八年级物理全册第十章第六节合理利用机械能第2课时习题课件新版沪科版.ppt

第二课时动能与势能的相互转化【新新课导课导思思】悠悠球是世界上花式最多、最悠悠球是世界上花式最多、最难难、最、最具具观赏观赏性的手上技巧运性的手上技巧运动动之一。悠悠球之一。悠悠球上升上升过过程中程中,动动能和能和势势能如何能如何变变化化?动动能能和和势势能之能之间间是如何是如何转转化的化的?【目目标导标导学学】1.1.知道知道动动能、重力能、重力势势能和能和弹弹性性势势能能统统称称为为机械能。机械能。2.2.能解能解释释一些一些动动能和能和势势能相互能相互转转化的化的实实例。例。【自主自主预习预习】1.1.滚摆滚摆在上、下运在上、下运动过动过程中程中,_,_与与_在不断的在不断的转转化。化。2.2.单摆单摆在左、右运在左、右运动过动过程中程中,_,_与与_在不断的在不断的转转化。化。动动能能势势能能动动能能势势能能3.3.当你依靠自身的重力当你依靠自身的重力挤压蹦蹦挤压蹦蹦杆下端的杆下端的弹弹簧簧时时,原有原有的的_就以就以_的形式的形式储储存在存在弹弹簧中。簧中。跃跃起起时时,_,_被被释释放出来放出来,帮你向上跳帮你向上跳跃跃。重力重力势势能能弹弹性性势势能能弹弹性性势势能能知知识识点一点一 动动能和能和势势能的能的转转化化由由滚滚摆摆、单单摆摆、蹦蹦蹦蹦杆杆中中能能量量大大小小的的变变化化,思思考考以以下下问问题题:1.1.探究探究动动能和重力能和重力势势能之能之间间的的转转化化:(1)(1)滚滚摆摆在在上上升升过过程程中中,动动能能_,_,重重力力势势能能_,_,滚滚摆摆在在下下降降过过程程中中,动动能能_,_,重重力力势势能能_。说说明明了了_能能和和_能可以相互能可以相互转转化。化。提提示示:滚滚摆摆在在最最高高点点时时速速度度为为零零,动动能能为为零零,相相对对高高度度最最大大,重重力力势势能能最最大大;到到达达最最低低点点时时速速度度最最大大,动动能能最最大大,相相对对高高度度最最小小,重重力力势势能能最最小小。从从最最高高点点到到达达最最低低点点的的过过程程中中,重重力力势势能能转转化化为为动动能能;从从最最低低点点到到达达最最高高点点的的过程中过程中,动能逐渐转化为重力势能。动能逐渐转化为重力势能。参考答案参考答案:减小增大增大减小动重力势减小增大增大减小动重力势(2)(2)单摆单摆中的小球由中的小球由A A到到B B的的过过程中程中,动动能能_,_,重力重力势势能能_,_,由由B B到到C C过过程中程中,动动能能_,_,重力重力势势能能_,_,说说明了明了_能和能和_能可以能可以相互相互转转化。化。提提示示:小小球球从从A A点点运运动动到到B B点点,重重力力势势能能减减小小,动动能能增增大大,到到达达B B点点时时动动能能最最大大,重重力力势势能能转转化化为为动动能能。从从B B点点上上升升到到C C点点的的过过程程中中,动动能能逐逐渐渐减减小小,重重力力势势能能逐逐渐渐增增加加,动动能能转转化化为为重重力力势势能能。说说明明了了动动能能和和重重力力势势能能可可以以相相互互转化。转化。参考答案参考答案:增大减小减小增大动重力势增大减小减小增大动重力势2.2.探究探究动动能和能和弹弹性性势势能之能之间间的的转转化化:蹦蹦蹦蹦杆杆在在下下压压过过程程中中,动动能能_,_,弹弹性性势势能能_,_,蹦蹦蹦蹦杆杆在在上上弹弹过过程程中中,动动能能_,_,弹弹性性势势能能_,_,说说明明了了_能能和和_能能可以相互可以相互转转化。化。提提示示:蹦蹦蹦蹦杆杆在在下下压压时时,弹弹簧簧形形变变程程度度变变大大,弹弹性性势势能能增增大大,动动能能减减小小,动动能能转转化化为为弹弹性性势势能能。蹦蹦蹦蹦杆杆在在跃跃起起时时,弹弹簧簧形形变变程程度度变变小小,弹弹性性势势能能减减小小,动动能能增增大大,弹弹性性势势能能转化为动能。转化为动能。参考答案参考答案:减小增大增大减小动弹性势减小增大增大减小动弹性势【微思考微思考】(1)(1)滚滚摆摆在在上上下下摆摆动动的的过过程程中中,_,_动动能能最最大大,_,_重重力力势势能能最最大大。(均均选选填填“最最低低点点”或或“最最高高点点”)参考答案参考答案:最低点最高点最低点最高点(2)(2)滚滚摆摆和和小小球球在在摆摆动动过过程程中中每每次次都都能能上上升升到到原原来来的的最最高高处吗处吗?为为什么什么?提提示示:滚滚摆摆和和小小球球在在运运动动的的过过程程中中会会受受到到摩摩擦擦力力的的作作用用,重重力力势势能能和和动动能能在在相相互互转转化化的的过过程程中中机机械械能能不不断断减减小小,所以不会上升到原来的最高位置。所以不会上升到原来的最高位置。参考答案参考答案:不能在能量转化过程中不能在能量转化过程中,一部分机械能转一部分机械能转化为其他形式的能化为其他形式的能,总的机械能减少。总的机械能减少。【示示范范题题】(2017(2017攀攀枝枝花花中中考考)小小丽丽同同学学在在蹦蹦床床上上运运动动,她她从从高高处处落落下下后后又又被被弹弹起起的的过过程程中中,下下列列说说法法正正确确的的是是()A.A.蹦蹦床形床形变变最大最大时时,小小丽丽的重力的重力势势能最小能最小B.B.蹦蹦床形床形变变最大最大时时,蹦蹦床的床的弹弹性性势势能最小能最小C.C.小小丽丽从从最最高高点点下下落落过过程程中中,她她的的动动能能和和重重力力势势能能均均不不断增加断增加D.D.小小丽丽被被弹弹起后上升起后上升过过程中程中,重力重力势势能能转转化化为动为动能能【精讲精析精讲精析】本题考查动能和势能的转化。由于小丽本题考查动能和势能的转化。由于小丽与蹦床逐渐接触与蹦床逐渐接触,即其运动的速度逐渐减小即其运动的速度逐渐减小,高度减小高度减小,即动能和重力势能减小即动能和重力势能减小,即减小的动能和重力势能转化即减小的动能和重力势能转化为弹性势能为弹性势能,蹦床形变最大时蹦床形变最大时,小丽的重力势能最小小丽的重力势能最小,故故A A正确正确;在弹性限度内在弹性限度内,弹性形变越大弹性形变越大,物体具有的弹性物体具有的弹性势能越大势能越大,所以蹦床形变最大时所以蹦床形变最大时,蹦床的弹性势能最大蹦床的弹性势能最大,故故B B错误错误;小丽从最高点下落小丽从最高点下落,接触蹦床前接触蹦床前,其质量不变其质量不变,速度不断变大速度不断变大,高度不断减小高度不断减小,所以动能变大所以动能变大,重力势能重力势能变小变小;接触蹦床后接触蹦床后,蹦床的弹性形变逐渐增大蹦床的弹性形变逐渐增大,向上的弹向上的弹力逐渐增大力逐渐增大;在弹力小于重力这段时间内在弹力小于重力这段时间内,合力向下合力向下,小小丽做加速运动丽做加速运动,小丽的动能逐渐增大小丽的动能逐渐增大;当弹力大于重力当弹力大于重力后后,合合力力向向上上,小小丽丽做做减减速速运运动动,小小丽丽的的动动能能逐逐渐渐减减小小;所所以以在在此此过过程程中中,小小丽丽的的动动能能先先增增加加后后减减小小,同同时时,在在此此过过程程中中小小丽丽的的高高度度不不断断减减小小,所所以以重重力力势势能能不不断断减减小小,故故C C错错误误;小小丽丽被被弹弹起起后后上上升升过过程程中中,其其质质量量不不变变,速速度度变小变小,高度增加高度增加,动能转化为重力势能动能转化为重力势能,故故D D错误。错误。答案答案:A A【备选备选例例题题】(2016(2016泰泰州州中中考考)如如图图所所示示,将将摆摆球球从从A A点点静静止止释释放放,摆摆球球在在A A、C C两两点点间间来来回回摆摆动动,B,B为为最最低低点点,不不计计空空气气阻阻力力,下列下列说说法正确的是法正确的是()A.A.从从A A点到点到B B点点,摆摆球球动动能增大能增大,机械能增大机械能增大B.B.从从B B点到点到C C点点,摆摆球球动动能减小能减小,机械能减小机械能减小C.C.摆摆球在球在摆动过摆动过程中所程中所经经各点的机械能均相等各点的机械能均相等D.D.摆摆球在球在B B点的机械能最大点的机械能最大,在在A,CA,C两点的机械能最小两点的机械能最小【精精讲讲精精析析】本本题题考考查查机机械械能能及及其其转转化化。从从A A点点到到B B点点,摆摆球球速速度度增增大大,高高度度减减小小,重重力力势势能能转转化化为为动动能能,机机械械能能不不变变,故故A A错错误误;从从B B点点到到C C点点,摆摆球球动动能能减减小小,重重力力势势能能增增大大,机机械械能能不不变变,故故B B错错误误;不不计计空空气气阻阻力力,摆摆球球在在摆摆动动过过程中程中,所经各点的机械能均相等所经各点的机械能均相等,故故C C正确正确,D,D错误。错误。答案答案:C C【微点微点拨拨】1.1.分析分析动动能和能和势势能相互能相互转转化的步化的步骤骤: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:(1)(1)注注意意动动能能和和势势能能相相互互转转化化过过程程中中的的能能量量损损失失和和补补充充如如果果除除重重力力和和弹弹力力外外没没有有其其他他外外力力做做功功,即即没没有有其其他他形形式式的的能能量量补补充充或或能能量量损损失失,则则动动能能与与势势能能转转化化过过程程中机械能守恒。中机械能守恒。(2)(2)题题目中如果有目中如果有“在光滑斜面上滑在光滑斜面上滑动动”等字等字样样,则则表示没表示没有能量有能量损损失失机械能守恒机械能守恒;如果有如果有“在斜面上匀速下在斜面上匀速下滑滑”等字等字样样,则则表示有能量表示有能量损损失失机械能不守恒。机械能不守恒。【知知识识拓展拓展】游游乐场乐场上的翻上的翻滚过滚过山山车车游游乐场乐场上的翻上的翻滚过滚过山山车车是一种惊是一种惊险险有趣的游有趣的游戏戏。过过山山车车在凌空架起的在凌空架起的环环形形轨轨道上滑行道上滑行(如如图图甲所示甲所示),),所以也所以也叫叫单环单环滑滑车车。轨轨道最高道最高处处距地面距地面32m,32m,最低最低处处几乎几乎贴贴地。地。圆环圆环直径直径15m15m。整个滑。整个滑车车由由6 6节节小滑小滑车组车组成成,每每节节小小滑滑车车可可乘乘坐坐4 4人人,每每个个座座位位上上配配有有安安全全带带。从从滑滑车车启启动动到到停停止止仅仅1 1分分钟钟时时间间,就就在在这这短短暂暂的的1 1分分钟钟内内使使人人体体验验到到宇宙宇宙飞飞行的行的乐乐趣。趣。这项这项游游戏戏是根据力学中的机械能守恒以及是根据力学中的机械能守恒以及圆圆周运周运动动的的知知识设计识设计的。人的。人们们坐上滑坐上滑车车后后,由操由操纵纵台控制台控制,首先沿首先沿缓缓坡坡轨轨道道牵牵引到引到3232米高米高处处,随后随后牵牵引引钩钩和滑和滑车车自自动动脱离脱离,这这时时滑滑车车就沿就沿轨轨道从道从3232米高米高处处滑下。当滑滑下。当滑车车到达到达圆环顶圆环顶部部时时,人会人会头头朝下朝下,看上去相当危看上去相当危险险,担心人和担心人和车车会不会会不会掉下来呀掉下来呀?下面我下面我们们用用圆圆周运周运动动和机械能守恒的知和机械能守恒的知识识来来分析分析这这种游种游戏戏的物理原理。的物理原理。首先我首先我们们分析一下当滑分析一下当滑车车运运动动到到环环底和底和环顶时车环顶时车中的中的人的受力情况人的受力情况(如如图图乙所示乙所示)。图图中中mgmg为为人所受的重人所受的重力力;N;N下下和和N N上上分分别为别为滑滑车车在底部和在底部和顶顶部部时对时对人的支持力人的支持力(为为使使问题简问题简化化,可不考可不考虑虑摩擦及空气阻力摩擦及空气阻力)。我。我们们知道知道,滑滑车车沿沿圆环圆环滑滑动动,人也在做人也在做圆圆周运周运动动。这时这时人做人做圆圆周运周运动动所需的向心力由所需的向心力由mgmg和和N N提供。用提供。用v v下下表示人在表示人在圆环圆环底部底部的速度的速度,v,v上上表示人在表示人在圆环顶圆环顶部的速度部的速度,R,R表示表示环环的半径的半径,则则N N下下-mg=-mg=(1)(1)N N上上+mg=(2)+mg=(2)因因为为不考不考虑虑摩擦及空气阻力的作用摩擦及空气阻力的作用,所以滑所以滑车车在在轨轨道上道上各点的机械能守恒。用各点的机械能守恒。用h h表示从高表示从高处处到到环环底的高度底的高度,根根据机械能守恒定律据机械能守恒定律,对对底部和底部和顶顶部而言存在下列关系部而言存在下列关系:mgh=mvmgh=mv2 2下下 (3)(3)mgh=mvmgh=mv2 2上上+mg+mg2R(4)2R(4)把把h=32m,R=7.5mh=32m,R=7.5m代入代入(3)(3)、(4)(4)式得式得:v:v下下=25.3m/s;=25.3m/s;v v上上=18.4m/s(=18.4m/s(实际实际上由于摩擦及空气阻力的影响上由于摩擦及空气阻力的影响,底部底部和和顶顶部的部的车车速要略小于理速要略小于理论论上的上的计计算算值值)。由由(1)(1)式可知式可知:N:N下下=mg+=mg+就是就是说说,在在环环的底部的底部时时,滑滑车对车对人的支持力比人的体重增人的支持力比人的体重增大了大了,这时这时人人对对滑滑车车椅子的椅子的压压力自然也比体重大力自然也比体重大,好像人好像人的体重增加了。由于底部的速度的体重增加了。由于底部的速度较较大大,所以人的体重要所以人的体重要增加好多倍增加好多倍,使人使人紧压紧压在椅子上不能在椅子上不能动弹动弹。由由(2)(2)式可知式可知,在在环环的的顶顶部部,当重力当重力mgmg等于向心力等于向心力时时,就就可以使人沿可以使人沿圆环圆环做做圆圆周运周运动动,不掉下来。由不掉下来。由mg=,mg=,可得可得v v上上=8.7m/s,=8.7m/s,这这就是就是说说,滑滑车车要安全通要安全通过顶过顶点点,有有8.7m/s8.7m/s的速度就足的速度就足够够了。而从前面的了。而从前面的计计算知道算知道,滑滑车车通通过顶过顶点点时时的速度是的速度是v v上上=18.4m/s,=18.4m/s,比比8.7m/s8.7m/s大得多大得多,所所以滑以滑车车和人一定能安全地通和人一定能安全地通过顶过顶点。点。绝对绝对安全安全,不必担不必担心。心。【教材教材图图片片考点考点阐释阐释】命命题题点点 动动能和能和势势能的能的转转化与守恒化与守恒 滚滚摆摆在在上上、下下运运动动的的过过程程中中,当当它它在在最最高高处处时时,_,_能能最最大大;当当它它到到达达低低处处时时_能能最最大大;若若滚滚摆摆每每次次上上升升都都能能达达到到相相同同的的高高度度,那那么么它它在在运运动动过过程程中中_能不能不变变。答案答案:重力势动机械重力势动机械命命题题点点 动动能和能和势势能的能的转转化化小小朋朋友友玩玩蹦蹦蹦蹦杆杆,依依靠靠自自身身的的重重力力挤挤压压蹦蹦蹦蹦杆杆下下端端的的弹弹簧簧时时,小小朋朋友友的的重重力力势势能能_,_,弹弹簧簧的的弹弹性性势势能能_;_;跃跃起起时时,小小朋朋友友的的重重力力势势能能_,_,弹弹簧簧的的弹弹性性势势能能_。(均均选选填填“增大增大”“”“减小减小”或或“不不变变”)答案答案:减小增大增大减小减小增大增大减小