八年級物理全一冊?滬科版2024第十章第4節

機械能轉化及其應用你喜歡蕩秋千嗎？當秋千蕩到最高點時，即使你坐在秋千上不動，秋千也會從最高點蕩到最低點，然后從最低點向上蕩。蕩秋千過程中，動能和勢能是如何轉化的？動能和勢能在生產生活中有哪些應用？新課導入看一看想一想看一看想一想請觀看視頻：

思考：圖中的過山車具有什么能？過山車不斷地翻滾時，動能和勢能是如何轉化的？動能和勢能在生產生活中有哪些應用？本節課我們就學習相關內容。新課導入

物體有時既具有動能又具有勢能。例如，空中飛行的飛機具有動能，還具有重力勢能；投出的籃球具有動能，還具有重力勢能等。

1.機械能：

（1）概念：動能和勢能（包括重力勢能和彈性勢能）統稱為機械能。

（2）單位：焦耳（J）。

（3）大小：機械能等于動能、勢能之和。

例如：一個空中飛行的物體具有100J的動能，若它的重力勢能為50J，則它的機械能就為________J。新課學習一、機械能的相互轉化150

自由上升的籃球速度越來越慢，它減小的動能去哪了？下落的物體高度越來越低，它減小的重力勢能去哪了？彎弓射箭，松手后弓弦恢復原狀，它的彈性勢能去哪了？新課學習

2.動能和勢能的轉化：

自由上升的籃球速度越來越慢，它減小的動能去哪了？下落的物體高度越來越低，它減小的重力勢能去哪了？彎弓射箭，松手后弓弦恢復原狀，它的彈性勢能去哪了？新課學習

2.動能和勢能的轉化：原來，物體的動能和勢能有時會相互轉化。下面我們通過實驗，探究動能和勢能是怎樣轉化的。

②實驗步驟：如圖所示，將偏離了一定角度的擺球由靜止釋放，觀察擺球速度隨高度的變化情況，你可得出什么結論？新課學習（1）動能和重力勢能的相互轉化：

①實驗器材及裝置圖：鐵架臺、量角器、擺球、細繩等。

③分析論證： 高度重力勢能速度動能能的轉化A→B降低減小變大增大勢能轉動能B→C升高增大變小減小動能轉勢能C→B降低減小變大增大勢能轉動能B→A升高增大變小減小動能轉勢能新課學習

③分析論證： 高度重力勢能速度動能能的轉化A→B降低減小變大增大勢能轉動能B→C升高增大變小減小動能轉勢能C→B降低減小變大增大勢能轉動能B→A升高增大變小減小動能轉勢能

④實驗結論：從實驗可知，擺球下降的過程中，重力勢能越來越小，動能越來越大，重力勢能轉化為動能。擺球上升的過程中，動能越來越小，重力勢能越來越大，動能轉化為重力勢能。也就是，單擺在擺動過程中，動能和重力勢能可以相互轉化。新課學習

⑤交流反思：我們還發現，擺球每次上升的高度都比前一次要低一些，說明擺球的機械能減少了一些，這是由于受到空氣阻力的影響，擺球的部分機械能轉化為其他形式的能量了。

牛刀小試：

請觀察滾擺實驗，并且嘗試分析滾擺在擺動過程中動能和重力勢能的轉化情況。新課學習也就是，如果只有動能和勢能相互轉化，則機械能總和不變。新課學習①實驗器材及裝置圖：斜面、鋼球、彈簧、支架等。②實驗步驟：如圖，當鋼球從高處滾下來，撞到彈簧上后會發生什么現象？這些過程中彈簧的能量是如何轉化的？新課學習（2）動能和彈性勢能的相互轉化：

③分析論證：球的速度球的動能彈簧形變程度彈簧的彈性勢能能的轉化鋼球壓縮彈簧

減小減小變大增大彈簧把鋼球彈回增大增大變小減小新課學習

③分析論證：球的速度球的動能彈簧形變程度彈簧的彈性勢能能的轉化鋼球壓縮彈簧

減小減小變大增大彈簧把鋼球彈回增大增大變小減小

④實驗結論：

動能和彈性勢能在一定條件下可以相互轉化。新課學習（3）動能、重力勢能和彈性勢能相互轉化：重力勢能彈性勢能動能動能+重力勢能新課學習觀察籃球的運動新課學習

不會；因為鐵鎖除了受到重力和拉力外還受空氣阻力。鐵鎖在運動過程中會克服摩擦力做功，從而消耗機械能，把機械能轉化為內能，從而使機械能越來越小。3.機械能守恒：

想一想：從鼻尖釋放的鐵鎖，會再次打到鼻尖嗎？新課學習

不會；因為鐵鎖除了受到重力和拉力外還受空氣阻力。鐵鎖在運動過程中會克服摩擦力做功，從而消耗機械能，把機械能轉化為內能，從而使機械能越來越小。3.機械能守恒：

想一想：從鼻尖釋放的鐵鎖，會再次打到鼻尖嗎？新課學習如果只有動能和勢能相互轉化，盡管動能、勢能大小會變化，但機械能總和不變。新課學習3.機械能守恒：（1）機械能守恒：

大量實驗研究表明：物體的動能和勢能是可以相互轉化的。如果只有動能和勢能相互轉化，則機械能的總和不變，即機械能是守恒的。

機械能守恒的條件：忽略摩擦阻力造成的能量損失，并且只有動能和勢能相互轉化。（機械能守恒是一種理想化的物理模型）

人造地球衛星沿橢圓軌道繞地球運行。離地球最近的一點叫近地點，最遠的一點叫遠地點。衛星在大氣層外運行，不受空氣阻力，只有動能和勢能的轉化，因此機械能守恒。新課學習3.機械能守恒：（1）機械能守恒：

大量實驗研究表明：物體的動能和勢能是可以相互轉化的。如果只有動能和勢能相互轉化，則機械能的總和不變，即機械能是守恒的。

機械能守恒的條件：忽略摩擦阻力造成的能量損失，并且只有動能和勢能相互轉化。（機械能守恒是一種理想化的物理模型）（2）人造地球衛星的機械能轉化：

小制作——拋擲裝置

（1）材料：橡皮筋、薄木板、瓶蓋等。

（2）制作：參照右圖，制作一個拋擲小球的裝置。

（3）探究：把橡皮筋拉得緊一點，手指松開后，看看球會不會被拋得更遠。實驗過程中，請注意安全。你能用所學的知識解釋這一現象嗎？新課學習4.迷你實驗室：

小制作——拋擲裝置

（1）材料：橡皮筋、薄木板、瓶蓋等。

（2）制作：參照右圖，制作一個拋擲小球的裝置。

（3）探究：把橡皮筋拉得緊一點，手指松開后，看看球會不會被拋得更遠。實驗過程中，請注意安全。你能用所學的知識解釋這一現象嗎？

（4）分析：物體的動能與勢能是可以相互轉化的，橡皮筋的彈性勢能轉化為了小球的動能，小球被拋出。橡皮筋被拉得越緊，它具有的彈性勢能越大，松手后轉化成小球的動能就越大。而小球的質量一定，因此小球被拋出時的速度就越大，會被拋得更遠。新課學習4.迷你實驗室：從2021年3月1日起最新刑法修正案生效，規定了高空拋物罪及量刑條款。根據重力勢能等相關物理知識，結合人體結構等醫學知識和相關法律法規，請設計關于“杜絕高空拋物，倡導文明生活”的科普宣傳方案，并完成相關的活動報告。新課學習

5.學科綜合：杜絕高空拋物?倡導文明生活

1.水能的利用：

（1）水能屬于機械能：流動的水具有動能，高處的水具有重力勢能，水所具有的機械能統稱為水能。水能是自然界中豐富的機械能資源。水能的大小由流量、流速和水位差決定。新課學習二、機械能的應用古人很早就開始利用水能，通過水流沖擊水輪轉動來汲水、磨粉、碾壓谷物等。水磨（摘自《天工開物》)水車水碓：利用水的動能舂米新課學習

1.水能的利用：

（2）古代對水能的利用：新課學習（3）水力發電站：人們利用水能發電，修筑攔河壩來提高上游的水位，奔流而下的水的重力勢能轉化成動能，通過水輪機帶動發電機發電。儲水越多，上、下水位差越大，水能就越大，能發出的電就越多。新課學習（3）水力發電站：

（1）風能：流動的空氣---風具有能量。風能是自然界中豐富的機械能資源。風能的大小由風速和流動空氣的質量決定。新課學習2.風能的利用：新課學習

2.風能的利用：

（2）古人對風能的利用：

我國早在2?000多年前就開始利用風能驅動帆船，后來沿海及長江流域地區還出現了利用風能來推動風車做功，帶動“龍骨水車”等提取海水制鹽或提水灌溉農田。新課學習

2.風能的利用：

（2）古人對風能的利用：

風能也可用來發電，風吹動風車，可帶動發電機發電。在風力資源豐富的地區，可同時安裝多臺風力發電機，組成“風車田”，聯在一起供電。新課學習

2.風能的利用：

（3）風能發電：課堂小結學習目標【例題1】如圖2024年11月，天舟八號貨運飛船成功發射，入軌后成功對接中國空間站天和核心艙，轉入組合體飛行。天舟八號貨運飛船由貨物艙和推進艙組成，在加速升空過程中，貨物艙的動能

，重力勢能

。天和核心艙運行軌道近似圓形，遠地點和近地點高度可視作不變，核心艙在軌運行時動能

，因而空間站內部處于穩定狀態。變大變大不變【例題2】各種運動項目中都涉及能量及其轉化，下列有關說法正確的是（）A．圖①，擲出后的鉛球到達最高點時動能為零B．圖②，蹦床運動員在下落到最低點時動能最大C．圖③，射出的箭的動能是由弓的彈性勢能轉化而來D．圖④，運動員起跳時的動能只轉化為撐桿的彈性勢能C課堂練習學習目標【例題3】同一籃球以不同弧線從A點投向B點。空氣阻力不可忽略且大小恒定，則下列說空正確的是（）A．從A點到B點，籃球重力勢能的增加量弧線1大于弧線2B．籃球在弧線1和弧線2的最高點的動能都為零C．籃球沿著兩條弧線運動，重力勢能均一直增大D．若籃球在B點的機械能相等，則在A點的機械能弧線1大于弧線2。D【例題4】據消息，在2023年北斗三號系統將發射3顆備份衛星，讓系統可靠性得到進一步增強。如圖在某一顆在軌運行的北斗衛星從近地點向遠地點運動的過程中，下列說法正確的是（）A．它的動能逐漸減少B．它的動能保持不變C．它的機械能總量增加D．它的機械能總量減少A課堂練習學習目標【例題5】2025年2月，受其他地區的降雨及對流天氣的影響，某地局部地區出現冰雹。當冰雹勻速下落時（）A．冰雹的機械能減小 B．冰雹的重力勢能增加C．重力對冰雹不做功 D．重力勢能全部轉化為動能A【例題6】如圖是蹦極過程示意圖，其中O點為起跳點，A點為彈性繩下端沒有人的時候自然下垂的位置，B點為彈性繩對人的拉力和人的重力相等時的位置，C點是下落的最低點，若空氣阻力和彈性繩重力忽略不計，在從O到C的過程中下列判斷正確的是（）A．從O到A的過程中，相同時間內人的重力做功大小相同B．從O到A的過程中，人的機械能守恒C．從A到C的過程中，人的機械能守恒D．從A到C的過程中，人的動能一直變大B課堂練習【例題7】興趣小組研