第十一章功和机械能第4节机械能及其转化 课件内嵌视频2021-2022学年人教版物理八年级下册(共57张PPT)

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名称 第十一章功和机械能第4节机械能及其转化 课件内嵌视频2021-2022学年人教版物理八年级下册(共57张PPT)
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资源类型 教案
版本资源 人教版
科目 物理
更新时间 2022-02-09 12:00:43

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第4节 机械能及其转化
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第十一章 功和机械能
1.通过学习机械能及其转化,知道机械能的定义;
2.通过实验或实例,认识动能和势能可以相互转化并能解释与机械能转化有关的现象;
3.通过实例,了解不同形式的能量可以互相转化,知道人类如何利用机械能的转化与守恒解决实际问题。
【重点】动能和势能相互转化。
【难点】解释与机械能转化有关的现象。
一、机械能
1、概念:动能、重力势能和弹性势能,统称为机械能。
2、符号:W
单位及单位符号:焦耳(J)。
机械能
动能
势能
重力势能
弹性势能
3、物体具有机械能的总量等于 和 之和。即 W机械=W动+W势
一个物体可以只有动能,也可以只有势能,还可以既有动能又有势能,都称物体具有机械能。
旅游景区的索道缆车
空中的飞机
一个物体从高处下落,物体的重力势能减小,减小的重力势能去哪了?
重力势能转化成了它的动能
想一想,弯弓射箭和蹦床时,动能和势能是如何转化的呢?
以上说明:动能和势能可以相互转化
【实验1】
从最高处释放滚摆,记录滚摆的运动速度和高度的变化情况。讨论滚摆在运动过程中动能和势能是如何转化的。
轻质细绳
带固定中心轴的重圆盘
初始态
最低点
最高点
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
动能转化为重力势能
重力势能能转化为动能
滚摆运动过程中动能和势能的转化
运动阶段 高度 重力势能 速度 动能 能的转化
下降段 降低 减小 变大 增大 重力势能转化为动能
上升段 升高 增大 变小 减小 动能转化为重力势能
实验表明:动能和重力势能可以相互转化。
【实验2】
将单摆的小球拉至A点释放,分阶段记录小球的运动速度和高度的变化情况。
轻质细绳
质量较大的小球
最低点
运动阶段 高度 重力势能 速度 动能 能的转化
下降段A→B C→B 降低 减小 变大 增大 重力势能转化为动能
上升段B→A B→C 升高 增大 变小 减小 动能转化为重力势能
实验表明:动能和重力势能可以相互转化。
A
B
C
【实验3】
将一个铁球以一定速度v0撞到弹簧片上。
球的速度 动能 弹簧片形变程度 弹性势能 能的转化
木球压弯弹簧片 不断减小,直至为零 不断减小、直至为零 由小变大 不断增大 动能转化为弹性势能
弹簧片把木球弹回 由零不断增大 由零不断增大 由大变小 不断减小,直至为零 弹性势能转化为动能
实验表明:一定条件下,动能和弹性势能可以相互转化。
弹簧片把铁球弹出去
铁球把弹簧片压弯,速度减小到零
铁球刚接触弹簧片
A
B
C
二、机械守恒定律:
1、大量研究结果表明,如果不计摩擦,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。
2、表达式: W机械=W动+W势
人造地球卫星的机械能转化
【定律解读】
(1)机械能守恒的前提是不计摩擦,且只有动能和势能之间的转化。
(2)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,且增减的量相同,但机械能总量保持不变。
(3)动能的增减变化要以速度的增减来判断;重力势能的增减变化要以物体离地面高度的增减变化来判断;弹性势能的增减要根据形变大小的变化来判断。
1、从隐含条件中判断速度、高度、质量的变化情况:
(1)判断速度大小的变化:
匀速(v不变),加速(v变大),减速(v变小)
(2)判断高度的变化:
上升(h变大),下降、下滑(h变小);近地点(h最小),远地点(h最大)
(3)判断质量的变化:
投放救灾物资的飞机、正在洒水的洒水车(m减小),空中加油机给直升机加油(直升机质量增大,加油机质量减小)。
2、判断机械能的变化:
光滑(无摩擦力做功,机械能不变);粗糙(克服摩擦力做功,机械能减少)。
【方法指导】
把一个铁锁用绳子悬挂起来,将铁锁拉到自己的鼻子附近,稳定后松手,铁锁向前摆去。想想看,铁锁摆回时会打到你的鼻子吗?
现实生活中,由于摩擦阻力的存在,动能和势能相互转化的过程中要克服摩擦力做功,部分机械能转化为其他形式的能,机械能减少。
即: W机械=W动+W势+W其他
1、如图所示的光滑轨道,BC为水平面,小球从A点静止释放运动到C点的过程中,小球的动能和重力势能的变化情况是( )
A.A到B小球的重力势能不变
B.A到B小球的动能减少
C.B到C小球的重力势能增大
D.B到C小球的动能不变
2、【中考 烟台】下列所描述的情景中,没有发生动能转化为势能的是(  )
A.滑滑梯
B.荡秋千
C.跳水比赛
D.空中大翻转
3、如图所示,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
4、【2020 巴中】无人机已被应用于诸多领域。我国具有完全自主知识产权的大疆无人机在匀速上升的过程中,对其分析正确的是(  )
A.质量增大
B.动能减小
C.机械能不变
D.重力势能增大
5、【2020·河南】频闪照相是研究物体运动的重要手段之一。如图所示的频闪照片记录了竖直下落的小球每隔相等时间的位置。不计空气阻力,在小球
下落的过程中,下列说法正确的是(  )
A.小球的重力势能逐渐增大
B.小球的机械能逐渐减小
C.小球的重力在ab段做功比在cd段多
D.小球的重力在ab段做功比在cd段慢
6、【2020 安徽】一人造地球卫星沿椭圆轨道运行,我们把卫星运行过程中离地球最近的一点叫近地点,最远的一点叫远地点(如图所示)。
已知卫星在运行过程中机械能保持不变,那么(  )
A.卫星在远地点的势能最大、动能为零
B.卫星在近地点的动能最大、势能为零
C.卫星从近地点向远地点运动过程中,势能增大、动能减小
D.卫星从近地点向远地点运动过程中,动能增大、势能减小
7、【中考 河南】如图为一种爬杆机器人,仅凭电池提供的能量,就能像人一样沿杆竖直向上匀速爬行。机器人在此过程中(  )
A.所受摩擦力方向竖直向下
B.对杆的握力增大时,所受摩擦力增大
C.匀速爬行速度增大时,所受摩擦力不变
D.动能全部转化为重力势能
8、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
9、【2019·安徽】如图,在光滑的水平台面上,一轻弹簧左端固定,右端连接一金属小球,O点是弹簧保持原长时小球的位置。压缩弹簧使小球至A位置,然后释放小球,小球就在AB间做往复运动(已知AO=OB)。小球从A位置运动到B位置的过程中,下列判断正确的是(  )
A.小球的动能不断增加
B.弹簧的弹性势能不断减少
C.小球运动到O点时的动能与此时弹簧的弹性势能相等
D.在任一位置弹簧的弹性势能和小球的动能之和保持不变
10、【2019·南通】如图,轻质弹簧竖直放置,下端固定于地面,上端位于O点时弹簧恰好不发生形变。现将一小球放在弹簧上端,再用力向下把小球压至图中A位置后由静止释放,小球将竖直向上运动并脱离弹簧,不计空气阻力,则小球(  )
A.运动至最高点时,受平衡力作用
B.被释放瞬间,所受重力大于弹簧弹力
C.从A点向上运动过程中,速度先增大后减小
D.从O点向上运动过程中,重力势能转化为动能
11、【中考 连云港】如图是上海“明珠线”某轻轨车站的设计方案图,与站台连接的轨道有一定坡度。从节能的角度分析,这样的设计可以让列车无动力滑行进站时将________能转化为________能储存起来,此过程中机械能总量________。
12、蹦极是一项极限体育运动,如图所示,A点为最高点、B点为弹性绳自然伸长的位置,蹦极人在C点受到的弹性绳的弹力与自身重力相等,
D点是能下落到的最低点。在蹦极人从A点下落到D点的过程中,________(填“B”“C”或“D”)点动能最大,在这个过程中,减小的重力势能最终都转化为________能。(不计空气阻力)
13、(2020广东茂名)在探究“动能和重力势能相互转化”的实验中,采用如图所示的实验装置,用细线把一个质量为m的小球悬挂起来,将小球从位置B拉到位置A,由静止释放小球,观察小球从A→B→C的过程中的高度和速度的变化,并测出了小球在A、B、C三个位置时动能和重力势能的值,从而分析这一过程中动能和重力势能之间的转化,数据如表所示。
运动过程或位置 A A→B B B→C C
动能Ek(J) 0 增加 4.98 减少 0
重力势能Ep(J) 5.00 减少 0 增加 4.97
(1)小球在图中的C位置,受到    个力的作用。
(2)从实验中可以看出,小球从A→B的过程中速度不断    ,高度不断降低,这个过程中是    能逐渐转化为    能;在能量转化的过程中,机械能在逐渐减少,这主要是小球受到    造成的。
(3)在实验中,如果换用质量为2m的小球,其他条件不变。那么,小球到达B位置时的机械能    质量为m的小球到达B位置时的机械能(选填“大于”、“小于”或“等于”)。
运动过程或位置 A A→B B B→C C
动能Ek(J) 0 增加 4.98 减少 0
重力势能Ep(J) 5.00 减少 0 增加 4.97
三、水能和风能的利用
1、水能
流动的水具有动能,高处的水具有势能,水所具有的机械能,统称为水能。
水电站
水轮
水能的利用
风吹动风车转动
2、风能
风是流动的空气,风所具有的机械能,叫做风能。
风能的利用
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
水能和风能的利用
水能发电
风能发电
1、一般情况下,在利用水能、风能的过程中,我们利用的是( )
A.水和空气的动能
B.水的重力势能,空气的动能
C.水和空气的重力势能
D.水的动能,空气的重力势能
2.(2021山东烟台中考 )如图所示,跳伞运动员在空中匀速直线下降的过程中,关于运动员(不包含降落伞和绳)下列说法正确的是 (  )
A.动能不变,重力势能不变,机械能不变
B.动能变大,重力势能变小,机械能不变
C.动能不变,重力势能变小,机械能变小
D.动能变小,重力势能变小,机械能变小
3.(2019·深圳) 如图所示,弧形轨道ab段光滑,bc段粗糙,小球从a点经最低点b运动至c点,下列分析正确的是( )
A.从a到b的过程中,小球动能转化为重力势能
B.经过b点时,小球动能最大
C.从b到c的过程中,小球动能增大
D.从a到c的过程中,小球机械能守恒
4.(2021黑龙江佳木斯二模)一个篮球不小心被水打湿,小明继续使用该篮球进行训练。球离手后,发现篮球在干燥的地面上向前弹跳的过程中(如图所示),地面上留下了一个个“印迹”。以下判断正确的是(不考虑篮球质量的变化) (  )
A.篮球在B点时的动能等于它在C点时的动能
B.篮球从A点到B点的过程中,只有篮球的重力
势能与动能之间的相互转化
C.1、2、3三个“印迹”大小相同
D.D点时篮球的动能不为0
5.(2021广东潮州 )小静观看台球比赛时发现:有时运动的白球去撞击一个静止的球后,白球会立即静止在碰撞时的位置,而被撞的球似乎接替了白球,沿白球原来的运动方向,以几乎相同的速度向前运动,小静据此设计了如图乙所示的实验装置,探究:动能与势能转化和转移时的规律。
请你回答以下问题:
(1)A球从斜面滑下的过程中,    能转化为动能。
(2)B球由静止变为运动是因为B球在碰撞中获得了    能。
(3)小静在实验时发现:撞击后,B球在斜面上能达到的最高高度h2小于A球原有的下落高度h1。她猜想这可能是小球运动过程中克服    做功造成的。为了验证这一猜想,小静操作如下:
A.控制A球从斜面上的    自由滚下;
B.改变小球运动导轨的粗糙程度,并记录B球在斜面上上升最高高度h2。
小静在多次实验后发现:
导轨越光滑,h2越接近h1。由此可推论得出:在动能与势能的相互转化过程中,若没有摩擦阻力影响,物体的机械能将    (选填“变小”“不变”或“变大”)。
6.(2021江苏扬州)阅读以下材料,并回答相应的问题:
材料一:研究发现,当只有重力做功的时候,物体的动能和重力势能可以相互转化,但机械能的总量保持不变,在物理学中把这个规律叫做机械能守恒定律。
材料二:进一步研究发现,动能Ek的大小与物体质量m和速度v的具体关系为:Ek = mv2;重力势能Ep的大小与物体的质量m和相对高度h的关系:Ep=mgh。
(1)小球A在真空中自由下落,另一个完全相同的小球B在阻力很大的液体中匀速下落,它们都由高度为h2处下落到高度为h1处,在这两种情况下,小球    (选填“A”或“B”)的机械能守恒。
(2)一个物体从高为h的光滑斜面顶端,由静止开始滑下,不计空气阻力,物体滑到斜面底端时的速度v=    。
(3)把一个小球用细线悬挂起来就成为一个单摆,如图丙,若摆长为L1=1 m,将小球拉至距离原竖直方向L2=0.6 m,由静止释放,不计空气阻力,则当小球运动到最低处时的速度v=    m/s。(g=10 N/kg)