(共20张PPT)
第4节
机械能及其转化
第十一章
功和机械能
教学目标
1.了解机械能概念；
2.会分析动能和势能之间的转化过程；
3.会利用机械能分析生活中常见动能与势能之间的转化例子；
4.能利用所学知识解析有关问题。
01
目录
机械能
02
水能和风能
新课导入
观察与思考
观察甲乙两图，回答问题
1.甲图中，过山车上下运动，游客具有的重力势能将如何变化？
2.乙图中，单摆在来回摆动过程中动能和重力势能的变化满足怎样的规律？
甲.过山车
乙.单摆摆动
新课导入
1.过山车在上升阶段，游客重力势能增加；下降阶段，重力势能减小。
2.单摆在来回摆动过
程中，重力势能和动能都在发生变化。重力势能增加时，动能减小；重力势能减小时，动能增加。
甲.过山车
乙.单摆摆动
在单摆的摆动中，重力势能和动能是否在互相转化，它们之间的转化满足什么规律？
一、机械能
机械能
动能与势能的总和称为机械能
动能与势能是可以相互转化的
机械能=动能+势能
从前面的学习，我们可以认识到能量是跟做功有密切联系的概念，能量反映了物体具有做功的本领，能量的大小可以用能够做功的多少来衡量。因此，动能、势能和机械能的单位跟功的单位相同，也是焦耳（J）。
二、机械能及其转化
观察单摆在摆动运动过程中动能与势能是如何变化的
小实验
实验步骤
用细线把一小球悬挂起来，将小球从位置B拉到位置A，松手释放小球，观察小球在位置A→B→C过程中，高度和速度变化，并分析其动能和势能的变化情况。
二、机械能及其转化
运动过程
A→B
B
B→C
C
动能
势能
动能和势能的转化
—
—
增加
最大
减小
零
减小
最小
增加
最大
势能转化为动能
动能转化为势能
动能和势能是可以互相转化的。动能可以转化为势能，势能也可以转化为动能。
二、机械能及其转化
动能与势能之间转化例子很多
三、机械能守恒
机械能守恒
只有动能和势能相互转化时，机械能综合保持不变，就称为机械能守恒。
物体的动能和势能可以相互转化，而且在转化过程中，如果不受阻力，机械能的总量保持不变。
这就是：机械能转化和守恒定律
四、水能和风能的利用
1.水能和风能是机械能
四、水能和风能的利用
流动的风具有能量
风能
风是流动的空气，风把风筝吹到天空，也就是对风筝做功；风能使你做的小风车飞转，即对小风车做功。所以，风具有机械能。
优点：不会枯竭，利用比较简单，不污染环境；
缺点：单机容量小，不稳定，变化大。
风能特点
四、水能和风能的利用
自然界的瀑布、湍流、急速的河水和海浪都能做功，都具有(机械)能量。
水能
高山流水具有水能
大海的潮汐具有水能
水流量越大，落差（上下游水位差）越大，水流能越大
四、水能和风能的利用
水电站
自然条件：
1.地形：有集水区，落差大。
2.地质：地质条件稳定。
3.气候：年降水量大（年降水量稳定更好）。
4.河流流量大。
5.河流的含沙量小（泥沙不易淤积）。
水的势能
水的动能
电能
课堂小结
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
水能和风能的利用
水能发电
风能发电
课堂检测
1.一架飞机在灾区上方水平匀速飞行，并不断向灾区空投救灾物资，则飞机在这个过程中，动能_____，势能_____。
(填“变大”或“变小”)
2.下列物体各具有什么形式的机械能？
(1)在地上滚动的足球；
(2)山顶上的一块石头；
(3)地面上被拉弯的弓；
(4)天空中向前飞行的飞机
变小
变小
动能
重力势能
弹性势能
动能和重力势能
课堂检测
3.（2019?宜昌）如图所示，过山车是一项惊险刺激的游戏项目，下列关于过山车的机械能说法正确的是（ ）
A．通过环形轨道最高点时，重力势能最大，动能为0
B．刚开始过山车匀速被拉升时，机械能不变
C．过山车向下俯冲时，重力势能转化为动能
D．过山车在运行过程中机械能守恒
C
课堂检测
4.（2019?永州）如图，用轻质细线的一端拴住一个实心铁球，另一端固定在O点做成了一个摆。铁球从A点静止释放经过最低点B，摆至C点的过程，下列说法正确的是（ ）
A．在C点铁球的动能最大
B．在B点铁球的势能最大
C．从A点摆至B点的过程，铁球的势能转化为动能
D．从B点摆至C点的过程，铁球的速度越来越快
C
课堂检测
5.（2020
孝感）2020年6月23日，我国成功发射北斗三号最后一颗全球组网卫星。以下有关说法正确的是（ ）。
A.
北斗卫星在竖直向上加速升空过程中，其机械能不变；
B.
北斗卫星在竖直向上加速升空过程中，外界大气压强越来越大；
C.
北斗卫星进入预定轨道后，不再具有惯性；
D.
北斗卫星的太阳能帆板能将太阳能转化为电能
D
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《11.4
机械能及其转化》学案
【学习目标】
1.了解机械能概念；
2.会分析动能和势能之间的转化过程；
3.会利用机械能分析生活中常见动能与势能之间的转化例子；
4.能利用所学知识解析有关问题。
【课堂合作探究】
观察与思考：观察甲乙两图，回答问题
1.甲图中，过山车上下运动，游客具有的重力势能将如何变化？
2.乙图中，单摆在来回摆动过程中动能和重力势能的变化满足怎样的规律？
机械能
动能与势能的总和称为机械能，动能与势能是可以相互转化的
机械能=动能+势能
从前面的学习，我们可以认识到能量是跟做功有密切联系的概念，能量反映了物体具有做功的本领，能量的大小可以用能够做功的多少来衡量。因此，动能、势能和机械能的单位跟功的单位相同，也是焦耳（J）。
二、机械能及其转化
小实验：观察单摆在摆动运动过程中动能与势能是如何变化的
实验步骤：用细线把一小球悬挂起来，将小球从位置B拉到位置A，松手释放小球，观察小球在位置A→B→C过程中，高度和速度变化，并分析其动能和势能的变化情况。
运动过程
A→B
B
B→C
C
动能
势能
动能和势能的转化
—
—
动能和势能是可以互相转化的。动能可以转化为势能，势能也可以转化为动能。
动能与势能之间转化例子很多
机械能守恒
物体的动能和势能可以相互转化，而且在转化过程中，如果不受阻力，机械能的总量保持不变。这就是：机械能转化和守恒定律。
水能和风能的利用
1.水能和风能是机械能
风能：流动的风具有能量，风是流动的空气，风把风筝吹到天空，也就是对风筝做功；风能使你做的小风车飞转，即对小风车做功。所以，风具有机械能。
风能特点
优点：不会枯竭，利用比较简单，不污染环境；
缺点：单机容量小，不稳定，变化大。
水能：自然界的瀑布、湍流、急速的河水和海浪都能做功，都具有(机械)能量。
水流量越大，落差（上下游水位差）越大，水流能越大
水电站
自然条件：
1.地形：有集水区，落差大。
2.地质：地质条件稳定。
3.气候：年降水量大（年降水量稳定更好）。
4.河流流量大。
5.河流的含沙量小（泥沙不易淤积）。
【课堂检测】
1.一架飞机在灾区上方水平匀速飞行，并不断向灾区空投救灾物资，则飞机在这个过程中，动能_____，势能_____。
(填“变大”或“变小”)
2.下列物体各具有什么形式的机械能？
(1)在地上滚动的足球；
(2)山顶上的一块石头；
(3)地面上被拉弯的弓；
(4)天空中向前飞行的飞机
3.（2019?宜昌）如图所示，过山车是一项惊险刺激的游戏项目，下列关于过山车的机械能说法正确的是（ ）
A．通过环形轨道最高点时，重力势能最大，动能为0
B．刚开始过山车匀速被拉升时，机械能不变
C．过山车向下俯冲时，重力势能转化为动能
D．过山车在运行过程中机械能守恒
4.（2019?永州）如图，用轻质细线的一端拴住一个实心铁球，另一端固定在O点做成了一个摆。铁球从A点静止释放经过最低点B，摆至C点的过程，下列说法正确的是（ ）
A．在C点铁球的动能最大
B．在B点铁球的势能最大
C．从A点摆至B点的过程，铁球的势能转化为动能
D．从B点摆至C点的过程，铁球的速度越来越快
5.（2020
孝感）2020年6月23日，我国成功发射北斗三号最后一颗全球组网卫星。以下有关说法正确的是（ ）。
A.
北斗卫星在竖直向上加速升空过程中，其机械能不变；
B.
北斗卫星在竖直向上加速升空过程中，外界大气压强越来越大；
C.
北斗卫星进入预定轨道后，不再具有惯性；
D.
北斗卫星的太阳能帆板能将太阳能转化为电能
【达标训练】
如图所示，一物体在拉力F的作用下沿斜面向上匀速运动，在向上运动的过程中，下列说法正确的是
A.
物体的动能不变，机械能不变
B.
物体的重力势能增大，机械能增大
C.
物体的重力势能转化为动能
D.
物体的动能转化为重力势能
暑假小明家一起去迪士尼乐园游玩，如图所示是园内的“摩天轮”，小明看到游客坐在“摩天轮”中做匀速圆周运动，游客从最低点向最高点运动的过程中，下列说法正确的是
A.
游客的动能保持不变
B.
游客的动能先增大后减小
C.
游客的重力势能保持不变
D.
游客的机械能保持不变
如图所示，一物块沿固定不动的斜面匀速下滑，则下列说法中正确的是
A.
物块可能受两个力作用
B.
物块对斜面的压力和斜面对物块的支持力是一对平衡力
C.
物块的机械能减小
D.
物块的重力势能转化为动能
小明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，如图所示下列说法中正确的是?
?
A.
铁锁摆回时会打到小明的鼻子
B.
铁锁在摆动过程中动能与重力势能可以相互转化
C.
铁锁由高处摆到低处的过程中动能转化为重力势能
D.
铁锁上升的最大高度逐次降低，是由于受到重力作用
如图所示，轨道ABC光滑，弹簧固定在水平轨道末端，小球从A处由静止滚下，撞击弹簧，至弹簧压缩最大，在这过程中，机械能转化的情况是
A.
重力势能动能
B.
重力势能动能弹性势能
C.
重力势能动能弹性势能动能重力势能
D.
小球机械能不断减小
如图所示，将乒乓球用细线拴住，细线的另一端固定在盛有水的烧杯底部，某时刻细线突然断裂，在乒乓球逐渐露出水面且机械能不断增加的过程中，下列说法正确的是?
A.
浮力没有对小球做功
B.
乒乓球增加的机械能是由乒乓球的内能转化来的
C.
乒乓球增加的机械能是由水的内能转化来的
D.
乒乓球增加的机械能是由水的重力势能转化来的
如图是宜宾天池公园内的“摩天轮”，一游客坐在“摩天轮”中在竖直平面内做速度大小不变的圆周运动，游客从最低点向最高点运动的过程中，下列说法正确的是
A.
游客的动能保持不变
B.
游客的动能先增大后减小
C.
游客的重力势能保持不变
D.
游客的机械能保持不变
蹦床运动是奥运会比赛项目。运动员比赛开始前直立在蹦床中央，比赛开始时快速下蹲并立即恢复直立被蹦床弹起，离开蹦床时是成直立状态并一直保持，到达最高点后下落到接触蹦床时又快速下蹲并立即恢复直立。再次被蹦床弹起，达到更高点。忽略空气阻力，下列说法正确的是
A.
在此整个过程中，运动员机械能守恒
B.
在此整个过程中，运动员机械能一直在增加
C.
从离开蹦床到下落接触蹦床的过程中，运动员机械能守恒
D.
从下落接触蹦床到离开蹦床的过程中，运动员机械能守恒
参考答案
【答案】C
1【解析】解：
ABD、在此整个过程中，运动员的机械能会转化为蹦床的弹性势能，故机械能不守恒，故ABD错误；
C、从离开蹦床到下落接触蹦床的过程中，忽略空气阻力，运动员的机械能守恒，是重力势能和动能的相互转化，故C正确；
故选：C。
2【答案】B
【解析】
物体沿斜面向上匀速运动，质量不变，高度增加，重力势能增加；质量不变、速度不变，动能不变；
动能不变、重力势能增大，机械能增大，故A错、B正确；
物体上升过程中，速度不变、动能不变，没有发生重力势能和动能之间的相互转化，故CD都错。
故选B。
3.【答案】C
【解析】略
3【答案】A
【解析】游客坐在“摩天轮”中做匀速圆周运动，游客从最低点向最高点运动的过程中，质量不变，速度不变，高度升高，则动能不变，重力势能增加；动能和势能统称为机械能，所以机械能增加，A正确，B、C、D错误。故选A。
4【答案】B
【解析】
A.铁锁在摆动过程中，不断与空气摩擦，一部分机械能转化为内能，机械能减小，所以铁锁摆回时不会打到鼻子，故A错误；
B.铁锁在摆动过程中，上升时动能转化为重力势能，下降时重力势能转化为动能，动能与重力势能相互转化，故B正确；
C.铁锁由高处摆到低处的过程中重力势能转化为动能和内能，故C错误；
D.铁锁上升的最大高度逐次降低，是由于受空气阻力的作用，机械能不断减小，高度不断减小，故D错误。
故选B。
【答案】B
【解析】解：小球从A处由静止滚下，高度减小，重力势能减小，速度增大，动能增大，重力势能转化为动能；
撞击弹簧，弹簧发生弹性形变，具有弹性势能，速度减小，动能减小，动能转化为弹性势能。
故选：B。
5【答案】D
【解析】
A.乒乓球上升至水面受到向上的浮力，在力的方向有移动的距离，浮力对小球做功，故A错误；
乒乓球上升至水面最后漂浮在水面上．乒乓球在上升的过程中，水的重心不断降低，重力势能不断减小，重力势能转化为乒乓球的机械能，故乒乓球的机械能不断增加；故BC错误，D正确；
故选D。
【答案】A
【解析】解：
AB、游客随“摩天轮”做匀速圆周运动，游客的质量不变、速度不变，所以游客的动能不变，故A正确，B错误；
C、游客随“摩天轮”做匀速圆周运动，其高度在不断变化，因此游客的重力势能是变化的，故C错误；
D、机械能等于动能与势能的总和，游客的动能不变，但重力势能变化，所以其机械能是变化的，故D错误。
故选：A。
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