四 机械能及其转化
人教版新教材同步教学课件
第十一章 功和机械能
1. 理解动能和势能的 相互转化
2、能解释一些有关动能、重力势能、弹性势能相互转化的简单物理现象.
3.了解什么是机械能.机械能守恒规律.
学习目标
能量的分类
为什么溜溜球在松手后能够不停的上下运动呢?
滚摆实验
观察实验，分小组讨论以下问题：
滚摆在最高点静止，它具有_____能。
摆轮下降过程中，重力势能变___, 动能变___。
摆轮下降到最低点时，转速如何，动能如何，高度如何，重力势能如何？
实验1：滚摆实验
重力势能
动能
摆轮在下降过程中能量如何转化？
重力势能
动能
摆轮在上升过程中能量又如何转化？
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分组抢答下列问题
学生观察滚摆实验.抢答：
（1）滚摆在最高点时，高度最_____，速度最______，此时，滚摆的重力势能_____，动能_____；
（2）下落过程中，高度变_____，重力势能变_____，速度变______，动能变______，_____能转化______能；
（3）滚摆在最低点时，高度最______，速度最_____，此时，滚摆的重力势能_____，动能______；
（4）上升过程中，高度变_____，重力势能变_____，速度变_____，动能变______,______能转化_____能；
学情展示
1、上升：速度 ，高度 ， 动
能 ，重力势能 ， 能转
化为 能。
2、下降：速度 ，高度 ，动
能 ，重力势 能 ， 能
转化为 能。
变慢
变高
变小
变大
动
动
重力势
重力势
变快
变低
变大
变小
结论:动能和重力势能可以相互转化.
2、学生观察单摆实验.分组抢答：
从最高点到最低点的过程中，____能转化____能.从最低点到最高点的过程中，_____能转化_____能.
学情展示

分析A、B、C三点间的能量转化过程。
A
B
C
实验2：单摆实验
分小组做单摆实验，自己通过实验来研究动能和势能的转化。
单摆
小球从A到B：
速度加大，动能增加；高度减少，势能减少。
从B到C：
速度减少，动能减少；高度增加，势能增加。
通过滚摆和单摆实验，我们可以得出什么结论？
结论：重力势能和动能是可以相互转化的。
思考：列举日常生活中关于动能与重力势能相互转化的事例。
发生弹性形变的玻璃钢杆能够把这位运动员高高弹起，说明了什么？
动能和弹性势能可以相互转化吗？
事例：竖直悬挂的弹簧下端挂有一个重物，松手后，重力作用下重物向下运动，弹簧伸长一定长度后又反弹。

分析能的转化过程。
结论：
动能和重力势能可以相互转化
动能和弹性势能可以相互转化
动能和势能可以相互转化
动能和势能相互转化：
（1）动能的增减变化要以速度的增减来判断。
（2）重力势能的增减变化要以物体离地面高度的变化来判断。
（3）弹性势能的增减要根据形变大小的变化来判断。
（4）动能和势能的相互转化过程中，必定有动能和势能各自变化，而且一定是此增彼减。
只有动能和势能相互转化，机械能的总和不变
机械能守恒定律：
能量的单位——焦耳
由于能量和做功联系很紧密，做功的过程就是能量转换的过程，物体做功越多，说明一种能量转换成另一种能量就越多，所以能的单位和功的单位是一样的，也是焦耳。
而且能量是不可能凭空产生或者凭空消失的，只是由一种形式的能量转换成了另一种形式的能量。
机械能的转换
观察粉笔的下落情况
粉笔下落时，速度越来越大，高度却越来越低。这说明了粉笔下落时它的动能越来越大，重力势能却越来越小。也就是说，动能在增大，重力势能在减小，减小的重力势能就转换成为了动能。
滚摆
蹦蹦杆（跳跳棒）
开始释放摆轮时，摆轮在最高点静止，此时摆轮只有重力势能，没有动能。摆轮下降时，它的高度降低，重力势能减少；摆轮旋转着下降；而且越转越快，它的动能越来越大。摆到最低点时，转动最快，动能最大；它的高度最低，重力势能最小。也就是说，摆轮下降的时候重力势能转换为了动能；反之，上升时，动能转换为了重力势能。
蹦蹦杆在使用的时候也涉及到了能量的转换．例如，人在蹦蹦杆上，往下运动时，高度下降，速度减慢，弹簧的形变增大，这说明了整个过程中，重力势能减少，动能减少，弹性势能增大，也就是动能和重力势能转换为了弹性势能．反之，蹦蹦杆向上运动的时候，就是弹性势能转换为了动能和重力势能．
想想做做
1.铁锁摆回时会碰到你的鼻子吗？这其中是否有其他能量的转化？
2.假设没有阻力,会怎么样呢?
机械能守恒
如果只有动能和势能的互相转化，机械能的总和就不变，也就是说，机械能是守恒的。
或者说，机械能守恒的条件是，不计任何阻力。（即只有重力对物体做功）
同学们独立、认真阅读课本P72水能和风能的利用及科学世界内容思考：
（1）建水电站为什么要修拦河坝？
（2）风吹动风车转动，发生了怎样的能量转化？
（3）人造卫星从远地点向近地点运动时动能、势能如何变化？
（4）人造卫星从近地点向远地点运动时动能、势能如何变化？
请同学们先自学，然后小组互学，再分组展示；
学习指导
人造地球卫星运行过程中动能与势能的转化
远地点
近地点
3、人造地球卫星
1、卫星绕地运行时，同时具有动能和重力势能。
2、运行轨道是椭圆，存在近地点和远地点
3、卫星在运行过程中，机械能守恒。
4、在远地点时，重力势能最大，动能最小；在近地点时，重力势能最小，动能最大。
乒乓落地又弹起，你发现了什么？
现象分析：
静止时，具有重力势能
下落过程中，既具有重力势能，又具有动能，
落地瞬间，动能转化为弹性势能，球被反弹回去
上升过程中，动能转化为重力势能
整个过程中，机械能总量保持不变
思考：
1.当卫星从远地点向近地点运动时，它的势能，动能，速度如何变化？当卫星从近地点向远地点运动时，它的势能，动能，速度又如何变化？
2.卫星在近地点的动能最 ，势能最 ；在远地点的动能最 ，势能最 。
大
小
小
大
4、水电站
古代木制的水轮：流水冲击水轮，用来磨粉、碾谷等。
流水的动能转化成水轮的动能。
4、水轮机带动发电机转动，水轮机动能转化成电能，被输送到运方。
1、拦河坝，提高上游水位，增加水的重力势能。
3、流水冲击水轮机转动，流水动能转化成水轮机的动能。
2、水流流过导管，水的重力势能转化成水的动能。
重力势能——水的动能——水轮机动能——电能
5、潮汐发电站
涨潮时，海水冲击水轮，水轮带动发电机转动。（海水动能—水轮机动能—电能）
退潮时，海水冲击水轮机转动，水轮机再带动发电机转动。（海水动能—水轮机动能—电能）
6、风力发电站
风车安装在高铁架上端的水平轴上，轴可以随风转动。风吹动风车转动，带动发电机或其他机器工作。
风能—风车动能—电能
巩固提升
练习
1、弹簧门在推开以后能自己关闭，从能的转化来说明这一过程。
2、说明下列过程中机械能的转化：
(1)雪橇从山坡上滑下来。
（2）炮弹从炮口斜向上射出，又落回到远处地上。
（3）演员从高处下落在蹦床上，又被弹起。
（4）方形木块将弹簧紧压在墙壁上，松开手后，木块被弹出的过程。