1、机械能及其转化机械能及其转化第四节第四节神舟五号飞船在太空中遨游神舟五号飞船在太空中遨游神舟七号卫星发射瞬间神舟七号卫星发射瞬间机械能机械能动能动能重力势能重力势能弹性势能弹性势能势势 能能机械能：我们把动能和势能统称为机械能。机械能机械能=动能动能+势能势能机械能机械能动能动能势能势能重力势能重力势能弹性势能弹性势能1定义：定义：动能、势能统称为机械能。动能、势能统称为机械能。一、机械能一、机械能2能量关系：能量关系：物体具有机械能的总量等于动能、势物体具有机械能的总量等于动能、势能两种能量之和。能两种能量之和。PKEEE动能：物体由于运动具有的能叫做动能。动能：物体由于运动具有的能叫做动能
2、。（质量、（质量、运动速度）运动速度）重力势能：物体由于被举高重力势能：物体由于被举高而具有的能叫做重力势能。而具有的能叫做重力势能。（高度、质量）（高度、质量）弹性势能：物体由于发生弹性弹性势能：物体由于发生弹性形变而具有的能叫弹性势能。形变而具有的能叫弹性势能。（弹性形变大小）（弹性形变大小）势势 能能观察动能与势能的相互转化2机械能守恒机械能守恒:如果如果没有摩擦力等阻力没有摩擦力等阻力，当只有动能和势能互相转化当只有动能和势能互相转化时，机械能总量保持不变，机械能是守恒的。时，机械能总量保持不变，机械能是守恒的。机械能机械能=动能动能+势能势能势能势能 动能动能+二、机械能的二、机械能
3、的转化及守恒转化及守恒1机械能的转化:动能和势能能够相互转化。保持不变保持不变ABC1 1、摆球向下摆动过程中、摆球向下摆动过程中,重力势能变小重力势能变小,速度变大，摆锤的速度变大，摆锤的动能变动能变大大,摆锤的摆锤的重力势能转化为动能重力势能转化为动能一一、单摆单摆动能和重力势能的转化动能和重力势能的转化ABC2、当摆球过中点向上运动过程中、当摆球过中点向上运动过程中,速度变小速度变小,摆球的摆球的动能变小动能变小,重力势能变大重力势能变大，摆球的，摆球的动能转化为重力势动能转化为重力势能能结论结论:动能动能和和重力势能重力势能可以可以相互转化相互转化.说明：在理想情况下，说明：在理想情况
4、下，A、C等高。等高。但实际情况下，每次上升的高度但实际情况下，每次上升的高度都比上次要低。都比上次要低。(原因是存在空气阻力原因是存在空气阻力)h活动：观察小球的摆动活动：观察小球的摆动高度高度重力重力势能势能速度速度动能动能A点点 最高最高 最大最大 0 0B点点 最低最低 最小最小 最大最大 最大最大C点点 最高最高 最大最大 0 0A至至B 减小减小减小减小增大增大增大增大B至至C 增大增大增大增大减小减小减小减小ABCA-BB-CC-BB-A重力势能转化为动能重力势能转化为动能重力势能转化为动能重力势能转化为动能动能转化为重力势能动能转化为重力势能动能转化为重力势能动能转化为重力势能
5、势能最大动能为零动能最大势能最小势能最大动能为零1 1、动能和重力势能相互转化、动能和重力势能相互转化滚摆旋转着上升，越滚摆旋转着上升，越转越转越慢慢，此此过程过程动动能转化为能转化为重力势重力势能能。若是旋转若是旋转着下降呢？着下降呢？二二、滚摆滚摆动能和重力势能的转化动能和重力势能的转化滚摆滚摆初始态初始态最低点最低点最高点最高点 观察滚摆的运动，想想滚摆在运动过程中动能观察滚摆的运动，想想滚摆在运动过程中动能和势能是如何变化的？和势能是如何变化的？想想做做想想做做二、滚摆的动能和重力势能的转化二、滚摆的动能和重力势能的转化1 1，滚摆旋转向上运动过程中，滚摆旋转向上运动过程中，动能减小动
6、能减小，重力势能增大，动能转化为重力势能重力势能增大，动能转化为重力势能2 2，滚摆旋转向下运动过程中，滚摆旋转向下运动过程中，重力势能减小重力势能减小，动能增大动能增大，重重力势能转化为动能力势能转化为动能 结论结论:动能动能和和重力势能重力势能可以可以相互转化相互转化.说明：在理想情况下。每次应上升到原来的高说明：在理想情况下。每次应上升到原来的高度但实际情况下，每次上升的高度都比上次要度但实际情况下，每次上升的高度都比上次要低。低。(原因：存在阻力原因：存在阻力)1、滚摆（单摆）：KE动能：势能：PE最高点时：最小。最大，KPEE最小。最大，PKEE下降时：重力势能减小，动能增大，重力势
7、能转化为动能。上升时：动能减小，重力势能增大，动能转化为重力 势能。最低点时：2、皮球落地：下降:()着地形变：()恢复形变：()上升：()二、滚摆的动能和重力势能的转化二、滚摆的动能和重力势能的转化通过以上两个实验可以说明什么通过以上两个实验可以说明什么?动能和重力势能可以相互转化。动能和重力势能可以相互转化。既然动能与重力势能之间可以相互既然动能与重力势能之间可以相互转化，那么动能与弹性势能之间能转化，那么动能与弹性势能之间能否相互转化？如果能，请你举出一否相互转化？如果能，请你举出一个动能和弹性势能相互转化的例子。个动能和弹性势能相互转化的例子。（二）动能和弹性势能的转化（二）动能和弹性
8、势能的转化拉开的弓把箭射出去的过程拉开的弓把箭射出去的过程中，弓的中，弓的弹性势能减小弹性势能减小，箭，箭的的动能增大动能增大，弓的，弓的弹性势能弹性势能转化为箭的动能转化为箭的动能.1，铁球压缩弹簧过程中，铁球的，铁球压缩弹簧过程中，铁球的动能减小动能减小，弹簧的，弹簧的弹性势能增大弹性势能增大，动能转化为弹性势能动能转化为弹性势能（二）（二）动能和弹性势能的转化动能和弹性势能的转化2，弹簧恢复过程中，弹簧的，弹簧恢复过程中，弹簧的弹性势能减小弹性势能减小，铁球的，铁球的动能增大动能增大，弹性势能弹性势能转化为动能转化为动能结论：动能和弹性势能可以相互转化动能和弹性势能可以相互转化女子射箭冠
9、军女子射箭冠军 张娟娟张娟娟女子双人三米板冠军女子双人三米板冠军 郭晶晶、吴敏霞郭晶晶、吴敏霞女子撑杆跳冠军女子撑杆跳冠军伊辛巴耶娃伊辛巴耶娃二、动能与弹性势能的转化二、动能与弹性势能的转化北京奥运会蹦床冠军北京奥运会蹦床冠军 何雯娜何雯娜何雯娜何雯娜蹦蹦床比赛精床比赛精彩瞬间彩瞬间议一议议一议二、动能与弹性势能的转化二、动能与弹性势能的转化1、运动员从空中下落时：重力势能转化为、运动员从空中下落时：重力势能转化为动能；动能；2、落在蹦床上使蹦床变形：动能转化、落在蹦床上使蹦床变形：动能转化为弹性势能；为弹性势能；3、蹦床把人弹起：弹性势能转化为动、蹦床把人弹起：弹性势能转化为动能；能；4、人
10、继续上升：动能转化为重力、人继续上升：动能转化为重力势能。势能。（重力势能（重力势能动能动能弹性势能弹性势能动能动能重力势能）重力势能）蹦床蹦床2.分析皮球在下落过程中，物体动能、势能的转化。分析皮球在下落过程中，物体动能、势能的转化。高度减小高度减小速度增大重力势能减小重力势能减小动能增大动能增大转 化（1）皮球下落：）皮球下落：（2）皮球接触地面：）皮球接触地面：开始发生弹性形变，弹性势能逐渐增大。向下的开始发生弹性形变，弹性势能逐渐增大。向下的速度变小，动能减小。这时是动能转化为弹性势能。速度变小，动能减小。这时是动能转化为弹性势能。动能减小动能减小弹性势能增大弹性势能增大转 化速度减小
11、速度减小形变增大（3）皮球在恢复原状的过程中）皮球在恢复原状的过程中：弹性形变程度变小，向上的速度变大。弹性形变程度变小，向上的速度变大。动能增大动能增大弹性势能减小弹性势能减小转 化形形变变减减小小速度增大速度增大（4）皮球上升时：）皮球上升时：高度增大高度增大速度减小速度减小重力势能增大重力势能增大动能减小动能减小转 化分析整个过程，皮球能分析整个过程，皮球能量的转化是：量的转化是：动能动能重力势能重力势能弹性势能弹性势能总结：总结：分析皮球从手中落下又弹起的过程中的能量的转化。分析皮球从手中落下又弹起的过程中的能量的转化。皮球落向地面时，皮球落向地面时，能转化为能转化为 能；撞击地板能；
12、撞击地板时，时，能转化为能转化为 能，恢复形变（未离开能，恢复形变（未离开地面）向上弹起时，地面）向上弹起时，转化为转化为 能，离开地能，离开地面向上弹跳时，面向上弹跳时，能转化为能转化为 能。能。动动动动动动弹性势能弹性势能弹性势弹性势重力势重力势动动重力势重力势结论：结论：动能动能和和重力势能重力势能可以相互转化可以相互转化动能动能和和弹性势能弹性势能可以相互转化可以相互转化动能动能和和势能势能可以相互转可以相互转化化只有只有动能动能和和势能势能相互转化，机械能的相互转化，机械能的总和不变总和不变机械能守恒定律机械能守恒定律：（没有能量消耗和补充）：（没有能量消耗和补充）物体的物体的动能动
13、能与与势能势能可以相互转化。可以相互转化。动动能能重力势能重力势能弹性势能弹性势能 势势 能能图中的过山车具有什么能？图中的过山车具有什么能？过山车为什么能够不断地翻滚？过山车为什么能够不断地翻滚？如图所示，请分如图所示，请分析人在最高点、最析人在最高点、最低点和中部位置时，低点和中部位置时，重力势能和动能的重力势能和动能的大小及其相互转化。大小及其相互转化。思考与讨论思考与讨论过山车从高处到低处过山车从低处到高处动能动能重力势能重力势能重力势能重力势能动能动能观察与思考 跳水时，为什么跳水时，为什么要猛压跳板？人离要猛压跳板？人离开跳板时动能从哪开跳板时动能从哪里来？人起跳的高里来？人起跳的
14、高度由什么决定？度由什么决定？思考与讨论思考与讨论把悬挂的单摆锁拉近自己的把悬挂的单摆锁拉近自己的鼻子处静止，松开手后，摆鼻子处静止，松开手后，摆锁向前摆去，接着又反向摆锁向前摆去，接着又反向摆回来，你原地不动，锁会打回来，你原地不动，锁会打到你的鼻子吗到你的鼻子吗?自己实际试一自己实际试一下，想一想这是为什么？下，想一想这是为什么？动手做一做动手做一做思考：思考：1.铁锁摆回时会碰到你的鼻子吗？铁锁摆回时会碰到你的鼻子吗？2.假设没有阻力假设没有阻力,会怎么样呢会怎么样呢?如果如果没有摩擦等阻力没有摩擦等阻力，只有，只有势能和动能的相互势能和动能的相互转化，机械能的总和保持不变，机械能是守恒
15、的转化，机械能的总和保持不变，机械能是守恒的。不能不能 在这个实验里，铁锁的动能和势能在不断转换。在转化过程中，在这个实验里，铁锁的动能和势能在不断转换。在转化过程中，机械能的总量有什么变化吗？机械能的总量有什么变化吗？有有 因为有摩擦等阻力，机械能会逐渐减小，这时机械能是因为有摩擦等阻力，机械能会逐渐减小，这时机械能是 守恒的。部分守恒的。部分机械能机械能转化为转化为 。不不内能内能 跳伞运动员在空中跳伞运动员在空中匀速降落的过程中，匀速降落的过程中，动能是否变化？势能动能是否变化？势能是否变化？机械能是是否变化？机械能是否变化？为什么？否变化？为什么？思考与讨论思考与讨论结论 物体的动能与
16、势能之间是可以相互转化的；有摩擦等阻力时，在动能和势能的相互转化中，机械能会不断减少。三、水能和风能的利用三、水能和风能的利用1水能和风能是机械能水能和风能是机械能,可以用来发电可以用来发电2、水能的破坏性释放造成灾害、水能的破坏性释放造成灾害水力发电水力发电:水的机械能转化为电能。水的机械能转化为电能。风力发电风力发电试从能量角度分析试从能量角度分析“不尽江河滚滚流，流的都是煤和油不尽江河滚滚流，流的都是煤和油”中的道理。中的道理。讨讨 论论四、人造地球卫星的机械能转化：1、近地点：离地球最近的一点叫近地点。2、远地点：离地球最远的一点叫远地点。3、能量转化：从远地点向近地点运动：重力势能减
17、小，动能增大，重力势能转化为动能，速度也增大。从近地点向远地点运动：动能减小，重力势能增大，动能转化为重力势能，速度也减小。小贴士小贴士 其实，机械能跟其他形式的能之间也可以相互转化，比如水的机械能可以转化为电能，而在电动机工作时（如电动车的行驶过程），则会把电能转化为机械能。n你能举出机械能和其他形式的能之间转化的你能举出机械能和其他形式的能之间转化的例子吗？例子吗？太阳能太阳能-机械能转换机械能转换2020世纪初，俄国物理学家实验证明光具有压力。阳光照射到物体表面上世纪初，俄国物理学家实验证明光具有压力。阳光照射到物体表面上时会产生压强，其值约为时会产生压强，其值约为9 91010-6-6
18、帕。帕。2020年代，前苏联物理学家提出，利年代，前苏联物理学家提出，利用在宇宙空间中巨大的太阳帆，在阳光的压力作用下可推动宇宙飞船前用在宇宙空间中巨大的太阳帆，在阳光的压力作用下可推动宇宙飞船前进，将太阳能直接转换成机械能。科学家估计，在未来进，将太阳能直接转换成机械能。科学家估计，在未来10102020年内，太年内，太阳帆设想可以实现。通常，太阳能转换为机械能，需要通过中间过程进阳帆设想可以实现。通常，太阳能转换为机械能，需要通过中间过程进行间接转换。行间接转换。课外拓展课外拓展一、动能、重力势能及弹性势能统称为机械能。二、动能和势能可以相互转化。三、如果只有动能和势能相互转化，机械能是守
19、恒的。理论模型理论模型皮球落向地面时，皮球落向地面时，能转化为能转化为 能；撞击地板时，能；撞击地板时，能转化能转化为为 能，恢复形变（未离开地面）向上弹起时，能，恢复形变（未离开地面）向上弹起时，转化为转化为 能，离开地面向上弹跳时，能，离开地面向上弹跳时，能转化为能转化为 能。能。动动动动动动弹性势能弹性势能弹性势弹性势重力势重力势动动重力势重力势皮球落下又弹起的过程中能量的转化：皮球落下又弹起的过程中能量的转化：重力势能重力势能动能动能弹性势能弹性势能动能动能练一练练一练1、分析皮球从手中落下又弹起的过程中的能量的转化。、分析皮球从手中落下又弹起的过程中的能量的转化。2、如图，把一金属球用细线悬挂起来，、如图，把一金属球用细线悬挂起来，然后将它拉到然后将它拉到A处后放开，小球沿路处后放开，小球沿路 线线A-B-C来回摆动，来回摆动，在在_点，小球的重力势能最大，点，小球的重力势能最大，动能为动能为0 在在_点，小球的动能最大点，小球的动能最大 由由C到到B的过程中，小球的速度的过程中，小球的速度_,动能动能_，重力势能重力势能_，_能转化成能转化成_能能.ABCA、CB增大增大增大增大减小减小重力势重力势动动
