11.4 机械能及其转化 教学课件(共33张PPT)2024-2025学年人教版物理八年级下学期

(共33张PPT)
第十一章 功和机械能
第四节 机械能及其转化
素养目标
1
新课讲解
3
课程导入
2
经典例题
4
总结归纳
5
课堂练习
6
目录
物理观念
1.知道动能、重力势能和弹性势能统称为机械能
2.理解机械能的转化
3.能解释动能、重力势能、弹力势能间相互转化的简单物理现象
科学思维
通过参与科学探究活动，初步认识机械能及其转化
素养目标
科学探究
通过观察和实验，认识动能和势能之间的相互转化的过程
科学态度与责任
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与守恒观点分析力学问题的意识
素养目标
课程导入
把一个铁锁用绳子悬挂起来，将铁锁拉到你的鼻子附近，稳定后松手，铁锁向前摆去（如图所示）。你认为铁锁摆回时会打到你的鼻子吗？
一、机械能及其转化
（一）机械能
机械能
动能
势能
重力势能
弹性势能
1.动能、势能统称为机械能。
2.物体具有机械能的总量等于动能、势能两种能量之和。
重力
势能
动能
弹性
势能
动能
动能
弹性
势能
重力
势能
观察滚摆的运动，滚摆的运动过程中动能与势能是如何变化的。
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，忽略阻力时，滚摆每次上升的高度都相同。
观察单摆的小球的运动速度和高度的变化情况
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，忽略阻力时，单摆小球每次上升的高度都相同。
实际实验时，因为摩擦及空气阻力的存在，小球和滚摆并不能完全回到初始的位置。
机械能
动能
势能
重力势能
弹性势能
=
+
大量研究结果表明：如果只有动能和势能相互转化，机械能的总和不变，或者说机械能守恒
二、水能和风能的利用
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，其利用如图所示。
水电站
风车
水轮
帆船
①古代对水能的利用
水碓
水碾
修筑拦河坝提高上游水位，坝底装水轮机，发电机装在水轮机上面，它们的轴连接在一起，水轮机带动发电机发电。一定量的水，上、下水位差越大，水的重力势能越大，能发出的电就越多。
②水能发电站：将水的机械能转化成电能.
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。
①古代对风能的利用
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。
立轴式大风车（模型）
利用风能的帆船
单个风力发电机的输出功率较小，在风力资源丰富的地区，可以同时安装几百台风力发电机，组成“风车田”，连在一起供电。
②风能发电站
将风的机械能转化成电能.
抽水蓄能电站建有上、下两座水库，两座水库互通，水流双向运行。抽水蓄能电站利用电力负荷低谷时的电能抽水至上水库，在电力负荷高峰期再放水至下水库，进行发电。这样的抽水蓄能电站可以提升电力系统的灵活调节能力，具有调峰、填谷、储能等功能，能提高电网运行的稳定性，为实现新能源安全可靠替代传统能源、推动绿色低碳发展提供条件。因此，抽水蓄能电站也被称为“超级充电宝”。
当前，我国抽水蓄能电站技术已处于世界先进水平。截至2022年年底，已建的抽水蓄能电站总装机容量为4 579万千瓦，居世界首位。
抽水蓄能电站
新农人助力乡村振兴，如图所示，用无人机给农田施肥方便快捷又节省劳动力。若无人机在施肥的过程中水平匀速飞行，则它的( )
A.动能减小，重力势能减小，机械能减小
B.动能减小，重力势能增大，机械能不变
C.动能减小，重力势能减小，机械能不变
D.动能不变，重力势能不变，机械能不变
A
经典例题
答案：A
解析：若无人机在施肥的过程中水平匀速飞行，高度不变，速度不变，无人机的质量减小，无人机的动能减小，重力势能减小；无人机没有发生弹性形变，不具有弹性势能，所以机械能=动能+重力势能，机械能减小。
神舟十三号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆，载人飞行任务取得圆满成功。在返回舱减速着陆的过程中，下列说法正确的是( )
A.返回舱的机械能总量不变
B.返回舱的重力势能转化为动能
C.返回舱的重力势能减小，动能减小
D.返回舱的重力势能减小，动能增大
C
经典例题
答案C
解析：A.返回舱减速着陆，速度减小，动能减少，高度降低，重力势能减少，所以机械能减少，故A错误；
B.返回舱减速着陆，速度减小，动能减少，高度降低，重力势能减少，所以减少的重力势能没有转化为动能，故B错误；
C.返回舱减速着陆，速度减小，动能减少，高度降低，重力势能减少，故C正确；
D.返回舱减速着陆，速度减小，动能减少，高度降低，重力势能减少，故D错误。故选C。
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：如果只有动能和势能相互转化，机械能的总量保持不变，
水能和风能的利用
水能发电
风能发电
课堂练习
1.如图所示，从空中落下的排球先后在草地和水泥地面上弹起，你认为排球运动的轨迹最有可能的是( )
A. B.
C. D.
A
1.答案：A
解析：从空中落下的排球先后在草地和水泥地面上弹起，由于草地松软，撞击时损失的机械能较多，弹起的高度比原来的高度低较多，当第二次从水泥地上弹起时，水泥地坚硬，撞击损失的能量较少，反弹后最大高度降低较小，但一定比草地上反弹最大高度小，故A符合题意，BCD不符合题意。
故选A。
2.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
2.答案：D
解析：滚摆向上减速运动的过程中，速度减小，动能减小；高度增加，重力势能增大；故ABC错误，D正确。
故选D。
3.如图所示，吊机将建材匀速直线放下，经过A、B两点，下列说法正确的是( )
A.建材在A、B两点的动能相等
B.建材在A、B两点的机械能相等
C.建材在A、B两点的重力势能相等
D.此过程建材的重力势能转换为动能
A
3.答案：A
解析：A.建材匀速直线放下，质量不变，速度不变，所以动能不变，即建材在A、B两点的动能相等，故A正确；
BC.建材在A、B两点的动能相等，而A点比B点位置高，质量不变，所以建材在A点比B点的重力势能大，建材的动能与势能的总和等于机械能，所以建材在A的机械能大于B点的机械能，故BC错误；
D.此过程中，建材的重力势能减小，动能不变，则重力势能没有转换为动能，故D错误。
4.严浪宇在杭州亚运会夺得男子蹦床冠军（图甲），图乙为其在比赛中的示意图。某时刻他从A点自由下落，与水平床面接触点为B，能到达的最低点为C点。下列说法正确的是( )
A.A点到B点过程中，运动员动能转化为蹦床的弹性势能
B.在B点时，运动员的重力势能最小
C.在C点时，蹦床的弹性势能最大
D.B点到C点过程中，运动员动能逐渐变小
C
4.答案：C
解析：A.A点到B点过程中，运动员质量不变，高度减小，重力势能减小；运动员质量不变，速度增大，动能变大，重力势能转化为动能，故A错误；
B.在B点时，运动员重力大于弹力，还会继续向下运动，运动员重力势能不是最小，故B错误；
C.在C点时，运动员达到最低点，蹦床弹性形变程度最大，弹性势能最大，故C正确；
D.运动员从接触蹦床到最低点过程中，一开始重力大于弹力，速度还会继续增大，当重力等于弹力时，速度达到最大，此时动能最大，当重力小于弹力时，动能主要转化为蹦床弹性势能，速度减小，动能减小。从B点到C点过程中，动能先增大后减小，故D错误。
故选C。