第四节 机械能及其转化（教学课件）物理新教材北师大版（北京）八年级全一册

第十章 功和机械能 第四节 机械能机器转化 2025 八年级下册（北师大（北京）2024） 目录 壹 学习目标 肆 课堂练习 贰 课堂引入 叁 探究新知 陆 课后作业 伍 课堂总结 学习目标 1.知道动能、重力势能和弹性势能统称为机械能。(物理观念) 2.能通过实验或实例,认识物体的动能和势能可以相互转化。能解释与机械能转化有关的现象。(科学探究、科学思维) 3.通过实例认识能量可以从一个物体转移到另一个物体,不同形式的能量可以互相转化。通过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。提高运用机械能转化和守恒观念分析力学问题的意识。(物理观念、科学思维) 课堂引入 【知识巩固：动能和势能】 动能：物体由于______而具有的能。 势能 重力势能：物体由于受到_______并处在一定　 　　　　　______时所具有的能。 弹性势能：物体由于发生___________而具有 　　　　　的能。 运动 重力 弹性形变 高度 动能影响因素 质量 速度 重力势能影响因素 质量 高度 弹性势能影响因素： 弹性形变的程度 4 课堂引入 第4节 机械能及其转化 观看视频并回答问题 （1）为什么铁球没有碰到教授的鼻子呢？ （2）铁球在运动过程中的能量是如何变化的？ 本节课，我们一起来研究铁球为什么没有碰到教授鼻子的原因。 【视频欣赏：摆动的铁球】 知识点1 机械能及其转化 1. 机械能 现象分析 松手后，铁球离开教授的下巴，且速度的大小不断变化到达右侧最高点后，铁球又运动回来，接近教授后，又会离远离而去，循环往复。 在这个过程中，铁球的运动快慢在发生变化，说明动能在发生变化。同时，铁球的高度也在发生变化，说明铁球的重力势能也在发生变化。 但铁球并不会碰到教授，这是什么原因呢? 探究新知 知识点1 机械能及其转化 1. 机械能 （1）概念：在物理学中，把动能、重力势能和弹性势能统称机械能。机械能是和物体的机械运动紧密联系的能量。 （2）单位：焦耳，简称焦，符号（J） （3）机械能的理解 一个物体既可以只有动能，也可以只有势能，还可以同时有动能和势能，都称物体具有机械能。 铁球在运动过程中，具有动能和势能，我们把这两种能统称机械能。 探究新知 知识点1 机械能及其转化 2. 动能和势能的转化 （1）实验：动能是势能的转化 【视频欣赏：动能和势能的转化】 探究新知 知识点1 机械能及其转化 (1)滚摆实验 2. 动能和势能的转化 滚摆下降的过程中，重力势能减小，动能增大，重力势能转化为动能。上升过程，动能减小，重力势能增大，动能转化为重力势能。 轻质细线 带固定重心的重圆盘 捻动滚摆的轴,使滚摆上升至一定高度后松开,滚摆开始旋转下降,转速越来越大,到最低点后，开始缠绕悬线上升,转速逐渐变小,再次上升到原来的高度,之后再次下降,不断重复 现象观察 现象分析 【视频欣赏：滚摆实验】 探究新知 知识点1 机械能及其转化 运动阶段 高度 重力势能 速度 动能 能的转化 下降 上升 升高 增大 减小 减小 滚摆上升和下降过程中的动能和重力势能的相互转化 动能转化为重力势能 降低 减小 增大 增大 重力势能转化为动能 答：受到空气的阻力作用 思考：滚摆为什么不能回到原来的高度？ 探究新知 知识点1 机械能及其转化 (2)单摆实验 2. 动能和势能的转化 单摆下降的过程中，重力势能减小，动能增大，重力势能转化为动能。上升过程，动能减小，重力势能增大，动能转化为重力势能。 将小球拉至A点静止释放,小球加速摆至C点,由于惯性再减速摆至B点,到B点速度为零,之后再经过 C 点回到A点，不断往复 现象观察 现象分析 B C A 探究新知 知识点1 机械能及其转化 单摆上升和下降过程中的动能和重力势能的相互转化 h B C A 运动阶段 高度 重力势能 速度 动能 能的转化 下降: A→C;B→C 上升： C→B;C→A 升高 增大 减小 减小 动能转化为重力势能 降低 减小 增大 增大 重力势能转化为动能 答：受到空气的阻力作用 思考：单摆为什么不能回到原来的高度？ 探究新知 知识点1 机械能及其转化 2. 动能和势能的转化 ①分析篮球下落、上升过程中动能和势能的转化 下落 篮球下落时： 高度减小，速度增大，重力势能减小，动能增大，重力势能转化为动能。 篮球上升时： 速度减小，高度增大，动能减小，重力势能增大，动能转化为重力势能。 上升 探究新知 知识点1 机械能及其转化 从高处落下 ②蹦床运动员在蹦床过程动能和势能的转化 蹦床运动员从高处落下，在与蹦床面将要接触时，具有动能，与蹦床面接触后，床面发生弹性形变，运动员的动能转化成蹦床的弹性势能。 动能 蹦床的弹性势能 上升 蹦床的弹性势能 动能 2. 动能和势能的转化 蹦床在发生弹性形变时，蹦床的弹性势能转化为运动员的动能，运动员被弹起，从而上升。 探究新知 知识点1 机械能及其转化 归纳结论 动能和重力势能可以相互转化 动能和弹性势能可以相互转化 动能和势能可以相互转化 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。 动能的增减变化要以速度的变化来判断；重力势能的增减变化要以物体离地面高度的变化来判断；弹性势能的增减要根据形变大小的变化来判断。 动能和势能的相互转化的条件： 探究新知 知识点1 机械能及其转化 3. 动能和势能相互转化的实例 人从滑梯下滑时，重力势能转化为动能。 人从滑梯下滑 拉弓射箭 拉开的弓把箭射出去的过程中，弓的弹性势能转化为箭的动能。 探究新知 知识点1 机械能及其转化 ① ③ ② 动能 弹性势能（跳杆） 重力势能 动能 ① ② ③ 撑杆跳高 探究新知 知识点1 机械能及其转化 探究新知 知识点1 机械能及其转化 【典例1】如图所示，为滚摆沿竖直方向运动的情景。在滚摆向上减速运动的过程中，下面的说法中正确的是（　　） A．滚摆的动能增大，重力势能减小 B．滚摆的动能增大，重力势能增大 C．滚摆的动能减小，重力势能减小 D．滚摆的动能减小，重力势能增大 D 探究新知 知识点1 机械能及其转化 【典例2】荡秋千时的能量转化过程可以简化为小球摆动时的能量转化过程，如图所示，小球从A点向B点运动过程中，重力势能转化为 能，小球从B点向C点运动过程中， 。（不计空气阻力） 动 动能转化为重力势能 知识点2 机械能守恒 大量的实验表明，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，但机械能的总和不变。或者说，机械能是守恒的。 1. 机械能守恒 回顾前面教授所做的铁球实验，在运动过程中铁球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。 探究新知 知识点2 机械能守恒 2. 机械能守恒条件的理解 只有动能和势能的相互转化，而没有机械能与其他形式的能的相互转化。【即忽略摩擦力造成的能量损失，所以机械能守恒也是一种理想化的物理模型】 【特别提示】在物理学中常常出现“光滑的表面”、“不计空气阻力” 、“不计摩擦”等文字描述，表示没有摩擦阻力，机械能是守恒的。 探究新知 知识点2 机械能守恒 3. 一些机械能不守恒的事例 人骑自行车爬坡 跳伞运动员匀速下落 升空的航天器 探究新知 知识点2 机械能守恒 4. 人造地球卫星的机械能转化 卫星在远地点时势能最大，当它从远地点向近地点运动时，势能减小，动能增大，速度也增大。 当卫星从近地点向远地点运动时，它的动能减小，势能增大，速度也减小。 许多人造地球卫星沿椭圆轨道绕地球运行。离地球最近的一点叫近地点，最远的一点叫远地点。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，因此机械能守恒。 人造地球卫星的轨道示意图 探究新知 知识点2 机械能守恒 探究新知 知识点2 机械能守恒 【典例3】如图是小明用易拉罐制作的“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，当小明将“魔罐”在水平地面上滚出后，它能自动滚回来，下列说法中正确的是（　　） A．“魔罐”滚动过程中机械能保持不变 B．“魔罐”滚出去的过程中，主要是弹性势能转化为动能 C．“魔罐”滚回来的过程中，主要是动能转化为弹性势能 D．“魔罐”滚至最远时，橡皮筋的弹性势能最大 D 【典例4】如图所示，光滑水平桌面上的弹性小球被弹出后，经过A点和B点后落到地面，又被多次弹起，图中虚线为小球的运动轨迹。下列有关小球的运动，描述正确的是（　　） A．小球反弹经过D点时动能为零 B．小球从A点运动到B点的过程中机械能不断减少 C．若将弹性小球表面涂黑，则会在C、F两点留下等大的黑色圆斑 D．小球经过E点的机械能大于经过G点的机械能 探究新知 知识点2 机械能守恒 D 知识点3 机械能的利用 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是机械能的天然来源。 探究新知 知识点3 机械能的利用 1. 水能 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。 水磨 水车 水碓：利用水的动能舂米 流动的水具有动能，高处的水具有重力势能，水具有的机械能成为水能。 探究新知 知识点3 机械能的利用 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。 2. 风能 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 风是流动的空气，风具有的机械能叫风能。 探究新知 知识点3 机械能的利用 3. 水能和风能的利用   水能 风能 本质 机械能 特点 无污染、蕴藏量大、可循环利用 资源丰富、无污染、不稳定、不便于储存 利用 （1）早期，人们利用水流冲击水轮机转动来汲水、磨粉、碾谷； （2）到18世纪，人们利用大功率水轮机来带动纺织机、冶金鼓风机工作； （3）近代，利用水轮机带动发电机发电 （1）利用风能来驱动帆船航行； （2）利用风能来推动风车做功； （3）利用风能来发电 探究新知 知识点3 机械能的利用 探究新知 知识点3 机械能的利用 【典例5】如图是欧洲中世纪建筑城堡和教堂时所使用的脚踩吊车，当重物被匀速上吊时重物的动能         ，机械能         。（均选填“增大”“减小”或“不变”） 不变 增大 课堂练习 1. “神舟”十七号载人飞船成功返航，实现了中国人几千年的“飞天梦”。在飞船返航的过程中，有一段时间匀速降落，在这段时间内，航天员的（   ） A．动能不变，重力势能减少 B．动能增加，重力势能减少 C．动能减少，重力势能不变 D．重力势能和动能都不变 课堂练习 A 2. 如图所示，老师在课堂上给同学们做了一个“过山车”的小实验。小钢球从A点处由静止状态开始下滑，依次经过B点、C点，最后到达轨道的最低点D。若不计空气阻力和摩擦，下列说法正确的是（　　） A．小球在A点时，具有的机械能是0J B．小球由A点到B点的过程中，重力势能转化为动能 C．小球由B点到C点的过程中，动能一直增大 D．小球由A点到D点的过程中，机械能减小 课堂练习 B 3. “反向蹦极”是一项比蹦极更刺激的运动。如图所示，弹性轻绳的上端固定在O点，拉长后将下端固定在体验者的身上，并与固定在地面上的扣环相连，打开扣环，人A点由静止释放，像火箭一样被“竖直发射”，经B点上升到最高位置C点，在B点时速度最大。对此过程，下列描述正确的是（　　） A．弹性绳的弹性势能在B点时最大 B．到达B点时，弹性绳处于原长位置 C．人从A到B的过程中，动能增加，重力势能增加 D．人从A到C的过程中，重力势能增加，动能一直减少 课堂练习 C 4. 如图所示为玩溜溜球的情景。放手后，溜溜球在重力的作用下展开绳子下降至最低点的过程中（不考虑空气阻力），重力势能转化为 ；接着溜溜球自动缠绕绳子上升的过程中，溜溜球的 能增加。 课堂练习 动能 重力势 5. 如图所示是一种“回力”玩具车，先用手按住它在水平地面上往后拉一下，松手后它就能往前跑。“用手按住它在地面往后拉一下”，可能使小车存贮了 ；“松手后它就能往前跑”，说明存贮的能量转化为 。（均选填“动能”“弹性势能”或“重力势能”） 课堂练习 弹性势能 动能 6. 人造地球卫星的能量转化 （1）从近地点到远地点：卫星的动能 ______ ，重力势能增大，动能转化为重力势能。 （2）从远地点到近地点：卫星的重力势能减小，动能 ，重力势能转化为动能。 （3）整个过程中机械能总量 。 课堂练习 减小 增大 不变 课堂总结 机械能 及其转化 水能和风 能的利用 ① 、 能和 能统称为机械能. 水能发电. ③机械能守恒： 如果只有 能和 能相互转化，尽管动能、势能的大小会变化，但机械能的 不变. ②动能和势能之间可以相互 . 风能发电. 机械能及其转化 动能 动 总和 重力势 弹性势 转化 势 课后作业 作业 内容 同步作业 完成课后“实践与探索”练习 自主安排 配套同步分层作业 42 ENDING! 2024 Thank you for watching! 谢谢观看 $$