【物理】机械能转化及其应用课件 2025-2026学年沪科版八年级全一册物理

第十章功与机械能第四节机械能转化及其应用情景导入思考：滚摆在上升过程中，它的动能和势能如何变化？减小的能去哪里了？增加的能又从哪来？能量是否能从一种形式转化为另一种形式呢？点击图片播放视频合作探究探究点一机械能的相互转化荡秋千时闭上眼睛，那种时高时低的感觉如同在飞，你知道在荡秋千的过程中小孩具有哪些能量吗？这些能量是怎样变化的呢？提出问题如图所示是小刚在玩弹弓的情境，小刚用形变的橡皮条将“子弹”弹射出去的过程中，具有哪些能量？这些能量是怎样变化的？

从以上的两个实例中，你能够发现能量的变化有什么规律？

根据上节所学的知识，回答上面两个情境中的物体所具有的能量，并分析出每一个阶段中能量的变化情况和能量变化的规律。交流讨论A→B过程中具有的能量是势能和动能，其中能量的变化是重力势能减小，动能增大；B→C过程中具有的能量是动能和势能，其中能量的变化是重力势能增大，动能减小。ABC

把荡秋千的过程转化为如图所示的图片:橡皮条将“子弹”射出的过程中，橡皮条具有弹性势能，“子弹”具有动能，橡皮条的弹性势能减小，“子弹”的动能增大。

在某一阶段能量的变化中，一种能量在减小的同时，另一种能量在增大。动能和势能的相互转化做中学如图所示，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？点击播放视频归纳总结

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=动能+势能势能动能+保持不变你迷实验室小制作——抛掷装置材料：橡皮筋、薄木板、瓶盖。参照左图，制作一个抛掷小球的装置。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？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。杜绝高空抛物倡导文明生活知识延伸动能和势能转化的应用：

城市铁路车站的设计方案如图所示，进站的轨道都与站台构成一个缓坡，就是利用了动能和势能的相互转化。这样设计的好处是什么？

如图所示，我们看杂技演员从高处跳下落在蹦床上，又被弹起的过程中是利用了动能和势能的相互转化。

如图表示撑竿跳高运动的几个阶段：助跑、撑竿起跳、越横杆。在这几个阶段中也是利用了能量的转化。过山车中的物理知识乘坐过山车是一项富有刺激性的娱乐活动。那种风驰电掣、有惊无险的快感令不少人着迷。如果你对物理学感兴趣，那么在乘坐过山车的过程中不仅能够体验到冒险的快感，还有助于理解力学定律。实际上，过山车的运动包含了许多物理学原理，人们在设计过山车时巧妙地运用了这些原理。如果能亲身体验一下由能量守恒、加速度和力交织在一起产生的效果，那感觉真是妙不可言。这次同物理学打交道不用动脑子，只要收紧你的腹肌，保护好肠胃就行了，当然，如果你受身体条件和心理承受能力的限制，无法亲身体验过山车带来的种种感受，你不妨站在一旁仔细观察过山车的运动和乘坐者的反应。材料拓展在刚刚开始时，过山车的小列车是靠一个机械装置的推力推上最高点的，但在第一次下行后，就再也没有任何装置为它提供动力了。事实上，从这时起，带动它沿着轨道行驶的唯一的“发动机”将是重力势能，即由重力势能转化为动能、又由动能转化为重力势能，这样一种不断转化的过程构成的。第一种能，即重力势能是物体因其所处位置而自身拥有的能量，是由于它的高度和地球的引力相互作用而产生的。对过山车来说，它的重力势能在处于最高点时达到了最大值，也就是当它爬升到“山丘”的顶峰时最大。当过山车开始下降时，它的重力势能就不断地减少（因为高度下降了），但能量不会消失，而是转化成了动能，也就是运动的能量。不过，在能量的转化过程中，由于过山车的车轮与轨道的摩擦而产生了热量，从而损耗了少量的机械能（动能和重力势能）。这就是为什么要设计成随后的小山丘比开始时的小山丘要低的原因：过山车已经没有上升到像前一个小山丘那样的高度所需要的机械能了。过山车最后一节小车厢是过山车赠送给勇敢的乘客最为刺激的礼物。事实上，下降的感受在过山车的尾部车厢最为强烈。因为最后一节车厢通过最高点时的速度比过山车头部的车厢要大，这是由于重力作用于过山车中部的重心的缘故。这样，乘坐在最后一节车厢的人就能快速地达到和跨越最高点，从而产生一种要被抛离的感觉，因为重心正在加速向下。尾部车厢的车轮是牢固地扣在轨道上的，否则在到达顶峰附近时，小车厢就可能脱轨甩出去。车头部的车厢情况就不同了，它的重心在“身后”，在短时间内，它虽然处在下降的状态，但是它要“等待”重心越过高点被重力推动。到达“疯狂之圈”时，沿直线轨道行进的过山车突然向上转弯。这时，乘客就会有一种被挤压到轨道上的感觉，因为这时产生了一种表观的离心力。事实上，在环形轨道上由于铁轨与过山车相互作用产生了一种向心力。这种环形轨道是略带椭圆形的，目的是“平衡”引力的制动效应。当过山车达到圆形轨道的最高点时，事实上它会慢下来，但如果弯曲的程度较小，这种现象会减弱。一旦过山车走完了它的行程，机械制动装置就会非常安全地使过山车停下来。减速的快慢是由气缸来控制的。合作探究探究点二机械能的应用水能和风能是自然界中丰富的机械能资源。水能水的流动风能空气的流动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。点击图片播放视频1.水能的利用古代对水能的利用水的重力势能转化成动能，通过水轮机带动发电机发电，可以将水的机械能转化为电能，再通过输电线送到用电地区。水力发电2.风能的利用风把风筝吹到天空，对风筝做了功风使小风车飞转，对风车做了功风具有机械能。点击图片播放视频我国早在2000多年前就开始利用风来驱动帆船航行。古代对风能的利用风力发电的能量转化：风能→风车叶片的动能→电能点击图片播放视频：风力发电原理风力发电

水力发电机工作时是将水的势能（或机械能）转化为电能；风力发电机工作时是将空气的动能（或机械能）转化为电能。目前节约能源、开发新能源是人类面临的重大课题，而风能和水能是自然界中最常见的环保能源。这两种能源都有着广阔的发展前景。归纳总结水力发电风力发电课堂小结机械能转化及其应用机械能动能机械能的应用重力势能弹性势能相互转化水力发电风力发电随堂检测1.跳伞运动员在空中匀速下落的过程中，其动能、势能、机械能是否变化？请具体说明。跳伞运动员在空中匀速下落的过程中，质量不变，速度不变，因而动能不变；高度降低，所以重力势能减小；机械能等于动能与势能之和，因此机械能减小。2.三峡水库修建大坝提高水位差是为了增加水的________能。高处的水奔流而下时_____能转化为________能。重力势重力势动3.据报道，一个鸡蛋从十几层楼落下可能伤及行人，从二十几层楼落下会危及行人的生命。由此可知，重力势能与__________________有关，在鸡蛋的下落过程中，重力势能转化为________。物体所处的高度动能4.兴趣小组研讨火车站进站段铁路工程的设计。小明提交了图(a)所示的设计方案示意图，小兰提交了图(b)所示的设计方案示意图。从节能角度考虑，你选择哪个设计方案？为什么？选择小兰提交的设计方案。理由：根据动能与重力势能的转化可知，小明提交的设计方案中，火车进站时下坡，这一过程中有一部分重力势能转化为车的动能，会使车速提高，难以刹车，所以该方案不合理。小兰提交的设计方案中，火车进站时上坡，将动能转化为重力势能，车速减小，既便于刹车，出站时还可以将储存的重力势能转化为动能，节省能源，所以该方案合理。5.怎样向地板抛乒乓球，才能使它弹跳到高于原来抛球的位置？说明选择这种抛法的理由。用力向下抛乒乓球，使球抛出时具有一定的动能。理由：忽略空气阻力，根据机械能守恒，乒乓球弹跳到原来抛出的位置时仍有一定的动能，还能继续向上运动，到达最高点时的重力势能等于乒乓球抛出时的重力势能和动能之和，因此这样做能使乒乓球弹跳到高于原来抛球的位置。6.你荡过秋千吗？请定性分析荡秋千过程中动能和势能是如何转化的。在荡秋千时，从高处荡向低处的过程中，高度降低，重力势能减小，速度增大，动能增大，重力势能转化为动能；从低处荡向高处的过程中，高度升高，重力势能增大，速度减小，动能减小，动能转化为重力势能。7.*在玩蹦蹦杆时，小明依靠自身的重力挤压蹦蹦杆下端的弹簧。当他跃起时，弹性势能被释放出来，帮助小明向上跳跃。请分析此过程中机械能是