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第4节 机械能及其转化
一、机械能转化的实例分析
观察滚摆的运动,讨论滚摆在运动过程中动能和势能是如何变化的。
一、机械能转化的实例分析
A、下落过程中:
B、上升过程中:
滚摆高度降低,重力势能减小;速度加快,动能增大;重力势能转化为动能。当滚摆到达最低点(参考面)时,速度最快,动能最大,重力势能为零。
1、滚摆运动过程中的能量转化:
滚摆速度减慢,动能减小;高度增大,重力势能增大;动能转化为重力势能。当滚摆到达最高点时,速度为零,动能为零,重力势能最大。
一、机械能转化的实例分析
为什么滚摆每次上升的高度都比前一次低呢?
答:滚摆运动过程中要克服空气阻力做功,消耗了滚摆的机械能,因此,滚摆的机械能会逐渐减少,导致上升的高度越来越低。
若不考虑空气阻力,滚摆的运动情况将会是怎样?
每次都能上升到同样的高度,永远运动下去。
一、机械能转化的实例分析
2、单摆运动过程中的能量转化:
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?
试分析实验过程中铁锁的动能和势能的转化情况。
在转化过程中,铁锁的机械能的总量有什么变化?
A
B
C
一、机械能转化的实例分析
2、单摆运动过程中的能量转化:
A
B
C
A B:
B C:
重力势能转化为动能
动能转化为重力势能
取决于它在A点释放的高度(即出发时它所具有的机械能)。
小球在C点所能达到的高度取决于什么因素?
一、机械能转化的实例分析
3、从高处滚下的小球运动过程中的能量转化:
A B:
B C:
C B:
B D:
重力势能转化为动能
动能转化为重力势能
重力势能转化为动能
动能转化为重力势能
过山车的工作原理
一、机械能转化的实例分析
一、机械能转化的实例分析
一、机械能转化的实例分析
一、机械能转化的实例分析
4、发条机器人运动过程中的能量转化:
弹簧的弹性势能转化为体操人的动能和重力势能。
一、机械能转化的实例分析
试分析蹦床运动过程中运动员的机械能转化情况。
一、机械能转化的实例分析
皮球落地后又弹起的闪光照片
试分析皮球弹跳过程中机械能的转化情况。
一、机械能转化的实例分析
为什么物体会运动得越来越慢,最后停下来?
因为它们要克服摩擦或空气阻力对外做功,物体的机械能转化为其他形式的能量,物体自身的机械能逐渐减少,所以最后会停下来。
二、机械能守恒定律
物体的动能和势能可以相互转化,在转化过程中,如果没有摩擦和空气阻力,只有动能和势能相互转化,物体的机械能的总量将保持不变。这个规律叫做机械能守恒定律。
二、机械能守恒定律
如果机械能守恒,它们的运动情况如何?
本课小结
1、会分析物体运动过程中的能量转化情况;
2、理解机械能守恒定律。
条件:
只有动能和势能相互转化
学以致用
1、一个小钢球沿光滑斜面向下滚动,钢球的动能将会 ,势能将会 ,机械能将会 。(填“变大”“变小”或“不变”)
变大
变小
不变
2、小钢球沿粗糙的斜面匀速下滑,关于此过程说法正确的是( )
A. 重力势能转化为动能,机械能不变
B. 动能转化为重力势能,机械能不变
C. 重力势能减小,动能不变,机械能减小
D. 重力势能、动能和机械能都不变
C
学以致用
3、课本P119“科学世界”
学以致用
4、如图所示AB=BC ,一个小球由A点自由下落时,相继经过B、C两点(忽略空气阻力),在B、C两点相同的物理量是( )
A. 速度 B. 动能
C. 重力势能 D. 机械能
5、如图所示,小球先后从倾角为30°和60°的光滑斜面由静止开始从顶端滑到底端,它滑到底端时的速度大小分别为v1和v2,则下列关系式中正确的是( )
A. v1>v2 B. v1=v2
C. v1<v2 D. 无法确定
D
B
学以致用
6、如下图所示,铅球从出手到将要落地的过程中,下列说法正确的是(不计空气阻力)( )
A.铅球由a →b时,动能逐渐增大
B.铅球在b点的机械能大于a点的机械能
C.铅球由b →c时,机械能逐渐减小
D.铅球在c点时动能最大
D
a
b
c
学以致用
7、如图是跳水运动员跳板跳水时的情景,从运动员腾空跳起向上运动后再向下落入水中,若不计空气阻力,则在整个过程中( )
A.运动员的动能一直增大,
机械能不变
B.运动员的重力势能一直
减小,机械能减小
C.运动员的动能先减小后
增大,机械能不变
D.运动员的重力势能先减小
后增大,机械能增大
C
学以致用
8、同学们在做模拟“蹦极”的小实验。一根橡皮筋一端系一个小石块,另一端固定在a点,b点是橡皮筋系小石块自然下垂时下端所在的位置,c点是小石块从a点自由下落所能到达的最低点。在小石块由a点到c点运动的过程中,以下说法正确的是( )
A. 小石块动能一直在增加
B. 小石块减少的重力势能全部
转化为动能
C. 小石块经过b点时,橡皮筋不
具有弹性势能
D. 小石块到达c点时,动能为零
a
D
学以致用
9、为把上海世博会办成史上最成功的世博会,上海集全国和全球智慧,在工程建设和城市运行中充分运用了节能技术。下图所示是上海某轻轨车站的设计方案,与站台连接的轨道有一个小的坡度。请你说明这种设计可以节能的理由。
答:列车进站时上坡,将 能转化为 能,速度逐渐减慢,可以减少能量的损耗;列车出站时下坡, 能转化为 能,使列车出站的速度逐渐增加,可以节约能源。
动
重力势
重力势
动
学以致用
10、陈锋同学的家到学校本是一条在同一水平面上的直路,爱动脑的陈锋做了这样的设想:要是将从家到学校的路挖成如下图所示的“U”字形,只要从家骑上自行车后,不用刹车也不用踩车,等车停下来就可以到达学校了。请你简要说明:
(1)陈锋同学的设想的机械能转化过程;
(2)他的设想在现实中可以实现吗?为什么?(请根据有关物理知识说明)
谢 谢!