沪科版（2024）八年级全册（2024）第四节 机械能转化及其应用获奖教学课件ppt

这是一份沪科版（2024）八年级全册（2024）第四节 机械能转化及其应用获奖教学课件ppt，文件包含104机械能转化及其应用初中物理八年级全一册同步教学课件沪科版2024pptx、104机械能转化及其应用教学设计docx、104机械能转化及其应用练习含答案解析docx、104机械能转化及其应用练习docx等4份课件配套教学资源，其中PPT共42页， 欢迎下载使用。
1.知道机械能及其守恒的条件，能举例说明动能与势能的相互转化，能解释与机械能转化有关的现象；2.具有保护环境、节约资源、促进可持续发展的责任感。
1.能从做功的视角认识能量，知道机械能会转化为其他形式的能量，机械能守恒是一种理想状态。2.能通过水能和风能利用的实例，体会能量的转化；能欣赏我国古人关于能量转化的技术成就。
看一看 想一想你喜欢荡秋千吗？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？
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。
一 机械能的相互转化 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。
一 机械能的相互转化 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。
一 机械能的相互转化 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？ 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。
一 机械能的相互转化 2.动能和势能的转化： （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。
一 机械能的相互转化 2.动能和势能的转化： （1）动能和重力势能的相互转化： 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？
一 机械能的相互转化 2.动能和势能的转化： （1）动能和重力势能的相互转化： 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B→C升高 增大 变小 减小C→B降低 减小 变大 增大 B→A升高 增大 变小 减小
一 机械能的相互转化 2.动能和势能的转化： （1）动能和重力势能的相互转化： 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。
一 机械能的相互转化 2.动能和势能的转化： （1）动能和重力势能的相互转化： ⑤交流反思： 从我们还发现，摆球每次上升的高度都比前一次要低一些，这说明摆球的机械能减少了一些，这是由于受到空气阻力等因素影响，摆球的部分机械能转化为其他形式的能量了。 也就是，如果只有动能和势能相互转化，则机械能总和不变。
一 机械能的相互转化 2.动能和势能的转化： （1）动能和重力势能的相互转化： 牛刀小试：请同学们用课桌上的器材，完成滚摆实验，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。
一 机械能的相互转化 2.动能和势能的转化： （1）动能和重力势能的相互转化： 牛刀小试：滚摆实验。 高度重力势能 速度 动能 能的转化下降降低 减小 变大 增大 上升升高 增大 变小 减小 也就是，滚摆在摆动过程中，动能和重力势能可以相互转化。
一 机械能的相互转化 2.动能和势能的转化： （2）动能和弹性势能的相互转化： ①实验器材及装置图：斜面、钢球、弹簧、支架等。
一 机械能的相互转化 2.动能和势能的转化： （2）动能和弹性势能的相互转化： 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？
一 机械能的相互转化 2.动能和势能的转化： （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
一 机械能的相互转化 2.动能和势能的转化： （2）动能和弹性势能的相互转化： ④实验结论： 动能和弹性势能在一定条件下可以相互转化。
（3）动能、重力势能和弹性势能相互转化：
一 机械能的相互转化 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？ 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。 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。
一 机械能的相互转化 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）
一 机械能的相互转化 3.机械能守恒： （2）人造地球卫星的机械能转化： 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。
一 机械能的相互转化 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？
一 机械能的相互转化 4.迷你实验室： 小制作——抛掷装置 （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。
一 机械能的相互转化 5.学科综合： 杜绝高空抛物 倡导文明生活 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。
二 机械能的应用 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。
二 机械能的应用 1.水能的利用： （2）古代对水能的利用：古人很早就开始利用水能（图10-21），通过水流冲击水轮转动来汲水、磨粉、碾压谷物等。
二 机械能的应用 1.水能的利用： （2）古代对水能的利用：古人很早就开始利用水能（图10-21），通过水流冲击水轮转动来汲水、磨粉、碾压谷物等。
二 机械能的应用 1.水能的利用： （3）水能发电站：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（图10-22）。储水越多，上、下水位差越大，水能就越大，能发出的电就越多。
二 机械能的应用 2.风能的利用： （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。
二 机械能的应用 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。
二 机械能的应用 2.风能的利用： （3）风能发电：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。
动能、重力势能和弹性势能统称为机械能
机械能守恒：如果只有动能和势能相互转化，机械能的总和不变
机械能的应用：水能、风能发电等
动能和重力势能可以相互转化（物体的运动速度和高度位置发生改变）
动能和弹性势能可以相互转化（物体的速度改变且发生弹性形变）
弹性势能和重力势能可以相互转化（物体发生弹性形变和高度位置的变化）
【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。
【解析】[1]在加速升空过程中，货物舱的质量不变，速度变大，货物舱的动能变大。[2]在加速升空过程中，货物舱的质量不变，高度变大，货物舱的重力势能变大。[3]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，重力势能不变，则核心舱在轨运行时动能不变，所以，核心舱在轨运行时动能不变，因而空间站内部处于稳定状态。
【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
【解析】A．动能与质量和速度有关，掷出后的铅球到达最高点时仍有水平方向的速度，动能不为零，故A错误；B．蹦床被压缩到最低点时，蹦床的弹性形变程度最大，弹性势能最大，动能最小，故B错误；C．弓由于发声弹性形变而具有弹性势能，射出的箭的动能由弓的弹性势能转化而来，故C正确；D．运动员起跳时，自身的动能一部分转化为竿的弹性势能，另一部分转化为运动员的重力势能，故D错误。故选C。
【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。
【解析】A．重力势能与质量和高度有关，从A点到B点，弧线1与弧线2两种情况下，篮球的质量不变，增加的高度相同，所以篮球重力势能的增加量相等，故A错误；B．篮球在弧线1和弧线2的最高点时，虽然竖直方向的速度为零，但在水平方向上仍然有一个速度，因此动能都不为零，故B错误；C．篮球上升时，重力势能增加，篮球下落时重力势能减小，整个过程重力势能先增大后减小，故C错误；D．由图可知，篮球通过弧线1运动的路程较大，克服空气阻力做功消耗的机械能较多，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，故D正确。
【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
【解析】卫星从近地点向远地点运动的过程中，质量不变，高度变大，重力势能变大。卫星运动时，只受重力作用，机械能守恒，增大的重力势能是动能转化而来，所以动能减小，故A正确，BCD错误。故选A。
【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
【解析】AB．当冰雹匀速下落时，冰雹的质量不变，速度不变，高度减小，所以冰雹的动能不变，重力势能减小，机械能减小，故A符合题意，B不符合题意；C．当冰雹匀速下落时，冰雹在重力的方向上移动了距离，重力对冰雹做功，故C不符合题意；D．冰雹下落过程中，克服阻力做功，且动能不变，重力势能减小，重力势能全部转化为内能，故D不符合题意。故选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
【解析】A．从O到A的过程中，人做加速运动，所以相同时间内人通过的路程越来越大，则重力做功也越来越多，故A错误；B．不考虑空气阻力，从O到A的过程中，只有人的重力做功，故人的机械能守恒，故B正确；C．从A到C的过程中，人的机械能转化为弹性绳的弹性势能，且弹性绳的形变量一直变大，所以弹性绳的弹性势能一直变大，故人的机械能一直变小，故C错误；D．A到B的过程中，绳的弹力小于人的重力，合力向下，人的动能逐渐增大，B到C的过程中，绳的弹力大于人的重力，合力向上，人的动能逐渐减小，故D错误。故选B。
【例题7】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？
【解析】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。