初中物理人教版（2024）八年级下册机械能及其转化教学演示课件ppt

这是一份初中物理人教版（2024）八年级下册机械能及其转化教学演示课件ppt，共24页。PPT课件主要包含了预习检测，重力势，举一反三，课本练习，题型1机械能守恒，变式训练，考点机械能及其转化等内容，欢迎下载使用。
知识点1 机械能及其转化
1.定义 动能、重力势能和弹性势能统称为机械能。2.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。3.机械能的转化
1.下列过程中属于将动能转化为重力势能的是（ ） A.弯弓将箭射出 B.上紧发条的闹钟指针转动 C.电梯匀速上升 D.人造卫星从近地点运行至远地点
A.拉开弓把箭射出去是弹性形变恢复原状,弹性势能减小,箭从静止到最大速度离弦而去,质量不变,速度变大,动能变大,这个过程是弹性势能转化为动能的过程;B.上紧发条的闹钟指针转动,是弹性势能转化为动能;C.电梯匀速上升,质量不变,速度不变,动能不变,高度增加,重力势能增加,动能没有转化为重力势能D.人造地球卫星在近地点时动能最大,重力势能最小,在远地点时动能最小,重力势能最大,故人造卫星从近地点运行至远地点过程中,动能转化为重力势能。
2.下列关于机械能及其转化的说法，正确的是（ ） A.弯弓射出箭时，箭的动能转化为弓的弹性势能 B.上紧发条的闹钟指针转动时，动能转化为弹性势能 C.雨滴下落时，动能转化为重力势能 D.人造卫星从近地点运行至远地点时，动能转化为重力势能
A.弯弓射箭,弓的弹性势能转化为箭的动能;B.上紧发条的闹钟指针转动时,把发条储存的弹性势能转化为指针的动能;C.雨滴下落时,质量不变,高度减小,重力势能减少,速度越来越快,动能增大,雨滴的重力势能转化为动能;D.人造卫星从近地点运行至远地点时,质量不变,速度减小,动能减小,高度增加,重力势能增加,卫星的动能转化为重力势能。
3.“神舟十七号”载人飞船返回舱接近地面时，反推发动机点火，返回舱减速下降，安全降落在着陆预定区域。在此过程中，对于返回舱能量变化描述正确的是（ ）A.动能减小, 重力势能减小, 机械能不变B.动能不变, 重力势能减小, 机械能减小C.动能减小, 重力势能增加, 机械能不变D.动能减小, 重力势能减小, 机械能减小
返回舱着陆过程中,返回舱的质量不变,速度减小,动能减小;高度降低,重力势能减小;机械能为物体动能与势能的总和,动能减小,重力势能减小,所以返回舱的机械能是减小的。
载人航天器加速下降, 质量不变, 速度变大, 动能增大, 高度降低, 重力势能减小。 由于存在空气阻力, 所以机械能减小。
例1 如图所示是正在加速下降的载人航天器，在此过程中,对其机械能的变化情况，下列分析正确的是( )A.动能增大，重力势能减小，机械能不变B.动能减小，重力势能增大，机械能不变C.动能增大，重力势能增大，机械能增大D.动能增大，重力势能减小，机械能减小
例2 弧形轨道ab段光滑，bc段粗糙，小球从a点经最低点b运动至 c点。从a到b的过程中，小球 能转化为 能，经过b点时，小球 能最大，从b到c的过程中，小球的机械能 (选填“增大”“减小”或“不变 )。
因为ab段光滑, 从a到b的过程中, 小球的质量不变, 高度降低, 速度增大, 重力势能转化为动能; b点位置最低, 由能量守恒定律可知, b点处小球的动能最大; 因为bc段粗糙, 所以从b到c的过程中, 小球需要克服摩擦阻力做功, 机械能减小。
例3 现在许多商店和宾馆都安装了弹簧门，弹簧门在被推开后能自动关闭。关于门在自动关闭过程中能的转化的说法，正确的是( )A.弹簧的动能转化为门的势能B.弹簧的弹性势能转化为门的动能C.门的势能转化为弹簧的动能D.门的动能转化为弹簧的弹性势能
弹簧门被推开后自行关闭的过程中, 弹簧恢复原状, 它的弹性势能转化成门的动能。
1-1 如图是皮球在弹跳过程中的频闪照片，A、B两点等高，则皮球从A点运动到B点，机械能 (选填“增大”“不变”或“减小”)，皮球在A点的速度 (选填 “大于”“等于”或“小于”)在B点的速度。
皮球在不断弹跳的过程中,由于空气阻力的作用,机械能不断减小。 A、B两点等高,小球质量不变,所以重力势能相同。而小球的机械能在减小，所以小球在A点的速度大于在B点的速度。
1-2 如图，一轻质弹簧左端固定在竖直墙壁上，右端与一物块接触 (不连接)，物块在A处时弹簧处于原长，水平面不光滑。现缓慢推动物块将弹簧压缩至 O 点，松手后物块被向右弹出，最终停在B点。则下列说法正确的是( )A.物块速度最大的位置在A点左侧B.刚松手瞬间弹簧对物块的力大于物块对弹簧的力C.从 O 点运动到A点过程中，物块的动能不断增加D.物块向右运动过程中，弹簧的弹性势能完全转化为物块的动能
A、C.O到A过程中,弹力逐渐减小, 故物块速度最大的位置在A点左侧弹力大小等于摩擦力处,从O点运动到A点过程中,物块的动能先增大后减小;B.根据牛顿第三定律,作用力和反作用力总是大小相等、 方向相反,弹簧对物块的力和物块对弹簧的力就是一对相互作用力,所以,刚松手瞬间,弹簧对物块的力一定等于物块对弹簧的力;D.物块向右运动过程中,弹簧的弹性势能逐渐减小,由于摩擦力的存在,没有完全转化为物块的动能。
知识点2 水能和风能的利用
自然界的流水和风都是具有大量机械能的天然资源。水力发电中水能转化为电能；风力发电中风能转化为电能。
从高处向低处摆动的过程中, 重力势能减小, 动能增大, 重力势能转化为动能; 从低处向高处摆动的过程中, 重力势能增大, 动能减小, 动能转化为重力势能。
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？
A到B的过程中, 重力势能转化为动能; B到C的过程中, 动能转化为重力势能;C到D的过程中, 重力势能转化成动能。
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)。
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。
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。
罐子从斜面滚下后又返回。开始时，罐子和铁块在重力作用下都将沿斜面向下运动。向下运动时，罐子滚动，铁块沿斜面向下做直线运动且相对罐子静止。由于罐子和橡皮筋捆绑在一起，在罐子和铁块的共同作用下，橡皮筋会被卷紧，它的弹性势能持续增加。当橡皮筋卷紧到一定程度时，整个装置的运动速度将会减小。当罐子和铁块的动能和重力势能全部转化为橡皮筋的弹性势能时，整个装置速度为零。此时，橡皮筋要恢复原状，其弹性势能会转化为罐子的动能和重力势能，所以罐子会再沿斜面向上滚动。
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?
例1 滑板是深受青少年喜欢的一项体育运动。如图是半圆形滑台和运动员姿势的简化示意图。运动员在滑台A处由静止自由下滑，不计摩擦和空气阻力，仅依靠滑行过程中运动员姿势的自然 (不用力) 变化，最有可能滑到滑台C处的是( )
不计摩擦和空气阻力, 则运动员在整个过程中机械能守恒;A、 C :若运动员站立着或全蹲着从A开始滑行, 到达半圆形滑台另一侧最高位置B点时, 若是站立着或全蹲着, 则此时重力势能等于A点的重力势能, 动能为零, 所以运动员不会继续向前滑行,就不会到达C点; B:若运动员站立着从A开始滑行, 到达半圆形滑台另一侧最高位置B点时, 若是全蹲着, 则此时重力势能小于A点的重力势能, 则部分重力势能转化为动能,动能此时不为零, 所以运动员会继续向前滑行, 就可能会到达 C 点; D:若运动员全蹲着从A开始滑行, 到达半圆形滑台另一侧最高位置 B 点时, 也应该是全蹲着 (前后两次重力势能相等, 动能均为零), 因为若是站着到达或者半蹲着到达 B 点, 则运动员在B点的重力势能大于初始的A点(违反机械能守恒定律)
A:0~t0过程中,绳子拉力F先小于运动员的重力,后大于运动员的重力,所以速度先变大后变小;B:当运动员静止时,重力等于拉力,由题图可知,最后运动员受到的拉力为 0.6F0 ;C:t0时刻,拉力大于重力,所以此时运动员处于非平衡状态;D:运动员做蹦极运动整个过程中克服阻力做功,机械能减小。
1-1 某运动员做蹦极运动，所受绳子拉力 F 的大小随时间 t 变化的情况如图所示(将蹦极过程近似为在竖直方向的运动)，根据图象可知( )A.0~ t0 过程中速度大小的变化情况是先变大后不变B.运动员的重力大小为 时刻运动员处于平衡状态D.整个过程中运动员的机械能不变
题型2 动能和重力势能的相互转化
例2 2023年7月28日，第31届世界大学生夏季运动会在成都隆重开幕。如图是我国运动健儿在跳高比赛中的场景。关于跳高运动员的能量，下列结论正确的是( )A.助跑过程中，动能保持不变B.助跑过程中，机械能总量保持不变C.起跳后的上升过程中，重力势能增大D.越过横杆后的下降过程中，动能保持不变
A:动能的大小与物体的质量和运动速度有关, 助跑过程中, 人体的质量不变, 速度增大, 所以动能变大; B:动能和势能统称为机械能, 助跑过程中, 速度增大, 动能变大, 势能不变, 机械能变大; C:重力势能与物体的质量和高度有关, 起跳后的上升过程中, 质量不变, 高度升高, 重力势能变大; D:动能的大小与物体的质量和运动速度有关, 越过横杆后的下降过程中, 人体的质量不变, 速度增大, 所以动能变大。
2-1 原地纵跳摸高是同学们经常玩的游戏，如图所示。下列关于游戏过程的分析正确的是( )A.在离地前的起跳过程中,地面对人的支持力大于人对地面的压力B.在离地前的起跳过程中,地面对人的支持力小于人对地面的压力C.在离地后的上升过程中,人的动能转化为重力势能D.在落地前的下降过程中,人的动能减少, 重力势能增加
A、B:在离地前的起跳过程中,地面对人的支持力和人对地面的压力是一对相互作用力,大小相等;C:离地后上升过程,动能转化为重力势能;D:在落地前的下降过程中,人的动能增加,重力势能减小。
题型3 动能和弹性势能的相互转化
例3 小华利用橡皮筋和钩码制作了如下图所示的“魔罐”。在水平地面上用手将它推出，滚动一段时间后，它能自动折返。“魔罐”被推出后向前滚动的过程中( )A.动能转化为弹性势能B.弹性势能转化为动能C.重力势能转化为弹性势能D.弹性势能转化为重力势能
“魔罐” 被推出后向前滚动的过程中, 速度变小, 动能转化为橡皮筋的弹性势能; “魔罐” 向回滚动, 橡皮筋的弹性势能转化为动能; “魔罐” 滚动的过程中, 质量不变, 高度不变, 重力势能不变。
典例1 如下图所示，从A点沿水平桌面滚落的小球运动轨迹如虚线所示，C、F两点等高，D为小球与水平地面的接触点，不计空气阻力，下列说法正确的是( )A.小球在C点和F点的机械能相等B.小球在C点和F点的动能相等C.小球从E点到F点的过程中，机械能变小D.小球在E点的动能不为零
A、B：小球从C点运动到F点的过程中, 由于物体与地面发生碰撞, 且上升的最高点E点低于B点, 机械能有损失, 小球在C点的机械能大于在F点的机械能; 由图知 C、 F 两处等高, 小球的重力势能相同, 所以小球在C点动能大于F点的动能; C：小球从E点到F点过程中, 不计空气阻力, 重力势能转化为动能, 机械能守恒; D：小球在E点时, 在水平方向有一定的速度, 动能不为零。
典例2 如下图所示，海天同学将小球由a点静止释放，小球在管道内沿abcd运动，ab段和bc段内壁光滑，cd段内壁粗糙，a点略高于c点，b点与d点等高。 下列说法正确的是( )A.从a到c的过程中，小球重力势能不变B.小球在c、d两点的动能可能相等C.从a到d的过程中，小球运动到d点时，动能最大D.从a到d的过程中，小球机械能守恒
A:由题知, ab段和bc段内壁光滑, cd段内壁粗糙, a点略高于c 点, b点与d点等高, 即在abcd这一段路径中b、d两点的高度最低; 从a到c的过程中, 高度先降低后增大, 小球重力势能先变小后变大;B:cd过程中小球受摩擦阻力的作用, 可能做匀速运动, 且小球的质量不变, 根据动能的影响因素可知, 小球在 c、d 两点的动能可能相等; C:小球从a到d的过程中, ac过程中小球不受摩擦力, 其机械能不变, 小球下降到最低点时速度最大, 其动能最大, cd 过程中有摩擦力, 小球的机械能会逐渐减小, 所以在等高的b、d两点相比, 在b点时小球的动能最大; D:从a到c的过程中, 小球机械能守恒, cd过程机械能减小。
外太空没有空气阻力, 卫星在绕地运动过程中机械能守恒, 当卫星从近地点向远地点运动时, 卫星质量不变, 所处高度增加, 重力势能增加, 故动能减小, 运动的速度减小, 动能转化为重力势能
典例3 如图所示，人造地球卫星沿椭圆轨道绕地球运行，当卫星从近地点向远地点运动的过程中( )A.速度增大B.动能转化为重力势能C.机械能增大D.重力势能减小