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第4節 機械能及其轉化
第十一章 功和機械能
1.知道動能、重力勢能和彈性勢能統稱為機械能。
2.理解機械能的轉化并能解釋相關物理現象。
把一個鐵鎖用繩子懸掛起來，將鐵鎖拉到你的鼻子附近，穩定后松手，鐵鎖向前擺去（如圖所示）。你認為鐵鎖擺回時會打到你的鼻子嗎？
1.機械能
機械能
動能
勢能
重力勢能
彈性勢能
定義：動能、勢能統稱為機械能。
物體具有機械能的總量等于動能、勢能兩種能量之和。
知識點一：機械能及其轉化
飛行的飛機具有動能和重力勢能
籃球從高處落下，具有重力勢能、動能，落地時又具有彈性勢能
物體具有動能，又有勢能， 這兩種能量加在一起，就是它的機械能。
動能和勢能可以發生相互轉化
2.機械能的相互轉化
運動員在運動
運動員在高空
蹦床發生彈性形變
動能
重力勢能
彈性勢能
機械能
探究一：動能和重力勢能的轉化——鐵鎖“砸”鼻。
實驗記錄：
C
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}
高度
重力勢能
速度
動能
A→B
B→C
變小
變小
變大
變大
變大
變大
變小
變小
　鐵鎖在擺動過程中，動能和重力勢能相互轉化。
A
B
C
鐵鎖下降：重力勢能轉化為動能。
鐵鎖上升：動能轉化為重力勢能。
探究二：動能和彈性勢能的轉化——小球撞彈簧。
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}
彈簧的
形變程度
彈簧的
彈性勢能
小球的
速度
小球的
動能
彈簧被
壓縮
彈簧恢
復原狀
變大
變大
變小
變小
變小
變大
變小
變大
實驗記錄：
彈簧被壓縮時：小球的動能轉化為彈簧的彈性勢能。
彈簧恢復原狀時：彈簧的彈性勢能轉化為小球的動能。
機械能
動能
勢能
重力勢能
彈性勢能
=
+
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。
大量實驗研究表明：
因為機械能守恒，勢能與動能相互轉化，但是不會大于初始的重力勢能，故不會超過初始高度，同時，因為存在空氣阻力，擺甚至都達不到開始的高度。
思考：如何解釋鐵鎖擺回時不會打到鼻子
水能：水由于運動或處在一定高度而具有的能。
風能：空氣因為運動而具有的能。
風能和水能的利用
風能和水能都是機械能
知識點二：風能和水能的利用
古代對水能的利用
水碓
水碾
修筑攔河壩提高上游水位，壩底裝水輪機，發電機裝在水輪機上面，它們的軸連接在一起，水輪機帶動發電機發電。一定量的水，上、下水位差越大，水的重力勢能越大，能發出的電就越多。
水能發電站：將水的機械能轉化成電能
立軸式大風車，是中國古代一項杰出的發明，主要應用于我國沿海地區及長江流域，用來帶動龍骨水車等提取海水制鹽或提水灌溉水田。
古代對風能的利用
我國早在2000多年前就開始利用風來驅動帆船航行。至少1700多年前已開始利用風來推動風車做功。
立軸式大風車（模型）
利用風能的帆船
單個風力發電機的輸出功率較小，在風力資源豐富的地區，可以同時安裝幾百臺風力發電機，組成“風車田”，連在一起供電。
風能發電站：將風的機械能轉化成電能
機械能及其轉化
機械能及其轉化
風能和水能的利用
動能和勢能可以相互轉化
機械能的定義
機械能守恒
1.如圖所示，為滾擺沿豎直方向運動的情景。在滾擺向上減速運動的過程中，下面的說法中正確的是( )
A.滾擺的動能增大，重力勢能減小
B.滾擺的動能增大，重力勢能增大
C.滾擺的動能減小，重力勢能減小
D.滾擺的動能減小，重力勢能增大
D
2.如圖所示，吊機將建材勻速直線放下，經過A、B兩點，下列說法正確的是（ ）
A.建材在A、B兩點的動能相等
B.建材在A、B兩點的機械能相等
C.建材在A、B兩點的重力勢能相等
D.此過程建材的重力勢能轉換為動能
A
3.如圖所示，光滑水平桌面上的彈性小球被彈出后，經過A點和B點后落到地面，又被多次彈起，圖中虛線為小球的運動軌跡。下列有關小球的運動，請回答以下問題：
（1）小球從A點運動到B點的過程中機械能 。（增大、減小、不變）
（2）小球反彈經過D點時動能（為、不為） 零。
（3）彈性勢能最大的時候是 點。
（4）小球經過E點的機械能 經過
G點的機械能（填“大于、小于、等于”）
不變
不為
C
大于

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