11.4第4节　机械能及其转化.DOCVIP

第4节机械能及其转化

eq\a\vs4\al(学习目标)

1．理解动能和势能的转化。

2．了解机械能守恒。

3．了解水能和风能的利用。

eq\a\vs4\al(学习内容一)

机械能及其转化

自主预习

1．重力势能与弹性势能统称为势能，动能与势能统称为机械能。

2．动能和势能的转化：动能和势能之间可以相互转化，动能可以转化为势能，势能也可以转化为动能。

3．手持粉笔头高高举起。问题：

(1)被举高的粉笔具不具有能量？为什么？

具有能量，因为它可以对外界做功。

(2)当粉笔头下落路过某一点时，粉笔头具有什么能量？

此时既有重力势能，又有动能。

(3)分析比较在该位置和起始位置，粉笔头的重力势能和动能各有什么变化？

重力势能减少，动能增加。

合作探究

观察滚摆的运动，并思考动能和势能的变化：

实验1：滚摆实验

(1)释放摆轮时，摆轮在最高点处于静止状态，此时摆轮只具有重力势能，没有动能。摆轮下降时其高度降低，重力势能减少；摆轮旋转着下降；而且越转越快，其动能越来越大。摆轮到最低点时，速度最快，动能最大；其高度最低，重力势能最小。在摆轮下降的过程中，其重力势能逐渐转化为动能。

(2)仿照摆轮下降过程的分析，得出摆轮上升过程中，摆轮的动能和势能的变化情况。

实验2：单摆实验

(1)将摆绳一端挂在黑板上边，使单摆在黑板前，平行于黑板摆动，在黑板上记录摆球运动路线中左最高点A、右最高点C和最低点B的位置。

(2)分析单摆实验：

①小球从A摆到B的过程中是重力势能转化为动能；

②从B点摆到C点的过程中是动能转化为重力势能；

③小球在B点动能最大，在A(或C)点动能最小；

④小球在A(或C)点重力势能最大，在B点重力势能最小。

学习点拨

1．在动能和势能的相互转化过程中，必定有动能和势能各自的变化，而且是此增彼减。

2．动能的增减变化，要以速度增减来判断。

3．重力势能的增减变化，要以物体离地面高度的增减变化来判断。

4．判断弹性势能的增减，要根据弹性形变大小的变化来判断。

巩固练习

1．把上紧发条的玩具车放置在水平桌面上，玩具车由静止开始加速跑动，此过程中玩具车能量的变化情况是(A)

A．弹性势能减小，动能增大

B．弹性势能减小，动能减小

C．弹性势能增大，动能增大

D．弹性势能增大，动能减小

eq\a\vs4\al(学习内容二)

机械能守恒

自主预习

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。

合作探究

实验：用绳子把一个铁锁悬挂起来。把铁锁靠近自己的鼻子，稳定后松手，头不要动。铁锁向前摆去又摆回来，铁锁摆回时会碰到自己的鼻子吗？如果只有动能和势能的转化，为什么没有碰到鼻子？机械能总量怎样变化了？

铁锁运动要克服空气阻力，消耗一部分机械能，机械能总量减小，铁锁回不到原来的高度，所以不会碰到鼻子。

学习点拨

机械能守恒定律：如果只有动能和势能相互转化，机械能的总和是不变的(守恒的)。

巩固练习

1．某同学荡秋千时，在他从高处摆向低处的过程中，其动能逐渐变大，势能逐渐变小。

2．玩“过山车”是一项非常惊险刺激的娱乐活动。如图所示，过山车时而从轨道的最低点D上升到最高点A，时而从最高点A飞驰而下。过山车在运动过程中，若不计能量损失，只有动能和势能的相互转化。下列说法正确的是(B)

A．A点机械能小于B点机械能

B．D点动能最大，A点势能最大

C．D点动能最大，A点机械能最大

D．A点势能最大，机械能最大

eq\a\vs4\al(学习内容三)

水能和风能的利用

自主预习

1．自然界的流水和风都是具有大量机械能的天然资源。

2．让水流冲击水轮转动，用来汲水、磨粉、发电。

3．风吹动风车，可以带动发电机发电。

合作探究

1．人们为什么修筑拦河坝提高上游水位来进行水力发电？

2．在风能的利用中，风能可以转化为哪些其他形式的能量？

学习点拨

拦河坝使上游的水位提高，这样水的重力势能增加，水的重力势能可以转化为水的动能，带动水轮机转动，水轮机再带动发电机发电。

巩固练习

1．关于水能的利用，以下说法错误的是(D)

A．水轮机是利用水流的动能转动起来的

B．水的动能越多，水轮机能做的功越多

C．河流上游的水位越高，水的势能越大，势能转化成的动能也越大

D．水轮机应安装在水坝前的上游处

2．关于风能，下列说法中，不正确的是(C)

A．风能不污染环境B．风能不便于贮存

C．风能很稳定D．风能利用起来很简单