10.4 機械能轉(zhuǎn)化及其應用 課件 2024-2025學年物理滬科版八年級全一冊

八年級物理全一冊?滬科版2024第十章第4節(jié)

機械能轉(zhuǎn)化及其應用你喜歡蕩秋千嗎？當秋千蕩到最高點時，即使你坐在秋千上不動，秋千也會從最高點蕩到最低點，然后從最低點向上蕩。蕩秋千過程中，動能和勢能是如何轉(zhuǎn)化的？動能和勢能在生產(chǎn)生活中有哪些應用？新課導入看一看想一想看一看想一想請觀看視頻：

思考：圖中的過山車具有什么能？過山車不斷地翻滾時，動能和勢能是如何轉(zhuǎn)化的？動能和勢能在生產(chǎn)生活中有哪些應用？本節(jié)課我們就學習相關(guān)內(nèi)容。新課導入

物體有時既具有動能又具有勢能。例如，空中飛行的飛機具有動能，還具有重力勢能；投出的籃球具有動能，還具有重力勢能等。

1.機械能：

（1）概念：動能和勢能（包括重力勢能和彈性勢能）統(tǒng)稱為機械能。

（2）單位：焦耳（J）。

（3）大小：機械能等于動能、勢能之和。

例如：一個空中飛行的物體具有100J的動能，若它的重力勢能為50J，則它的機械能就為________J。新課學習一、機械能的相互轉(zhuǎn)化150

自由上升的籃球速度越來越慢，它減小的動能去哪了？下落的物體高度越來越低，它減小的重力勢能去哪了？彎弓射箭，松手后弓弦恢復原狀，它的彈性勢能去哪了？新課學習

2.動能和勢能的轉(zhuǎn)化：

自由上升的籃球速度越來越慢，它減小的動能去哪了？下落的物體高度越來越低，它減小的重力勢能去哪了？彎弓射箭，松手后弓弦恢復原狀，它的彈性勢能去哪了？新課學習

2.動能和勢能的轉(zhuǎn)化：原來，物體的動能和勢能有時會相互轉(zhuǎn)化。下面我們通過實驗，探究動能和勢能是怎樣轉(zhuǎn)化的。

②實驗步驟：如圖所示，將偏離了一定角度的擺球由靜止釋放，觀察擺球速度隨高度的變化情況，你可得出什么結(jié)論？新課學習（1）動能和重力勢能的相互轉(zhuǎn)化：

①實驗器材及裝置圖：鐵架臺、量角器、擺球、細繩等。

③分析論證： 高度重力勢能速度動能能的轉(zhuǎn)化A→B降低減小變大增大勢能轉(zhuǎn)動能B→C升高增大變小減小動能轉(zhuǎn)勢能C→B降低減小變大增大勢能轉(zhuǎn)動能B→A升高增大變小減小動能轉(zhuǎn)勢能新課學習

③分析論證： 高度重力勢能速度動能能的轉(zhuǎn)化A→B降低減小變大增大勢能轉(zhuǎn)動能B→C升高增大變小減小動能轉(zhuǎn)勢能C→B降低減小變大增大勢能轉(zhuǎn)動能B→A升高增大變小減小動能轉(zhuǎn)勢能

④實驗結(jié)論：從實驗可知，擺球下降的過程中，重力勢能越來越小，動能越來越大，重力勢能轉(zhuǎn)化為動能。擺球上升的過程中，動能越來越小，重力勢能越來越大，動能轉(zhuǎn)化為重力勢能。也就是，單擺在擺動過程中，動能和重力勢能可以相互轉(zhuǎn)化。新課學習

⑤交流反思：我們還發(fā)現(xiàn)，擺球每次上升的高度都比前一次要低一些，說明擺球的機械能減少了一些，這是由于受到空氣阻力的影響，擺球的部分機械能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量了。

牛刀小試：

請觀察滾擺實驗，并且嘗試分析滾擺在擺動過程中動能和重力勢能的轉(zhuǎn)化情況。新課學習也就是，如果只有動能和勢能相互轉(zhuǎn)化，則機械能總和不變。新課學習①實驗器材及裝置圖：斜面、鋼球、彈簧、支架等。②實驗步驟：如圖，當鋼球從高處滾下來，撞到彈簧上后會發(fā)生什么現(xiàn)象？這些過程中彈簧的能量是如何轉(zhuǎn)化的？新課學習（2）動能和彈性勢能的相互轉(zhuǎn)化：

③分析論證：球的速度球的動能彈簧形變程度彈簧的彈性勢能能的轉(zhuǎn)化鋼球壓縮彈簧

減小減小變大增大彈簧把鋼球彈回增大增大變小減小新課學習

③分析論證：球的速度球的動能彈簧形變程度彈簧的彈性勢能能的轉(zhuǎn)化鋼球壓縮彈簧

減小減小變大增大彈簧把鋼球彈回增大增大變小減小

④實驗結(jié)論：

動能和彈性勢能在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化。新課學習（3）動能、重力勢能和彈性勢能相互轉(zhuǎn)化：重力勢能彈性勢能動能動能+重力勢能新課學習觀察籃球的運動新課學習

不會；因為鐵鎖除了受到重力和拉力外還受空氣阻力。鐵鎖在運動過程中會克服摩擦力做功，從而消耗機械能，把機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，從而使機械能越來越小。3.機械能守恒：

想一想：從鼻尖釋放的鐵鎖，會再次打到鼻尖嗎？新課學習

不會；因為鐵鎖除了受到重力和拉力外還受空氣阻力。鐵鎖在運動過程中會克服摩擦力做功，從而消耗機械能，把機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，從而使機械能越來越小。3.機械能守恒：

想一想：從鼻尖釋放的鐵鎖，會再次打到鼻尖嗎？新課學習如果只有動能和勢能相互轉(zhuǎn)化，盡管動能、勢能大小會變化，但機械能總和不變。新課學習3.機械能守恒：（1）機械能守恒：

大量實驗研究表明：物體的動能和勢能是可以相互轉(zhuǎn)化的。如果只有動能和勢能相互轉(zhuǎn)化，則機械能的總和不變，即機械能是守恒的。

機械能守恒的條件：忽略摩擦阻力造成的能量損失，并且只有動能和勢能相互轉(zhuǎn)化。（機械能守恒是一種理想化的物理模型）

人造地球衛(wèi)星沿橢圓軌道繞地球運行。離地球最近的一點叫近地點，最遠的一點叫遠地點。衛(wèi)星在大氣層外運行，不受空氣阻力，只有動能和勢能的轉(zhuǎn)化，因此機械能守恒。新課學習3.機械能守恒：（1）機械能守恒：

大量實驗研究表明：物體的動能和勢能是可以相互轉(zhuǎn)化的。如果只有動能和勢能相互轉(zhuǎn)化，則機械能的總和不變，即機械能是守恒的。

機械能守恒的條件：忽略摩擦阻力造成的能量損失，并且只有動能和勢能相互轉(zhuǎn)化。（機械能守恒是一種理想化的物理模型）（2）人造地球衛(wèi)星的機械能轉(zhuǎn)化：

小制作——拋擲裝置

（1）材料：橡皮筋、薄木板、瓶蓋等。

（2）制作：參照右圖，制作一個拋擲小球的裝置。

（3）探究：把橡皮筋拉得緊一點，手指松開后，看看球會不會被拋得更遠。實驗過程中，請注意安全。你能用所學的知識解釋這一現(xiàn)象嗎？新課學習4.迷你實驗室：

小制作——拋擲裝置

（1）材料：橡皮筋、薄木板、瓶蓋等。

（2）制作：參照右圖，制作一個拋擲小球的裝置。

（3）探究：把橡皮筋拉得緊一點，手指松開后，看看球會不會被拋得更遠。實驗過程中，請注意安全。你能用所學的知識解釋這一現(xiàn)象嗎？

（4）分析：物體的動能與勢能是可以相互轉(zhuǎn)化的，橡皮筋的彈性勢能轉(zhuǎn)化為了小球的動能，小球被拋出。橡皮筋被拉得越緊，它具有的彈性勢能越大，松手后轉(zhuǎn)化成小球的動能就越大。而小球的質(zhì)量一定，因此小球被拋出時的速度就越大，會被拋得更遠。新課學習4.迷你實驗室：從2021年3月1日起最新刑法修正案生效，規(guī)定了高空拋物罪及量刑條款。根據(jù)重力勢能等相關(guān)物理知識，結(jié)合人體結(jié)構(gòu)等醫(yī)學知識和相關(guān)法律法規(guī)，請設(shè)計關(guān)于“杜絕高空拋物，倡導文明生活”的科普宣傳方案，并完成相關(guān)的活動報告。新課學習

5.學科綜合：杜絕高空拋物?倡導文明生活

1.水能的利用：

（1）水能屬于機械能：流動的水具有動能，高處的水具有重力勢能，水所具有的機械能統(tǒng)稱為水能。水能是自然界中豐富的機械能資源。水能的大小由流量、流速和水位差決定。新課學習二、機械能的應用古人很早就開始利用水能，通過水流沖擊水輪轉(zhuǎn)動來汲水、磨粉、碾壓谷物等。水磨（摘自《天工開物》)水車水碓：利用水的動能舂米新課學習

1.水能的利用：

（2）古代對水能的利用：新課學習（3）水力發(fā)電站：人們利用水能發(fā)電，修筑攔河壩來提高上游的水位，奔流而下的水的重力勢能轉(zhuǎn)化成動能，通過水輪機帶動發(fā)電機發(fā)電。儲水越多，上、下水位差越大，水能就越大，能發(fā)出的電就越多。新課學習（3）水力發(fā)電站：

（1）風能：流動的空氣---風具有能量。風能是自然界中豐富的機械能資源。風能的大小由風速和流動空氣的質(zhì)量決定。新課學習2.風能的利用：新課學習

2.風能的利用：

（2）古人對風能的利用：

我國早在2?000多年前就開始利用風能驅(qū)動帆船，后來沿海及長江流域地區(qū)還出現(xiàn)了利用風能來推動風車做功，帶動“龍骨水車”等提取海水制鹽或提水灌溉農(nóng)田。新課學習

2.風能的利用：

（2）古人對風能的利用：

風能也可用來發(fā)電，風吹動風車，可帶動發(fā)電機發(fā)電。在風力資源豐富的地區(qū)，可同時安裝多臺風力發(fā)電機，組成“風車田”，聯(lián)在一起供電。新課學習

2.風能的利用：

（3）風能發(fā)電：課堂小結(jié)學習目標【例題1】如圖2024年11月，天舟八號貨運飛船成功發(fā)射，入軌后成功對接中國空間站天和核心艙，轉(zhuǎn)入組合體飛行。天舟八號貨運飛船由貨物艙和推進艙組成，在加速升空過程中，貨物艙的動能

，重力勢能

。天和核心艙運行軌道近似圓形，遠地點和近地點高度可視作不變，核心艙在軌運行時動能

，因而空間站內(nèi)部處于穩(wěn)定狀態(tài)。變大變大不變【例題2】各種運動項目中都涉及能量及其轉(zhuǎn)化，下列有關(guān)說法正確的是（）A．圖①，擲出后的鉛球到達最高點時動能為零B．圖②，蹦床運動員在下落到最低點時動能最大C．圖③，射出的箭的動能是由弓的彈性勢能轉(zhuǎn)化而來D．圖④，運動員起跳時的動能只轉(zhuǎn)化為撐桿的彈性勢能C課堂練習學習目標【例題3】同一籃球以不同弧線從A點投向B點。空氣阻力不可忽略且大小恒定，則下列說空正確的是（）A．從A點到B點，籃球重力勢能的增加量弧線1大于弧線2B．籃球在弧線1和弧線2的最高點的動能都為零C．籃球沿著兩條弧線運動，重力勢能均一直增大D．若籃球在B點的機械能相等，則在A點的機械能弧線1大于弧線2。D【例題4】據(jù)消息，在2023年北斗三號系統(tǒng)將發(fā)射3顆備份衛(wèi)星，讓系統(tǒng)可靠性得到進一步增強。如圖在某一顆在軌運行的北斗衛(wèi)星從近地點向遠地點運動的過程中，下列說法正確的是（）A．它的動能逐漸減少B．它的動能保持不變C．它的機械能總量增加D．它的機械能總量減少A課堂練習學習目標【例題5】2025年2月，受其他地區(qū)的降雨及對流天氣的影響，某地局部地區(qū)出現(xiàn)冰雹。當冰雹勻速下落時（）A．冰雹的機械能減小 B．冰雹的重力勢能增加C．重力對冰雹不做功 D．重力勢能全部轉(zhuǎn)化為動能A【例題6】如圖是蹦極過程示意圖，其中O點為起跳點，A點為彈性繩下端沒有人的時候自然下垂的位置，B點為彈性繩對人的拉力和人的重力相等時的位置，C點是下落的最低點，若空氣阻力和彈性繩重力忽略不計，在從O到C的過程中下列判斷正確的是（）A．從O到A的過程中，相同時間內(nèi)人的重力做功大小相同B．從O到A的過程中，人的機械能守恒C．從A到C的過程中，人的機械能守恒D．從A到C的過程中，人的動能一直變大B課堂練習【例題7】興趣小組研