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

1、第4节机械能及其转化【新课导思【新课导思】 共享单车成了大街小巷时髦的出行方式。李晨发共享单车成了大街小巷时髦的出行方式。李晨发现骑单车时有很多技巧现骑单车时有很多技巧, ,例如遇到陡坡时例如遇到陡坡时, ,上坡前要赶上坡前要赶紧使劲蹬几下紧使劲蹬几下( (如图所示如图所示),),这样上坡更容易。你知道这这样上坡更容易。你知道这是为什么吗是为什么吗? ? 【目标导学【目标导学】1.1.知道动能、重力势能和弹性势能统称为机械能。知道动能、重力势能和弹性势能统称为机械能。2.2.能解释一些动能和势能相互转化的实例。能解释一些动能和势能相互转化的实例。3.3.知道机械能守恒的内容。知道机械能守恒的内

2、容。4.4.了解水能和风能的利用。了解水能和风能的利用。 【自主预习【自主预习】1.1.机械能及其转化机械能及其转化: :(1)(1)定义定义:_:_、_和和_的统称。的统称。(2)(2)转化转化:_:_和和_可以相互转化。可以相互转化。如苹果从树上落下的过程中如苹果从树上落下的过程中,_,_转化为转化为_。动能动能重力势能重力势能弹性势能弹性势能动能动能势能势能势能势能动能动能(3)(3)机械能守恒机械能守恒: :如果只有如果只有_相互转化相互转化, ,尽管尽管动能、势能的大小会动能、势能的大小会_,_,但机械能的总和但机械能的总和_,_,或或者说机械能是者说机械能是_的。的。 动能和势能动

3、能和势能变化变化不变不变守恒守恒2.2.水能和风能的利用水能和风能的利用: :(1)(1)特点特点: :自然界的流水和风是具有大量自然界的流水和风是具有大量_的天然的天然资源。资源。(2)(2)利用利用: :利用水能和风能利用水能和风能_。 机械能机械能发电发电知识点知识点 机械能的转化及其守恒机械能的转化及其守恒1.1.观察滚摆和小球的运动观察滚摆和小球的运动, ,思考以下问题思考以下问题: :(1)(1)滚摆在上升过程中滚摆在上升过程中, ,速度速度_,_,动能动能_,_,高度高度_,_,重力势能重力势能_,_,_能转化为能转化为_能能; ;滚摆在下降过程中滚摆在下降过程中, ,速度速度_

4、,_,动能动能_,_,高度高度_,_,重力势能重力势能_,_,_能转化为能转化为_能。能。(2)(2)小球在从小球在从a a到到b b的过程中速度的过程中速度_,_,动能动能_,_,高度高度_,_,重力势能重力势能_,_,_能转化为能转化为_能能; ;由由b b到到c c的过程中速度的过程中速度_,_,动能动能_,_,高度高度_,_,重力势能重力势能_,_,_能转化为能转化为_能。能。(3)(3)由以上可知动能和重力势能可以由以上可知动能和重力势能可以_。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

5、)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势增大动重力势(3)(3)相互转化相互转化2.2.滚动的小球压缩弹簧滚动的小球压缩弹簧, ,在弹簧被压缩的过程中在弹簧被压缩的过程中, ,弹簧弹簧的弹性势能的弹性势能_,_,小球的动能小球的动能_;_;弹簧恢弹簧恢复原状复原状, ,将小球弹出的过程中将小球弹出的过程中, ,弹簧的弹性势能弹簧的弹性势能_,_,小球的动能小球的动能_,_,由此可知由此可知, ,动能和弹性势动能和弹性势能之间可以能之间可以_。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

6、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.如图用绳子把一个铁锁悬挂起来。把铁锁拿近自己如图用绳子把一个铁锁悬挂起来。把铁锁拿近自己的鼻子的鼻子, ,稳定后松手稳定后松手, ,头不要动。铁锁向前摆去又摆回头不要动。铁锁向前摆去又摆回来来, ,在摆动过程中在摆动过程中, ,铁锁

7、的铁锁的_能和能和_能能在不断转化。铁锁摆回时在不断转化。铁锁摆回时_(_(选填选填“会会”或或“不不会会”) )碰到自己的鼻子碰到自己的鼻子, ,原因是原因是_。参考答案参考答案: :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.交流与讨论交流与讨论(1)(1)滚摆在上下摆动的过程中滚摆在上下摆动的过程中, ,何时动能最大何时动能最大, ,何时重力何时重力势能最大势能最大? ?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)滚摆和小球

8、在摆动过程中每次都能上升到原来的最滚摆和小球在摆动过程中每次都能上升到原来的最高处吗高处吗? ?为什么为什么? ?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。(3)(3)若铁锁在运动的过程中若铁锁在运动的过程中, ,

9、没有摩擦阻力没有摩擦阻力, ,也就是只发也就是只发生动能和势能的相互转化生动能和势能的相互转化, ,机械能的总和会怎样呢机械能的总和会怎样呢? ?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。【知识拓展【知识拓展】游乐场上的翻滚过山车游乐场上的翻滚过山车游乐场上的翻滚过山车是一种惊险有趣的游戏。过山游乐场上的翻滚过山车是一种惊险有趣的游戏。过山车在凌空架起的环形轨道上滑行车在凌空架起的环形轨道上滑行( (如图甲所示如图甲所示),),所以也所以也叫单环滑车。轨道最高处距地面叫单环滑车。轨道最高处距地面32m,32m,最低处几乎贴地。最低处几乎贴地。圆环直径圆环直径15m15m

10、。整个滑车由。整个滑车由6 6节小滑车组成节小滑车组成, ,每节小滑车每节小滑车可乘坐可乘坐4 4人人, ,每个座位上配有安全带。从滑车启动到停每个座位上配有安全带。从滑车启动到停止仅止仅1 1分钟时间分钟时间, ,就在这短暂的就在这短暂的1 1分钟内使人体验到宇宙分钟内使人体验到宇宙飞行的乐趣。飞行的乐趣。这项游戏是根据力学中的机械能守恒以及圆周运动的这项游戏是根据力学中的机械能守恒以及圆周运动的知识设计的。人们坐上滑车后知识设计的。人们坐上滑车后, ,由操纵台控制由操纵台控制, ,首先沿首先沿缓坡轨道牵引到缓坡轨道牵引到3232米高处米高处, ,随后牵引钩和滑车自动脱离随后牵引钩和滑车自动

11、脱离, ,这时滑车就沿轨道从这时滑车就沿轨道从3232米高处滑下。当滑车到达圆环米高处滑下。当滑车到达圆环顶部时顶部时, ,人会头朝下人会头朝下, ,看上去相当危险看上去相当危险, ,担心人和车会不担心人和车会不会掉下来呀会掉下来呀? ?下面我们用圆周运动和机械能守恒的知识下面我们用圆周运动和机械能守恒的知识来分析这种游戏的物理原理。来分析这种游戏的物理原理。首先我们分析一下当滑车运动到环底和环顶时车中的首先我们分析一下当滑车运动到环底和环顶时车中的人的受力情况人的受力情况( (如图乙所示如图乙所示) )。图中。图中mgmg为人所受的重为人所受的重力力;n;n下下和和n n上上分别为滑车在底部

12、和顶部时对人的支持力分别为滑车在底部和顶部时对人的支持力( (为使问题简化为使问题简化, ,可不考虑摩擦及空气阻力可不考虑摩擦及空气阻力) )。我们知道。我们知道, ,滑车沿圆环滑动滑车沿圆环滑动, ,人也在做圆周运动。这时人做圆周运人也在做圆周运动。这时人做圆周运动所需的向心力由动所需的向心力由mgmg和和n n提供。用提供。用v v下下表示人在圆环底表示人在圆环底部的速度部的速度,v,v上上表示人在圆环顶部的速度表示人在圆环顶部的速度,r,r表示圆环的表示圆环的半径半径, ,则则22vnmgm1rvnmgm2r下下下下上上上上 （ ） （ ）因为不考虑摩擦及空气阻力的作用因为不考虑摩擦及空

13、气阻力的作用, ,所以滑车在轨道上所以滑车在轨道上各点的机械能守恒。用各点的机械能守恒。用h h表示从高处到环底的高度表示从高处到环底的高度, ,根根据机械能守恒定律据机械能守恒定律, ,对底部和顶部而言存在下列关系对底部和顶部而言存在下列关系: :221mghmv321mghmvmg 2r 42下下上上 （ ）（ ）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(实际上由于摩擦及空气阻力的影响实际上由于摩擦及空气阻力的影响, ,底部底部和顶部的车速要略小

14、于理论上的计算值和顶部的车速要略小于理论上的计算值) )。由由(1)(1)式可知式可知:n:n下下=mg+m=mg+m 2vr下下就是说就是说, ,在环的底部时在环的底部时, ,滑车对人的支持力比人的体重滑车对人的支持力比人的体重增大了增大了, ,这时人对滑车椅子的压力自然也比体重大这时人对滑车椅子的压力自然也比体重大, ,好好像人的体重增加了。由于底部的速度较大像人的体重增加了。由于底部的速度较大, ,所以人的体所以人的体重要增加好多倍重要增加好多倍, ,使人紧压在椅子上不能动弹。使人紧压在椅子上不能动弹。由由(2)(2)式可知式可知, ,在环的顶部在环的顶部, ,当重力当重力mgmg等于向

15、心力时等于向心力时, ,就就可以使人沿圆环做圆周运动可以使人沿圆环做圆周运动, ,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,这就是说这就是说, ,滑车要安全通过顶点滑车要安全通过顶点, ,有有8.7m/s8.7m/s的速度就足够了。而从前面的计算知道的速度就足够了。而从前面的计算知道, ,滑车滑车通过顶点时的速度是通过顶点时的速度是v v上上=18.4m/s,=18.4m/s,比比8.7m/s8.7m/s大得多大得多, ,所所以滑车和人一定能安全地通过顶点。绝对安全以滑车和人一定能安全地通过顶点。绝对安全, ,不必担不必担心。心。

16、2vr上上gr【示范题【示范题】(2017(2017攀枝花中考攀枝花中考) )小丽同学在蹦床上运小丽同学在蹦床上运动动, ,她从高处落下后又被弹起的过程中她从高处落下后又被弹起的过程中, ,下列说法正确下列说法正确的是的是( () )a.a.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b.b.蹦床形变最大时蹦床形变最大时, ,蹦床的弹性势能最小蹦床的弹性势能最小c.c.小丽从最高点下落过程中小丽从最高点下落过程中, ,她的动能和重力势能均不她的动能和重力势能均不断增加断增加d.d.小丽被弹起后上升过程中小丽被弹起后上升过程中, ,重力势能转化为动能重力势能转化为动能【

17、精讲精析【精讲精析】本题考查动能和势能的转化。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

18、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

19、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【微点拨【微点拨】1.1.分析动能和势能相互转化的步骤分析动能和势能相互转化的步骤: :解读解读:(1):(1)在能量转化过程中在能量转化过程中, ,减小的能量转化为增加的减小的能量转化为增加的能量。能量。(2)(2)只有动能和势能之间可以相互转化只有动能和势能之间可以相互转化, ,势能和势能必势能

20、和势能必须通过动能转化须通过动能转化, ,不可以直接转化。不可以直接转化。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)注意动能和势能相互转化过程中的能量损失和补注意动能和势能相互转化过程中的能量损失和补充充如果除重力和弹力外没有其他外力做功如果除重力和弹力外没有其他外力做功, ,即没有即没有其他形式的能量补充或能量损失其他形式的能量补充或能量损失, ,则动能与势能转化过则动能与势能转化过程中机械能守恒。程中机械能守恒。(2)(2)题目中如果有题目中如果有“在光滑斜面上滑动在光滑斜面上滑动”等字样等字样, ,则表则表示没有能量损失示没有能量损失机械能守恒机械能守恒; ;如果有如果有“在斜面上匀在斜面上匀速下滑速下滑”等字样等字样, ,则表示有能量损失则表示有能量损失机械能不守恒。机械能不守恒。【教材图片【教材图片考点阐释考点阐释】命题点命题点 运动和静止的相对性、机械能及其转化运动和静止的相对性、机械能及其转化如图所示如图所示, ,蹦床运动员从高空下降至蹦床时蹦床运动员从高空下降至蹦床时, ,以以_为参照物为参照物, ,感到蹦床是运动的感到蹦床是运动的, ,此过程是运动员此过程是运动员的的_能转化为能转化为_能能, ,机械能在机械能在_(_(选填选填“增大增大”“”