是一种永不枯竭的清洁能源。 水能发电是水库上游的水冲击水轮机叶片时，把部分动能传递给水轮机，使水轮机转动起来，由此带动发电机发电。水力发电的过程是水能转化为电能的过程。 风力发电 水电站的剖面图 古人巧妙利用风能和水能 机械能转化及其应用 机械能：动能、重力势能和弹性势能统称为机械能 机械能守恒：如果只有动能和势能相互转化，机械能的总量保持不变 课 堂 小 结 机械能的应用：古人巧妙利用水能和风能 B 当 堂 检 测 C B A 不变 增大 焦耳 50 J 弹性势 动 克服摩擦做功，机械 能减小 改变物体的形状 弹性势 先增大或减小 减小 减小 是 (1)滚摆下降时，高度逐渐 ，速度越来越 ，重力势能逐渐 ，动能逐渐 ， 能转化为 能；滚摆上升时，高度逐渐 ，速度越来越 ，重力势能逐渐 ，动能逐渐 ， 能转化为 能． (2)当滚摆处于 时，动能最大，重力势能最小；当处于 时，动能最小，重力势能最大． 1．如图所示，木块沿斜面从顶端匀速下滑的过程中，木块的(　　) A．重力势能减小，动能增大 B．重力势能减小，机械能减小 C．动能不变，机械能不变 D．重力势能不变，机械能减小 2．如图是我国用长征二号丁运载火箭成功将世界首颗量子科学实验卫星(简称“量子卫星”)“墨子号”发射升空的图片，火箭在加速上升的过程中(　　) A．动能不变，重力势能增加，机械能增加 B．动能增加，重力势能不变，机械能增加 C．动能增加，重力势能增加，机械能增加 D．动能不变，重力势能不变，机械能不变 3．在中小学田径比赛中，运动员跳远运动的几个阶段如图所示，则运动员(　　) A．助跑阶段机械能不变　 B．经过最高点时重力势能最大 C．经过最高点时动能为零 D．起跳时机械能为零 4．把篮球抛向空中，忽略空气阻力，下列图象中能正确反映球离手后至落回地面前的机械能(E)与篮球离地面的高度(h)的关系的是(　　) 5．电梯厢在匀速上升过程中，动能 ，机械能 ． (均选填“增大”“减小”或“不变”) 6．动能、势能以及各种能的单位都是 ，一个在空中飞行的物体机械能是200 J，重力势能是150 J，则动能为 . 7．如图是一种神奇的“魔罐”，其制作方法是：橡皮筋两头分别固定在罐子的顶部和底部，在橡皮筋的中间系一个钩码．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，“魔罐”滚回来后不能回到原抛出点的位置，主要原因是 ． 8．“蹦极”是年轻人喜爱的一项游玩项目，小海同学做了一个模拟“蹦极”的探究实验．他将橡皮筋一端固定在铁架台上，另一端自然下垂，如图甲． 甲　　　　　乙 (1)小海在橡皮筋另一端挂一只钩码，将钩码提高后自由释放，到达最低点，如图乙，此过程中橡皮筋长度增加，说明力可以 ，橡皮筋的 能增加，钩码的下落速度变化是 (选填“增大”“减小”“先增大后减小”或“先减小后增大”)，它的重力势能 (选填“增大”“减小”或“不变”)． (2)实验过程中，细心的小海同学发现钩码从最低处向上弹起时，弹起的高度每次都会减小．则弹起过程中机械能 (选填“增大”“减小”或“不变”)，能量是否守恒？ (选填“是”或“否”)． $$