八年级物理下册11.4机械能及其转化习题课件新版新人教版.ppt

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1、第4节机械能及其转化【新新课导课导思思】共享共享单车单车成了大街小巷成了大街小巷时时髦的出行方式。李晨髦的出行方式。李晨发发现骑单车时现骑单车时有很多技巧有很多技巧,例如遇到陡坡例如遇到陡坡时时,上坡前要赶上坡前要赶紧紧使使劲劲蹬几下蹬几下(如如图图所示所示),),这样这样上坡更容易。你知道上坡更容易。你知道这这是是为为什么什么吗吗?【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。3.3.知道机械能守恒的内容。知道机械能守恒的内容。4.4.了解水能和了

2、解水能和风风能的利用。能的利用。【自主自主预习预习】1.1.机械能及其机械能及其转转化化:(1)(1)定定义义:_:_、_和和_的的统统称。称。(2)(2)转转化化:_:_和和_可以相互可以相互转转化。化。如苹果从如苹果从树树上落下的上落下的过过程中程中,_,_转转化化为为_。动动能能重力重力势势能能弹弹性性势势能能动动能能势势能能势势能能动动能能(3)(3)机械能守恒机械能守恒:如果只有如果只有_相互相互转转化化,尽管尽管动动能、能、势势能的大小会能的大小会_,_,但机械能的但机械能的总总和和_,_,或或者者说说机械能是机械能是_的。的。动动能和能和势势能能变变化化不不变变守恒守恒2.2.水

3、能和水能和风风能的利用能的利用:(1)(1)特点特点:自然界的流水和自然界的流水和风风是具有大量是具有大量_的天然的天然资资源。源。(2)(2)利用利用:利用水能和利用水能和风风能能_。机械能机械能发电发电知知识识点点 机械能的机械能的转转化及其守恒化及其守恒1.1.观观察察滚摆滚摆和小球的运和小球的运动动,思考以下思考以下问题问题:(1)(1)滚摆滚摆在上升在上升过过程中程中,速度速度_,_,动动能能_,_,高度高度_,_,重力重力势势能能_,_,_能能转转化化为为_能能;滚摆滚摆在下降在下降过过程中程中,速速度度_,_,动动能能_,_,高度高度_,_,重力重力势势能能_,_,_能能转转化化

4、为为_能。能。(2)(2)小球在从小球在从A A到到B B的的过过程中速度程中速度_,_,动动能能_,_,高度高度_,_,重力重力势势能能_,_,_能能转转化化为为_能能;由由B B到到C C的的过过程中速度程中速度_,_,动动能能_,_,高度高度_,_,重力重力势势能能_,_,_能能转转化化为为_能。能。(3)(3)由以上可知由以上可知动动能和重力能和重力势势能可以能可以_。参考答案参考答案:(1)(1)减小减小增大增大动重力势减小减小增大增大动重力势增大增大减小减小重力势动增大增大减小减小重力势动(2)(2)增大增增大增大减小减小重力势动减小减小增大大减小减小重力势动减小减小增大增大动重力

5、势增大动重力势(3)(3)相互转化相互转化2.2.滚动滚动的小球的小球压缩弹压缩弹簧簧,在在弹弹簧被簧被压缩压缩的的过过程中程中,弹弹簧的簧的弹弹性性势势能能_,_,小球的小球的动动能能_;_;弹弹簧恢复原簧恢复原状状,将小球将小球弹弹出的出的过过程中程中,弹弹簧的簧的弹弹性性势势能能_,_,小球的小球的动动能能_,_,由此可知由此可知,动动能和能和弹弹性性势势能能之之间间可以可以_。提示提示:滚动的小球具有动能滚动的小球具有动能,压缩弹簧后压缩弹簧后,动能减小动能减小,弹弹簧的弹性势能增大簧的弹性势能增大,小球的动能逐渐转化为弹簧的弹性小球的动能逐渐转化为弹簧的弹性势能势能;弹簧恢复原状时弹

6、簧恢复原状时,弹性势能减小弹性势能减小,小球被弹出动能小球被弹出动能增大增大,弹簧的弹性势能逐渐转化为小球的动能。弹簧的弹性势能逐渐转化为小球的动能。参考答案参考答案:增大减小减小增大相互转化增大减小减小增大相互转化3.3.如如图图用用绳绳子把一个子把一个铁锁悬铁锁悬挂起来。把挂起来。把铁锁铁锁拿近自己拿近自己的鼻子的鼻子,稳稳定后松手定后松手,头头不要不要动动。铁锁铁锁向前向前摆摆去又去又摆摆回来回来,在在摆动过摆动过程中程中,铁锁铁锁的的_能和能和_能在不能在不断断转转化。化。铁锁摆铁锁摆回回时时_(_(选选填填“会会”或或“不会不会”)碰到自碰到自己的鼻子己的鼻子,原因是原因是_。参考答

7、案参考答案:动重力势不会铁锁在运动过程中受到动重力势不会铁锁在运动过程中受到空气阻力的作用空气阻力的作用,损失一部分机械能损失一部分机械能4.4.交流与交流与讨论讨论(1)(1)滚摆滚摆在上下在上下摆动摆动的的过过程中程中,何何时动时动能最大能最大,何何时时重力重力势势能最大能最大?参考答案参考答案:在最低点动能最大在最低点动能最大,在最高点重力势能最大。在最高点重力势能最大。(2)(2)滚摆滚摆和小球在和小球在摆动过摆动过程中每次都能上升到原来的最程中每次都能上升到原来的最高高处吗处吗?为为什么什么?提示提示:滚摆和小球在运动的过程中会受到摩擦力的作用滚摆和小球在运动的过程中会受到摩擦力的作

8、用,重力势能和动能在相互转化的过程中机械能不断减小重力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,一部分机械能转化一部分机械能转化为其他形式的能为其他形式的能,总的机械能减少。总的机械能减少。(3)(3)若若铁锁铁锁在运在运动动的的过过程中程中,没有摩擦阻力没有摩擦阻力,也就是只也就是只发发生生动动能和能和势势能的相互能的相互转转化化,机械能的机械能的总总和会怎和会怎样样呢呢?参考答案参考答案:机械能的总和保持不变。机械能的总和保持不变。【知知识识拓展拓展】游游乐场乐场上的翻

9、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,每每节节小滑小滑车车可乘坐可乘坐4 4人人,每个座位上配有安全每个座位上配有安全带带。从滑。从滑车车启启动动到停到停止止仅仅1 1分分钟时间钟时间,就在就在这这短短暂暂的的1 1分分钟钟内使人体内使人体验

10、验到宇宙到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

11、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

12、v下下表示人在表示人在圆环圆环底底部的速度部的速度,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表示表示圆环圆环的的半径半径,则则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: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(

13、=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+mmg+m 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

14、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=m ,mg=m ,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,

15、不必担不必担心。心。【示范示范题题】(2017(2017攀枝花中考攀枝花中考)小小丽丽同学在同学在蹦蹦床上运床上运动动,她从高她从高处处落下后又被落下后又被弹弹起的起的过过程中程中,下列下列说说法正确的是法正确的是()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.小小丽丽从最高点下落从最高点下落过过程中程中,她的她的动动能和重力能和重力势势能均不能均不断增加断增加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

16、势能的转化。本题考查动能和势能的转化。A.A.蹦床形蹦床形变最大时变最大时,小丽的位置最低小丽的位置最低,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;B.;B.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;C.;C.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,其质量不其质量不变变,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,重力重力势能变小势能变小;接触蹦床后接触蹦床后,蹦床的弹性形变逐渐

17、增大蹦床的弹性形变逐渐增大,向上向上的弹力逐渐增大的弹力逐渐增大;在弹力小于重力这段时间内在弹力小于重力这段时间内,合力向合力向下下,小丽做加速运动小丽做加速运动,小丽的动能逐渐增大小丽的动能逐渐增大;当弹力大于当弹力大于重力后重力后,合力向上合力向上,小丽做减速运动小丽做减速运动,小丽的动能逐渐减小丽的动能逐渐减小小;所以在此过程中所以在此过程中,小丽的动能先增加后减小小丽的动能先增加后减小,同时同时,在此过程中小丽的高度不断减小在此过程中小丽的高度不断减小,所以重力势能不断减所以重力势能不断减小小,故故C C错误错误;D.;D.小丽被弹起后上升过程中小丽被弹起后上升过程中,其质量不变其质量

18、不变,速度变小速度变小,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【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:解解读读:(1):(1)在能量在能量转转化化过过程中程中,减小的能量减小的能量转转化化为为增加的增加的能量。能量。(2)(2)只有只有动动能和能和势势能之能之间间可以相互可以相互转转化化,势势能和能和势势能必能必须须通通过动过动能能转转化化,不可以直接不可以直接转转化。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:(1)(1)注意注意动动能和能和势势能相互能相互转转化化过过程中的能

19、量程中的能量损损失和失和补补充充如果除重力和如果除重力和弹弹力外没有其他外力做功力外没有其他外力做功,即没有其即没有其他形式的能量他形式的能量补补充或能量充或能量损损失失,则动则动能与能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。【教材教材图图片片考点考点阐释阐释】命命题题点点 运运动动和静止的相和静止的相对对性、机械能及

20、其性、机械能及其转转化化如如图图所示所示,蹦蹦床运床运动员动员从高空下降至从高空下降至蹦蹦床床时时,以以_为为参照物参照物,感到感到蹦蹦床是运床是运动动的的,此此过过程是运程是运动员动员的的_能能转转化化为为_能能,机械能在机械能在_(_(选选填填“增增大大”“”“不不变变”或或“减小减小”)()(空气阻力不可忽略空气阻力不可忽略)。答案答案:运动员重力势动减小运动员重力势动减小命命题题点点 机械能及其机械能及其转转化、液体化、液体压压强强 如如图图所示所示,水水电电站用站用拦拦河河坝坝提高上游水位提高上游水位,从而提高水的从而提高水的_。当高。当高处处的水流下来的水流下来时时,冲冲击击水水轮

21、轮机的叶机的叶轮轮,带带动发电动发电机机发电发电,在在这这个个过过程中程中,能量能量转转化的化的顺顺序是序是_。水位下降后。水位下降后,水水轮轮机受到水的机受到水的压压强强将将_(_(选选填填“增大增大”“”“不不变变”或或“减小减小”)。答案答案:重力势能重力势能重力势能重力势能动能动能电能减小电能减小命命题题点点 动动能、能、势势能大小的能大小的变变化、机械能守恒化、机械能守恒如如图图所示所示,人造地球人造地球卫卫星沿星沿椭圆轨椭圆轨道道绕绕地球运行。离地地球运行。离地球最近的点叫近地点球最近的点叫近地点,最最远远的点叫的点叫远远地点。地点。卫卫星在大气星在大气层层外运行外运行,不受空气阻力不受空气阻力,只有只有动动能和能和势势能的能的转转化化,因此因此_守恒。守恒。卫卫星在星在远远地点地点时时,_,_最大最大,当它当它从从远远地点向近地点运地点向近地点运动时动时,势势能能_、动动能能_,_,速度速度_。(均均选选填填“增大增大”或或“减小减小”)人造地球人造地球卫卫星的星的轨轨道示意道示意图图答案答案:机械能势能减小增大增大机械能势能减小增大增大