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(共26张PPT)
第4节 机械能及其转化
八年级物理下册 人教版
第十一章——功和机械能
教学目标
一
02
通过对滚摆和单摆的实验观察，推理得出机械能守恒的条件；类比各种机械能转化实例，有运用机械能转化与守恒的观点分析力学问题的意识。
科学思维
01
知道动能、势能统称为机械能；动能和势能可以相互转化。能解释与机械能转化有关的现象，认识水能、风能；知道机械能及守恒的条件。
物理观念
03
通过观察和实验，探究动能和势能相互转化的规律。
科学探究
04
知道机械能与生活的联系，初步建立能源的可持续发展观念；通过了解人类科学理论成果，培养探索精神、创新思想和促进人类社会与自然和谐发展的优良品德
科学态度与责任
教学引入
二
　　素有“用生命上课的物理老师”之称的，瓦尔特·列文教授，曾给学生做了个实验，在教室上挂了一个15英尺长的单摆摆锤，把摆锤顶在下巴上，然后……3,2,1列文松手，摆锤在空中划出了一道优雅的弧线，又直冲老教授的脸砸了回来！摆锤在几乎要砸中列文教授下巴的时候停止并向反方向离开了......你知道这是什么原因吗？
机械能及其转化
三
!
回顾一下
物体由于受重力并处一定高度而具有的能
——重力势能
物体由于运动而具有的能
——动能
物体由于发生弹性形变而具有的能——弹性势能
机械能及其转化
三
？
想想议议
　　撑杆跳运动员在比赛，从地面到达最高处，再到最后落到地面，
在这一过程中，涉及的能量都有哪些，你能列举出来吗？
奔跑中的运动员
运动员
在空中
撑杆发生
弹性形变
动能
重力势能
弹性势能
机械能
机械能及其转化
三
物体可以既有动能，又有势能， 这两种能量加在一起，就是它的机械能。
飞行的飞机具有动能和重力势能
压缩中的弹簧具有动能和弹性势能
机械能及其转化
三
机械能
1.定义：在物理学中，把动能、重力势能和弹性势能统称为机械能。
2.单位：焦耳，简称焦，用符号J表示。
机械能
动能
势能
重力势能
弹性势能
机械能及其转化
三
3.能量关系：
物体具有机械能的总量等于动能、势能两种能量之和。
4.机械能大小的决定因素
物体具有机械能的总量等于动能、势能两种能量之和。
质量
速度
高度
弹性形变程度
机械能及其转化
三
5.对机械能的理解
一个物体可以具有机械能的一种或几种，
比如空中飞翔的飞机，具有动能和重力势能。
一个物体可以不具有机械能，
比如静止在水平地面上的石头。
机械能及其转化
三
？
想想议议
射箭时，人用力拉弯弓，放手后箭被射出，分析该过程中弓和箭的能量变化。
拉弓时
放手后
被拉弯
弹性势能变大
拉弓时
放手后
弓
箭
弹性形变程度变小
由运动到静止
由静止到运动
弹性势能变小
动能变小
动能变大
减少的弹性势能去哪了 增大的动能是哪来的呢
弹性势能　　　　　　动能
转化
机械能及其转化
三
动能和势能之间是否可以相互转化呢？
【单摆实验】动能和重力势能的转化
摆球在竖直平面内摆动，观察摆球运动情况，在A、C点时最高，在B点时最低。
高度 重力势能 速度 动能 能的转化
A→B 降低 减小 变大 增大
B→C 升高 增大 变小 减小
C→B 降低 减小 变大 增大
B→A 升高 增大 变小 减小
重力势能转化为动能
重力势能转化为动能
动能转化为重力势能
动能转化为重力势能
单摆在摆动过程中，动能和重力势能可以相互转化
【视频欣赏】
机械能及其转化
三
高度 重力势能 速度 动能 能的转化
下降 降低 减小 变大 增大
上升 升高 增大 变小 减小
重力势能转化为动能
动能转化为重力势能
将滚摆挂起来，捻动滚摆，使悬线缠绕在轴上，当滚摆上升到最高点后，放开手，滚摆会下降和上升。
滚摆在摆动过程中，动能和重力势能可以相互转化。
【视频欣赏】
【滚摆实验】动能和重力势能的转化
机械能及其转化
三
【滚球实验】动能和弹力势能的转化
如图所示，当铁球从高处滚下来，撞到弹簧上，分析此时弹簧的能量转化的情况。
球的速度 球的动能 弹簧的 形变程度 弹簧的 弹性势能 能的转化
钢球 压缩弹簧 逐渐减小 直至为零 逐渐减小 直至为零 由小变大 逐渐增大
弹簧把 钢球弹回 由零逐渐 增大 由零逐渐 增大 由大变小 逐渐减 小直至为零
动能转化为
弹性势能
弹性势能
转化为动能
动能和弹性势能在一定条件下可以相互转化
机械能及其转化
三
动能和势能可以相互转化
重力势能
弹性势能
【动能和势能的相互转化的条件】
动能的增减
速度
重力势能的增减
高度
弹性势能的增减
形变程度
动能和势能转化过程中，定有动能和势能的变化，且是此增彼减。
机械能及其转化
三
机械能守恒
1.概念：
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，即机械能是守恒的。
只有动能和势能的相互转化，没有机械能与其他形式能的相互转化。
即忽略摩擦力造成的能量损失，机械能守恒是一种理想化的物理模型。
2.机械能守恒的条件
机械能及其转化
三
回顾前面列文教授实验的问题，你能说出为什么摆锤不会打到教授的鼻子呢？
在上升和下降的过程中，摆锤和空气之间存在摩擦，克服摩擦做功，一部分机械能转化为内能，机械能不守恒（减小），也就是重力势能的最大值越来越小，所以摆动的高度会越来越低，不会达到鼻尖的。
摆锤下降的过程
重力势能转化为动能
摆锤上升的过程
动能转化为重力势能
机械能及其转化
三
你知道滚筒为什么滚出去之后又能滚回来呢？
O到B：动能转化为弹性势能
A
B
O
滚筒的内部结构示意图
B到O：弹性势能转化为动能
A到O：弹性势能转化为动能
O到A：动能转化为弹性势能
【视频欣赏】
水能和风能的利用
四
水能和风能都是机械能
从能量的角度来看，自然界的流水和风都具有大量机械能。
地球上，海水朝夕涨落，江河日夜奔腾；有时微风拂面，有时狂风劲吹......
流动的水具有动能
水能和风能的利用
四
水能
1.概念：
水所具有的机械能统称为水能。
高处的水具有重力势能
水能和风能的利用
四
2.水能的利用
水力发电
水的动能带动水车转动
修筑拦河坝提高上游水位，坝底装水轮机，发电机与水轮机的轴连接一起，水轮机转动带动发电机发电。
水能和风能的利用
四
1.概念：
空气在流动过程中所具有的机械能叫做风能。
风能
2.风能的利用
将风的机械能转化成电能
风能发电站
帆船利用风能前行
风车利用风能转动
随堂练习
五
1. 在水平街道上匀速行驶的洒水车，一边行驶一边向道路上洒水。下列关于其机械能变化的说法中正确的是（　　）
A．动能不变，机械能减小
B．动能减小，机械能减小
C．动能不变，机械能不变
D．动能减小，机械能增大
B
随堂练习
五
2. 如图所示，摩托车运动员从高处平台的末端水平飞出，落在水平地面上，若不计空气阻力，则运动员（包含摩托车）在下落过程中（　　）
A．重力势能转化为动能，机械能不变
B．重力势能转化为动能，机械能增大
C．动能转化为重力势能，机械能增大
D．动能转化为重力势能，机械能减小
A
随堂练习
五
3. 从19世纪末世界上建成第一座水电站以来，水力发电站就成了水能利用的主要形式。如图是水力发电站的原理图，关于水力发电下列说法正确的一组是（　　）
①上游的水向下沿着导管运动到下游的过程中，水的机械能保持不变；
②运动的水流冲击水轮机使水轮机转动，水流的一部分动能转移为水轮机的动能；
③水轮机带动发电机发电将电能转化为动能；
④要加大水力发电的功率，可以采用“增大落水差”的方法。
A．①②
B．①③
C．②
D．②④
D
随堂练习
五
4. 如图，轻质弹簧竖直放置，下端固定于地面，上端位于O点时弹簧恰好不发生形变。现将一小球放在弹簧上端，再用力向下把小球压至图中A位置后由静止释放，小球将竖直向上运动并脱离弹簧，不计空气阻力，则小球（　　）
A．运动至最高点时，速度为0m/s，所以受平衡力作用
B．被释放瞬间，所受重力大于弹簧弹力
C．从A点向上运动O点的过程中，速度一直增大
D．从A点向上运动O点的过程中，速度先增大后减小
D
课堂小结
六
①机械能：动能、重力势能和弹性势能统称为机械能.
②动能和重力势能可以相互转化；
动能和弹性势能在一定条件下可以相互转化.
③机械能守恒：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.
①水能：流动的水具有动能，高处的水具有重力势能，
水所具有的机械能统称为水能.
②水能发电站：将水的机械能转化成电能.
③风能：空气在流动过程中所具有的机械能叫做风能.
④风能发电站：将风的机械能转化成电能.
机械能及其转化
机械能
及其转化
水能和风
能的利用

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