資源簡介

(共26張PPT)
第4節
機械能及其轉化
2021年春人教版物理八年級下冊
第十一章
功和機械能
過山車在運動的過程中，動能和勢能會發生什么變化？
滿載游客的過山車，在機械的帶動下向著軌道的最高端攀行......忽然，它像一匹脫韁的野馬，從軌道的最高端飛駛而下！它又猶如一條蛟龍，時而上下翻騰，時而左搖右擺，時而駛上高高聳著的大回環的頂端……
觀察思考
新課導入
一、機械能及其轉化
1.動能、重力勢能和彈性勢能統稱為機械能.
物體具有的動能和勢能之間可以相互轉化。
2.一個物體具有的機械能是動能和勢能之和。
一個物體可以既有動能，又有勢能，如飛行中的飛機因為它在運動而具有動能，又因為它處于高空而具有勢能.如果飛機的動能是50000J,重力勢能為65000J，那么總的機械能為：(50000+65000)J=115000J。
講授新課
2.動能和重力勢能的相互轉化。
想想做做
觀察滾擺的運動，討論滾擺在運動過程中動能和重力勢能是如何變化的？
2.滾擺旋轉向上運動過程中，速度減小，動能減?。桓叨仍龃?，重力勢能增大，動能轉化為重力勢能。
1.滾擺旋轉向下運動過程中，速度變大，動能增大；高度降低，重力勢能減小。重力勢能轉化為動能
理想情況下,每次應上升到原來的高度,
因空氣阻力,每次上升的高度都比上次低。
結論:動能和重力勢能可以相互轉化.
想想做做
擺球的動能和重力勢能的轉化
如圖所示，用細線把一個小球懸掛起來，將小球從位置B拉倒位置A，松開手釋放小球，觀察它在A→B→過程中高度和速度的變化，分析這一運動過程中動能和重力勢能之間的轉化。
運動過程
A→B
B
B→C
C
動能
增大
最大
減小
最小
勢能
減小
最小
增大
最大
動能和勢能的轉化
勢能轉化為動能
動能轉化為勢能
將你的分析填入以下表格中
結論:動能和重力勢能可以相互轉化.
說明：理想情況下，A、C等高。但實際情況下，每次上升的高度都比上次要低。
(原因是存在空氣阻力)
用繩子把一個鐵鎖懸掛起來.把鐵鎖拿近自己的鼻子，穩定后松手,頭不要動.鐵鎖向前擺去又擺回來.鐵鎖擺回時會碰到你的鼻子嗎？會距離你的鼻子很遠嗎？
不會打到鼻子.因為鐵鎖拉到一定高度,具有的重力勢能是一定的,
來回擺動的過程中,鐵鎖的動能和勢能相互轉化,在轉化的過程中,鐵鎖的機械能的總量不會增加,鐵鎖上升的高度不會超過原來的高度,打不到鼻子上.
鐵鎖最終會停下來，鐵鎖的機械能去哪了？
想想做做
物體的動能和重力勢能相互轉化是生活中常見的過程。
請你分析以下過程，你的動能和重力勢能的相互轉化.
騎自行車下陡坡是什么感覺？
游樂場的大型過山車,可讓你充分感受上期下落的樂趣,體驗重力勢能和動能的轉化
蕩秋千時，那種時高時低、時快時慢的感覺如同在飛，你知道其中能量的轉化過程嗎？
2.動能和彈性勢能的相互轉化。
(1)弓的彈性勢能哪里去了？
拉開的弓把箭射出去
,弓的彈性勢能減小,箭的動能增大,弓的彈性勢能轉化為箭的動能.
(2)
彈簧門在推開以后為什么能自己關閉？
推開彈簧門的過程,動能轉化為彈簧的彈性勢能;彈簧門自動關閉的過程,彈簧的彈性勢能轉化為門的動能.
3.動能、重力勢能、彈性勢能的相互轉化
(1)動能和勢能的相互轉化，使撐桿跳高的運動員完成了助跑、撐桿、跨桿、落地的過程。
運動員助跑盡量增大動能,在起跳瞬間,使撐桿發生彈性形變,把自身的動能轉化為撐桿的彈性勢能.在撐桿恢復原狀的過程中,撐桿的彈性勢能轉化成運動員的動能,動能又不斷地轉化為運動員的重力勢能.在下落的過程中高度逐漸降低,速度越來越大,重力勢能轉化為動能。
蹦床運動
蹦床運動員從高處落下,隨著高度降低,重力勢能轉化為動能,在與蹦床將要接觸時,具有動能最大,與蹦床接觸后,床面發生彈性形變,運動員的動能轉化成蹦床的彈性勢能.當反彈時，蹦床的彈性勢能轉化為運動員的動能,隨著高度上升,動能轉化為重力勢能.
（2）試分析蹦床運動中，能量的轉化情況。
在地球上，海水朝夕漲落，江河日夜奔流。有時微風拂面，有時狂風勁吹。從能量的角度來看，自然界的流水和風都是具有大量機械能的天然資源。
水能和風能是自然界中的重要能源
三、水能和風能的利用
1、水能的利用
早在1900多年前，我們的祖先就制造了木質的水輪，讓流水沖擊水輪轉動，用來汲水、磨粉、碾谷。
自然界中的瀑布、湍急的河水和海浪都具有能量。
（1）.古代對水能的利用
水磨（摘自《天工開物》)
水磨
水車
水碓:水輪直接利用水的動能
水排:通過曲柄連桿機構將回轉運動轉變為連桿的往復運動
水碾
（2）.水力發電
通過水輪機帶動發電機，可以將水的機械能轉化為電能，再通過輸電線送到用電地區。
三峽水電站
修筑攔河壩就是為了提高水位,增加水的重力勢能,更多的轉化為動能,轉化為更多的電能.
水力發電的原理
2.風能的利用
風是流動的空氣,風把風箏吹到天空,也就是對風箏做功;風能使你做的小風車飛轉,即對小風車做功.所以,風具有機械能.
風箏
風能的形成：地球表面接受太陽輻射能的不同，使各地大氣溫度不同，造成大氣密度和氣壓的差別從而形成風。
風車
我國早在2000多年前就開始利用風來驅動帆船航行。至少1700多年前已開始利用風來推動風車做功。
(1).古代對風能的利用
其中立軸式大風車，是中國古代一項杰出的發明，主要應用于我國沿海地區及長江流域，用來帶動龍骨水車等提取海水制鹽或提水灌溉水田。
立軸式大風車（模型）
利用風能的帆船
風力發電的原理：利用風吹動風車葉片旋轉，將風能轉化為風車葉片的動能，再通過發電機或其他機器將動能轉化為電能.
(2).風力發電
內蒙古輝騰錫勒風電場
新疆達坂城風力發電場
浙江臨海括蒼山風電場
甘肅酒泉千萬千瓦級風電場
中國新能源戰略已經把發展風力發電作為重點項目
人造地球衛星的機械能轉化
機械能守恒：只有動能和勢能的轉化，即機械能未與其他形式的能量發生相互轉化時，機械能的總量保持不變。
當衛星從遠地點向近地點運動時,它的勢能、動能、速度如何變化？
衛星在地球大氣層外運行,不受空氣阻力,因此機械能守恒.在遠地點時,勢能最大.從遠地點向近地點運動時,勢能減小,動能增大,勢能轉化為動能,速度增大.在近地點時,動能最大,速度最大.
科學世界
本堂重點：動能和勢能之間相互轉化規律。
本堂難點：通過水能和風能的利用知道人類如何利用機械能的轉化與守恒。
課堂小結
4
1，把一個鐵鎖用繩子懸掛起來，將鐵鎖拉到自己的鼻子附近，穩定后松手，鐵鎖向前擺去，如圖所示。下列說法中正確的是（　　）。
A.
鐵鎖擺回時會打到鼻子；
B.
鐵鎖在擺動過程中動能與重力勢能可以相互轉化；
C.
鐵鎖由高處擺到低處的過程中動能轉化為重力勢能；
D.
鐵鎖上升的最大高度逐次降低，是由于受到重力作用
B
課堂練習
2，如圖，輕質彈簧豎直放置，下端固定于地面，上端位于O點時彈簧恰好不發生形變?，F將一小球放在彈簧上端，再用力向下把小球壓至圖中A位置后由靜止釋放，小球將豎直向上運動并脫離彈簧，不計空氣阻力，則小球（　?。?br/>A．運動至最高點時，受平衡力作用
B．被釋放瞬間，所受重力大于彈簧彈力
C．從A點向上運動過程中，速度先增大后減小
D．從O點向上運動過程中，重力勢能轉化為動能
C
3，2020年6月23日，我國成功發射北斗三號最后一顆全球組網衛星。以下有關說法正確的是（　?。?。
A.
北斗衛星在豎直向上加速升空過程中，其機械能不變；
B.
北斗衛星在豎直向上加速升空過程中，外界大氣壓強越來越大；
C.
北斗衛星進入預定軌道后，不再具有慣性；
D.
北斗衛星的太陽能帆板能將太陽能轉化為電能
D
4，如圖，一個小球在地面上彈跳，下列分析錯誤是（　?。?br/>A．小球從A處到B處重力勢能增大
B．小球從B處到C處動能增大
C．小球在B處比D處重力勢能大
D．小球在A、C、E三處機械能總量相等
D

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