11.4 机械能及其转化—2020-2021学年人教版八年级物理下册课件(32张）

(共32张PPT)
第4节　机械能及其转化
1.知道动能、重力势能、弹性势能统称为机械能.
2.认识物体的动能和势能可以相互转化.
3.能解释与机械能转化有关的现象.
4.认识水能和风能利用的实例.
一、机械能及其转化
1.机械能:　
　、　
　和弹性势能统称为机械能.?
2.机械能间的转化:　
　能和　
　能可以相互转化.?
【注意】
弹性势能和动能以及重力势能之间也可以相互转化.
3.机械能守恒:如果只有　
　和　
　相互转化,尽管动能、势能的
　会变化,机械能的总和　
　,即机械能是守恒的.?
【注意】
机械能守恒是有条件的,若考虑摩擦等阻力,机械能的总量就会变小,这是因为机械能转化成了其他形式的能,如落地的乒乓球越跳越低,最后静止在地面上,机械能的总量在减小.
二、水能和风能的利用
1.特点:自然界的流水和风都是具有大量　
　能的天然资源.?
2.利用:人们利用水的　
　和风的　
　来发电.?
动能
重力势能　
动
势
动能
势能
不变
机械
重力势能
动能
大小
探究点一:机械能及其转化
做一做:仔细观察如图所示的三幅图,
(甲)图中运动员从高处下落时,运动员的　
　势能转化为　　能,与蹦床接触后,运动员的　
　能转化为蹦床的　
势能,被蹦床弹起的过程中,　
　势能首先转化为
　能,再转化为
　势能;
(乙)图中滚摆向下运动的过程中,　
　势能转化为　
　能.
(丙)图中卫星从近地点向远地点运动的过程中,
　能转化为　
势能,以上现象说明　
　能和　
　能之间可以相互转化.?
重力
动
动
弹性　
弹性
动
重力
重力
动
动
重力
动
势
想一想:滚摆在上下摆动的过程中,何时动能最大?何时势能最大?
答案:在最低点动能最大,在最高点势能最大.
议一议:滚摆在每次摆动过程中都能上升到原来的最高处吗?为什么?
答案:不能;因为在能量转化的过程中,一部分机械能转化为其他形式的能,机械能减小.
【典例1】
(2019黄石改编)专业蹦床运动逐渐进入大众生活,下列对蹦床运动的表述错误的是(　
　)
A.下落到蹦床前运动员的重力势能转化为动能
B.运动员下降到最低点时,蹦床的弹性势能最大
C.上升过程中,弹性势能转化为重力势能
D.第二次弹起的高度比第一次更高,一定有其他形式的能转化为机械能
C
动能和势能转化问题的分析方法
(1)首先分析决定动能、重力势能、弹性势能的因素如何变化.
(2)再看动能和重力势能(或弹性势能)如何变化.
(3)最后还要注意动能和势能相互转化过程中的能量损失和增大,如果除重力和弹力外没有其他外力做功(即没有其他形式能量补充或没有能量损失),则动能、势能转化过程中机械能总和不变.
【变式1】
(2019深圳)如图,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
探究点二:水能和风能的利用
做一做:从能量转化的角度来看,水能和风能都具有大量的　
　能,一定量的水,上下水位差越大,水的　
　能越大,转化为其他形式的能量越　
　;风越大,风的　
　能越大,转化为其他形式的能量越多.?
议一议:水能和风能主要有哪些应用?
机械
重力势
多
多
答案:主要是利用水能和风能来发电.
【典例2】
(2019衢州)2019年衢江抽水蓄能电站开建,其工作原理如图,用电低谷时(如深夜),电站利用电网多余电能把水从下水库抽到上水库中储存起来;用电高峰时,再利用上水库中的水发电.
(1)蓄能时,水被抽到上水库,此过程是将　
　能转化为水的机械能.?
(2)抽水蓄能电站选址衢江黄坛口,不仅因当地水资源丰富,同时还考虑到当地地势较陡,这样建成的电站上、下水库的高度差比较　
　,有利于蓄能与发电.?
电
大
水力发电
建设水电站时,人们常通过修筑拦河大坝来提高上游的水位,把水轮机安装在下游.一定量的水,上、下水位差越大,水的重力势能越大,能利用的能量越多.
【变式2】
我国新疆的一座风力发电站由14台风力发电机组成,风力发电机的风车安装在高铁架上端的水平轴上,轴可以随风向转动,风吹动风车转动,可带动发电机或其他机器工作.
(1)风力发电的能量传递和转化过程:风的　
　能→风车的　
　能→
　的机械能→电能.?
(2)风力发电的好处是:　
　;不足之处是:　
　
.(请各写出一点)?
机械
机械
发电机
不会造成环境污染
发电量不稳定
知识点1　动能和势能的相互转化
1.如图所示是小亮练习扔实心球的场景,实心球从离开手到最高点再落回地面的过程中,下列说法正确的是(　
　)
C
A.实心球从离开手到最高点的过程中,速度逐渐增大,重力势能转化为动能
B.实心球从离开手到最高点的过程中,速度逐渐减小,重力势能转化为动能
C.实心球从最高点落到地面的过程中,速度逐渐增大,重力势能转化为动能
D.实心球从最高点落到地面的过程中,速度逐渐减小,重力势能转化为动能
2.下列过程中属于弹性势能转化为动能的是(　
　)
A.拉开弹簧门的过程　
B.用力拉弹弓橡皮条的过程
C.弹簧枪将“子弹”射出去的过程　
D.跳水运动员将跳板踏弯的过程
3.(2019广东)如图所示,用细线系住小球悬挂在O点,将小球拉至A点释放,从A点经过B点运动到C点的过程中,小球的重力势能先变小后　
　,动能先　
　后　
　.(以上三空均选填“变大”“变小”或“不变”)这可以说明　
　.?
C
变大
变大
变小
动能和重力势能可以相互转化
知识点2　机械能守恒和不守恒
4.如图所示是跳水运动员跳板跳水时的情景,从运动员向上跳起到向下落入水中,整个过程中(不计空气阻力)(　
　)
A.运动员的动能一直增大,机械能不变
B.运动员的动能先减小后增大,机械能不变
C.运动员的重力势能一直减小,机械能减小
D.运动员的重力势能先减小后增大,机械能增大
B
5.(2019湘西)跳伞运动员在空中匀速下落的过程中(　
　)
A.重力势能减小
B.动能增加
C.机械能增加
D.机械能不变
6.如图是人造地球卫星的轨道示意图.卫星在大气层外运行,不受空气阻力,只有动能和势能的转化,因此机械能守恒.卫星在远地点时　
　能最大,从远地点向近地点运动时,它的势能减小、　
　能增大,速度也就增大.?
A
重力势
动
知识点3　水能和风能的利用
7.落久水电站位于广西融水县贝江下游,已列入广西域内西江流域柳江控制性防洪工程之一.落久水电站用拦河坝提高水位,被提高了水位的水下泄时,冲击水轮机的叶轮,带动发电机发电,在这个过程中,水的　
　能转化为水的动能,水的动能转化为　
　能.?
重力势
电
1.(2019长沙)下列关于机械能及其转化的说法正确的是(　
　)
A.弯弓射箭,箭的动能转化为弓的弹性势能
B.拦河大坝使上游的水位升高,提高了水的重力势能
C.蹦床运动员从高处落下,其动能转化为重力势能
D.人造卫星从近地点飞向远地点时势能减小,动能增大
B
B
2.(2019福建)踢毽子是一项有益的体育活动.如图,毽子某次被踢出后,竖直上升经过某一位置时,毽子的动能和重力势能分别为Ek1和Ep1,下落经过同一位置时,毽子的动能和重力势能分别为Ek2和Ep2,则(　
　)
A.Ek2>Ek1
B.Ek2C.Ep2>Ep1
D.Ep23.(2019泰州)如图,一个小球在地面上弹跳,下列分析错误是(　
　)
A.小球从A处到B处重力势能增大
B.小球从B处到C处动能增大
C.小球在B处比D处重力势能大
D.小球在A,C,E三处机械能总量相等
4.如图所示,小邦在某处玩蹦极,不考虑空气阻力,关于他在下降过程中的能量分析,下列说法正确的是(　
　)
A.弹性绳绷直前,重力势能增大,动能减小
B.弹性绳绷直前,重力势能减小,动能不变
C.下降到最低点,动能最小,弹性势能最大
D.下降到最低点,重力势能最大,弹性势能最大
D
C
5.(2019宿迁)会荡秋千的人,不用别人帮助,就能把秋千荡得很高.做法是:当人从高处向下摆时,身体由直立变为下蹲,此过程降低重心高度,将更多的重力势能转化为　
　能;而从最低点向上摆时,用力将身体由下蹲变为直立,此过程克服身体重力做功,增加了　
　能.如此循环往复,机械能越积越多,秋千就越荡越高.?
6.(2019天水)“弓开如满月,箭去似流星”形容射箭运动员拉弓放箭的情形,那么在这个过程中弓的
　能转化为箭的　
能.?
动
机械(重力势)
弹性势
动
8.如图是上海“明珠线”某轻轨车站的设计方案图,与站台连接的轨道有一定坡度,从节能的角度分析,这样的设计可以让列车无动力滑行进站时将
　能转化为
　能储存起来,此过程中机械能总量　
　.?
动
重力势
减少
7.(2019绵阳)2019年1月3日,嫦娥四号实现了人类探测器首次成功在月球背面软着陆.嫦娥四号探测器在距离月球表面
100
m
高处悬停,对月球表面识别,并自主避障,选定相对平坦的区域后,开始缓慢地竖直下降,最后成功软着陆.从距离月球表面100
m到软着陆在月球表面的过程中,嫦娥四号探测器的重力势能　
　,机械能　
　.(两空均选填“增加”“不变”或“减少”)?
减少
减少
9.在一次娱乐节目中,魔术师表演了“硬币入杯”,吸引了许多魔术爱好者的兴趣.他们集中智慧,对“硬币入杯”进行了拆招(如图所示):硬币从进币口进入桌面下,然后被安排好的弹簧向上弹出进入杯口中,请你分析硬币在这个过程中的机械能是如何转化的(说出主要的即可).
答案:硬币从进币口向下运动时重力势能转化为动能,硬币被弹起时,弹性势能转化为动能;硬币在上升时动能转化为重力势能;从最高点下降时,重力势能转化为动能.
1.
下列关于机械能的说法正确的是（　　）
A.
机械能不但有大小还有方向
B.
机械能总是大小不变的
C.
具有机械能的物体，其速度不一定为零
D.
凡有机械能的物体，速度一定不为零
思路点拨：机械能是指物体动能和势能之和.
C
知识点1：机械能
课堂演练
知识点2：机械能之间的相互转化
2.（2019淄博）如图11-4-1所示，小球沿轨道由静止从A点向D点运动的过程中（小球和轨道间存在摩擦），下列说法错误的是（　　）
A.
小球在A点的重力势能最大
B.
小球在B点的速度最大
C.
小球在C点和B点的机械能相等
D.
小球不能到达D点
C
思路点拨：动能和势能相互转化时，物体高度或弹性形变程度与速度当中的一个量减小时，另一个量会增大.如果其中一个量保持不变，就不存在动能和势能之间的相互转化.
知识点3：机械能守恒
3.（2019烟台）如图11-4-2所示，小球沿轨道由静止A处经B、C运动到D处的过程中，忽略空气阻力和摩擦力，则（　　）
A.小球在A处的动能等于在D处的动能
B.小球在A处的动能大于在D处的动能
C.小球在B处的机械能小于在C处的机械能
D.小球在B处的机械能等于在C处的机械能
D
4.
如图11-4-3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
B
思路点拨：没有摩擦的情况下，机械能的总量不变，即机械能守恒，如果计入摩擦，机械能的总量减小.
机械能守恒的条件
1.只有在重力(或弹簧的弹力)做功的情形下，物体的重力势能、弹性势能和动能之间发生相互转化，机械能总和保持不变。在题目中通常会出现“不计摩擦(空气)阻力”“光滑的平面”这些字眼。
2.如何判断动能、重力势能的变化
读题时要判断物体的质量有没有发生变化，同时一定要看清楚“匀速”“加速”“减速”“上升”“下降”等这些字眼，接着根据影响动能和重力势能的因素进行判断。
1.(2017·广州)电梯匀速上升过程中，电梯的(　　)
A.动能保持不变
B.机械能保持不变
C.重力势能保持不变
D.动能转化为重力势能
A
2.(2019·安徽)如图11.4－16所示，在光滑的水平台面上，一轻弹簧左端固定。右端连接一金属小球，O点是弹簧保持原长时小球的位置。压缩弹簧使小球至A位置，然后释放小球，小球就在AB间做往复运动(已知AO＝OB)。小球从A位置运动到B位置的过程中，下列判断正确的是(　　)
A.小球的动能不断增加
B.弹簧的弹性势能不断减少
C.小球运动到O点时的动能与此时弹簧的弹性势能相等
D.在任一位置弹簧的弹性势能和小球的动能之和保持不变
D
图11.4
-
16
3.(2016·广州)图11.4－18中玩具猩猩手中的香蕉以相同大小的速度转动。如图11.4－19所示，香蕉(看成点)从最高位置1转到最低位置2的过程中，其动能　　　，重力势能　　　，机械能　　　。(均填“增大”“不变”或“减小”)
不变
图11.4－18
图11.4－19
减小
减小
4.(2017·天津)图11.4－20为某蹦床运动员从床面上A点起跳后腾空瞬间的照片，根据照片信息估测此时运动员脚尖到床面的距离约为　　　　(填“0.8
m”“1.8
m”或“3.8
m”)；运动员在空中下落的过程中，他的　　　　　能转化为动能。
1.8m
重力势
图11.4
-
20
5.(2019·广州)运动员从高空竖直向下跳伞，人(包括装备)的质量为80
kg，只考虑人受到的重力和空气阻力，下落时的速度一时间图线如图11.4－21所示。
(1)人在前50
s内下落了2100
m，求这段时间内人的平均速度。
解：v＝s1/t＝2100
m/50
s＝42
m/s。
(2)人在前30
s内下落了1500
m，求这段时间内人所受重力做的功和功率(g＝10
N/kg)。
解：G＝mg＝80
kg×10
N/kg＝800
N，
W＝Fs2＝Gs2
＝800
N×1500
m
＝1.2×106
J，
P＝W/t
＝1.2×106
J/30
s
＝4×104
W。
图11.4
-
21
5.(2019·广州)运动员从高空竖直向下跳伞，人(包括装备)的质量为80
kg，只考虑人受到的重力和空气阻力，下落时的速度一时间图线如图11.4－21所示。
(3)从第10
s到第30
s这个过程中，人的动能、重力势能、机械能是如何变化的？
从第10
s到第30
s的过程中，人的质量不变。
速度先变大后不变，所以人的动能先变大后不变；高度变小，所以人的重力势能变小。由于人在下落过程中受到阻力的作用，一部分机械能转化为内能，所以机械能变小。
(4)人在第30
s时所受空气阻力
(填“大于”“等于”或“小于”)第50
s时所受空气阻力。
等于
图11.4
-
21