8.4 机械能及其转化（课件）-【上好课】2024-2025学年八年级物理下册同步精品课堂（沪科版（五四学制）2024)

沪科版（五·四学制） 八年级下册 第8章 简单机械 功和能 8.4 机械能及其转化 情景引入 图 8-4-1 是我国首个海上风电项目—上海市 东海大桥10万千瓦风电场，作为亚洲第一座大型海上风电场，在我国风力发电建设发展史上具有里程碑意义。风是流动的空气，风力发电装置利用风 蕴含的巨大能量发电。能量对我们来说已经不是陌生的名词，风力发电过程中利用了哪种能量呢？ 01 02 03 04 05 CONTENTS 动能和势能的相互转化 能量 动能和势能 PART ONE 能量 观察下面图片，分析它们有哪些共同点？ 穿甲弹能穿透十层钢板 巨大的水流能带动轮机发电 飞鸟撞击有时会机毁人亡 1.穿甲弹飞行速度越快，穿透钢板越多； 2.水的流速越大发出的电越多； 3.小鸟撞击飞机时速度越快，飞机损坏越严重。 新课引入 5 例子：高山上的石头、举高的铁锤、从高楼扔下的物体…… 打桩机工作时，高高举起的重锤落下时，可以把桩打入地里，重锤对桩做了功。 这说明高处的重锤具有能量。 当心吊物　　　　 当心落物　　 必须戴安全帽 过山车在运动的过程中，动能和势能会发生什么变化？ 满载游客的过山车，在机械的带动下向着轨道的最高端攀行......忽然，它像一匹脱缰的野马，从轨道的最高端飞驶而下！它又犹如一条蛟龙，时而上下翻腾，时而左摇右摆，时而驶上高高耸着的大回环的顶端…… 1.如果一个物体能够对外做功，表示这个物体具有能量，简称能。. 流动的水推动皮筏 拉弯的弓把箭射出 滚下的巨石砸毁路面 流动的水具有能量 拉弯的弓具有能量 山顶的巨石具有能量 2.一个物体能够做的功越多，这个物体的能量就越大。 能量 3.单位：在物理学中，能量与功的单位一样，也是焦耳，简称焦，符号是J。 1. 关于功和能的关系的说法中，下列说法中正确的是（ ） A.一个物体没有做功，它一定不具有能量 B.一个物体能够做的功越多，其动能一定越大 C.一个物体具有能量，说明它正在做功 D.一个物体能够做功，说明它具有能量 D 即学籍练 PART TWO 动能和势能 湍急的流水能推动水车对水车做功，具有能量。 飞行的子弹能穿透苹果，对苹果做功，具有能量。 呼啸的海浪有时会冲坏海堤、推到房子；弹出去的玻璃球能把静止的球弹的远远的……这些现象说明了运动的物体有对其他物体做功的能力，也就是说运动的物体具有能量。 风吹动船帆使船航行，流动的空气具有能量。 动能 1.定义：物体由于运动而具有的能量，叫做动能。 一切运动的物体都具有动能。 小鸟和飞机迎面相撞时，能量大到足以击落飞机，那么物体的动能大小跟哪些因素有关呢？ 猜想：汽车速度越大，出事故时破坏就越严重；一辆汽车以同一速度运动，重载比空载时出事故更严重，因此动能的大小可能与物体的速度、质量等因素有关。 如图 8-4-3 所示，从斜面上向下运动的小球撞击水平面上的木块后，能推动木块沿水平面运动一段距离，小球把木块推得越远，说明小球对木块做的功越多，小球原先具有的动能就越大。 自主活动 探究动能大小的影响因素 1. 将同一小球分别从斜面上不同高度的两处由静止释放，撞击水平面上的木块。两种情况下，小球运动到水平面上时的速度大小相等吗？ 比较两种情况下木块移动的距离，你能得出什么结论？ 探究动能与速度的关系 结论：物体的动能与物体的 有关， 越大，物体的动能越大。 速度 速度 结论： 物体的动能与物体的 有关， 越大，物体的动能越大。 质量 质量 从同一高度滚下是为保证小球到达平面的速度一样。 2. 将两个质量不同的小球分别从斜面上同一高度处由静止释放，撞击水平面上的木块。两种情况下，小球运动到水平面上时的速度大小相等吗？比较两种情况下木块移动的距离，你能得出什么结论？ 探究动能与质量的关系 大量实验和研究表明，物体的动能大小与它的速度和质量都有关系。质量相同的物体，速度越大，动能越大；速度相同的物体，质量越大， 动能越大。 物体的质量和它的速度都能影响物体的动能。请你研究小资料的数据，能不能看出：质量和速度相比，哪个对物体动能的影响更大？ 观察思考 一些物体的动能 物体 动能/J 物体 动能/J 抛出去的篮球 约30 跑百米的运动员 约3×103 行走的牛 约60 飞行的步枪子弹 约5×103 从10 m高处落下的砖块 约2.5×103 行驶的小轿车 约2×105 分析：对比行走的牛和飞行的子弹的动能，可见：物体的速度对动能的影响更大。 1.重力势能：物理学中把物体由于受重力作用而具有的与高度有关的能量叫做重力势能。 水滴石穿，表明位于高处的水具有能量。 从高空落下的陨石把地面砸出一个大坑.表明位于高处的陨石具有能量。 举高的重锤能具有重力势能，把木桩打入地下。 物体具有的重力势能的大小跟什么因素有关呢？ 问题 势能 如图 8-4-4 所示，让高处的重物自由下落，观察重物陷入沙中的深度。 1. 将同一重物分别从不同的高度由静止落下，比较重物陷入沙中的深度，你能得到什么结论？ 自主活动 探究重力势能大小的影响因素 结论： 物体的重力势能与物体的 有关， 越高，物体的重力势能越大。 所处的高度 位置 2. 将质量不同的重物分别从同一高度由静止落下，比较重物陷入沙中的深度，你又能得到什么结论？ 结论： 物体的重力势能与物体的 有关， 越大，物体的重力势能越大。 质量 质量 大量实验和研究表明，物体的重力势能与其质量和所处位置的高度有关。高度相同的物体， 质量越大，重力势能越大；质量相同的物体，位置越高，重力势能越大。 2.弹性势能：物体由于发生弹性形变而具有的能量叫做弹性势能。 拉弯的弓具有弹性势能 发生形变的网球拍具有弹性势能 压弯的跳板具有弹性势能 拉紧的弓一旦释放便能把箭射出，说明发生弹性形变的弓也具有能量，可以对箭做功。 如图 8-4-6 所示，将弹簧左端固定，用小车向左压缩弹簧，弹簧的弹性形变越大，小车释放后被弹得越远，说明弹性形变大的弹簧具有的弹性势能大。 重力势能和弹性势能统称为势能。 机械运动中，物体往往同时具有动能和势能。图 8-4-7 中沿高坡下滑的滑雪运动员，因运动而具有动能，也因受重力作用而具有重力势能。物理学中将动能和势能统称为机械能 ，物体的机械能就是其动能与势能的总和。 异同点 动能 势能 重力势能 弹性势能 不同点 形成原因 物体由于运动而具有的能量 物体由于被举高 物体由于发生弹性形变而具有的能量 特点 一切运动的物体都具有动能 一切被举高的物体都具有重力势能 一切发生弹性形变的物体都具有弹性势能 决定因素 质量和速度 　质量和高度　 弹性形变程度、材料 相同点 都是能量的一种具体形式,都具有做功的本领 比较动能和势能的异同 PART THREE 动能和势能的相互转化 一个物体可以既有动能，又有势能，如飞行中的飞机因为它在运动而具有动能，又因为它处于高空而具有势能，把这两种能量加在一起，就是它的机械能。 大量的事实说明,动能和势能可以相互转化. 飞行中的飞机 机械能 动能 势能 重力势能 弹性势能 如图 8-4-8 所示，小滑块自光滑斜面由静止下滑至水平面的过程中，高度降低，速度增大。小滑块的重力势能转化为动能。 1. 动能和重力势能的相互转化。 物体的动能和重力势能相互转化是生活中常见的过程。 请你分析以下过程，你的动能和重力势能的相互转化. 骑自行车下陡坡是什么感觉？ 游乐场的大型过山车,可让你充分感受上期下落的乐趣,体验重力势能和动能的转化 荡秋千时，那种时高时低、时快时慢的感觉如同在飞，你知道其中能量的转化过程吗？ 2.动能和弹性势能的相互转化。 (1)弓的弹性势能哪里去了？ 拉开的弓把箭射出去 ,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. (2) 弹簧门在推开以后为什么能自己关闭？ 推开弹簧门的过程,动能转化为弹簧的弹性势能;弹簧门自动关闭的过程,弹簧的弹性势能转化为门的动能. 3.动能、重力势能、弹性势能的相互转化 (1)动能和势能的相互转化，使撑杆跳高的运动员完成了助跑、撑杆、跨杆、落地的过程。 运动员助跑尽量增大动能,在起跳瞬间,使撑杆发生弹性形变,把自身的动能转化为撑杆的弹性势能.在撑杆恢复原状的过程中,撑杆的弹性势能转化成运动员的动能,动能又不断地转化为运动员的重力势能.在下落的过程中高度逐渐降低,速度越来越大,重力势能转化为动能。 运动员持竿助跑、撑竿起跳过程中，运动员的动能转化为运动员的重力势能和撑竿的弹性势能（图 8-4-9 ）。 教材中的持竿助跑、撑竿起跳过程分析 在物体自由下落时，重力对物体做功，物体的重力势能减少，动能增加，部分势能转化为动能。人举高物体，物体的重力势能增加，在这个过程中人对物体做功，而人自身消耗一定的能量，我们也将这一过程称为克服重力做功，人体的能量转化为重力势能。 从做功的角度分析能量的转化 动能与势能之间转化例子很多 小球沿轨道从高处滚下 弯曲的跳板把人弹至高处 推出的铅球在空中运动 请分析上面运动过程物体的动能与势能之间是如何转化的 34 蹦床运动 蹦床运动员从高处落下,随着高度降低,重力势能转化为动能,在与蹦床将要接触时,具有动能最大,与蹦床接触后,床面发生弹性形变,运动员的动能转化成蹦床的弹性势能.当反弹时，蹦床的弹性势能转化为运动员的动能,随着高度上升,动能转化为重力势能. （2）试分析蹦床运动中，能量的转化情况。 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？ 不会打到鼻子.因为铁锁拉到一定高度,具有的重力势能是一定的, 来回摆动的过程中,铁锁的动能和势能相互转化,在转化的过程中,铁锁的机械能的总量不会增加,铁锁上升的高度不会超过原来的高度,打不到鼻子上. 铁锁最终会停下来，铁锁的机械能去哪了？ 想想做做 1.现有(1)被拉长的橡皮筋；(2)水平前进的火车；(3)正从高空下落的小石块；(4)从坡顶下滑的自行车；(5)放在阳台上的花盆。 在上述物体中只具有动能 _______，只具有重力势能的是 ________，只具有弹性势能的____________，既具有动能又具有势能的是 ________。 (2) (5) (1) (3)(4) 课堂练习 2．下列关于机械能的说法正确的是 ( ) A ．在空中飞行的飞机只具有动能 B ．炮弹具有的机械能一定比子弹具有的机械能大 C ．质量和速度都相同的物体具有的动能一样大 D ．质量大的物体具有的重力势能一定大 C 3.一个人乘着电梯匀速上升，其（ ） A.重力势能增加，动能减少 B.重力势能减少，动能不变 C.重力势能增加，动能增加 D.重力势能增加，动能不变 D 4．下列过程中，物体的动能转化为重力势能的是 ( ) A ．篮球从高处落下 B ．钟表里的发条带动指针转动 C ．秋千从低处荡向高处 D ．物块在斜面上由静止下滑 C A ．最高处时，动能为零 B ．起跳过程中，重力势能减小 C ．动能先减小后增大 D ．重力势能先减小后增大 5．如图所示，青蛙从跳起到落地的过程中，下列说法中正确的是 ( ) C A ．在远地点的势能最大、动能为零 B ．在近地点的动能最大、势能为零 C ．从近地点向远地点运动过程中，势能增大、动能减小 D ．从近地点向远地点运动过程中，质量减小、重力减小 6 ．如图所示，“天和”核心舱绕地球沿椭圆轨道运动，离地球最近的一点叫近地点，最远的一点叫远地点。不考虑空气阻力，则 ( ) C 7．如图，AB、AC、AD 为三个光滑斜面，其中 AD 为曲面，小球 M 从 A 点分别沿三个面自由滑下，撞击放在 B 、C、D 三点完全相同的物块上，物块在撞击力的作用下移动相同的距离停下，则 ( ) A ．三个物块克服阻力做功一样多 B ．B 点物块克服阻力做功最少 C ． C 点物块克服阻力做功最少 D ．D 点物块克服阻力做功最少 A A ．不能到达 C 点 B ．到达 C 点时动能为 0 ，机械能也为 0 C ．从 A 点运动到 B 点的过程中重力势能转化为动能，机械能守恒 D ．从 B 点运动到 C 点的过程中动能转化为重力势能，机械能减小 8 ．如图所示，光滑的半圆形轨道固定在水平桌面上，轨道上的A 点、C 点在同一高度，B点为最低点，小球从 A 点由静止自由释放，不计空气阻力，则小球 ( ) C 课堂小结 感谢观看 THANK YOU FOR WATCHING $$