10.4 机械能转化及其应用 课件 2024-2025学年物理沪科版八年级全一册

八年级物理全一册•沪科版2024第十章第4节

机械能转化及其应用你喜欢荡秋千吗？当秋千荡到最高点时，即使你坐在秋千上不动，秋千也会从最高点荡到最低点，然后从最低点向上荡。荡秋千过程中，动能和势能是如何转化的？动能和势能在生产生活中有哪些应用？新课导入看一看想一想看一看想一想请观看视频：

思考：图中的过山车具有什么能？过山车不断地翻滚时，动能和势能是如何转化的？动能和势能在生产生活中有哪些应用？本节课我们就学习相关内容。新课导入

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。

1.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。新课学习一、机械能的相互转化150

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？新课学习

2.动能和势能的转化：

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？新课学习

2.动能和势能的转化：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。

②实验步骤：如图所示，将偏离了一定角度的摆球由静止释放，观察摆球速度随高度的变化情况，你可得出什么结论？新课学习（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、量角器、摆球、细绳等。

③分析论证： 高度重力势能速度动能能的转化A→B降低减小变大增大势能转动能B→C升高增大变小减小动能转势能C→B降低减小变大增大势能转动能B→A升高增大变小减小动能转势能新课学习

③分析论证： 高度重力势能速度动能能的转化A→B降低减小变大增大势能转动能B→C升高增大变小减小动能转势能C→B降低减小变大增大势能转动能B→A升高增大变小减小动能转势能

④实验结论：从实验可知，摆球下降的过程中，重力势能越来越小，动能越来越大，重力势能转化为动能。摆球上升的过程中，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，单摆在摆动过程中，动能和重力势能可以相互转化。新课学习

⑤交流反思：我们还发现，摆球每次上升的高度都比前一次要低一些，说明摆球的机械能减少了一些，这是由于受到空气阻力的影响，摆球的部分机械能转化为其他形式的能量了。

牛刀小试：

请观察滚摆实验，并且尝试分析滚摆在摆动过程中动能和重力势能的转化情况。新课学习也就是，如果只有动能和势能相互转化，则机械能总和不变。新课学习①实验器材及装置图：斜面、钢球、弹簧、支架等。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？新课学习（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新课学习

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

④实验结论：

动能和弹性势能在一定条件下可以相互转化。新课学习（3）动能、重力势能和弹性势能相互转化：重力势能弹性势能动能动能+重力势能新课学习观察篮球的运动新课学习

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。3.机械能守恒：

想一想：从鼻尖释放的铁锁，会再次打到鼻尖吗？新课学习

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。3.机械能守恒：

想一想：从鼻尖释放的铁锁，会再次打到鼻尖吗？新课学习如果只有动能和势能相互转化，尽管动能、势能大小会变化，但机械能总和不变。新课学习3.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）

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。新课学习3.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）（2）人造地球卫星的机械能转化：

小制作——抛掷装置

（1）材料：橡皮筋、薄木板、瓶盖等。

（2）制作：参照右图，制作一个抛掷小球的装置。

（3）探究：把橡皮筋拉得紧一点，手指松开后，看看球会不会被抛得更远。实验过程中，请注意安全。你能用所学的知识解释这一现象吗？新课学习4.迷你实验室：

小制作——抛掷装置

（1）材料：橡皮筋、薄木板、瓶盖等。

（2）制作：参照右图，制作一个抛掷小球的装置。

（3）探究：把橡皮筋拉得紧一点，手指松开后，看看球会不会被抛得更远。实验过程中，请注意安全。你能用所学的知识解释这一现象吗？

（4）分析：物体的动能与势能是可以相互转化的，橡皮筋的弹性势能转化为了小球的动能，小球被抛出。橡皮筋被拉得越紧，它具有的弹性势能越大，松手后转化成小球的动能就越大。而小球的质量一定，因此小球被抛出时的速度就越大，会被抛得更远。新课学习4.迷你实验室：从2021年3月1日起最新刑法修正案生效，规定了高空抛物罪及量刑条款。根据重力势能等相关物理知识，结合人体结构等医学知识和相关法律法规，请设计关于“杜绝高空抛物，倡导文明生活”的科普宣传方案，并完成相关的活动报告。新课学习

5.学科综合：杜绝高空抛物 倡导文明生活

1.水能的利用：

（1）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。新课学习二、机械能的应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。水磨（摘自《天工开物》)水车水碓：利用水的动能舂米新课学习

1.水能的利用：

（2）古代对水能的利用：新课学习（3）水力发电站：人们利用水能发电，修筑拦河坝来提高上游的水位，奔流而下的水的重力势能转化成动能，通过水轮机带动发电机发电。储水越多，上、下水位差越大，水能就越大，能发出的电就越多。新课学习（3）水力发电站：

（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。新课学习2.风能的利用：新课学习

2.风能的利用：

（2）古人对风能的利用：

我国早在2 000多年前就开始利用风能驱动帆船，后来沿海及长江流域地区还出现了利用风能来推动风车做功，带动“龙骨水车”等提取海水制盐或提水灌溉农田。新课学习

2.风能的利用：

（2）古人对风能的利用：

风能也可用来发电，风吹动风车，可带动发电机发电。在风力资源丰富的地区，可同时安装多台风力发电机，组成“风车田”，联在一起供电。新课学习

2.风能的利用：

（3）风能发电：课堂小结学习目标【例题1】如图2024年11月，天舟八号货运飞船成功发射，入轨后成功对接中国空间站天和核心舱，转入组合体飞行。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。变大变大不变【例题2】各种运动项目中都涉及能量及其转化，下列有关说法正确的是（）A．图①，掷出后的铅球到达最高点时动能为零B．图②，蹦床运动员在下落到最低点时动能最大C．图③，射出的箭的动能是由弓的弹性势能转化而来D．图④，运动员起跳时的动能只转化为撑杆的弹性势能C课堂练习学习目标【例题3】同一篮球以不同弧线从A点投向B点。空气阻力不可忽略且大小恒定，则下列说空正确的是（）A．从A点到B点，篮球重力势能的增加量弧线1大于弧线2B．篮球在弧线1和弧线2的最高点的动能都为零C．篮球沿着两条弧线运动，重力势能均一直增大D．若篮球在B点的机械能相等，则在A点的机械能弧线1大于弧线2。D【例题4】据消息，在2023年北斗三号系统将发射3颗备份卫星，让系统可靠性得到进一步增强。如图在某一颗在轨运行的北斗卫星从近地点向远地点运动的过程中，下列说法正确的是（）A．它的动能逐渐减少B．它的动能保持不变C．它的机械能总量增加D．它的机械能总量减少A课堂练习学习目标【例题5】2025年2月，受其他地区的降雨及对流天气的影响，某地局部地区出现冰雹。当冰雹匀速下落时（）A．冰雹的机械能减小 B．冰雹的重力势能增加C．重力对冰雹不做功 D．重力势能全部转化为动能A【例题6】如图是蹦极过程示意图，其中O点为起跳点，A点为弹性绳下端没有人的时候自然下垂的位置，B点为弹性绳对人的拉力和人的重力相等时的位置，C点是下落的最低点，若空气阻力和弹性绳重力忽略不计，在从O到C的过程中下列判断正确的是（）A．从O到A的过程中，相同时间内人的重力做功大小相同B．从O到A的过程中，人的机械能守恒C．从A到C的过程中，人的机械能守恒D．从A到C的过程中，人的动能一直变大B课堂练习【例题7】兴趣小组研