八年級物理全冊 第十章 機械與人 10.6 合理利用機械能 10.6.2 動能與勢能的相互轉化導學課件 滬科版.ppt

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第二課時動能與勢能的相互轉化 新課導思 悠悠球是世界上花式最多 最難 最具觀賞性的手上技巧運動之一 悠悠球上升過程中 動能和勢能如何變化 動能和勢能之間是如何轉化的 目標導學 1 知道動能 重力勢能和彈性勢能統(tǒng)稱為機械能 2 能解釋一些動能和勢能相互轉化的實例 自主預習 1 滾擺在上 下運動過程中 與 在不斷的轉化 2 單擺在左 右運動過程中 與 在不斷的轉化 動能 勢能 動能 勢能 3 當你依靠自身的重力擠壓蹦蹦桿下端的彈簧時 原有的 就以 的形式儲存在彈簧中 躍起時 被釋放出來 幫你向上跳躍 重力勢能 彈性勢能 彈性勢能 知識點一動能和勢能的轉化由滾擺 單擺 蹦蹦桿中能量大小的變化 思考以下問題 1 探究動能和重力勢能之間的轉化 1 滾擺在上升過程中 動能 重力勢能 滾擺在下降過程中 動能 重力勢能 說明了 能和 能可以相互轉化 提示 滾擺在最高點時速度為零 動能為零 相對高度最大 重力勢能最大 到達最低點時速度最大 動能最大 相對高度最小 重力勢能最小 從最高點到達最低點的過程中 重力勢能轉化為動能 從最低點到達最高點的過程中 動能逐漸轉化為重力勢能 參考答案 減小增大增大減小動重力勢 2 單擺中的小球由A到B的過程中 動能 重力勢能 由B到C過程中 動能 重力勢能 說明了 能和 能可以相互轉化 提示 小球從A點運動到B點 重力勢能減小 動能增大 到達B點時動能最大 重力勢能轉化為動能 從B點上升到C點的過程中 動能逐漸減小 重力勢能逐漸增加 動能轉化為重力勢能 說明了動能和重力勢能可以相互轉化 參考答案 增大減小減小增大動重力勢 2 探究動能和彈性勢能之間的轉化 蹦蹦桿在下壓過程中 動能 彈性勢能 蹦蹦桿在上彈過程中 動能 彈性勢能 說明了 能和 能可以相互轉化 提示 蹦蹦桿在下壓時 彈簧形變程度變大 彈性勢能增大 動能減小 動能轉化為彈性勢能 蹦蹦桿在躍起時 彈簧形變程度變小 彈性勢能減小 動能增大 彈性勢能轉化為動能 參考答案 減小增大增大減小動彈性勢 微思考 1 滾擺在上下擺動的過程中 動能最大 重力勢能最大 均選填 最低點 或 最高點 參考答案 最低點最高點 2 滾擺和小球在擺動過程中每次都能上升到原來的最高處嗎 為什么 提示 滾擺和小球在運動的過程中會受到摩擦力的作用 重力勢能和動能在相互轉化的過程中機械能不斷減小 所以不會上升到原來的最高位置 參考答案 不能在能量轉化過程中 一部分機械能轉化為其他形式的能 總的機械能減少 示范題 攀枝花中考 小麗同學在蹦床上運動 她從高處落下后又被彈起的過程中 下列說法正確的是 A 蹦床形變最大時 小麗的重力勢能最小B 蹦床形變最大時 蹦床的彈性勢能最小C 小麗從最高點下落過程中 她的動能和重力勢能均不斷增加D 小麗被彈起后上升過程中 重力勢能轉化為動能 精講精析 本題考查動能和勢能的轉化 由于小麗與蹦床逐漸接觸 即其運動的速度逐漸減小 高度減小 即動能和重力勢能減小 即減小的動能和重力勢能轉化為彈性勢能 蹦床形變最大時 小麗的重力勢能最小 故A正確 在彈性限度內 彈性形變越大 物體具有的彈性 勢能越大 所以蹦床形變最大時 蹦床的彈性勢能最大 故B錯誤 小麗從最高點下落 接觸蹦床前 其質量不變 速度不斷變大 高度不斷減小 所以動能變大 重力勢能變小 接觸蹦床后 蹦床的彈性形變逐漸增大 向上的彈力逐漸增大 在彈力小于重力這段時間內 合力向下 小麗做加速運動 小麗的動能逐漸增大 當彈力大于重力 后 合力向上 小麗做減速運動 小麗的動能逐漸減小 所以在此過程中 小麗的動能先增加后減小 同時 在此過程中小麗的高度不斷減小 所以重力勢能不斷減小 故C錯誤 小麗被彈起后上升過程中 其質量不變 速度變小 高度增加 動能轉化為重力勢能 故D錯誤 答案 A 備選例題 泰州中考 如圖所示 將擺球從A點靜止釋放 擺球在A C兩點間來回擺動 B為最低點 不計空氣阻力 下列說法正確的是 A 從A點到B點 擺球動能增大 機械能增大B 從B點到C點 擺球動能減小 機械能減小C 擺球在擺動過程中所經各點的機械能均相等D 擺球在B點的機械能最大 在A C兩點的機械能最小 精講精析 本題考查機械能及其轉化 從A點到B點 擺球速度增大 高度減小 重力勢能轉化為動能 機械能不變 故A錯誤 從B點到C點 擺球動能減小 重力勢能增大 機械能不變 故B錯誤 不計空氣阻力 擺球在擺動過程中 所經各點的機械能均相等 故C正確 D錯誤 答案 C 微點撥 1 分析動能和勢能相互轉化的步驟 2 判斷機械能是否守恒的方法 1 注意動能和勢能相互轉化過程中的能量損失和補充 如果除重力和彈力外沒有其他外力做功 即沒有其他形式的能量補充或能量損失 則動能與勢能轉化過程中機械能守恒 2 題目中如果有 在光滑斜面上滑動 等字樣 則表示沒有能量損失 機械能守恒 如果有 在斜面上勻速下滑 等字樣 則表示有能量損失 機械能不守恒 知識拓展 游樂場上的翻滾過山車游樂場上的翻滾過山車是一種驚險有趣的游戲 過山車在凌空架起的環(huán)形軌道上滑行 如圖甲所示 所以也叫單環(huán)滑車 軌道最高處距地面32m 最低處幾乎貼地 圓環(huán)直徑15m 整個滑車由6節(jié)小滑車組成 每節(jié)小 滑車可乘坐4人 每個座位上配有安全帶 從滑車啟動到停止僅1分鐘時間 就在這短暫的1分鐘內使人體驗到宇宙飛行的樂趣 這項游戲是根據力學中的機械能守恒以及圓周運動的知識設計的 人們坐上滑車后 由操縱臺控制 首先沿緩坡軌道牽引到32米高處 隨后牽引鉤和滑車自動脫離 這時滑車就沿軌道從32米高處滑下 當滑車到達圓環(huán)頂部時 人會頭朝下 看上去相當危險 擔心人和車會不會掉下來呀 下面我們用圓周運動和機械能守恒的知識來分析這種游戲的物理原理 首先我們分析一下當滑車運動到環(huán)底和環(huán)頂時車中的人的受力情況 如圖乙所示 圖中mg為人所受的重力 N下和N上分別為滑車在底部和頂部時對人的支持力 為使問題簡化 可不考慮摩擦及空氣阻力 我們知道 滑車沿圓環(huán)滑動 人也在做圓周運動 這時人做圓周運動所需的向心力由mg和N提供 用v下表示人在圓環(huán)底部的速度 v上表示人在圓環(huán)頂部的速度 R表示環(huán)的半徑 則 N下 mg 1 N上 mg 2 因為不考慮摩擦及空氣阻力的作用 所以滑車在軌道上各點的機械能守恒 用h表示從高處到環(huán)底的高度 根據機械能守恒定律 對底部和頂部而言存在下列關系 mgh mv2下 3 mgh mv2上 mg 2R 4 把h 32m R 7 5m代入 3 4 式得 v下 25 3m s v上 18 4m s 實際上由于摩擦及空氣阻力的影響 底部和頂部的車速要略小于理論上的計算值 由 1 式可知 N下 mg 就是說 在環(huán)的底部時 滑車對人的支持力比人的體重增大了 這時人對滑車椅子的壓力自然也比體重大 好像人的體重增加了 由于底部的速度較大 所以人的體重要增加好多倍 使人緊壓在椅子上不能動彈 由 2 式可知 在環(huán)的頂部 當重力mg等于向心力時 就可以使人沿圓環(huán)做圓周運動 不掉下來 由mg 可得v上 8 7m s 這就是說 滑車要安全通過頂點 有8 7m s的速度就足夠了 而從前面的計算知道 滑車通過頂點時的速度是v上 18 4m s 比8 7m s大得多 所以滑車和人一定能安全地通過頂點 絕對安全 不必擔心 教材圖片 考點闡釋 命題點動能和勢能的轉化與守恒 滾擺在上 下運動的過程中 當它在最高處時 能最大 當它到達低處時 能最大 若滾擺每次上升都能達到相同的高度 那么它在運動過程中 能不變 答案 重力勢動機械 命題點動能和勢能的轉化 小朋友玩蹦蹦桿 依靠自身的重力擠壓蹦蹦桿下端的彈簧時 小朋友的重力勢能 彈簧的彈性勢能 躍起時 小朋友的重力勢能 彈簧的彈性勢能 均選填 增大 減小 或 不變 答案 減小增大增大減小