初中第1节 功和机械能课文ppt课件

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1、知道动能和势能在一定条件下可以相互转化;2、能对生活中能量转化现象进行简单分析;3、知道机械能的概念;4、理解机械能守恒的含义及条件。
拉到高处的过山车具有重力势能，当它从高处沿轨道飞驰而下时，储存的重力势能被释放出来，转化为动能，从而让人产生惊心动魄的感觉。那么，势能和动能在转化时遵循什么规律?
1）如图2.1-16所示，用细绳把摆锤悬挂起来，将摆锤拉到某一高度后释放。在摆锤向下摆动的过程中，重力势能如何变化?动能如何变化?在摆锤摆过中点向上摆动的过程中，重力势能如何变化?动能如何变化?
摆锤下降： 重力势能转化为动能，到达最低点时，动能最大。摆锤上升： 动能转化为重力势能，到达最高点时，重力势能最大。
2）如图2.1-17所示，把一个滚摆悬挂起来。用手捻动滚摆，使悬线缠在轴上，将滚摆升高到最高点，然后放手。在滚摆下降的过程中，重力势能如何变化？动能如何变化？当滚摆上升的过程中，重力势能如何变化？动能如何变化？
滚摆下降： 重力势能转化为动能，到达最低点时，动能最大。滚摆上升： 动能转化为重力势能，到达最高点时，重力势能最大。
视频：滚摆运动中能量变化
3）如图2.1-18所示，把金属小球放在A处，然后让它沿轨道滚下，观察小球的滚动过程。小球在A、B、C、D各点具有什么形式的能量？小球在滚动过程中能量如何转化？
A点：小球具有重力势能 B点：小球具有动能 C点：小球具有动能和重力势能 D点：小球具有运动和重力势能 小球从A运动到B的过程中，重力势能减小，动能增大;小球B运动到C过程中，动能减小，重力势能增大;从C运动到B过程中，重力势能减小，动能增大;从B运动到D过程中，动能减小，重力势能增大。
一、动能和重力势能的转化： 1、一定条件下，动能和重力势能可相互转化。 1）自由落体运动：物体从一定高度自由下落时，重力势能转化为动能; 2）抛体运动：物体被抛出后，上升阶段动能转化为重力势能，下降阶段重力势能又转化为动能; 3）滑滑梯：从滑梯顶端滑到底端时，重力势能减少，动能增加; 4）蹦床：人站在蹦床上跳起并落下时，重力势能和动能之间会发生多次相互转化; 5）滚摆（单摆）运动：摆锤（摆球）在最高点时具有重力势能，下降时势能转化为动能，上升时动能又转化为势能。 6）滑雪运动：从山坡上滑下时，重力势能转化为动能; 7）瀑布：瀑布从高处流下时，重力势能逐渐转化为动能。
实验中，摆锤和滚摆每次上升的高度都在减小，最后会停在最低点。那么，机械能为什么会减少呢?
滚摆和滚摆上升时，动能逐渐转化为重力势能，但由于存在空气阻力、摩擦等，所以转化过程中有一部分机械能转化为热能（内能）而散失了，故总的机械能减少。 若不考虑能量损失，则减少的动能等于增加的重力势能。 即，如果没有空气阻力，摆锤和滚摆每次都会上升到原来的高度。
1）将弹簧平放在水平桌面上，弹簧一端固定，另一端紧连一个木块，观察木块是否会运动。 2）用手压缩弹簧约2cm，当手松开后，观察木块的运动情况， 3）用手压缩弹簧约5cm，当手松开后，观察木块的运动情况。
松手后，木块向右弹出，滑行一段距离;
松手后，木块向右弹出，滑行更远;
说明： 弹性势能可转化的为动能。
2、动能和弹性势能也可以相互转化： 物体的动能和弹性势能也可以相互转化。例如， 当压缩弹簧时，弹簧就储存了弹性势能，放手后弹簧的弹性势能转化为木块运动的动能。 撑杆跳高运动员起跳后，他的身体不断上升，撑杆剧烈弯曲，动能转化为运动员的重力势能和撑杆的弹性势能;当运动员越过横杆下落的过程中，他的重力势能又被转化为动能。
二、机械能守恒：1、机械能： 动能和势能统称为机械能。2、机械能守恒： 大量事实表明，动能和势能可以相互转化。如果只有动能和势能的相互转化，机械能的总量就保持不变，机械能守恒。3、机械能守恒的条件： 只有重力或弹力对物体做功的条件下(或者不受其他外力的作用下），机械能守恒才成立。
4、伽利略斜面实验： 小球一旦从斜面滚下，它将会继续滚上另一个斜面。如果没有摩擦力，不管斜面乙、丙比斜面甲陡些还是缓些，小球总是会滚到斜面乙上的B处或斜面丙上的C处，而B处或C处离桌面的高度与小球出发点A处的高度相同。这样看起来，小球好像“记住”了其起始高度。事实上小球“记住”的是与起始高度相联系的能。其实，小球沿斜面滚下时，小球的势能逐渐减小，动能逐渐增大，在滚上另一斜面时，小球的动能逐渐减小，势能逐渐增大，在没有阻力的情况下，小球的机械能是守恒的。
5、动能和势能相互转化的应用： 1）撑杆跳高： 撑杆跳高运动员在起跳前进行一段助跑，获得大量的动能。起跳后，他的身体不断上升、撑杆剧烈弯曲，动能转化为运动员的重力势能和撑杆的弹性势能。当上升到一定高度时、撑杆的形变最大。此后、弹性势能不断释放，促使运动员不断上升，同时重力势能不断增加，如图2.1-21所示。当运动员越过横杆下落的过程中，他的重力势能又被转化为动能。
2）水力发电： 在水力发电站，被大坝拦住的上游水积蓄了大量的势能。当这些水通过坝中的水管向低处流动时，势能转化为动能。而流动的水冲击水轮机的叶轮，又将动能传递给水轮机，进而带动发电机发电，转化为电能，如图2.1-22所示。
图2.1-23为人造卫星沿椭圆轨道绕地球运动的示意图。卫星离地球中心最近的点叫作近地点，离地球中心最远的点叫作远地点。那么，卫星从近地点运动到远地点的过程中，它的动能和势能如何变化?速度大小又是如何变化的?
卫星从近地点运动到远地点过程中，动能减小，重力势能增加;速度逐渐减慢。
例1、 下列现象属于重力势能转化为动能的是( ) A. 水从高处落下 B. 从地面上弹起的皮球 C.爆竹腾空而起 D. 在水平地面上匀速行驶的汽车
例2、 下列物体运动过程中，动能转化为重力势能的是( )A. 汽车沿斜坡向下运动 B. 汽车在水平公路上匀速行驶C. 投出的篮球在向上运动 D. 热气球匀速向上运动
例3、 直升飞机在空中匀速下降的过程中，下列说法正确的是( )A. 直升飞机的动能不变，机械能也不变B. 直升飞机的重力势能减小，机械能也减小C. 直升飞机的动能转化为重力势能D. 直升飞机的重力势能转化为动能
例4、 如图所示，斜面与水平面在M点相连，弹簧左端固定在竖直墙壁上，N点是弹簧自然伸长的位置。斜面与水平面光滑，忽略空气阻力。当物块从斜面上P点由静止滑下，与弹簧碰撞后若又返回到P点。则下列描述错误的是（ ）A．物块从M向P运动过程中，机械能减少B．物块从N向M运动过程中，动能不变C．物块从P向M运动过程中，重力势能减少D．弹簧被压缩最短时，弹簧的弹性势能最大
例5、 如图所示，在竖直平面内用轻质细线悬挂一个小球，将小球拉至A点，使细线处于拉直状态，由静止开始释放小球，不计摩擦和空气阻力，小球可在A、F、B三点间来回摆动，小球从A点摆到F点球的动能和重力势能如何转化 ；当小球摆到F点时，受到的力______（选填“是”或“不是”）平衡力；当小球摆到B点时，细线恰好断开，则小球将沿______方向运动。
重力势能转化为动能  
2.1 功和机械能（4）1、动能和势能统称为机械能;2、动能和势能一定条件可相互转化; 1）动能与重力势能相互转化： 物体上升：动能减小，重力势能增加，速度减小; 物体下落：重力势能减小，动能增加，速度增大; 2）动能和弹性势能相互转化： 发生弹性形变：动能减小，弹性势能增大; 形变恢复原状：弹性势能减小，动能增大;3、机械能守恒：动能和势能转化过程中，若没有阻力，则机械能总量保持不变。 适用条件：只有重力或弹力对物体做功的条件下(或者不受其他外力的作用下）。