2. 动能和势能的转化

目标要求

  理解动能和势能的转化

重点难点

  理解动能和势能的转化

核心知识

  一、动能与重力势能的相互转化

  1、如图所示,把一个滚摆悬挂在框架上.用手捻动滚摆使悬线缠在轴上,滚摆升高到最高点.放开手,观察滚摆的运动,并思考它的动能和势能的变化.

  可以看到,滚摆旋转着下降,越转越快.到最低点时,滚摆转而上升,上升中它越转越慢,直到差不多回到原来的位置.然后它又下降、上升,重复原来的运动.

  滚摆的动能和势能有什么变化呢?滚摆下降时,它的重力势能越来越小,动能越来越大,重力势能转化为动能.滚摆上升时,它的动能越来越小,重力势能越来越大,动能转化为重力势能.

  2、如图所示,把一个金属小球用细线悬挂起来,把小球拉到一定高度,然后放开,观察小球的运动情况,说明小球在运动过程中动能与重力势能之间的转化.

课件:摆球

二、动能和弹性势能的相互转化

  如图所示,让木球从斜槽滚入水平槽.在水平槽里竖立一个弹簧片,它的下端固定.观察木球与弹簧片碰撞的过程,并思考这个过程中能的转化.

  木球接触弹簧片后把弹簧片压弯,木球的动能减小,弹簧片的弹性势能增加,在这个过程中动能转化为弹性势能.紧接着,弹簧片恢复原状,把木球弹回,在这个过程中弹性势能转化为动能.

三、结论:动能和势能是可以相互转化的。 

  动能和势能相互转化的事例很多.人造卫星绕地球沿椭圆轨道运行,它的位置有时离地球中心较近,有时离地球中心较远.离地球中心最近的一点叫近地点,这里卫星的势能最小;离地球中心最远的一点叫远地点,这里卫星的势能最大.卫星从远地点向近地点运动时,势能减小,动能增大,速度越来越大;反之,从近地点向远地点运动时,势能增大,动能减小,速度越来越小.卫星在运行过程中,也发生动能和势能的相互转化.

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练习

    1.下列说法中,正确的是:(  

    A.如果有空气阻力,滚摆每次回升高度都比前一次低,这表明:动能和重力势能虽然在转化,但由于克服空气阻力做功,机械能总量在不断减少.

    B.小孩沿滑梯匀速下滑时,势能变成动能,机械能总量保持不变.

    C.人造地球卫星绕地球运行时,从远地点向近地点运动时,势能减少,动能增加,势能转化为动能,机械能总量保持不变(忽略空气阻力)

    D.风力发电机工作原理是:风的动能(即空气的动能)转化成发电机转子的动能,转子的动能又转化成电能.

    2.跳伞运动员从高空下落时,在他张伞后,所受的空气阻力等于运动员和伞的总重力时,运动员具有的机械能:(  

    A.动能、势能和总机械能都不变.

    B.重力势能减少,动能增加,总机械能不变,

    C.重力势能减少,动能不变,总机械能减少.

    D.重力势能不变,动能为零,总机械能不变。

    3.下列说法正确的是:

    A.被拉长的橡皮筋它一定具有弹性势能;

    B.被悬挂在弹簧下端的重物,重物具有弹性势能;

    C.飞机在空中沿水平方向飞行,由于重力势能不变,所以速度一定不能变;

    D.飞机在空中沿水平方向不变速度飞行,则飞机的重力势能和动能都不变。

    4.摩托车上坡,上坡前就将油门加大,请从机械能的转化来说明这样做的好处。

    5.篮球从某一高度下落,落地后又跳起,请分析机械能的转化过程。

课件:篮球

参考答案

    1.答案;ACD

    2.答案为C

    3AD  

    4.加大油门能使摩托车在上坡前就增加速度,增大动能;上坡时动能转化为势能,这就减小了上坡的难度,使摩托车容易上到坡顶。

    5.篮球下落到将与地面接触是篮球的重力势能转化为动能;球接触地面到篮球被压缩发生形变,是动能转化为弹性势能;当球被弹起,球形变恢复正常时是弹性势能转化为动能;最后是动能也转化为重力势能。