初中物理鲁教版（五四学制）（2024）八年级下册机械能及其转化图文课件ppt

这是一份初中物理鲁教版（五四学制）（2024）八年级下册机械能及其转化图文课件ppt，共35页。PPT课件主要包含了学习目标，一机械能，二机械能的转化，三水能与风能，机械能及其转化等内容，欢迎下载使用。
知道动能和势能可以相互转化和机械能及其守恒的条件，知道水能和风能的利用。
能解释与机械能转化有关的现象；具有保护环境、节约资源、促进可持续发展的责任感。
能从做功的视角认识能量，知道机械能会转化为其他形式的能量，机械能守恒是一种理想状态。
体会能量的转化；能欣赏我国古人关于能量转化的技术成就。
1. 理解速度的概念，能用速度来描述物体的运动。 2. 知道匀速直线运动和变速直线运动的特征。3. 能用速度公式进行简单的计算。
看一看 想一想 你荡过秋千吗？你知道时高时低、时快时慢的过程中动能与势能是如何转化的吗？
本节课我们将一起解决这个问题。
想一想： 物体有时既具有动能又具有势能。例如，空中飞行的飞机具有动能，还具有重力势能；投出的篮球具有动能，还具有重力势能等。 归纳总结：在物理学中，把动能、重力势能和弹性势能统称为机械能。
机械能： 1.概念：动能和势能（包括重力势能和弹性势能）统称为机械能。 2.单位：焦耳（J）。 3.大小：机械能等于动能、势能之和。 例如：一个空中飞行的物体具有100J的动能，若它的重力势能为50J，则它的机械能就为________J。
自由上升的篮球速度越来越慢，它减小的动能去哪了？下落的物体高度越来越低，它减小的重力势能去哪了？弯弓射箭，松手后弓弦恢复原状，它的弹性势能去哪了？ 原来，物体的动能和势能有时会相互转化。下面我们通过实验，探究动能和势能是怎样转化的。
1.动能和重力势能的相互转化： （1）实验器材及装置图：铁架台、滚摆、细绳等。
1.动能和重力势能的相互转化： （2）实验步骤：如把一个滚摆悬挂在框架上。用手捻动滚摆，使悬线缠在轴上，让滚摆升到最高点。放开手，观察滚摆的运动，思考它的动能与势能是如何变化的？
1.动能和重力势能的相互转化： （3）分析论证： 高度 重力势能 速度 动能 能的转化下降降低 减小 变大 增大 上升升高 增大 变小 减小
1.动能和重力势能的相互转化： （4）实验结论： 从实验可知，滚摆下降的过程中，重力势能越来越小，动能越来越大，重力势能转化为动能。滚摆上升的过程中，动能越来越小，重力势能越来越大，动能转化为重力势能。 也就是，滚摆在摆动过程中，动能和重力势能可以相互转化。
2.动能和弹性势能的相互转化： （1）实验器材及装置图：斜面、钢球、弹簧、支架等。
2.动能和弹性势能的相互转化： （2）实验步骤：如图，当钢球从高处滚下来，撞到弹簧上后会发生什么现象？这些过程中弹簧的能量是如何转化的？。
2.动能和弹性势能的相互转化： （3）分析论证： 球的速度 球的动能 弹簧形变程度 弹簧的弹性势能 能的转化钢球压缩弹簧 减小 减小 变大 增大 弹簧把钢球弹回 增大 增大 变小 减小
2.动能和弹性势能的相互转化： （4）实验结论： 动能和弹性势能在一定条件下可以相互转化。
3.生活中的动能与势能转化： （1）荡秋千： 秋千从高处摆向低处时，重力势能转化为动能；从低处摆向高处时，动能转化为重力势能。
3.生活中的动能与势能转化： （2）蹦床表演： 蹦床运动员从高处下落过程中，重力势能转化为动能，他与蹦床面接触后，床面发生弹性形变，运动员的动能转化成蹦床的弹性势能。
4.机械能守恒：从鼻尖释放的橡皮，会再次打到鼻尖吗？ 如图，用绳子把一块橡皮悬挂起来，让橡皮贴近自己的鼻子，稳定后轻轻松手，让橡皮无初速度开始摆动，头不要动。橡皮向前摆去又摆回来，橡皮摆回时会碰到鼻子吗？在这个实验里，橡皮的动能和势能在不断转化，在转化过程中，其机械能的总量有什么变化？
4.机械能守恒：从鼻尖释放的橡皮，会再次打到鼻尖吗？ 不会； 因为铁锁除了受到重力和拉力外还受空气阻力。 铁锁在运动过程中会克服摩擦力做功，从而消耗机械能，把机械能转化为内能，从而使机械能越来越小。
4.机械能守恒： （1）机械能守恒：大量实验研究表明： 物体的动能和势能是可以相互转化的。如果只有动能和势能相互转化，则机械能的总和不变，即机械能是守恒的。 机械能守恒的条件： 忽略摩擦阻力造成的能量损失，并且只有动能和势能相互转化。 （机械能守恒是一种理想化的物理模型）
4.机械能守恒： （2）人造地球卫星的机械能转化： 人造地球卫星沿椭圆轨道绕地球运行。离地球最近的一点叫近地点，最远的一点叫远地点。卫星在大气层外运行，不受空气阻力，只有动能和势能的转化，因此机械能守恒。 ；
1.水能： （1）观察与实验： 如图 所示，将水倒入高处的漏斗，水流冲击空瓶中的“水轮机”叶片，观察叶片的转动和钩码高度的变化。思考在此过程中能量的转化，并与同学交流。
1.水能： （2）水能属于机械能：流动的水具有动能，高处的水具有重力势能，水所具有的机械能统称为水能。 水能是自然界中丰富的机械能资源。水能的大小由流量、流速和水位差决定。
1.水能： （3）水能的利用：古人很早就开始利用水能，通过水流冲击水轮转动来汲水、磨粉、碾压谷物等。
1.水能： （3）水能的利用：利用水能来发电需要建水电站。三峡水电站是目前世界上最大的水力发电站和清洁能源生产基地，它的总装机容量为 2 250 万千瓦。当前，以抽水蓄能电站为代表的绿色储能电站已进入高质量发展的新时代。
2.风能： （1）风能：流动的空气---风具有能量。风能是自然界中丰富的机械能资源。风能的大小由风速和流动空气的质量决定。
2.风能： （2）风能的利用：风能的利用较之于水能利用时间更早，我国是世界上较早利用风能驱动帆船航行的国家之一。现在对风能的利用，主要是风力发电。在风力资源丰富的地区，可同时安装几十台到几百台风力发电机一起供电。
动能、重力势能和弹性势能统称为机械能
机械能守恒：如果只有动能和势能相互转化，机械能的总和不变
机械能的应用：水能、风能发电等
动能和重力势能可以相互转化（物体的运动速度和高度位置发生改变）
动能和弹性势能可以相互转化（物体的速度改变且发生弹性形变）
弹性势能和重力势能可以相互转化（物体发生弹性形变和高度位置的变化）
课堂小结
【例题1】天舟八号货运飞船由货物舱和推进舱组成，在加速升空过程中，货物舱的动能 ，重力势能 。天和核心舱运行轨道近似圆形，远地点和近地点高度可视作不变，核心舱在轨运行时动能 ，因而空间站内部处于稳定状态。  
【详解】[1]在加速升空过程中，货物舱的质量不变，速度变大，货物舱的动能变大。[2]在加速升空过程中，货物舱的质量不变，高度变大，货物舱的重力势能变大。[3]天和核心舱运行轨道近似圆形，远地点和近地点高度可视作不变，重力势能不变，则核心舱在轨运行时动能不变，所以，核心舱在轨运行时动能不变，因而空间站内部处于稳定状态。
【例题2】如图所示，“蹦床”不仅是奥运会的正式比赛项目，也是小朋友非常喜欢的游戏项目。小朋友通过对蹦床施力，蹦床发生弹性形变，因而具有 能；同时由于力的作用是 的，蹦床对小朋友也施力，把小朋友弹到高处，小朋友由于被弹到高处而具有重力势能，小朋友达到最高点时动能大小为 J。  
【详解】[1]物体发生弹性形变而具有的能叫弹性势能，小朋友落下接触到蹦床后，蹦床发生弹性形变，故具有了弹性势能。[2]由于力的作用是相互的，蹦床对小朋友施加相反的作用力，小朋友被弹起时，蹦床的弹性势能减小，减小的弹性势能转化为小朋友的动能，把小朋友弹到高处，动能转化为重力势能，所以小朋友由于被弹到高处而具有重力势能。[3]小朋友达到最高点时质量不变，速度为0，动能为0J。
【例题3】人造卫星沿椭圆轨道绕地球运行。离地球最近的一点叫近地点，最远的一点叫远地点。当卫星从远地点向近地点运行时（如图）。卫星的动能 ，重力势能 机械能 （均选“增大”“减小”或“不变”）。  
【详解】[1][2][3]卫星沿椭圆轨道绕地球运行时，不受空气阻力，机械能守恒。当卫星从远地点向近地点运行时，它的质量不变而高度减小，所以重力势能减小；又因为机械能守恒，所以卫星的动能增大。
【例题4】如图所示，小球从竖直光滑轨道最高点A由静止下滑，经过某一点B，到达轨道最低点C，再沿轨道上升并飞出，到达空中最高点D（D点未画出）后落地。下列说法错误的是（　　）A．若考虑空气阻力，小球运动过程中机械能一直减小B．若考虑空气阻力，D点可能比B点高C．小球从A点运动到D点的过程中，重力一直对小球做功D．若不存在一切阻力，D点与A点等高  
【详解】AB．若考虑空气阻力，小球运动过程中会克服空气阻力做功，部分机械能会转化为内能，因此小球的机械能会减小，D点位置一定比A点要低，但可能比B点高，故AB正确，不符合题意；C．小球从A点运动到D点的过程中，小球一直受到重力的作用，且在重力方向上有位移，所以重力一直对小球做功，故C正确，不符合题意；D．由于不存在阻力，小球在D点的机械能与A点相等，但小球在D点会有水平方向的运动速度，具有动能，所以小球在D点的重力势能比A点小，所以D点不可能与A点等高，故D错误，符合题意。故选D。
【例题5】在水平地面上铺一张白纸，将皮球表面涂黑，使其分别从不同高度处自由下落，在纸上留下黑色圆斑A、B，如图所示。下列说法中正确的是（   ）A．皮球下落过程中动能转化为重力势能B．形成圆斑B时皮球是从较低处下落的C．形成圆斑A时皮球接触地面后形变程度更小D．皮球落地发生形变的过程中重力势能转化为弹性势。  
【详解】A．球在下落的过程中，高度减小，重力势能减小，速度变大，动能变大，重力势能转化为动能，故A错误；BC．球的动能越大，转化成的弹性势能越大，则小球的形变越大，在地面上形成的圆斑较大，故形成圆斑A时皮球接触地面后形变程度更大，即从更高处下落的，同理可知，形成圆斑B时皮球是从较低处下落的。故B正确，C错误；D．当球接触地面时，球会发生形变，球的动能转化为球的弹性势能，故D错误。。
【例题6】如图所示是一个乒乓球抛出后的部分运动轨迹，其中a、b、c为轨迹中的三个位置，a、b在同一高度，则下列说法中正确的是（　　）A．乒乓球在b点时的动能为零B．乒乓球在b、c两点时的重力势能相等C．乒乓球在a点的机械能一定大于在b点的机械能D．在整个运动过程中，由于机械能守恒，所以a、b、c三点的机械能都相等。  
【详解】A．由图知，乒乓球在b点时的速度不为零，动能不为零，故A错误；B．乒乓球在b、c两点时的高度不同，重力势能不相等，故B错误；CD．在乒乓球经过a、b、c三个位置的整个运动过程中，乒乓球克服空气阻力做功，与地面碰撞做功，机械能逐渐减小，乒乓球在a点的机械能一定大于在b点的机械能，a、b、c三点的机械能不相等，综上分析知，故C正确，D错误。故选C。