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第十章 功与能
第五节 机械能及其转化
情 境 导 入
第五节
机械能及其转化
思考：
过山车具有什么能？过山车为什么能够不断地翻滚？动能和势能发生变化吗？
新 课 探 究
第五节
机械能及其转化
一、机械能
动能、重力势能和弹性势能统称为机械能
机械能
动能
势能
重力势能
弹性势能
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情境导入
课堂小结
高空飞行中的飞机具有什么能量？
飞行中的飞机因为它在运动而具有动能，又因为它处于高空而具有重力势能，一个物体可以既有动能，又有势能， 把这两种能量加在一起，就是它的机械能。
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课堂小结
二、机械能的转化
滚摆运动过程中动能和势能的转化
从最高处释放滚摆，分阶段记录滚摆的运动速度和高度的变化情况。
高度 重力势能 运动速度 动能
减小
减小
增大
增大
结论： 滚摆下降的过程中，重力势能减小，动能增大，重力势能转化为动能。
最高点
下降
下降阶段滚摆的运动速度和高度的变化情况。
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课堂小结
高度 重力势能 运动速度 动能
减小
结论： 滚摆上升的过程中，动能减小，重力势能增大，动能转化为重力势能。
上升阶段滚摆的运动速度和高度的变化情况。
最低点
上升
增大
增大
减小
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课堂小结
动能和势能的转化
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课堂小结
实验结论
动能和重力势能可以相互转化
动能和弹性势能可以相互转化
动能和势能可以相互转化
动能和势能的相互转化过程中，必定有动能和势能各自变化，而且一定是此增彼减。
动能和势能的相互转化的条件：
动能的增减变化要以速度的变化来判断；重力势能的增减变化要以物体离地面高度的变化来判断；弹性势能的增减要根据形变大小的变化来判断。
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课堂小结
人从滑梯下滑时，重力势能转化为动能。
拉开的弓把箭射出去的过程中，弓的弹性势能转化为箭的动能。
动能和势能相互转化的实例
人从滑梯下滑
拉弓射箭
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课堂小结
动能、势能的大小会变化，它们的和是否变化呢？物理学家经过大量的实验研究与理论推导，得出了如下规律：
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。
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三、水能和风能
地球上，海水潮汐涨落，江河日夜奔腾；有时微风拂面，有时狂风劲吹。从能量的角度来看，自然界的流水和风都是大量机械能的天然来源。
水能和风能都是机械能
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古代对水能的利用
早在1900多年前，我们的祖先就制造了木质水轮，让流水冲击水轮转动，用来汲水、磨粉、碾谷。
水磨 水车 水碓：利用水的动能舂米
水能的利用
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立轴式大风车，是中国古代一项杰出的发明，主要应用于我国沿海地区及长江流域，用来带动龙骨水车等提取海水制盐或提水灌溉水田。
风能的利用
我国早在2000多年前就开始利用风来驱动帆船航行。至少1700多年前已开始利用风来推动风车做功。
立轴式大风车（模型）
利用风能的帆船
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单个风力发电机的输出功率较小，在风力资源丰富的地区，可以同时安装几百台风力发电机，组成“风车田”，连在一起供电。
风能发电站 将风的机械能转化成电能。
风车田
风能的利用
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第五节
机械能及其转化
1. 三峡大坝的高度可达185米，建造这么高的拦河坝，其目的是____________，使水的__________能储存起来，打开水闸，河水的_________能转化成_______能冲击水轮机发电。
提高水位
重力势
重力势
动
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课堂小结
2.如图为一摆球从左侧A点摆到右侧最高点B的过程图，请在图中三个位置的摆球上用“1”和“2”分别标注出机械能最大位置和动能最小位置。
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课堂小结
A. 动能不变，重力势能不变，机械能不变
B. 动能变大，重力势能变小，机械能不变
C. 动能不变，重力势能变小，机械能变小
D. 动能变小，重力势能变小，机械能变小
3.如图所示，跳伞运动员在空中匀速直线下降的过程中，关于运动员(不包含降落伞和绳)下列说法正确的是 （ ）
C
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4. 北京冬奥会引入的AI评分系统，能逐帧抓取运动员从起跳到落地之间的空中姿态，将运动员的精彩表现在最短时间内真切地呈现给观众，为裁判评分提供可视依据。如图所示，某次比赛系统呈现运动员上升（ab）及下落（bc）瞬间，下列说法中正确的是（　　）
A．运动员在ab段重力势能增大，动能减小
B．运动员在ab段重力势能减小，动能增大
C．运动员在bc段重力势能减小，动能减小
D．运动员在bc段重力势能增大，动能增大
A
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课堂小结
5.如图，让小球从光滑轨道AOB的A点由静止开始自由滑下，A点的高度H大于B点的高度h，沿轨道AOB到达B点后离开（不计空气阻力）。则小球离开B点后的运动轨迹最符合实际的是（　　）
A．a B．b C．c D．d
C
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课堂小结
6.图甲中过山车从A点出发，先后经过B、C、D、E点。图乙是过山车在B、C，D、E点的动能和重力势能大小的示意图，则过山车的动能在_____点最大，B点重力势能的大小______E点动能的大小。在这个过程中，过山车的机械能是_______（选填“变化”或“不变”）的。
C　
等于
　变化
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课堂小结
7. 抽水蓄能水力发电是为了解决电网高峰、低谷之间供需矛盾而设计的一种间接储存电能的方式，其工作原理如图所示。它利用下半夜过剩的电力驱动水泵，将水从下水库抽到上水库，增大了水的　　　 能；在次日白天或上半夜将上水库的水放出，使水从高处流向低处将水的 　能转化为 能，从而推动发电机发电。
动
重力势　
重力势　
课 堂 小 结
第五节
机械能及其转化
机械能
及其转化
水能和风能的利用
① 动能 、重力势能和弹性势能统称为机械能
水能发电
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
②动能和势能之间可以相互转化
风能发电
机械能及其转化

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