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(共24張PPT)
第四節 機械能轉化及其應用
第十章 　功與機械能
知1－講
感悟新知
知識點
機械能的相互轉化
1
1． 機械能
(1) 定義：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，簡稱焦，用符號 J 表示。
重力勢能
機械能
彈性勢能
動能
勢能
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知1－講
歸納總結
物體具有機械能的三種情況
(1)只有動能。
(2)只有勢能。
(3)既有動能又有勢能。
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2． 動能和勢能的相互轉化
(1)如圖 1 所示，擺球左右擺動過程中，
位置和速度不斷發生變化。
(2)實驗分析：
知1－講
運動方向 高度 速度 重力勢能 動能 能的轉化
下降 A → O＇ B → O＇ 變低 變大 變小 變大 重力勢能轉化為動能
上升 O＇ → A O＇ → B 變高 變小 變大 變小 動能轉化為重力勢能
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深度理解
能的轉化過程中，總是變小的那種形式的能轉化為變大的那種形式的能。
動能和勢能的相互轉化，可以發生在同一個物體上，也可以發生在不同物體之間。比如，懸掛的小球由高處釋放，在下擺過程中，小球的重力勢能轉化為動能，在上擺的過程中，小球的動能轉化為重力勢能。
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(3)實驗歸納：在一定條件下，動能和勢能可以相互轉化。
關聯思考 擺球擺起的最大高度越來越低，最終靜止在 O ＇位置，什么原因導致機械能總量減少？
知1－講
感悟新知
知1－講
關聯結果
現實生活中，由于摩擦阻力的存在，動能和勢能相互轉化的過程中要克服摩擦阻力做功，將部分機械能轉化為其他形式的能，使機械能總量減少。
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3． 機械能守恒
(1) 大量研究表明，如果只有動能和勢能相互轉化，盡管動能、勢能的大小會變化，但機械能的總和不變，或者說，機械能是守恒的。
(2)機械能守恒的條件：只有動能和勢能的相互轉化，即動能的增減量等于勢能的減增量；或者說，沒有機械能轉化為其他形式的能，也沒有其他形式的能轉化為機械能。
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(3) 用公式表示：( E 表示能量、 E k 表示動能、 E p 表示勢能)E 減 =E 增( E k 減 =E p 增 、 E p 減 =E k 增)，
E k1+E p1=E k 2+E p2(某時刻，某位置)。
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知1－練
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如圖 2 所示，將擺球從 A 點由靜止釋放，經過最低點 O 到達 B 點， A、 B 兩點等高，擺球到達 B 點時動能
為_____ J；擺球 從 A 點到 O 點的過程中，______ 能轉化為動能。整個過程中，擺球的機械能
大小 _______（填“不變”或 “減小”）。
例1
0
重力勢
不變
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解題秘方：分析動能和重力勢能的相互轉化：
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解析：擺球在 A 點時靜止，動能為零，從 A 點由靜止釋放，能達到與 A 點等高的 B 點，說明沒有能量損失，即機械能守恒。由于 B 點與 A 點等高，擺球在兩點時重力勢能相等，所以擺球在 B 點的動能與在 A 點的動能相同，即為 0。擺球從 A 點運動到 O 點的過程中，擺球的質量不變，高度減小，重力勢能逐漸減小，速度變大，動能逐漸變大。此過程中，重力勢能轉化為動能。擺球在擺動過程中沒有能量損失，整 個 過 程中，動能和勢能 相互轉化，機 械 能守 恒，因此 擺 球的機械能不變。
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1. [ 中考·廣州 ] 如圖所示，一小球從固定軌道 A 點下滑，經過 B 點，再沿著軌道運動到右端的最高點 C 點。已知 A點與 C 點離地高度相等，小球在 A 點時動能和重力勢能的總和等于在 C點時動能和重力勢能的總和。
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下列說法正確的是 ( )
A． 小球在 B 點時的機械能小于在 A 點時的機械能
B． 小球在 A 點一定是從靜止開始下滑的
C． 小球在 A 點一定是以某一速度開始下滑的
D． 小球 從 B 點運動到C 點，重力勢能不斷變大
B
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知識點
機械能的應用
2
1． 水能 流動的水具有動能，高處的水具有重力勢能，水具有的機械能統稱為水能。
2． 風能 空氣在流動過程中所具有的機械能叫做風能。
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3． 水能和風能的利用
水能 風能
特點 無污染、蘊藏量大、可循環利用 資源豐富、無污染、不穩定、不便于儲存
利用 （ 1） 人們利用水輪機汲水、磨粉、碾壓谷物 ;（ 2） 利用水輪機帶動發電機發電 （ 1）利用風能驅動帆船航行 ;（ 2）利用風能推動風車做功 ;（ 3）利用風能發電
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延伸拓展
利用水能時，一般是水的重力勢能轉化為動能，再利用水的動能做功，也就是說，主要是利用水的重力勢能。水的動能帶動水輪機做功的過程，其實是一個動能轉移的過程。
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深度思考 如何判斷水能與風能的大小？
深度理解
水能的大小由流量、流速和水位差決定。
風能的大小由風速和流動空氣的質量決定。
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閱讀短文，回答問題。
如圖 3 是我國古代的科學著作《天工開物》所記錄的筒車，筒車是利用水流自然沖擊力的一種取水機械，酷似巨大的古式車輪，輪輻半徑大的將近 10 米，小的也有 5 米。旺水季利用自然水流助推轉動，綁在水車上的取水筒就源源不斷地將河水提灌到高處，傾倒入架空的接水槽之內，通過重力的作用，倒水處將提灌的水輸送到岸邊的農地進行灌溉，一架水車，大的可澆六七百畝河岸農田，小的也能澆地二三百畝。這種通過水流使水車轉動，自動提水灌溉農田的
水利取水設施，是古代的“自來水
工程”。
例2
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(1)從 取 水 處 到 倒 水 處的過 程中，取 水筒中水 的重力勢能 ______（填“增大”“減小”或“不變”）。
(2)若倒水處距水面的高度為 4 m，每個取水筒每次可取水4 kg，則一個取水筒從取水處到倒水處的過程中，筒車對筒中的水所做的功為 _______J。（ g 取 10 N/kg）
增大
160
知2－練
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解題秘方：根據重力勢能的影響因素判斷水的重力勢能的變化，根據功的定義式計算筒車對筒中的水所做的功。
解析：（1）從取水處到倒水處的過程中，取水筒中的水的高度增大，質量不變，重力勢能增大。（2）筒車對筒中的水所做的功為
W = G h = m g h = 4 k g×10 N / k g×4 m =16 0 J。
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2. [ 模擬·青島 ] 陽光、大海、沙灘……青島是一個被上帝寵壞了的地方，把最宜人的氣候、最和煦的陽光、最柔和的沙灘，最美的海鮮……都賜給了這座美麗的海濱城市，也吸引著無數的游客來到這座浪漫的 “ 帆 船 之 都”觀 光 游覽。帆船在海面上不僅可以順風 航行，也可以逆風而上
（如圖所示），逆風航行時，船帆的形
知2－練
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狀與飛機機翼相似，因為空氣 流 速 越 大 的 位置，壓強越______ ，所 以 船 帆 會 受 到 空氣的壓力差______ （填 “向前”或“向后”），故而船可以逆風而上。風 吹 動 帆 船 前 進 的 過程 中，風 能 轉 化 為 船的 ______能。
小
向前
動
機械能轉化及其應用
風能
重力勢能
機械能
彈性勢能
守恒
動能
勢能
相互
轉化
空氣流動
水能
提高水位

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