人教版11.4 机械能及其转化授课ppt课件

这是一份人教版11.4 机械能及其转化授课ppt课件，共60页。
知识点一    机械能及其转化1.机械能:动能、重力势能和弹性势能统称为机械能。说明    (1)动能和势能都属于机械能,一个物体可以有动能,也可以有势能, 还可以同时具有动能和势能;(2)物体具有的机械能的大小等于物体具有的动能和势能之和,即机械能= 动能+势能。2.转化:在一定条件下,动能和势能是可以相互转化的。
3.机械能守恒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,但两者的总 和不变,或者说,机械能是守恒的。说明　机械能守恒是有条件的,只有动能和势能相互转化时,机械能才是守 恒的。
例1    (2019江苏盐城建湖二模)在下图所示的四个过程中,属于弹性势能转 化为动能的是 (　　)  
解析　滚摆从低处滚向高处,其质量不变,速度变小,动能变小,高度升高,重 力势能变大,动能转化为重力势能,故A不符合题意;塑料圆桶滚动时,速度 变小,动能变小,同时皮筋拉紧,弹性势能增大,动能转化为弹性势能,故B不 符合题意;用拉弯的弓把箭射出去,弓的弹性势能变小,转化为箭的动能,故 C符合题意;人造地球卫星从远地点向近地点运动时,质量不变,高度减小, 速度增大,重力势能转化为动能,故D不符合题意。答案    C
知识点二    水能和风能的利用
例2　我国早在2000多年前就开始利用风来推动帆船航行,至少在1700多 年前已开始利用风来推动风车做功。如图11-4-1所示是现代的风力发电 站,利用风力发电最明显的缺点是　　　    。 图11-4-1
解析　风能利用起来比较简单、成本低,而且不会污染环境,但是风能不稳 定。答案　不稳定
题型一    判断机械能的转化情况例1    (2019安徽滁州一模)如图11-4-2是李明参加蚌埠市“走进科学,走进 梦想”科技节比赛中用的弹力小车,它依靠橡皮筋作为动力。比赛时卷紧 橡皮筋后静止释放小车,橡皮筋牵动车上齿轮带动车轮使小车前进,这个过 程中的能量转化是把　　　    能转化为动能,小车的惯性将　　　    (选 填“变大”、“变小”或“不变”)。 图11-4-2
解析　比赛时卷紧橡皮筋后,橡皮筋发生弹性形变,具有弹性势能,释放橡 皮筋,橡皮筋要恢复原状,使小车前进,所以是橡皮筋的弹性势能转化成小 车的动能;惯性的大小只与物体的质量有关,小车的质量不变,惯性不变。答案　弹性势　不变
方法归纳　分析动能和势能相互转化的一般步骤:①明确要研究的对象和 所要研究的过程;②根据物体在初始状态的位置、速度、形变情况,确定物 体具有的机械能类型及大小;③根据物体在最终状态的位置、速度、形变 情况,确定物体具有的机械能类型及大小;对比②③中的结论做出机械能类 型转化的判断。
题型二    判断机械能转化过程中机械能总量变化的问题例2    (2018四川绵阳中考)蹦床运动是奥运会比赛项目。运动员比赛开始 前直立在蹦床中央,比赛开始时快速下蹲并立即恢复直立被蹦床弹起,离开 蹦床时成直立状态并一直保持,到达最高点后下落,接触蹦床时又快速下蹲 并立即恢复直立,再次被蹦床弹起,达到更高点。忽略空气阻力,下列说法 正确的是 (　　) 图11-4-3A.在整个过程中,运动员机械能守恒B.在整个过程中,运动员机械能一直在增加
C.从离开蹦床到下落接触蹦床的过程中,运动员机械能守恒D.从下落接触蹦床到离开蹦床的过程中,运动员机械能守恒
解析　从下落接触蹦床到离开蹦床的过程中,运动员的机械能先减少后增 加,运动员的机械能不守恒,所以A、B、D错;从离开蹦床到下落接触蹦床 的过程中,忽略空气阻力,运动员的机械能守恒,所以C正确。答案    C
点拨　正确理解动能和势能的影响因素以及机械能转化和守恒的条件是 解题的关键。在机械能相互转化过程中,只要给出“忽略空气阻力和摩擦 力”等假设条件,就意味着机械能守恒,否则,就意味着机械能不守恒。
学用结合,细探“机械能及其转化”素养呈现　能量是《物理课程标准》中科学内容的三大主题之一,充分说 明了能量在初中物理课程中的重要地位。本章中功和功率除单独考查外, 还常与第十二章《简单机械》的知识结合进行综合考查。而机械能及其 转化除与生活、科技相结合进行考查外,还常与高中相关物理知识结合,以 信息题的形式综合考查“获取和处理信息”及“应用物理观念解决实际 问题”的物理素养。
典例剖析例    (2019广东惠州惠阳二模)如图11-4-4所示,小球在不同场景做不同运 动。请你根据所给条件回答以下问题。 图11-4-4(1)如图甲,质量为m的小球从高度为h的光滑斜面顶端由静止自由滑下,到 达斜面底端的速度为v0,此过程　　　    能转化成　　　    能,关系式mgh=  mv2成立,则一个物体从高0.2 m的光滑斜面顶端自由下滑到斜面底端时的速度为　　　    m/s。(g=10 m/s2)
(2)如图乙,将物体以一定的初速度v0沿水平方向抛出(不计阻力),物体做平 抛运动,在水平方向做匀速直线运动,则水平方向的距离公式为　　　     (用图中字母符号表示),在竖直方向下落的高度y= gt2,则y与x2的关系可用丙图中的图线　　　    表示。
解析　(1)小球从光滑斜面顶端由静止自由滑下,质量不变,高度变小,重力 势能变小,重力势能转化为动能,使它的速度变大,动能变大;因为关系式 mgh= mv2成立,所以物体从高0.2 m的光滑斜面顶端自由下滑到斜面底端时的速度为v= = = =2 m/s;(2)将物体以一定的初速度v0沿水平方向抛出(不计阻力),物体做平抛运动,在水平方向运动的距 离x=v0t,则运动时间为t= ,在竖直方向下落的高度y= gt2= g ,g与v0都是常数,所以y与x2成正比,故b符合题意。
答案　(1)重力势　动　2　(2)x=v0t    b
素养解读　正确解答本题的关键是通过阅读题干获取相关信息。计算物 体在底端速度大小时,考查了对题目中所给表达式的理解与运用的“物理 观念”素养。
知识点一    机械能及其转化1.(独家原创试题)在门与门框之间连上一根橡皮筋并拉直,开门后橡皮筋 被拉紧,一松手,门就可自动关闭,在门关闭的过程中,机械能的转化情况是  (　　)A.弹性势能转化为动能B.动能转化为重力势能C.动能转化为弹性势能D.重力势能转化为动能
答案    A　开门时拉紧了橡皮筋,橡皮筋具有弹性势能,松手后,橡皮筋恢复 原状,弹性势能减少,转化成门的动能,使门自动关闭。
2.(2018广东揭阳二模)如图11-4-1所示,忽略空气阻力与摩擦,小球从a点抛 出时具有400 J的机械能,其中动能为250 J,小球经过b、c两点落到地面上 的d点,已知b点是最高点,a与c在同一高度,则请问小球在b点的机械能为     　　    J,在c点的重力势能为　　　    J,在d点的动能为　　　    J。  图11-4-1
答案　400　150　400解析　小球在a点时的机械能为400 J,忽略空气阻力与摩擦,机械能守恒,所 以在b点的机械能为400 J;在a点的重力势能为400 J-250 J=150 J;又因为c点 与a点的高度相同,所以重力势能相同,则在c点的重力势能也为150 J;在d点 的重力势能为零,所以动能为400 J。
知识点二    水能和风能的利用3.唐诗中有“黄河远上白云间”“不尽长江滚滚来”的诗句,从物理学的 角度来看,前一句生动形象地表明黄河水存储着大量的　　　    能,后一句 表明长江水具有大量的　　　    能;古诗中又有“强弩之末势不能穿鲁缟 者也”,说明物体的动能大小与它的　　　    有关。
答案　重力势　动　速度解析　从前一诗句中可看出黄河之水高高在上,由于有一定的高度而具有 重力势能;后一诗句可看出长江之水在流动,由于运动而具有动能。“强弩 之末势不能穿鲁缟者也”,强弩到最后速度比较慢,动能小,不能穿鲁缟,说 明物体的动能大小与它的速度有关。
1.(2019山东滨州滨城一模)2018俄罗斯世界杯足球赛中,某球员传球时足 球的运动轨迹如图所示,下列分析不正确的是     (　　)  A.在不计空气阻力的情况下,足球从离开脚后到达最高点的过程中,球的机 械能不变B.在最高点时,球的动能大于零C.足球在下落过程中,脚对足球一直在做功D.球在整个运动过程中,运动状态不断改变
答案    C　在不计空气阻力的情况下,足球离开脚后,只有重力势能与动能 的转化,所以球的机械能不变,A说法正确;由图知,球是沿斜上方运动,到达 最高点时仍具有向右运动的速度,所以,球的动能大于零,B说法正确;足球 在下落过程中,脚没有对足球施加力的作用,所以脚对球没有做功,C说法错 误;球在整个运动过程中,一直只受向下的重力的作用,所以运动状态不断 改变,D说法正确。
2.(2018黑龙江哈尔滨道里一模)如图所示的情景中,重力势能转化为动能 的过程是 (　　) 
答案    D　将弓拉弯时,人对弓做功,弓形状发生改变,产生了弹性势能;松 手后,箭离开弓的过程中,弓对箭做功,使箭的速度变大,弓的弹性势能转化 为箭的动能,A不合题意;撑杆跳运动员撑起过程,所处的高度增加,其速度 减小,动能转化为重力势能,B不合题意;杠铃被举起时,其速度变慢,所处的 高度增加,动能转化为重力势能,C不合题意;运动员下落时,所处的高度降 低,重力势能减小,其速度增加,动能增加,重力势能转化为动能,D符合题 意。
3.铅球被推出手后,在某一时刻它的动能是200 J,重力势能是120 J,此时它 的机械能为　　　    J。
答案　320解析　铅球的机械能就是其动能和势能之和。
4.(2019安徽马鞍山一模)如图所示的单摆,如果不考虑空气阻力的影响,小 球将在ABC间不停地往复运动。小球从A运动到B的过程中,机械能　　     　　    (选填“逐渐变小”或“保持不变”);绳子的拉力对小球　　　     (选填“做功”或“不做功”)。 
答案　保持不变　不做功解析　不考虑空气阻力的影响,小球将在ABC间不停地往复运动,机械能守 恒,即机械能总量保持不变;单摆摆动过程中,绳子对小球有拉力的作用,但 小球并没有在拉力的方向上移动距离,所以绳子的拉力对小球不做功。
5.简要回答有关水电站的下列问题。(1)从能量转化的角度说明水电站的工作原理。(2)建设水电站选址时,从能量利用角度来看,你将选择图甲所示的A址还是 选择图乙所示的B址?并说明理由? 
答案　(1)水从高处流下,水的重力势能转化为动能,水流推动水轮机发电, 水的动能转化为电能。(2)B址,理由见解析。解析　(1)水电站是通过将水的重力势能转化为动能再转化为电能来发电 的;(2)B址与水库的高度差比A址与水库的高度差大,相同质量的水流下时 转化成的动能更多,转化成的电能也就相应多。
1.(独家原创试题)如图11-4-2所示,将同一物体从A点开始沿两个光滑的弧 面 AB、AC自由滚下,到达同一水平面时的动能分别为E1、E2,所用时间分 别为t1、t2,不计空气阻力,则下列关系正确的是 (　　) 图11-4-2A.E1=E2,t1=t2　    B.E1=E2,t1