资源简介

(共41张PPT)
物理八年级下册 人教版
第十一章 功和机械能
第4节 　机械能及其转化
致：老师同学
1. 说明: ppt使用高质量视频，资源比较大，约48MB
ppt共有41张、3段视频，可根据需要选择点播
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2. 视频资源：
①演示视频—《动能和重力势能的转化》
②演示视频—《动能和弹性势能的转化》
③演示视频—《滚筒实验》
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3. 免责追责：视频版权归原作者，如涉及版权问题，请联系删除。
ppt版权归本工作室，如涉及侵权问题，将追究责任。
新课导入
　　相信很多同学都体验过惊险刺激的过山车游戏，过山车在轨道上忽上忽下，好不刺激......
过山车在运动中具有哪些能量呢？
这些能量之间是否会有某些联系呢？
思 考
过山车
新课导入
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
知识回顾
势能
物体由于发生弹性形变而具有的能——弹性势能
学习目标
物理观念
1. 能通过生活实例，认识物体的动能和势能可以相互转化。
2. 知道动能、重力势能、弹性势能统称为机械能。
3. 能解释与机械能转化有关的现象。
科学思维
能通过生活现象和实验，分析动能和势能相互转化情况，通过科学推理，科学论证，质疑创新等发展科学思维。
实验探究
经历动能和势能相互转化的探究过程， 能基于证据得出结论，对过程和结果进行交流，提升科学探究能力。
科学态度与责任
通过了解水能和风能的利用，加深对机械能转化与守恒的认识，提高用物理规律分析解决实际问题的意识。
重点难点
教学重点
知道动能和势能之间的转化
科学难点
机械能守恒
学习内容
01
02
机械能及其转化
水能和风能的利用
第4节 机械能及其转化
一、机械能及其转化
一、机械能及其转化
1. 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）能量关系：
物体具有机械能的总量等于动能、势能的能量之和。
机械能 = 动能 + 势能（重力势能 + 弹性势能）
一、机械能及其转化
（3）机械能的理解：
②一个物体可以不具有机械能。
比如静止在水平地面上的石头。
①一个物体可以同时具有多种机械能。
比如空中飞翔的飞机，具有动能和重力势能。
一、机械能及其转化
射箭时，人用力拉弯弓，放手后箭被射出，
在此过程中弓和箭的能量变化时怎样的呢？
一、机械能及其转化
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
研究对象 阶段 状态 能量变化
弓 拉弓时 弹性形变程度变大 弹性势能变大
放手后 弹性形变程度变小 弹性势能变小
箭 拉弓时 由运动到静止 动能变小
放手后 由静止到运动 动能变大
动能和势能之间是否可以相互转化呢？
一、机械能及其转化
演 示
　　把一个铁锁用绳子悬挂起来，
将铁锁拉到你的鼻子附近，稳定后松手，铁锁向前摆去。你认为铁锁摆回时会打到你的鼻子吗？为什么？
（1） 实验：动能和重力势能的转化
铁锁摆动后返回时，不会撞击到鼻尖，而是停在鼻尖前。
2. 机械能的转化
铁锁下降（A → B ）：重力势能转化为动能。
铁锁上升（B → C）：动能转化为重力势能。
一、机械能及其转化
过程 高度变化 重力势能变化 速度变化 动能变化
A → B 变小 变小 变大 变大
B → C 变大 变大 变小 变小
铁锁在摆动过程中，动能和重力势能相互转化。
一、机械能及其转化
（2） 实验：动能和弹性势能的转化
　　将一个小球冲斜面顶端由静止释放，撞击平面上的弹簧，在此过程中弓和箭的能量变化时怎样的呢？
一、机械能及其转化
过程 弹簧的形变程度 弹簧的弹性势能 小球的速度 小球的动能
弹簧被压缩 变大 变大 变小 变小
弹簧恢复原状 变小 变小 变大 变大
小球和弹簧撞击过程中，动能和弹性势能相互转化。
弹簧被压缩时：小球的动能转化为弹簧的弹性势能。
弹簧恢复原状时：弹簧的弹性势能转化为小球的动能。
一、机械能及其转化
（3） 归纳：
动能和势能可以相互转化
　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。
动能和势能的相互转化的条件
一、机械能及其转化
3. 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。
（2）机械能守恒的条件：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。
一、机械能及其转化
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
讨论交流
第4节 机械能及其转化
二、水能和风能的利用
二、水能和风能的利用
1. 水能和风能都是机械能
（1）水能：水由于运动或处在一定高度而具有的能。
（2）风能：空气因为运动而具有的能。
从能量的角度来看，自然界的流水和风都具有大量机械能。
二、水能和风能的利用
2. 水能和风能的利用
（1）水能的利用：
水车：让水流冲击水轮转动，利用水能转化为机械能，用来汲水、磨粉、
碾谷，是古代人类利用自然力的智慧结晶。
二、水能和风能的利用
水力发电：
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。
势能转化为动能：高处的水落下，重力势能转化为水流的动能。
水能转化为电能：水流冲击水轮机带动发电机，将水能转化为电能。
二、水能和风能的利用
（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
三、课堂总结
机械能及其转化
机械能及其转化
风能和水能的利用
机械能的定义
动能和势能可以相互转化
机械能守恒
1. 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．刚开始过山车匀速被拉升时，机械能变大
B．过山车向下俯冲时，重力势能转化为动能
C．通过环形轨道最高点时，重力势能最大，
动能为零
D．过山车在运行过程中机械能守恒
AB
四、练习与应用
【解析】解：A．刚开始过山车匀速被拉升时，质量不变，速度不变，动能不变，高度增加，重力势能变大，机械能变大，故A正确；
B．过山车向下俯冲时，质量不变，高度降低重力势能变小，速度变大，动能变大，重力势能转化为动能，故B正确；
C．通过环形轨道最高点时，高度最大，重力势能最大，但此时其在水平方向上速度不为零，此时动能不为零，故C错误；
D．过山车在运行过程中需要克服空气阻力和摩擦阻力做功，会有一部分机械能转化为内能，所以机械能变小，即机械能不守恒，故D错误。
故选：AB。
四、练习与应用
2. 如图所示，是神舟十九号载人飞船搭载三名航天员从我国酒泉卫星发射中心发射升空的场景，不计燃料燃烧导致的火箭质量变化，下列有关火箭发射升空说法正确的是（　　）
A．动能减小，重力势能增大，机械能守恒
B．动能减小，重力势能增大，机械能增大
C．动能增大，重力势能减小，机械能守恒
D．动能增大，重力势能增大，机械能增大
D
四、练习与应用
【解析】解：飞船在离地加速上升的过程中，飞船的质量不变，速度变大，动能变大；质量不变，高度变大，重力势能变大；因机械能等于动能与势能之和，所以机械能变大，故ABC错误，D正确。
故选：D。
四、练习与应用
3. 如图所示，小球在AB之间摆动，O为最低点，C为OB之间一点，不计空气阻力，关于小球的下列说法正确的是（　　）
A．球在O点机械能大于C点机械能
B．小球在C点时受到的重力和绳子拉力是一对平衡力
C．小球所受的绳子拉力是由于小球发生弹性形变产生的
D．小球从A点向O点摆动的过程中，
小球受到的重力对小球做功，细绳对
小球的拉力不做功
四、练习与应用
D
【解析】解：A、不计空气阻力，小球的机械能守恒，所以球在O点机械能等于C点的机械能，故A错误；
B、小球在C点时做圆周运动，处于非平衡状态，所以小球受到的重力和拉力不是一对平衡力，故B错误；
C、小球所受的绳子拉力是由于绳子发生弹性形变产生的，故C错误；
D、小球从A点向O点摆动的过程中，小球在重力的方向上通过了距离，小球受到的重力对小球做功；小球没有在拉力的方向上通过距离，所以细绳对小球的拉力不做功，故D正确。
故选：D。
四、练习与应用
4. 2024年6月25日，嫦娥六号实现了中国首次月球背面无人采样返回，历时53天的史诗级无人登月采集项目取得圆满成功，令世界瞩目。返回器使用类似“打水漂”的方式着陆地球，其着陆过程的部分轨迹简化图如图所示。关于此过程（只考虑空气阻力和重力的影响），下列说法正确的是（　　）
A．AB段返回器的动能变大
B．BC段由于没有空气阻力，所以返回器的
运动状态不变
C．CD段返回器动能的增加量小于重力势能
的减小量
D．A到D的过程中，返回器的机械能守恒
C
四、练习与应用
【解析】解：A．在A到B的过程中，返回器穿过大气层，会受到空气阻力的作用，导致返回器的机械能减少，因此机械能不守恒，故A错误；
B．在B到C的过程中，虽然没有空气阻力，但返回器仍然受到重力的作用，运动方向改变，故运动状态会发生变化，故B错误；
C．CD段返回器的质量不变，速度最大，高度减小，动能增大，重力势能减小；由于考虑阻力，CD段返回器减小的重力势能部分转化为动能，部分转化为内能，则动能的增加量小于重力势能的减小量，故C正确；
D．A到D的过程中，返回器的部分机械能转化为内能，机械能不断减小，故D错误。
故选：C。
四、练习与应用
1．蹦床是一项运动员利用床面的反弹在空中表现杂技技巧的一项运动。如图所示，运动员从最高点A竖直下落，在点B与床面接触，后落至最低点C。若不计空气阻力，则（　　）
A．运动员下落到B点时速度最大
B．运动员在最低点C时所受合力为零
C．运动员从A点运动到C点过程中动能增大
D．运动员从A点运动到C点过程中机械能不守恒
五、提升训练
D
五、提升训练
【解析】解：A、运动员下落过程中，到达B点时，刚接触蹦床，此时的重力大于弹力，运动员的速度继续增大，此时速度不是最快，动能不是最大，故A错误；
B、运动员在最低点C时，速度为0，受到的弹力大于重力，受到非平衡力的作用，故B错误；
C、运动员从B点下落到C点的过程中，质量不变，速度减小，故C错误；
D、运动员从B点下落到C点的过程中，质量不变，速度减小，高度降低，动能和重力势能转化为弹性势能，即运动员从A点运动到C点过程中机械能不守恒，故D正确。
故选：D。
2．我国著名科学家钱学森于20世纪40年代提出的一种新型导弹弹道模型，我国的东风17超高音速导弹等很多新型尖端导弹正是基于此理论设计。图示为某此类导弹的飞行路线图，OE段发动机点火，导弹以极快的速度穿出大气层升至高空；E点发动机关闭，导弹依靠惯性继续上升至一定高度后向下俯冲，会被加速到极高的速度；进入大气层后，导弹在稠密大气层边缘无动力“多次弹跳、平衡滑翔”，I-J段发动机重新启动加速后精确打击目标。下列关于该导弹的说法正确的是（　　）
A．从起飞到E点的过程中，机械能不变
B．F点到G点的过程中，机械能不变
C．H点到I点的过程中，导弹的机械能守恒
D．整个过程史，在F点动能最大
五、提升训练
B
五、提升训练
【解析】解：A、O点到E点的过程中，发动机点火加速升空，速度变大，动能变大，高度增大，重力势能增大，机械能变大，故A不符合题意；
B、由题知，F点到G点的过程中，发动机处于关闭状态，进入高空，导弹不会受到空气阻力，所以巡航导弹的机械能不变，故B符合题意；
C、H点到I点的过程中，发动机处于关闭状态，导弹会受到空气阻力，所以巡航导弹的机械能变小，故C不符合题意；
D、F点后俯冲加速段，发动机处于关闭状态，导弹向下俯冲，会被加速到极高的速度；说明F点的速度不是最大，则动能不是最大，故D不符合题意。
故选：B。
3．打篮球是很多同学喜爱的运动项目，某次打篮球过程中，篮球的部分运动轨迹如图所示，下列说法正确的是（　　）
A．篮球经过相同高度的B、C两点时，动能相等
B．篮球第一次反弹后到达最高点D时，动能为零
C．篮球经过B、E两点时，动能可能相等
D．篮球在整个过程中机械能守恒
五、提升训练
C
五、提升训练
【解析】解：AD、由图可知，每次篮球反弹后到达的最高点都比上一次的最高点要低，说明篮球的机械能不断减小，因此在B点的机械能大于在C点的机械能，B、C两点的重力势能相等，则动能不相等，故AD错误；
B、篮球在最高点时，竖直方向速度为零，但在水平方向上速度不为零，所以篮球第一次反弹后到达最高点D时动能不为零，故B错误；
C、在B点的机械能大于在E点的机械能；在B、E两点高度不相同则重力势能不相同，即B点的重力势能大于E点的重力势能，
机械能是物体动能与势能的总和，因此在B点的动能可能等于在E点的动能，故C正确。故选：C。
4．图甲中过山车从A点出发，先后经过B、C、D、E四点。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，则下列说法正确的是（　　）
A．在D点时一切外力消失，过山车将保持静止状态
B．B、C、D、E四点中过山车的机械能在B点最小
C．B点到D点的过程中，过山车的机械能是守恒的
D．D点到E点的过程中，过山车的重力势能大部分转化为动能
五、提升训练
D
五、提升训练
【解析】解：A、由图乙可知，在D点时过山车的动能不为零，有一定速度，所以若此时一切外力消失，过山车将做匀速直线运动，故A错误；
BC、整个过程中，小车克服阻力做功，机械能逐渐变小，过山车的机械能在B点最大，在E点最小，故BC错误；
D、D点到E点的过程中，过山车速度越来越快，过山车重力势能大部分转化为动能，故D正确。
故选：D。

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