10.4 机械能及其转化 课件-2025-2026学年北师大版（北京）物理八年级全一册

10.4 机械能及其转化 观察 思考 演示 　 将一只铁罐沿不太陡的斜面滚下。会有什么出人意料的现象发生吗？ 能量定义： 物体对外做功，表示这个物体具有_________ 能量单位：____________  注：一个物体能够做的功______，表示这个物体的能量_____  动能： 物体由于________而具有的能 势能 重力势能： 弹性势能： 物体由于_________而具有的能量 物体由于_____________而具有的能量 能量 焦耳（J） 越多 越大 运动 被举高 弹性形变 知识回顾 各种能量的影响因素： 物体动能的大小跟___________、___________有关 物体重力势能的大小跟___________、___________有关 弹性势能大小与_________大小有关 实验运用______________、_______________ 速度 质量 质量 高度 形变 转换法 控制变量法 知识回顾 想一想，下列物体都具有什么能量？ 动能 重力势能 弹性势能 导入 飞行中的飞机具有重力势能和动能 跳水运动员具有重力势能和动能 1．动能、势能统称为机械能。 机械能 知识点1 2.机械能 = 动能 + 势能 弓的弹性势能哪里去了？ 弓的弹性势能 箭的动能 机械能的转化 知识点2 一、机械能 观察滚摆的运动，讨论滚摆在运动过程中动能和重力势能是如何变化的？ 2.滚摆旋转向上运动过程中，速度减小，动能减小；高度增大，重力势能增大，动能转化为重力势能。 1.滚摆旋转向下运动过程中，速度变大，动能增大；高度降低，重力势能减小。重力势能转化为动能 理想情况下,每次应上升到原来的高度, 因空气阻力,每次上升的高度都比上次低。 结论:动能和重力势能可以相互转化. 动能和重力势能的相互转化 能量的相互转化 观察滚摆的运动，想想滚摆在运动过程中动能和势能是如何变化的？  初始状态 最低点 最高点 最低点 重力势能 动能 重力势能 动能 能量的相互转化 滚摆在哪个位置具有的动能最大？在哪个位置具有的重力势能最大？  最低点时 转动最快 动能最大 高度最低 重力势能最小  最高点时 转动最慢 动能最小 高度最高 重力势能最大  想想做做 摆球的动能和重力势能的转化 如图所示，用细线把一个小球悬挂起来，将小球从位置B拉倒位置A，松开手释放小球，观察它在A→B→过程中高度和速度的变化，分析这一运动过程中动能和重力势能之间的转化。 运动过程 A→B B B→C C 动能 增大 最大 减小 最小 势能 减小 最小 增大 最大 动能和势能的转化 势能转化为动能 动能转化为势能 将你的分析填入以下表格中 结论: 说明：理想情况下，A、C等高。但实际情况下，每次上升的高度都比上次要低。 (原因是存在空气阻力) A B C 动能和重力势能可以相互转化. 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. 骑自行车上陡坡是什么感觉？ 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？ 现在我们知道，动能和重力势能可以相互转化 想想议议 那么动能和弹性势能可以相互转化吗？ 动能和弹性势能可以相互转化吗？ 想想议议 机械能及其转化 分析人造地球卫星绕地球转动时，它的机械能的具体转化情况 近地点→远地点： （注意：由于卫星是在太空中运行，近似真空环境，可忽略空气阻力！） 远地点→近地点： 重力势能增大，动能减小，动能和势能总和不变； 重力势能减小，动能增大，动能和势能总和不变。 机械能及其转化 问题：把一个铁锁用绳子悬挂起来，将铁锁拉到贴近鼻子。然后松手，铁锁向 前摆去，你认为它摆回来时会砸到你的鼻子吗？ 机械能及其转化 对于弹簧、蹦极、蹦床、皮球等复杂情况，需结合同一直线上合力与运动状态的关系分析速度变化，进而分析动能的变化和机械能的转化情况！ 一、下落过程 ①物体只受重力；(向下加速) ②重力大于弹力；(向下加速) ③重力小于弹力；(向下减速) 二、上升过程 ④重力小于弹力；(向上加速) ⑤重力大于弹力；(向上减速) ⑥物体只受重力；(向上减速) 二、机械能的转化及守恒 动能和势能可相互转化 当只有动能和势能相互转化时，机械能总量不变 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，但是机械能的总和不变。 机械能守恒： 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 铁锁由于与空气摩擦，机械能转化成内能，所以机械能减小了，因此最终会停下来 在动能和势能相互转化中，若有摩擦，即克服摩擦做功，机械能不守恒，会转化其它形式的能（内能），则机械能的总和减小。 如果只有动能和势能相互转化，即在没有摩擦的情况下（ 有“光滑”、“不计空气阻力”等文字 ），机械能的总和不变，或者说机械能是守恒的。 请注意区别! 机械能守恒 新课讲授 机械能守恒 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。 机械能守恒的条件：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。（即忽略摩擦阻力造成的能量损失，所以机械能守恒也是一种理想化的物理模型，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） 机械能守恒时，动能和势能中一种形式的能量减少，另一种形式的能量必然增加，机械能的总和保持不变。 对机械能守恒的理解 新课讲授 用机械能守恒及其转化解释一些现象——人造地球卫星 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。 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。 卫星在远地点时动能最大，当卫星从近地点向远地点运动时，动能减小，势能增大，速度也减小。 新课讲授 用机械能守恒及其转化解释一些现象——铁锁为何砸不到人？ 分析：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。 注意：实际上是存在空气阻力的，所以铁锁的机械能并不守恒，逐渐变小，最终停下来。 节前“问题”栏目中，用绳子把一个铁锁悬挂起来。把铁锁拉到自己的鼻子附近，稳定后松手，铁锁向前摆去。铁锁摆回时为什么不会打到你的鼻子？ 新课讲授 机械能不守恒的一些事例 过山车运行过程中车与轨道之间有摩擦力，还受到空气的阻力，机械能并不守恒，机械能转化为内能，在不给其他动力的情况下，过山车最终会停下来。 ①A→B过程，重力势能转化为动能； ②B→C过程，动能转化为重力势能； ③C→D过程，重力势能转化为动能。 新课讲授 机械能不守恒的一些事例 机械能不守恒时的大小变化的判断：机械能=动能+势能 神州19号返回舱匀速下落时，动能不变，重力势能减小，机械能减小，不守恒。 神州20号发射时是加速上升的，动能变大，重力势能变大，机械能变大，不守恒。 判断机械能的变化 在地球上，海水朝夕涨落，江河日夜奔流。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具有大量机械能的天然资源。 水能和风能是自然界中的重要能源 水能和风能的利用 早在1900多年前，我们的祖先就制造了木质的水轮，让流水冲击水轮转动，用来汲水、磨粉、碾谷。 自然界中的瀑布、湍急的河水和海浪都具有能量。 （1）.古代对水能的利用 水磨 （摘自《天工开物》) 水磨 水能的利用 水车 水碓:水轮直接利用水的动能 水排:通过曲柄连杆机构将回转运动转变为连杆的往复运动 水碾 三、水能和风能的利用 （2）.水力发电 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。 三峡水电站 修筑拦河坝就是为了提高水位,增加水的重力势能,更多的转化为动能,转化为更多的电能. 水力发电的原理 风是流动的空气,风把风筝吹到天空,也就是对风筝做功;风能使你做的小风车飞转,即对小风车做功.所以,风具有机械能. 风筝 地球表面接受太阳辐射能的不同，使各地大气温度不同，造成大气密度和气压的差别从而形成风。 风车 风能的形成： 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。 (1).古代对风能的利用 其中立轴式大风车，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。 立轴式大风车（模型） 利用风能的帆船 风力发电的原理：利用风吹动风车叶片旋转，将风能转化为风车叶片的动能，再通过发电机或其他机器将动能转化为电能. (2).风力发电 内蒙古辉腾锡勒风电场 新疆达坂城风力发电场 浙江临海括苍山风电场 甘肃酒泉千万千瓦级风电场 中国新能源战略已经把发展风力发电作为重点项目 神奇的滚筒 滚筒揭秘 动能和弹性势能相互转化 机械能及其转化 课堂习题 1. 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 2. 2025年3月12日，我国的长征八号运载火箭将“千帆星座”互联网通信卫星送入预定轨道。在运载火箭加速升空的过程中，下列说法正确的是（ ） A. 动能增加，重力势能不变，机械能增加 B. 动能增加，重力势能增加，机械能增加 C. 动能不变，重力势能不变，机械能不变 D. 动能增加，重力势能增加，机械能不变 B 课堂习题 3. 如图所示，小球沿轨道由静止从A处运动到D处的过程中，忽略空气阻力和摩擦力，仅有动能和势能互相转化，则（ ） A.小球在A处的动能等于在D处的动能 B.小球在A处的动能大于在D处的动能 C.小球在B处的机械能小于在C处的机械能 D.小球在B处的机械能等于在C处的机械能 D 4. 随着经济的发展，城市的建筑越修越高，若在阳台上放花盆，就会有高空坠物砸伤人的危险。在物体落下的过程中，它具有的 能转化为 能，而且高度越高，落下来重力做的功越 ，危险性也越大。 重力势 动 大 课堂习题 5. 为强化消防官兵的救援能力，消防战士们每天都要进行刻苦的训练。如图所示为战士爬杆训练的场景，战士在匀速直线 向上爬升的过程中(　　) A. 重力势能会逐渐减小 B. 受到的摩擦力方向向下 C. 机械能总和保持不变 D. 摩擦力与重力是一对平衡力 D 课堂习题 6.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，一定是有其它力做了功 D （1）运动员由高处下落时， 能转化为 能； （2）运动员向下与蹦床接触时， 能转化为 能； （3）运动员被蹦床弹起时， 能转化为 能； （4）运动员上升时， 能转化为 能。 学以致用—我能行 重力势 动 动 弹性势 弹性势 动 动 重力势 课堂小结 一、动能、重力势能及弹性势能统称为机械能。 二、动能和势能可以相互转化。 三、如果只有动能和势能相互转化，机械能是守恒的。 Lavf60.16.100 Lavf60.16.100 Lavf60.16.100 Lavf60.16.100 Lavf60.16.100 Lavf60.16.100 Lavf60.16.100 Lavf60.16.100 Lavf60.16.100 Lavf60.16.100 Lavf57.77.100 $