(共36张PPT)
第十章 功与机械能
第四节
机械能转化及其应用
沪科·八年级物理下册
知道机械能及其守恒的条件，能举例说明动能与势能的相互转化，能解释与机械能转化有关的现象；具有保护环境、节约资源、促进可持续发展的责任感。
本节要点
复习回顾
动能：物体由于______而具有的能。
能量：物体能够_________，表示这个物体具有能量。能量的单位是_________。
影响因素：______、______。
势能
重力势能：物体由于_____________而具有的能。
影响因素：______、______。
弹性势能：物体由于___________而具有的能。
影响因素：材料、___________等。
对外做功
焦耳(J)
运动
速度
质量
处在一定高度
高度
质量
弹性形变
弹性形变程度
问题导入
想一想，下列物体都具有什么能量？
拉开的皮筋
举高的水瓶
前行的自行车
弹性势能
重力势能
动能
在天空中飞行的飞机具有什么能量？
重力势能
动能
跳水运动员在空中时具有什么能量？
重力势能
动能
探究新知
知识点1 机械能的相互转化
动能和势能统称为机械能。
一个物体既可以同时具有动能和势能，也可以只具有动能或只具有势能。
机械能
动能
势能
重力势能
弹性势能
1. 机械能
物体具有的机械能的总量等于动能、势能两种能量之和。
弓的弹性势能哪里去了？
弓的弹性势能
箭的动能
2. 动能和势能的相互转化
举高的球释放后，重力势能变小，是不是能量消失了？
重力势能
动能
弯弓射箭时，弓的弹性势能转化成箭的动能；
自由下落的球，重力势能转化成动能。
如图所示，将偏离了一定角度的摆球由静止释放，观察摆球速度随高度的变化情况，你可得出什么结论？
动能和势能的相互转化
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状态/过程 A A→B B B→C C
动能 零 增大 最大 减小 最小
势能 最大 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
结论：动能和重力势能可以相互转化。
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？
动能和势能的相互转化
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运动过程 下降 上升
高度 降低 升高
重力势能 减小 增大
速度 变大 变小
动能 增大 减小
能的转化 势能转化为动能 动能转化为势能
结论：动能和重力势能可以相互转化。
如果只有动能和势能相互转化，则机械能的总和不变，即机械能是守恒的。
机械能 = 动能 + 势能
势能
动能
+
保持不变
3. 机械能守恒
没有摩擦(“光滑”“不计空气阻力”等)的情况下
在动能和势能的转化中，若有摩擦，则机械能的总和减小
迷
你
实
验
室
小制作——抛掷装置
材料：橡皮筋、薄木板、瓶盖。参照左图，制作一个抛掷小球的装置。
把橡皮筋拉得紧一点，手指松开后，看看球会不会被抛得更远。实验过程中，请注意安全。
你能用所学的知识解释这一现象吗？
迷
你
实
验
室
物体的动能与势能是可以相互转化的，橡皮筋的弹性势能转化为了小球的动能，小球被抛出。
橡皮筋被拉得越紧，它具有的弹性势能越大，松手后转化成小球的动能就越大。而小球的质量一定，因此小球被抛出时的速度就越大，会被抛得更远。
杜绝高空抛物 倡导文明生活
1. 很多同学都玩过荡秋千，下列说法正确的是( )
秋千荡到最低点时只有动能
秋千荡到最高点时有重力势能和动能
从最低点荡到最高点的过程中重力势能转化为动能
从最高点荡到最低点的过程中动能增大，重力势能减小
D
练习
2. 如图所示为掉在地上的弹性小球在地面上弹跳的频闪照片。弹性小球从 A 点运动到 B 点的过程中，它的__________转化为动能；弹性小球在 B 点的机械能________（选填“大于”“小于”或“等于”）在 C 点的机械能。
重力势能
大于
水能和风能是自然界中丰富的机械能资源。
知识点2 机械能的应用
水能
水的流动
风能
空气的流动
古人很早就开始利用水能，通过水流冲击水轮转动来汲水、磨粉、碾压谷物等。
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1. 水能的利用
（1）古代对水能的利用
水的重力势能转化成动能，通过水轮机带动发电机发电，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。
（2）水力发电
2. 风能的利用
风把风筝吹到天空，对风筝做了功
风使小风车飞转，对风车做了功
风具有机械能。
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我国早在2000多年前就开始利用风来驱动帆船航行。
（1）古代对风能的利用
（2）风力发电
风力发电的能量转化：
风能→风车叶片的动能→电能
点击图片播放视频：风力发电原理
欧玛亭嘎风电场
——高海拔地区规模最大的风电场
乌恰风电场——中国最西端的风电场
福建平潭外海——海上风电
酒泉风电基地——中国最大的风电场
如图是利用水能发电的示意图。修建拦河大坝是为了增加水的________能。从水能的利用角度考虑水轮机安装的位置应靠近________（选填“上游”或“下游”）。
练习
重力势
下游
1. 跳伞运动员在空中匀速下落的过程中，其动能、势能、机械能是否变化？请具体说明。
跳伞运动员在空中匀速下落的过程中，质量不变，速度不变，因而动能不变；高度降低，所以重力势能减小；机械能等于动能与势能之和，因此机械能减小。
课堂练习
2. 三峡水库修建大坝提高水位差是为了增加水的________能。高处的水奔流而下时________能转化为________能。
重力势
重力势
动
3. 据报道，一个鸡蛋从十几层楼落下可能伤及行人，从二十几层楼落下会危及行人的生命。由此可知，重力势能与__________________有关，在鸡蛋的下落过程中，重力势能转化为________。
物体所处的高度
动能
4. 兴趣小组研讨火车站进站段铁路工程的设计。小明提交了图 (a)所示的设计方案示意图，小兰提交了图 (b)所示的设计方案示意图。从节能角度考虑，你选择哪个设计方案？为什么？
选择小兰提交的设计方案。
理由：根据动能与重力势能的转化可知，小明提交的设计方案中，火车进站时下坡，这一过程中有一部分重力势能转化为车的动能，会使车速提高，难以刹车，所以该方案不合理。小兰提交的设计方案中，火车进站时上坡，将动能转化为重力势能，车速减小，既便于刹车，出站时还可以将储存的重力势能转化为动能，节省能源，所以该方案合理。
5. 怎样向地板抛乒乓球，才能使它弹跳到高于原来抛球的位置？说明选择这种抛法的理由。
用力向下抛乒乓球，使球抛出时具有一定的动能。
理由：忽略空气阻力，根据机械能守恒，乒乓球弹跳到原来抛出的位置时仍有一定的动能，还能继续向上运动，到达最高点时的重力势能等于乒乓球抛出时的重力势能和动能之和，因此这样做能使乒乓球弹跳到高于原来抛球的位置。
6. 你荡过秋千吗？请定性分析荡秋千过程中动能和势能是如何转化的。
在荡秋千时，从高处荡向低处的过程中，高度降低，重力势能减小，速度增大，动能增大，重力势能转化为动能；从低处荡向高处的过程中，高度升高，重力势能增大，速度减小，动能减小，动能转化为重力势能。
7.* 在玩蹦蹦杆时，小明依靠自身的重力挤压蹦蹦杆下端的弹簧。当他跃起时，弹性势能被释放出来，帮助小明向上跳跃。请分析此过程中机械能是怎样转化的。
7.小明依靠自身重力挤压蹦蹦杆下端的弹簧到最低位置时，小明的质量不变，所处的高度变小，所以重力势能变小，弹簧的形变量变大，弹性势能变大，所以小明的重力势能转化为弹簧的弹性势能。弹簧逐渐恢复原长时，弹簧的弹性势能逐渐变小，小明的速度变大，动能变大，高度变大，重力势能变大，弹簧的弹性势能转化为小明的动能和重力势能；跃起后，速度变小，动能变小，高度变大，重力势能变大，小明的动能转化为重力势能。
课堂小结
机械能转化及其应用
动能
机械能守恒
势能
水能和风能的利用
转化
如果只有动能和势能相互转化，机械能是守恒的。
