机械能及其转化 2024-2025学年人教版物理八年级下学期.pptxVIP

11.4机械能及其转化

同学们有体验过这些项目吗？尝试说一下，在运动的过程中动能和势能是怎样变化的。

把一个铁锁用绳子悬挂起来，将铁锁拉到你的鼻子附近，稳定后松手，铁锁向前摆去(图11.4-1)你认为铁锁摆回时会打到你的鼻子吗?图11.4-1摆动的铁锁

松手后，铁锁离你而去，且速度的大小不断变化，到达左侧最高点后，铁锁又向你运动，接近你的鼻子之后，又会离你而去，循环往复。在这个过程中，铁锁的运动快慢在变化，说明动能在发生变化。同时，铁锁的高度也在变化，说明铁锁的重力势能也在发生变化。图11.4-1摆动的铁锁

但铁锁并不会碰到你的鼻子，这是什么原因呢?

机械能及其转化在物理学中，把动能、重力势能和弹性势能统称为机械能(mechanicalenergy)。

例如，飞行中的飞机为它在运动而具有动能，又因为它处于高空而具有重力势能，把这两种能量加在一起，就可以得到它的总机械能。

一个苹果从高处下落，高度变小了，它的重力势能变小了；另外，苹果的速度越来越大，说明苹果的动能变大了。这说明，苹果的重力势能转化成了它的动能。

图11.4-2蹦床运动弯弓射箭时，弓的弹性势能转化成了箭的动能；蹦床运动员从高处落下(图11.4-2)，在与蹦床床面将要接触时，具有一定的动能，与蹦床床面接触后，床面发生弹性形变，运动员的动能转化成蹦床的弹性势能。也就是说，动能和势能可以相互转化。

1.观察滚摆的运动(图11.4-3甲)，讨论滚摆在运动过程中动能和势能是如何转化的。甲滚摆的运动在图11.4-3甲中，滚摆下降时，它的重力势能越来越小，动能越来越大，重力势能转化为动能。滚摆上升时，它的动能越来越小，重力势能越来越大，动能转化为重力势能。

2.如图11.4-3乙所示，分析小球在摆动过程中动能和势能的相互转化。乙小球从A点摆动到C点在图11.4-3乙中，小球从A点下落到B点，重力势能逐渐转化成动能，到最低点B时动能最大，之后又从B点上升到C点，动能逐渐转化成重力势能。

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。

图11.4-1摆动的铁锁节前“问题”栏目中，在运动过程中铁锁的动能和重力势能相互转化，但它们的总和不变(忽略空气阻力)。所以，铁锁在摆回时，不会打到鼻子。

水能和风能的利用地球上，海水朝夕涨落，江河日夜奔腾；有时微风拂面，有时狂风劲吹。从能量的角度看，自然界的流水和风都是具有大量机械能的天然资源。我们的祖先很早就开始利用水能和风能了。让水流冲击水轮转动，用来汲水、磨粉；靠风力鼓起帆来推动船航行。到19世纪人类开始利用水能发电。

图11.4-4水电站剖面图人们修筑拦河坝来提高上游的水位，在坝底安装水轮机。将发电机装在水轮机的上面，并把它们的轴连接在一起，由水轮机带动发电机发电(图11.4-4)。一定量的水，上、下水位差越大水的重力势能越大，能发出的电就越多。

风能也可以用来发电，风吹动风车，带动发电机发电。在风力资源丰富的地区，可以同时安装几十台到几百台风力发电机，组成“风车田”，联网供电。

抽水蓄能电站在生产生活中，人们用电的情况时常会发生变化。有时电力系统发出的电无法得到使用，电网又没办法储存，既造成大量的浪费，又影响供电系统的安全。如图11.4-5所示，抽水蓄能电站建有上、下两座水库，两座水库互通，水流双向运行。

抽水蓄能电站利用电力负荷低谷时的电能抽水至上水库，在电力负荷高峰期再放水至下水库，进行发电。图11.4-5天荒坪抽水蓄能电站

这样的抽水蓄能电站可以提升电力系统的灵活调节能力，具有调峰、填谷、储能等功能，能提高电网运行的稳定性，为实现新能源安全可靠替代传统能源、推动绿色低碳发展提供条件。因此，抽水蓄能电站也被称为“超级充电宝”。当前，我国抽水蓄能电站技术已处于世界先进水平。截至2022年年底，已建的抽水蓄能电站总装机容量为4579万千瓦，居世界首位。

?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?从高处摆向低处：动能增大，重力势能减小；从低处摆向高处：