11.4 机械能及其转化 ----2024-2025学年人教版物理八年级下学期

第十一章 功和机械能 机械能及其转化 1.理解动能、势能的相互转化； 2.能解释一些有关动能、重力势能、弹性势能之间相互转化的简单物理现象； 3.知道什么是机械能和机械能守恒； 4.了解人类对水能、风能的开发与利用。 这些游乐设施在运动的过程中，动能和势能会发生什么变化？ 新知探究 知识点一、机 械 能 观察与思考： 运动员具有哪些能？还有其他物体具有能量吗？ 运动员在运动 动能 运动员在空中 重力势能 蹦床发生弹性形变 弹性势能 机械能：动能、重力势能和弹性势能统称为机械能。 物体既可以有动能，也可以有势能。 飞行的飞机具有 动能和重力势能 晃动的弹簧具有 动能和弹性势能 机械能=动能+势能 跟踪训练 如图所示，一辆在水平路面上匀速行驶的洒水车正在洒水作业，关于该洒水车，下列说法正确的是（ ） A.机械能不变，重力势能不变 B.机械能不变，动能变小 C.机械能变小，动能不变 D.机械能变小，重力势能、动能均变小 D 例题 活动：射箭，观察弓和弓箭的变化。 二、机 械 能 及 其 转 化 新课讲解 研究对象 观察到的现象 分析 弓 拉弓时 放手后 箭 拉弓时 放手后 弹性势能转化成了动能 被拉弯 发生了弹性形变，具有弹性势能 弹性形变程度变小 弹性势能减小 保持静止 动能为零 由静止变为运动 动能变大 减少的弹性势能去哪了？增大的动能是哪来的呢？ 新课讲解 二、机 械 能 及 其 转 化 分析：如图撑杆跳过程中机械能的转化。 动能转化成了弹性势能 新课讲解 二、机 械 能 及 其 转 化 弹性势能转化成了重力势能 将摆沿着线向上转动，使线缠绕在轴上，到达一定的高度后放手，观察现象。 你观察到了什么现象？你能否分析一下整个过程？ 动能和重力势能可以相互转化吗？ 进行实验： 新课讲解 二、机 械 能 及 其 转 化 最低点 最高点 初始态 具有重力势能 重力势能减小，动能增大 动能最大，重力势能最小 动能减小，重力势能增大 重力势能最大 新课讲解 二、机 械 能 及 其 转 化 将小球拉到一定的高度释放，观察现象。 进行实验： 你观察到了什么现象？你能否分析一下整个过程？ 新课讲解 二、机 械 能 及 其 转 化 A B C 重力势能最大 重力势能最小，动能最大 重力势能最大 动能和重力势能可以相互转化。 新课讲解 二、机 械 能 及 其 转 化 动能和势能可以相互转化。 回顾前面的问题，在运动过程中铁锁的动能和重力势能相互转化，但它们的总和不变(忽略空气阻力)。所以，铁锁在摆回时，不会打到鼻子。 新课讲解 二、机 械 能 及 其 转 化 大量研究结果表明，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，但动能和势能的总和不变，或者说，机械能是守恒的。 问题回顾：你能分析弹飞小木棍的实验中的能量转化吗？ 新课讲解 二、机 械 能 及 其 转 化 这个过程中能量是如何转化的？ 跟踪训练 例题 下列现象中，物体动能转化为重力势能的是（　　） A.向上抛出去的篮球 B.张开的弓把箭水平射出去 C.骑自行车匀速上坡 D.秋千由最高处向最低处荡去 A 水能和风能都是机械能 自然界的流水和风都是具有大量机械能的天然资源。 知识点三、水能和风能的利用 地球上，海水潮汐涨落，江河日夜奔腾；有时微风拂面，有时狂风劲吹。从能量的角度来看，自然界的流水和风都具有大量机械能的天然来源。 1. 水能的利用 ①古代对水能的利用 早在1900多年前，我们的祖先就制造了木质水轮，让流水冲击水轮转动，用来汲水、磨粉、碾谷。 水车 水碓 水轮直接利用水的动能 水碾 通过水轮机带动发电机，可以将水的机械能转化为电能，再通过输电线送到用电地区。 一定量的水，上、下水位差越大，水的重力势能越大，能发出的电就越多。 三峡水电站 水电站剖面图 ②水能发电站：将水的机械能转化成电能. 立轴式大风车，是中国古代一项杰出的发明，主要应用于我国沿海地区及长江流域，用来带动龙骨水车等提取海水制盐或提水灌溉水田。 ①古代对风能的利用 2. 风能的利用 我国早在2000多年前就开始利用风来驱动帆船航行。至少1700多年前已开始利用风来推动风车做功。 立轴式大风车（模型） 利用风能的帆船 单个风力发电机的输出功率较小，在风力资源丰富的地区，可以同时安装几百台风力发电机，组成“风车田”，连在一起供电。 风车田 ②风能发电站 将风的机械能转化成电能. 机械能及其转化 机械能 动能、重力势能和弹性势能统称为机械能 机械能及其转化 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， 水能和风能的利用 水能发电 风能发电 课堂训练 1、以下过程中机械能守恒的是（ ） A.雨滴落地之前在空中匀速下落 B.物体沿光滑斜面下滑 C.飞船搭乘火箭加速上升 D.汽车刹车后再水平路面上滑行 B 2、下列四个实例中，机械能正在增加的是（　　） A.蓄势待发的火箭 B.水平匀速飞行的飞机 C.加速上升的飞艇 D.匀速下降的热气球 C 3、蹦床运动有“空中芭蕾”之称，运动时利用蹦床中的弹簧反弹让人在空中表演动作技巧。下列对蹦床运动员的叙述正确的是（　 ） A.离开蹦床后的速度是先变大后变小 B.从最高点到落到蹦床最低点速度是一直变大 C.从接触蹦床至到达最低点，只有人的动能 转化为蹦床的弹性势能 D.后一次比前一次“蹦”得更高，一定是做了功 D 4、如图所示是万象游乐园的摩天轮，若小明随座舱在竖直平面内匀速转动，则下列说法正确的是(    ) A. 以座椅为参照物，小明是运动的 B. 从最高点转动到最低点的过程中，小明的重力势能变大 C. 从最高点转动到最低点的过程中，小明的动能变大 D. 从最低点转动到最高点的过程中，小明的机械能变大 D 5、如图所示，将摆球从A点静止释放，经过最低点O到达B点，A、B两点等高，摆球从A点到O点的过程中，动能_____（选填“增大”“减小”或“不变”），重力势能_____（选填“增大”“减小”或“不变”）。摆球从O点到B点的过程中，_____能转化为_______能。整个过程中，摆球的机械能大小________（选填“不变”或“减小”）。 增大 减小 动 重力势 不变 Lavf60.16.100 Lavf58.51.100 Lavf58.51.100 $$