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第十章 功與能
第五節 機械能及其轉化
情 境 導 入
第五節
機械能及其轉化
思考：
過山車具有什么能？過山車為什么能夠不斷地翻滾？動能和勢能發生變化嗎？
新 課 探 究
第五節
機械能及其轉化
一、機械能
動能、重力勢能和彈性勢能統稱為機械能
機械能
動能
勢能
重力勢能
彈性勢能
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情境導入
課堂小結
高空飛行中的飛機具有什么能量？
飛行中的飛機因為它在運動而具有動能，又因為它處于高空而具有重力勢能，一個物體可以既有動能，又有勢能， 把這兩種能量加在一起，就是它的機械能。
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二、機械能的轉化
滾擺運動過程中動能和勢能的轉化
從最高處釋放滾擺，分階段記錄滾擺的運動速度和高度的變化情況。
高度 重力勢能 運動速度 動能
減小
減小
增大
增大
結論： 滾擺下降的過程中，重力勢能減小，動能增大，重力勢能轉化為動能。
最高點
下降
下降階段滾擺的運動速度和高度的變化情況。
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高度 重力勢能 運動速度 動能
減小
結論： 滾擺上升的過程中，動能減小，重力勢能增大，動能轉化為重力勢能。
上升階段滾擺的運動速度和高度的變化情況。
最低點
上升
增大
增大
減小
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動能和勢能的轉化
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實驗結論
動能和重力勢能可以相互轉化
動能和彈性勢能可以相互轉化
動能和勢能可以相互轉化
動能和勢能的相互轉化過程中，必定有動能和勢能各自變化，而且一定是此增彼減。
動能和勢能的相互轉化的條件：
動能的增減變化要以速度的變化來判斷；重力勢能的增減變化要以物體離地面高度的變化來判斷；彈性勢能的增減要根據形變大小的變化來判斷。
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人從滑梯下滑時，重力勢能轉化為動能。
拉開的弓把箭射出去的過程中，弓的彈性勢能轉化為箭的動能。
動能和勢能相互轉化的實例
人從滑梯下滑
拉弓射箭
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動能、勢能的大小會變化，它們的和是否變化呢？物理學家經過大量的實驗研究與理論推導，得出了如下規律：
機械能守恒
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。
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三、水能和風能
地球上，海水潮汐漲落，江河日夜奔騰；有時微風拂面，有時狂風勁吹。從能量的角度來看，自然界的流水和風都是大量機械能的天然來源。
水能和風能都是機械能
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古代對水能的利用
早在1900多年前，我們的祖先就制造了木質水輪，讓流水沖擊水輪轉動，用來汲水、磨粉、碾谷。
水磨 水車 水碓：利用水的動能舂米
水能的利用
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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。
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
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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。
風車田
風能的利用
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第五節
機械能及其轉化
1. 三峽大壩的高度可達185米，建造這么高的攔河壩，其目的是____________，使水的__________能儲存起來，打開水閘，河水的_________能轉化成_______能沖擊水輪機發電。
提高水位
重力勢
重力勢
動
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2.如圖為一擺球從左側A點擺到右側最高點B的過程圖，請在圖中三個位置的擺球上用“1”和“2”分別標注出機械能最大位置和動能最小位置。
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A. 動能不變，重力勢能不變，機械能不變
B. 動能變大，重力勢能變小，機械能不變
C. 動能不變，重力勢能變小，機械能變小
D. 動能變小，重力勢能變小，機械能變小
3.如圖所示，跳傘運動員在空中勻速直線下降的過程中，關于運動員(不包含降落傘和繩)下列說法正確的是 （ ）
C
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4. 北京冬奧會引入的AI評分系統，能逐幀抓取運動員從起跳到落地之間的空中姿態，將運動員的精彩表現在最短時間內真切地呈現給觀眾，為裁判評分提供可視依據。如圖所示，某次比賽系統呈現運動員上升（ab）及下落（bc）瞬間，下列說法中正確的是（　　）
A．運動員在ab段重力勢能增大，動能減小
B．運動員在ab段重力勢能減小，動能增大
C．運動員在bc段重力勢能減小，動能減小
D．運動員在bc段重力勢能增大，動能增大
A
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5.如圖，讓小球從光滑軌道AOB的A點由靜止開始自由滑下，A點的高度H大于B點的高度h，沿軌道AOB到達B點后離開（不計空氣阻力）。則小球離開B點后的運動軌跡最符合實際的是（　　）
A．a B．b C．c D．d
C
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6.圖甲中過山車從A點出發，先后經過B、C、D、E點。圖乙是過山車在B、C，D、E點的動能和重力勢能大小的示意圖，則過山車的動能在_____點最大，B點重力勢能的大小______E點動能的大小。在這個過程中，過山車的機械能是_______（選填“變化”或“不變”）的。
C　
等于
　變化
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7. 抽水蓄能水力發電是為了解決電網高峰、低谷之間供需矛盾而設計的一種間接儲存電能的方式，其工作原理如圖所示。它利用下半夜過剩的電力驅動水泵，將水從下水庫抽到上水庫，增大了水的　　　 能；在次日白天或上半夜將上水庫的水放出，使水從高處流向低處將水的 　能轉化為 能，從而推動發電機發電。
動
重力勢　
重力勢　
課 堂 小 結
第五節
機械能及其轉化
機械能
及其轉化
水能和風能的利用
① 動能 、重力勢能和彈性勢能統稱為機械能
水能發電
③機械能守恒：
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
②動能和勢能之間可以相互轉化
風能發電
機械能及其轉化

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