(共32张PPT)
第11章
第4节
机械能及其转化
人教版
·
物理
·
八年级（下）
学习目标
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。
新知导入
小球在碰撞过程中，动能和势能是如何变化的呢？
知识点
机械能及其转化
1
新知探究
动能、重力势能和弹性势能统称为机械能。
机械能的单位是焦耳（J）。
机械能
新知探究
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既有动能，又有重力势能，把这两种能量加在一起，就得到它的机械能。
新知探究
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？
动能和势能的转化
重力势能转化成了它的动能
新知探究
想一想，弯弓射箭和蹦床时，动能和势能是如何转化的呢？
新知探究
弯弓射箭时，弓的弹性势能转化成箭的动能。
新知探究
蹦床运动员从高处落下，在与蹦床面将要接触时，具有一定的动能，与蹦床面接触后，床面发生弹性形变，运动员的动能转化成蹦床的弹性势能。
新知探究
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
新知探究
滚摆运动过程中动能和势能的转化
新知探究
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。
新知探究
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
新知探究
单摆运动过程中动能和势能的转化
新知探究
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，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
新知探究
实验3：将一个木球以一定速度v0撞到弹簧片上。
新知探究
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。
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
新知探究
典例1
D
新知探究
大量研究结果表明，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，或者说，机械能是守恒的。
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。
机械能守恒
机械能守恒的条件
新知探究
人造地球卫星的机械能转化
新知探究
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？
不会打到鼻子。因为将铁锁拉到一定高度后，铁锁所具有的重力势能是一定的，在与动能相互转化的过程中不会增多，故不会超过原来的高度，所以不会打到鼻子。
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
新知探究
典例2
解析：火箭在加速上升的过程中，质量不变，速度增加，动能增加，高度增加，重力势能增加。因为机械能=动能+势能，所以机械能增加。
C
如图所示，火箭在加速上升的过程中（
）
2
新知探究
知识点
水能和风能的利用
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
水能
水轮
新知探究
水能的利用
新知探究
单个风力发电机的输出功率较小，在风力资源丰富的地区，可以同时安装几十台到几百台风力发电机，组成“风车田”。
风是流动的空气，风所具有的机械能叫做风能。
风吹动风车转动
风能
新知探究
风能的利用
新知探究
典例3
如图所示是利用水能发电的示意图，请你思考并回答：
修建拦河大坝是为了增加水的________能。
从水能利用的角度考虑，水轮机
安装的位置应该靠近下游的原因是
__________________________________
__________________________________
__________________________________。
重力势
从水能利用的角度考虑，水位差越大，水的重力势能越大，能推动水轮机做的功越多，转化成的电能就越多
(3)水力发电将_______能转化为_________能。
机械
电
课堂小结
应用
转化
分类
机械能
水能和风能的利用
动能和弹性势能的相互转化
动能和重力势能的相互转化
动能、重力势能、弹性势能
机械能守恒
课堂达标
1.(2019·潍坊中考)无人机已被应用于诸多领域，如图所示是一款四翼无人机。在无人机匀速上升过程中，对其分析正确的是（
）
C
A.质量增加
B.动能增加
C.重力势能增加
D.机械能不变
不变
增加
课堂达标
2.(2019·深圳中考)
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
B
小球在bc段运动时会克服摩擦力做功，会有一部分机械能转化为内能，则机械能会减小
课堂达标
3.一般情况下，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
B
课堂达标
4.
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？说明理由。（忽略空气阻力）
参考答案：用力向下抛出乒乓球，使球抛出时具有一定的动能。根据机械能守恒，乒乓球弹跳到原来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与动能之和，因此能使乒乓球弹跳到高于抛出的位置。
