11.4 机械能及其转化 课件（内嵌视频）2025-2026学年人教版物理八年级下册

11.4机械能及其转化人教版八年级下册第十一章功和机械能01知道动能、势能统称为机械能；动能和势能可以相互转化；能解释与机械能转化有关的现象，认识水能、风能；知道机械能及守恒的条件。02通过对滚摆和单摆的实验观察，推理得出机械能守恒的条件；类比各种机械能转化实例，有运用机械能转化与守恒的观点分析力学问题的意识。03通过观察和实验，探究动能和势能相互转化的规律。04知道机械能与生活的联系，初步建立能源的可持续发展观念；通过了解人类科学理论成果，培养探索精神、创新思想和促进人类社会与自然和谐发展的优良品德。学习目标把一个铁锁用绳子悬挂起来，将铁锁拉到你的鼻子附近，稳定后松手，铁锁向前摆去。你认为铁锁摆回时会打到你的鼻子吗？问题在这个过程中，铁锁的运动快慢在变化，说明动能在发生变化。同时，铁锁的高度也在变化，说明铁锁的重力势能也在发生变化。但铁锁并不会碰到你的鼻子，这是什么原因呢？在物理学中，把动能、重力势能和弹性势能统称为机械能。机械能高空飞行的飞机具有动能和重力势能把这两种能量（动能和势能）加在一起，就可以得到它的总机械能。一、机械能及其转化机械能的转化动能和势能可以相互转化。想想做做1.观察滚摆的运动，讨论滚摆在运动过程中动能和势能是如何转化的。一、机械能及其转化在图甲中，滚摆下降时，它的重力势能越来越

，动能越来越

，

转化为

。滚摆上升时，它的动能越来越

，重力势能越来越

，

转化为

。甲小大重力势能动能小大动能重力势能想想做做2.观察单摆的摆动，分析小球在摆动过程中动能和势能的相互转化。一、机械能及其转化在图乙中，小球从A点下落到B点，

能逐渐转化成

能，到最低点B时动能最大，之后又从B点上升到C点，

能逐渐转化成

能。乙ACB重力势动动重力势动能和弹性势能的转化如图所示，请同学们根据所学内容分析讨论皮球在下落过程中、接触地面发生弹性形变过程中、恢复原状过程中和上升过程中动能、重力势能和弹性势能是如何变化的？下落时：高度减小，速度增大重力势能减小动能增大转化接触地面时：速度减小，弹性形变增大弹性势能增大动能减小转化恢复原状时：速度增大，弹性形变减小弹性势能减小动能增大转化皮球上升时：速度减小，高度增加重力势能增大动能减小转化一、机械能及其转化机械能守恒大量研究结果表明，如果只有动能和势能相互转化，尽管动能、势能的大小会变化，但动能和势能的总和不变，或者说，机械能是守恒的。机械能守恒的条件：只有动能和势能的相互转化，而没有机械能与其他形式的能的相互转化。（即忽略摩擦阻力造成的能量损失，所以机械能守恒也是一种理想化的物理模型，在物理学中常常出现“光滑的表面”、“不计空气阻力”、“不计摩擦”等文字描述，表示没有摩擦阻力，机械能是守恒的）对机械能守恒的理解一、机械能及其转化机械能守恒时，动能和势能中一种形式的能量减少，另一种形式的能量必然增加，机械能的总和保持不变。用机械能守恒及其转化解释一些现象——人造地球卫星

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。卫星在远地点时势能最大，当它从远地点向近地点运动时，势能

，动能

，速度也增大。卫星在远地点时动能最大，当卫星从近地点向远地点运动时，动能

，势能

，速度也减小。一、机械能及其转化减小增大减小增大用机械能守恒及其转化解释一些现象——铁锁为何砸不到人？分析：在运动过程中铁锁的动能和重力势能相互转化，但它们的总和不变（忽略空气阻力）。所以，铁锁在摆回时，不会打到鼻子。注意：实际上是存在空气阻力的，所以铁锁的机械能并不守恒，逐渐变小，最终停下来。节前“问题”栏目中，用绳子把一个铁锁悬挂起来。把铁锁拉到自己的鼻子附近，稳定后松手，铁锁向前摆去。铁锁摆回时为什么不会打到你的鼻子？一、机械能及其转化机械能不守恒的一些事例过山车运行过程中车与轨道之间有摩擦力，还受到空气的阻力，机械能并不守恒，机械能转化为内能，在不给其他动力的情况下，过山车最终会停下来。①A→B过程，

转化为

；②B→C过程，

转化为

；③C→D过程，

转化为

。一、机械能及其转化重力势能动能动能动能重力势能重力势能机械能不守恒的一些事例机械能不守恒时的大小变化的判断：机械能=动能+势能神州19号返回舱匀速下落时，动能

，重力势能

，机械能

，不守恒。神州20号发射时是加速上升的，动能

，重力势能

，机械能

，不守恒。一、机械能及其转化不变减小减小变大变大变大水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。水能的大小由流量、流速和水位差决定。二、水和风能的利用

将水的机械能转化成电能。修筑拦河坝提高上游水位，坝底装水轮机，发电机装在水轮机上面，它们的轴连接在一起，水轮机带动发电机发电。水能发电对水能的利用水磨磨粉水碓舂米水车汲水水车汲水二、水和风能的利用风能空气在流动过程中所具有的机械能叫做风能。风能的大小由风速和流动空气的质量决定。对风能的利用利用风能的帆船二、水和风能的利用利用风能发电抽水蓄能电站科学世界在生产生活中，人们用电的情况时常会发生变化。有时电力系统发出的电无法得到使用，电网又没办法储存，既造成大量的浪费，又影响供电系统的安全。如图11.4-5所示，抽水蓄能电站建有上，下两座水库，两座水库互通，水流双向运行。抽水蓄能电站利用电力负荷低谷时的电能抽水至上水库，在电力负荷高峰期再放水至下水库，进行发电。这样的抽水蓄能电站可以提升电力系统的灵活调节能力，具有调峰，填谷，储能等力能，能提高电网运行的稳定性，为实现新能源安全可靠替代传统能源，推动绿色低碳发展提供条件。因此，抽水蓄能电站也被称为"超级充电宝"当前，我国抽水蓄能电站技术已处于世界先进水平。截至2022年年底，已建的抽水蓄能电站总装机容量为4579万千瓦，居世界首位。课堂小结动能和势能机械能及其转化机械能：动能、重力势能和弹性势能统称为机械能。动能和重力势能可以相互转化；动能和弹性势能在一定条件下可以相互转化。机械能守恒：如果只有动能和势能相互转化，尽管动能、势能的大小会变化，但动能和势能的总和不变，或者说，机械能是守恒的。水能和风能的利用水能：流动的水具有机械能。水能发电站将水的机械能转化成电能。风能：空气在流动过程中具有机械能。风能发电站将风的机械能转化成电能。抽水蓄能电站具有调峰、填谷、储能等功能。1、某同学荡秋千时，在他从高处摆向低处的过程中，其动能和重力势能是如何变化的?在他从低处摆向高处的过程中，其动能和重力势能是如何变化的?练习与应用-----------------------------------------解析：该同学随秋千从高处向低处摆动过程中，质量不变，高度减小，速度增大，故重力势能减小，动能增大，重力势能转化为动能；该同学随秋千从低处向高处摆动过程中，质量不变，高度增大，速度减小，故重力势能增大，动能减小，动能转化为重力势能。2、跳台滑雪运动中，运动员从助滑开始，直到下落至着陆坡的运动过程中经过了各个不同的位置，如图11.4-6所示。请分析运动员在这个过程中各阶段的能量转化情况(不考虑摩擦和空气阻力).练习与应用-----------------------------------------解析：AB：重力势能转化为动能；BC：动能转化为重力势能；CD：重力势能转化为动能。3、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?说明这种抛法的理由。练习与应用-----------------------------------------解析：用力向下；若乒乓球自由下落，由于空气阻力的作用，乒乓球最终弹回来时的机械能总量会减小，不会回到原来的位置。若要使它高于原来抛出的位置，应通过外力使它一开始就具有较多的机械能，小球此时的机械能大于抛出点的重力势能，弹到原点后仍具有动能，还可以上向运动，故应用力向下抛。4、在一个罐子的盖和底各开两个小洞。将小铁块用细绳绑在橡皮筋的中部穿入罐中，橡皮筋两端穿过小洞用竹签固定(图11.4-7)。做好后将它从不太陡的斜面滚下。观察有什么出人意料的现象。怎样解释看到的现象?练习与应用-----------------------------------------解析：罐子从斜面滚下后又返回；重力势能，动能与弹性势能的相互转化；铁罐不太陡的斜面上滚下的过程中，铁罐先由慢到快，后由快到慢滚到最低点，上面一段滚动主要是重力势能减小，铁