八年级物理下册第十一章第4节机械能及其转化课件新版新人教版20200323554.ppt

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1、第4节机械能及其转化体验体验 动能和势能的转化动能和势能的转化活动活动1:1:玩悠悠球玩悠悠球, ,使其上下来回运动。使其上下来回运动。活动活动2:2:在水平面上固定一弹簧在水平面上固定一弹簧, ,将一个铁球从高处松手使其下将一个铁球从高处松手使其下落落, ,观察铁球的运动情况和弹簧的变化。观察铁球的运动情况和弹簧的变化。 (1)(1)活动活动1 1中中, ,悠悠球上升时动能悠悠球上升时动能、重力势能、重力势能; ;下下降时动能降时动能、重力势能、重力势能 。(2)(2)活动活动2 2中中, ,铁球在下落过程中铁球在下落过程中能越来越大能越来越大, ,与弹簧接与弹簧接触后触后, ,弹簧被压缩弹

2、簧被压缩, ,铁球的动能铁球的动能, ,弹簧的弹簧的增大增大, ,弹簧恢复原状时弹簧恢复原状时, ,铁球被重新弹起铁球被重新弹起, ,弹簧的弹性势能弹簧的弹性势能, ,铁球的动能铁球的动能。提示提示: :(1)(1)减小增大增大减小减小增大增大减小(2)(2)动减小弹性势能减小增大动减小弹性势能减小增大1.1.什么是机械能什么是机械能? ?2.2.举例分析说明动能和势能是如何转化的举例分析说明动能和势能是如何转化的? ?3.3.什么是机械能守恒什么是机械能守恒? ?4.4.人们是怎样利用水能和风能的人们是怎样利用水能和风能的? ?探究探究 动能和势能的相互转化动能和势能的相互转化结合结合“体验

3、体验”中的活动中的活动, ,思考以下问题思考以下问题: :1.1.运动的悠悠球、铁球有速度运动的悠悠球、铁球有速度, ,故具有故具有能能, ,它处它处于高空于高空, ,故具有故具有能能, ,我们把动能和势能统称为我们把动能和势能统称为能。能。提示提示: :运动的物体具有动能运动的物体具有动能, ,被举高的物体具有重力势能被举高的物体具有重力势能, ,一个一个物体可以既有动能物体可以既有动能, ,又有势能又有势能, ,这两种能量加在一起这两种能量加在一起, ,就得到它就得到它的总机械能。的总机械能。参考答案参考答案: :动势机械动势机械 2.2.由分析滚摆、小球摆动的实验由分析滚摆、小球摆动的实

4、验, ,思考以下问题思考以下问题(1)(1)滚摆在上升过程中滚摆在上升过程中, ,动能动能, ,势能势能; ;滚摆在下滚摆在下降过程中降过程中, ,动能动能, ,势能势能。(2)(2)小球在从小球在从A A到到B B的过程中动能的过程中动能, ,势能势能, ,由由B B到到C C的过程中动能的过程中动能, ,势能势能。由上可知动能和重力势能可以由上可知动能和重力势能可以 。由活动由活动2 2可知可知, ,动能和动能和能可以相互转化。能可以相互转化。提示提示: :(1)(1)滚摆在最高点时速度为零滚摆在最高点时速度为零, ,动能为零动能为零, ,相对高度最大相对高度最大, ,重力势能最大重力势能

5、最大; ;到达最低点时速度最大到达最低点时速度最大, ,动能最大动能最大, ,相对高度最相对高度最小小, ,重力势能最小重力势能最小, ,重力势能转化为动能重力势能转化为动能; ;从最低点到达最高点从最低点到达最高点的过程中的过程中, ,动能逐渐转化为重力势能。动能逐渐转化为重力势能。(2)(2)小球从小球从A A点下落到点下落到B B点点, ,重力势能减小重力势能减小, ,动能增大动能增大, ,重力势能逐重力势能逐渐转化为动能渐转化为动能, ,到达到达B B点时动能最大点时动能最大, ,从从B B点上升到点上升到C C点的过程中点的过程中, ,动能逐渐减小动能逐渐减小, ,重力势能逐渐增加重

6、力势能逐渐增加, ,动能逐渐转化为重力势能。动能逐渐转化为重力势能。参考答案参考答案: :(1)(1)减小增大增大减小减小增大增大减小(2)(2)增大减小减小增大相互转化弹性势增大减小减小增大相互转化弹性势3.3.小球可以每次都上升到原来的最高处吗小球可以每次都上升到原来的最高处吗? ?为什么为什么? ?提示提示: :滚摆、小球在运动的过程中都会受到摩擦力的作用滚摆、小球在运动的过程中都会受到摩擦力的作用, ,重力重力势能和动能在相互转化的过程中机械能不断减小势能和动能在相互转化的过程中机械能不断减小, ,所以不会上所以不会上升到原来的最高位置。升到原来的最高位置。参考答案参考答案: :不可以

7、在能量转化过程中不可以在能量转化过程中, ,一部分机械能转化为内一部分机械能转化为内能能, ,总的机械能减少。总的机械能减少。4.4.什么情况下机械能才能守恒什么情况下机械能才能守恒? ?提示提示: :在动能和势能相互转化的过程中在动能和势能相互转化的过程中, ,如果存在摩擦力如果存在摩擦力, ,就会就会有一部分机械能转化为其他形式的能有一部分机械能转化为其他形式的能, ,或者存在外力的情况下或者存在外力的情况下, ,有其他形式的能转化为机械能有其他形式的能转化为机械能, ,机械能总量增加或减少机械能总量增加或减少, ,机械能机械能不守恒不守恒; ;如果只有动能和势能相互转化如果只有动能和势能

8、相互转化, ,则机械能的总和保持不则机械能的总和保持不变变, ,机械能守恒。机械能守恒。参考答案参考答案: :只有动能和势能相互转化只有动能和势能相互转化, ,则机械能的总和保持不变则机械能的总和保持不变, ,机械能守恒。机械能守恒。一、机械能及其转化一、机械能及其转化1.1.机械能机械能_、_和和_的统称。的统称。2.2.机械能的转化及守恒机械能的转化及守恒(1)(1)转化转化:_:_和和_可以相互转化。可以相互转化。(2)(2)机械能守恒机械能守恒: :如果只有动能和势能相互转化如果只有动能和势能相互转化, ,机械能的总和机械能的总和_。动能动能重力势能重力势能弹性势能弹性势能动能动能势能

9、势能不变不变二、水能和风能的利用二、水能和风能的利用1.1.流水和风具有大量的流水和风具有大量的_能。能。2.2.利用利用: :利用风能和水能利用风能和水能_等。等。机械机械发电发电【拓展延伸拓展延伸】风能的利用风能的利用: :我国科技人员进行风能利用的攻关我国科技人员进行风能利用的攻关, ,研制了研制了6 6种百瓦级、种百瓦级、4 4种千瓦级和种千瓦级和4 4种种1010千瓦级风力发电机组千瓦级风力发电机组, ,使使我国风力机系列我国风力机系列5555千瓦级以下品种基本齐全千瓦级以下品种基本齐全, ,性能和质量有了性能和质量有了新的提高。主要性能指标均达到国际先进水平。其中研制的两新的提高。

10、主要性能指标均达到国际先进水平。其中研制的两台台5555千瓦发电机组千瓦发电机组, ,已在山东长岛安装已在山东长岛安装, ,部分性能指标达到国外部分性能指标达到国外样机的水平。研制的样机的水平。研制的5 5种风力提水机组种风力提水机组, ,其中其中FDG-7FDG-7型大流量风型大流量风力提水机组力提水机组, ,是我国目前功率最大的风力提水机组是我国目前功率最大的风力提水机组, ,在低扬程大在低扬程大流量风力提水机类型中流量风力提水机类型中, ,处于国内外领先地位。处于国内外领先地位。考点考点 动能和势能的相互转化动能和势能的相互转化【典例典例】 (2013(2013雅安中考雅安中考) )如图

11、所示如图所示, ,铅球从出手到将要落地铅球从出手到将要落地的过程中的过程中, ,下列说法正确的是下列说法正确的是( (不计空气阻力不计空气阻力)()() )A.A.铅球由铅球由abab时时, ,动能逐渐增大动能逐渐增大B.B.铅球在铅球在b b点的机械能大于点的机械能大于a a点的机械能点的机械能C.C.铅球由铅球由bcbc时时, ,机械能逐渐减小机械能逐渐减小D.D.铅球在铅球在c c点时动能最大点时动能最大【思路导引思路导引】解答本题的关键是利用机械能的相互转化和守恒。解答本题的关键是利用机械能的相互转化和守恒。关键点关键点1:1:在整个运动过程中机械能的总和不变在整个运动过程中机械能的总

12、和不变, ,即机械能守恒即机械能守恒; ;关键点关键点2:2:根据影响动能和重力势能的因素判断。根据影响动能和重力势能的因素判断。【精讲精析精讲精析】选选D D。本题考查动能和势能之间的相互转化。铅。本题考查动能和势能之间的相互转化。铅球由球由abab时时, ,速度减小速度减小, ,高度增加高度增加, ,动能逐渐减小动能逐渐减小, ,势能逐渐增大势能逐渐增大; ;不计空气阻力不计空气阻力, ,整个过程机械能守恒整个过程机械能守恒, ,故铅球在故铅球在b b点的机械能等点的机械能等于于a a点的机械能点的机械能; ;铅球由铅球由bcbc时时, ,机械能保持不变机械能保持不变, ,速度增大速度增大

13、, ,高高度减小度减小, ,动能增大动能增大, ,势能减小势能减小, ,势能转化为动能势能转化为动能, ,故铅球在故铅球在c c点时点时动能最大动能最大, ,势能最小。故势能最小。故D D正确。正确。【方法归纳方法归纳】(1)(1)判断物体动能和势能相互转化的方法判断物体动能和势能相互转化的方法。首先分析决定动能大小的因素首先分析决定动能大小的因素( (质量和速度质量和速度) )、决定重力势能大、决定重力势能大小的因素小的因素( (质量和高度质量和高度) )或弹性势能大小的因素或弹性势能大小的因素( (弹性形变弹性形变) )如何如何变化变化, ,再看动能和重力势能再看动能和重力势能( (或弹性

14、势能或弹性势能) )如何变化。如何变化。(2)(2)判断机械能是否守恒的方法判断机械能是否守恒的方法。在能量转化过程中在能量转化过程中, ,判断是否只有动能和势能的相互转化判断是否只有动能和势能的相互转化, ,若若有其他形式的能参与了转化有其他形式的能参与了转化, ,则机械能不守恒。则机械能不守恒。根据机械能的大小等于动能的大小和势能的大小之和根据机械能的大小等于动能的大小和势能的大小之和, ,分别分别判断动能和势能大小变化判断动能和势能大小变化, ,再综合判断机械能是否守恒。再综合判断机械能是否守恒。1.1.如图所示的四个实例中如图所示的四个实例中, ,机械能减小的是机械能减小的是( ()

15、)【解析解析】选选C C。本题考查机械能的变化。匀速水平飞行的飞艇。本题考查机械能的变化。匀速水平飞行的飞艇, ,速度不变速度不变, ,所以动能不变所以动能不变, ,高度不变高度不变, ,所以重力势能不变所以重力势能不变, ,故机械故机械能不变能不变,A,A项错误项错误; ;加速起飞的飞机加速起飞的飞机, ,速度变大速度变大, ,动能增大动能增大, ,高度升高度升高高, ,重力势能增加重力势能增加, ,故机械能增大故机械能增大,B,B项错误项错误; ;减速下降的热气球减速下降的热气球, ,速度减小速度减小, ,动能减小动能减小, ,高度降低高度降低, ,重力势能减小重力势能减小, ,故机械能减

16、小故机械能减小,C,C项正确项正确; ;等待发射的火箭等待发射的火箭, ,速度为零速度为零, ,故动能为零故动能为零, ,所处的位置不所处的位置不变变, ,故重力势能不变故重力势能不变, ,则机械能保持不变则机械能保持不变,D,D项错误。故选项错误。故选C C。2.(20132.(2013黄石中考黄石中考) )如图是老师在课堂上进行的滚摆演示实验如图是老师在课堂上进行的滚摆演示实验示意图示意图, ,下列说法不正确的是下列说法不正确的是( () )A.A.滚摆运动过程中滚摆运动过程中, ,机械能守恒机械能守恒B.B.滚摆向下运动时滚摆向下运动时, ,重力势能部分转化为动能重力势能部分转化为动能C

17、.C.滚摆向上运动时滚摆向上运动时, ,动能部分转化为重力势能动能部分转化为重力势能D.D.滚摆上升的最大高度逐渐降低滚摆上升的最大高度逐渐降低【解析解析】选选A A。本题主要考查机械能的转化和守恒。滚摆是动。本题主要考查机械能的转化和守恒。滚摆是动能和重力势能相互转化的一个很重要的实验。它旋转向上运动能和重力势能相互转化的一个很重要的实验。它旋转向上运动时时, ,动能部分转化为重力势能动能部分转化为重力势能; ;旋转向下运动时旋转向下运动时, ,重力势能部分重力势能部分转化为动能。由于摩擦转化为动能。由于摩擦, ,总的机械能并不守恒总的机械能并不守恒, ,有一部分机械能有一部分机械能转化为内

18、能。故转化为内能。故A A说法错误。说法错误。3.3.如图所示如图所示, ,小球沿轨道由静止从小球沿轨道由静止从A A处运动到处运动到D D处的过程中处的过程中, ,忽略忽略空气阻力和摩擦力空气阻力和摩擦力, ,仅有动能和势能互相转化。则仅有动能和势能互相转化。则( () )A.A.小球在小球在A A处的机械能大于在处的机械能大于在B B处的机械能处的机械能B.B.小球在小球在A A处的机械能大于在处的机械能大于在D D处的机械能处的机械能C.C.小球在小球在B B处的机械能小于在处的机械能小于在C C处的机械能处的机械能D.D.小球在小球在B B处的机械能等于在处的机械能等于在C C处的机械

19、能处的机械能【解析解析】选选D D。本题考查机械能的变化。忽略空气阻力和摩擦。本题考查机械能的变化。忽略空气阻力和摩擦力力, ,仅有动能和势能互相转化的过程中仅有动能和势能互相转化的过程中, ,任何一点的机械能都是任何一点的机械能都是相等的相等的, ,所以只有所以只有D D对。对。4.(20134.(2013广安中考广安中考) )为捍卫祖国海疆为捍卫祖国海疆, ,人民解放军某航空兵人民解放军某航空兵大队在南海上空举行了多次实兵实战对抗演习。在演习过程大队在南海上空举行了多次实兵实战对抗演习。在演习过程中中, ,一空中加油机给某歼一空中加油机给某歼-10-10战机进行空中加油战机进行空中加油,

20、,加油后若该加油后若该歼歼-10-10战机仍以原来的高度和速度匀速飞行战机仍以原来的高度和速度匀速飞行, ,则该战机的动能则该战机的动能, ,机械能机械能( (选填选填“增大增大”“”“减小减小”或或“不变不变”) )。【解析解析】本题考查机械能大小的判断。加油机给战机加油后本题考查机械能大小的判断。加油机给战机加油后, ,战机的质量增大战机的质量增大, ,而物体的动能与物体的质量和运动速度有关而物体的动能与物体的质量和运动速度有关, ,该战机仍匀速飞行该战机仍匀速飞行, ,其速度大小不变其速度大小不变, ,故它的动能增大故它的动能增大, ,战机的战机的飞行高度不变飞行高度不变, ,重力势能增

21、大重力势能增大; ;而机械能是动能和势能的总和而机械能是动能和势能的总和, ,故机械能增大。故机械能增大。答案答案: :增大增大增大增大5.5.修拦河大坝是为了提高上游水位修拦河大坝是为了提高上游水位, ,增加水的增加水的能能, ,水流水流下时可以获得更多的下时可以获得更多的能能, ,从而带动发电机发电。从而带动发电机发电。【解析解析】本题考查水能的利用。重力势能跟质量和被举高的高本题考查水能的利用。重力势能跟质量和被举高的高度有关度有关, ,拦河大坝把上游水位提高拦河大坝把上游水位提高, ,使水的高度增加使水的高度增加, ,从而增加从而增加了水的重力势能了水的重力势能; ;水流下时水流下时,

22、 ,重力势能减小重力势能减小, ,但速度增加但速度增加, ,重力势重力势能转化为动能能转化为动能, ,使水轮机转动。使水轮机转动。答案答案: :重力势动重力势动6.6.如图所示是如图所示是20122012年伦敦残奥会射箭项目的图标。运动员射年伦敦残奥会射箭项目的图标。运动员射箭时箭时, ,要用力将弓拉开要用力将弓拉开, ,然后弓将箭射出然后弓将箭射出, ,在此过程中是弓的在此过程中是弓的转化为箭的转化为箭的。【解析解析】本题考查弹性势能和动能之间的相互转化。运动员将本题考查弹性势能和动能之间的相互转化。运动员将弓拉开弓拉开, ,使弓发生形变使弓发生形变, ,具有弹性势能具有弹性势能, ,松手后

23、松手后, ,弓恢复原状的过弓恢复原状的过程中将弹性势能转化为动能程中将弹性势能转化为动能, ,从而将箭射出。从而将箭射出。答案答案: :弹性势能动能弹性势能动能7.7.新疆达坂城风电厂是中国第一个大型发电厂新疆达坂城风电厂是中国第一个大型发电厂, ,也是亚洲最大也是亚洲最大的风力发电站。的风力发电站。(1)(1)风力发电机发电时是风力发电机发电时是能转化为能转化为能。能。(2)(2)风力发电与传统的火力发电相比风力发电与传统的火力发电相比, ,它的优点是什么它的优点是什么? ?(3)(3)除了风力发电外除了风力发电外, ,请你再说出一种具有上述优点的发电方式。请你再说出一种具有上述优点的发电方

24、式。【解析解析】本题考查风力发电的能量转化。本题考查风力发电的能量转化。(1)(1)风力发电机发电风力发电机发电时时, ,是利用风力将发电机里的转子转动具有的机械能转化成电是利用风力将发电机里的转子转动具有的机械能转化成电能能;(2);(2)风能是自然界里的常见能源风能是自然界里的常见能源, ,对环境无污染对环境无污染, ,所以风力所以风力发电与传统的火力发电相比发电与传统的火力发电相比, ,会节约能源、清洁、无污染、可会节约能源、清洁、无污染、可再生、保护环境等再生、保护环境等;(3);(3)自然界中像风能一样的能源自然界中像风能一样的能源, ,还有水能、还有水能、太阳能、核能、潮汐能、地热

25、能等太阳能、核能、潮汐能、地热能等; ;所以发电方式还有所以发电方式还有: :水力水力发电发电( (太阳能发电、核能发电、潮汐发电、地热发电等太阳能发电、核能发电、潮汐发电、地热发电等) )。答案答案: :(1)(1)风风( (或机械或机械) )电电(2)(2)节约能源、清洁、无污染、可再生、保护环境等节约能源、清洁、无污染、可再生、保护环境等(3)(3)水力发电水力发电( (太阳能发电、核能发电、潮汐发电、地热发电太阳能发电、核能发电、潮汐发电、地热发电等等) ) 找找你容易错在哪里？找找你容易错在哪里？“神舟十号神舟十号”载人飞船的返回舱下落到地面附近时载人飞船的返回舱下落到地面附近时, ,由于受到由于受到阻力而做减速运动阻力而做减速运动, ,在减速下降的过程中在减速下降的过程中, ,返回舱的动能返回舱的动能, ,重力势能重力势能。( (选填选填“增大增大”“”“减小减小”或或“不变不变”) )【学生自答学生自答】增大减小增大减小 【教师点评教师点评】没有从题目中看到关键词没有从题目中看到关键词“减速下降减速下降”, ,错误地认为下降过程错误地认为下降过程中速度越来越大中速度越来越大, ,从而判断错误。从而判断错误。【正确答案正确答案】减小减小 减小减小