(共33张PPT)
机械能及其转化
第4节
第十一章 功和机械能
(人教版)八年级
下
01
新课标要求+课标解读
02
学习目标
1. 知到机械能的概念
2. 经历动能和势能相互转化的探究过程,了解机械能守恒的条件
3. 了解水能和风能的利用
03
课堂导入
素有“用生命上课的物理老师”之称的,瓦尔特·列文教授,曾给学生做了个实验,在教室上挂了一个15英尺长的单摆摆锤,把摆锤顶在下巴上,然后……3,2,1列文松手,摆锤在空中划出了一道优雅的弧线,又直冲老教授的脸砸了回来!摆锤在几乎要砸中列文教授下巴的时候停止并向反方向离开了......你知道这是什么原因吗?
04
知识回顾
05
机械能及其转化
撑杆跳运动员在比赛,从地面到达最高处,再到最后落到地面,在这一过程中,涉及的能量都有哪些,你能列举出来吗?
奔跑中的运动员
运动员
在空中
撑杆发生
弹性形变
动能
重力势能
弹性势能
机械能
05
机械能及其转化
物体可以既有动能,又有势能, 这两种能量加在一起,就是它的机械能。
在物理学中,把动能、重力势能和弹性势能统称为机械能。其单位是焦耳,简称焦,用符号J表示。影响其因素:质量、速度、高度、形变程度。
飞行的飞机具有动能和重力势能
压缩中的弹簧具有动能和弹性势能
05
机械能及其转化
射箭时,人用力拉弯弓,放手后箭被射出,分析该过程中弓和箭的能量变化。
拉弓时
放手后
被拉弯
弹性势能变大
拉弓时
放手后
弓
箭
弹性形变程度变小
由运动到静止
由静止到运动
弹性势能变小
动能变小
动能变大
弹性势能
动能
05
机械能及其转化
运动过程 高度 重力势能 速度 动能 能的转化
A→B 降低 减小 变大 增大
B→C 升高 增大 变小 减小
C→B 降低 减小 变大 增大
B→A 升高 增大 变小 减小
重力势能转化为动能
重力势能转化为动能
动能转化为重力势能
动能转化为重力势能
结论:单摆在摆动过程中,动能和重力势能可以相互转化
05
机械能及其转化
运动过程 高度 重力势能 速度 动能 能的转化
下降 降低 减小 变大 增大
上升 升高 增大 变小 减小
重力势能转化为动能
动能转化为重力势能
结论:滚摆在摆动过程中,动能和重力势能可以相互转化。
05
机械能及其转化
研究的 过程 球的速度 球的动能 弹簧的 形变程度 弹簧的 弹性势能 能的转化
乙 木球 压缩弹簧 逐渐减小 直至为0 逐渐减小 直至为0 由小变大 逐渐增大
丙 弹簧把 木球弹回 由0逐渐 增大 由0逐渐 增大 由大变小 逐渐减 小直至为0
动能转化为
弹性势能
弹性势能
转化为动能
结论:动能和弹性势能在一定条件下可以相互转化。
05
机械能及其转化
动能和势能的相互转化:
动能
重力势能
弹性势能
速度变小
高度增加
速度变小
形变增加
高度变小
速度变大
形变减小
速度变大
05
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,尽管动能、势能的大小会变化,但机械能的总和不变,即机械能是守恒的。(做题的时候要格外注意空气摩擦啊)
机械能守恒是一种理想化的物理模型(如下图)。
06
水能和风能的利用
地球上,海水潮汐涨落,江河日夜奔腾;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具有大量机械能的天然来源。
水能和风能都是机械能。
06
水能和风能的利用
流动的水具有动能,高处的水具有重力势能,水所具有的机械能统称为水能。水能的大小由流量、流速和水位差决定。早在1900多年前,我们的祖先就制造了木质水轮,让流水冲击水轮转动,用来汲水、磨粉、碾谷。
水磨
06
水能和风能的利用
水碓
06
水能和风能的利用
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。
06
水能和风能的利用
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4579万千瓦,居世界首位。如图所示,是浙江省北部安吉县境内的天荒坪抽水蓄能电站。
06
水能和风能的利用
空气在流动过程中所具有的机械能叫做风能。风能的大小由风速和流动空气的质量决定。
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。
06
水能和风能的利用
风能也可以用来发电。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。
07
习题练习
C
07
习题练习
D
07
习题练习
C
07
习题练习
C
07
习题练习
A
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习题练习
B
07
习题练习
C
07
习题练习
B
07
习题练习
A
07
习题练习
大于
变大
不变
08
作业布置
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