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

第4节机械能及其转化【新课导思】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,例如遇到陡坡时,上坡前要赶紧使劲蹬几下(如图所示),这样上坡更容易。你知道这是为什么吗?【目标导学】1.知道动能、重力势能和弹性势能统称为机械能。2.能解释一些动能和势能相互转化的实例。3.知道机械能守恒的内容。4.了解水能和风能的利用。【自主预习】1.机械能及其转化:(1)定义:_____、_________和_________的统称。(2)转化:_____和_____可以相互转化。如苹果从树上落下的过程中,_____转化为_____。动能重力势能弹性势能动能势能势能动能(3)机械能守恒:如果只有___________相互转化,尽管动能、势能的大小会_____,但机械能的总和_____,或者说机械能是_____的。动能和势能变化不变守恒2.水能和风能的利用:(1)特点:自然界的流水和风是具有大量_______的天然资源。(2)利用:利用水能和风能_____。机械能发电知识点机械能的转化及其守恒1.观察滚摆和小球的运动,思考以下问题:(1)滚摆在上升过程中,速度_________,动能_________,高度_________,重力势能________________________,_________能转化为_________能;滚摆在下降过程中,速度_________,动能_________,高度______________,重力势能_________,_________能转化为____________能。(2)小球在从A到B的过程中速度_________,动能_____________,高度_________,重力势能_______,_________能转化为_________能;由B到C的过程中速度_________,动能_________,高度_________,重力势能_______________,_________能转化为_________能。(3)由以上可知动能和重力势能可以______________。参考答案:(1)减小减小增大增大动重力势增大增大减小减小重力势动(2)增大增大减小减小重力势动减小减小增大增大动重力势(3)相互转化2.滚动的小球压缩弹簧,在弹簧被压缩的过程中,弹簧的弹性势能_________,小球的动能_________;弹簧恢复原状,将小球弹出的过程中,弹簧的弹性势能__________,小球的动能_________,由此可知,动能和弹性势能之间可以_________。提示:滚动的小球具有动能,压缩弹簧后,动能减小,弹簧的弹性势能增大,小球的动能逐渐转化为弹簧的弹性势能;弹簧恢复原状时,弹性势能减小,小球被弹出动能增大,弹簧的弹性势能逐渐转化为小球的动能。参考答案:增大减小减小增大相互转化3.如图用绳子把一个铁锁悬挂起来。把铁锁拿近自己的鼻子,稳定后松手,头不要动。铁锁向前摆去又摆回来,在摆动过程中,铁锁的_________能和_________能在不断转化。铁锁摆回时______(选填“会”或“不会”)碰到自己的鼻子,原因是__________________________________________。参考答案:动重力势不会铁锁在运动过程中受到空气阻力的作用,损失一部分机械能4.交流与讨论(1)滚摆在上下摆动的过程中,何时动能最大,何时重力势能最大?参考答案:在最低点动能最大,在最高点重力势能最大。(2)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?为什么?提示: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,所以不会上升到原来的最高位置。参考答案:不能在能量转化过程中,一部分机械能转化为其他形式的能,总的机械能减少。(3)若铁锁在运动的过程中,没有摩擦阻力,也就是只发生动能和势能的相互转化,机械能的总和会怎样呢?参考答案:机械能的总和保持不变。【知识拓展】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。过山车在凌空架起的环形轨道上滑行(如图甲所示),所以也叫单环滑车。轨道最高处距地面32m,最低处几乎贴地。圆环直径15m。整个滑车由6节小滑车组成,每节小滑车可乘坐4人,每个座位上配有安全带。从滑车启动到停止仅1分钟时间,就在这短暂的1分钟内使人体验到宇宙飞行的乐趣。这项游戏是根据力学中的机械能守恒以及圆周运动的知识设计的。人们坐上滑车后,由操纵台控制,首先沿缓坡轨道牵引到32米高处,随后牵引钩和滑车自动脱离,这时滑车就沿轨道从32米高处滑下。当滑车到达圆环顶部时,人会头朝下,看上去相当危险,担心人和车会不会掉下来呀?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。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(如图乙所示)。图中mg为人所受的重力;N下和N上分别为滑车在底部和顶部时对人的支持力(为使问题简化,可不考虑摩擦及空气阻力)。我们知道,滑车沿圆环滑动,人也在做圆周运动。这时人做圆周运动所需的向心力由mg和N提供。用v下表示人在圆环底部的速度,v上表示人在圆环顶部的速度,R表示圆环的半径,则22vNmgm1RvNmgm2R下下上上（）（）因为不考虑摩擦及空气阻力的作用,所以滑车在轨道上各点的机械能守恒。用h表示从高处到环底的高度,根据机械能守恒定律,对底部和顶部而言存在下列关系:221mghmv321mghmvmg2R42下上（）（）把h=32m,R=7.5m代入(3)、(4)式得:v下=25.3m/s;v上=18.4m/s(实际上由于摩擦及空气阻力的影响,底部和顶部的车速要略小于理论上的计算值)。由(1)式可知:N下=mg+m2vR下就是说,在环的底部时,滑车对人的支持力比人的体重增大了,这时人对滑车椅子的压力自然也比体重大,好像人的体重增加了。由于底部的速度较大,所以人的体重要增加好多倍,使人紧压在椅子上不能动弹。由(2)式可知,在环的顶部,当重力mg等于向心力时,就可以使人沿圆环做圆周运动,不掉下来。由mg=m,可得v上==8.7m/s,这就是说,滑车要安全通过顶点,有8.7m/s的速度就足够了。而从前面的计算知道,滑车通过顶点时的速度是v上=18.4m/s,比8.7m/s大得多,所以滑车和人一定能安全地通过顶点。绝对安全,不必担心。2vR上gR【示范题】(2017·攀枝花中考)小丽同学在蹦床上运动,她从高处落下后又被弹起的过程中,下列说法正确的是()A.蹦床形变最大时,小丽的重力势能最小B.蹦床形变最大时,蹦床的弹性势能最小C.小丽从最高点下落过程中,她的动能和重力势能均不断增加D.小丽被弹起后上升过程中,重力势能转化为动能【精讲精析】本题考查动能和势能的转化。A.蹦床形变最大时,小丽的位置最低,小丽的重力势能最小,故A正确;B.在弹性限度内,弹性形变越大,物体具有的弹性势能越大,所以蹦床形变最大时,蹦床的弹性势能最大,故B错误;C.小丽从最高点下落,接触蹦床前,其质量不变,速度不断变大,高度不断减小,所以动能变大,重力势能变小;接触蹦床后,蹦床的弹性形变逐渐增大,向上的弹力逐渐增大;在弹力小于重力这段时间内,合力向下,小丽做加速运动,小丽的动能逐渐增大;当弹力大于重力后,合力向上,小丽做减速运动,小丽的动能逐渐减小;所以在此过程中,小丽的动能先增加后减小,同时,在此过程中小丽的高度不断减小,所以重力势能不断减小,故C错误;D.小丽被弹起后上升过程中,其质量不变,速度变小,高度增加,动能转化为重力势能,故D错误。答案:A【微点拨】1.分析动能和势能相互转化的步骤:解读:(1)在能量转化过程中,减小的能量转化为增加的能量。(2)只有动能和势能之间可以相互转化,势能和势能必须通过动能转化,不可以直接转化。2.判断机械能是否守恒的方法:(1)注意动能和势能相互转化过程中的能量损失和补充——如果除重力和弹力外没有其他外力做功,即没有其他形式的能量补充或能量损失,则动能与势能转化过程中机械能守恒。(2)题目中如果有“在光滑斜面上滑动”等字样,则表示没有能量损失——机械能守恒;如果有“在斜面上匀速下滑”等字样,则表示有能量损失——机械能不守恒。【教材图片·考点阐释】命题点运动和静止的相对性、机械能及其转化如图所示,蹦床运动员从高空下降至蹦床时,以_____________为参照物,感到蹦床是运动的,此过程是运动员的_______能转化为_______能,机械能在_______(选填“增大”“不变”或“减小”)(空气阻力不可忽略)。答案:运动员重力势动减小命题点机械能及其转化、液体压强如图所示,水电站用拦河坝提高上游水位,从而提高水的_______。当高处的水流下来时,冲击水轮机的叶轮,带动发电机发电,在这个过程中,能量转化的顺序是_________________。水位下降后,水轮机受到水的压强将_________(选填“增大”“不变”或“减小”)。答案:重力势能重力势能→动能→电能减小命题点动能、势能大小的变化、机械能守恒如图所示,人造地球卫星沿椭圆轨道绕地球运行。离地球最近的点叫近地点,最远的点叫远地点。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_________守恒。卫星在远地点时,_________最大,当它从远地点向近地点运动时,势能_________、动能_________,速度_____。(均选填“增大”或“减小”)人造地球卫星的轨道示意图答案:机械能势能减小增大增大