弹性势能和动能的相互转化.doc
动能与势能相互转化
1、 在距离地面20m高处以15m/s的初速度 水平抛出一小球,不计空气阻力,取g= 10m/s2,求小球落地速度大小? 答案:25m/s
2 、如图所示,在竖直平面内有一段四分 之一圆弧轨道,半径OA在水平方向,一个质量 为m的小球从顶端A点由静止开始下滑,不计摩 擦,求小球到达轨道底端 B 点时小球对轨道压 力的大小为多少? 答案:3mg
重力势能相互转化,但 总量保持不变
(2)、动能与弹性势能的相互转化
实验探究
1 、运动中小球动能和势能如何 变化? 2、上述实验现象说明了什么? 结论:运动中动能与
弹性势能相互转化,但 总量保持不变
二、机械能守恒定律
如图,质量为m的物体在空中做平抛运动,在高度h1的A处 时速度为v1,在高度为h2的B处速度为v2。
E E
Ek 2 Βιβλιοθήκη p 2 Ek1 E p1
a、
1 1 2 2 mv2 mgh2 mv1 mgh1 2 2
意义:系统的初、末状态的机械能守恒,运用时必须 选取参考平面,把初末状态的重力势能正负表示清楚
B、
EP减 Ek增
E E E E
P1 P2 K2
K1
意义:系统减少(增加)的重力势能等于系统 增加(减少)的动能,运用时无需选取参考 平面,只需判断运动过程中系统的重力势能 的变化
C、
EA减 EB增
意义:A物体减少的机械能等于B物体增 加的机械能,运用时无需选取参考平面
机械能守恒定律的守恒条件
机 械 能 守 恒 定 律
只有重力(弹力)做功包括: ①只受重力(或系统内的弹力),不受其 他力(如所有做抛体运动的物体,不计阻力)。 ②还有其它力,但其它力都不做功或其他 力做功代数和时刻为零(只有重力和系统内部 的弹力做功) 。
动能和势能的转换原理
动能和势能的转换原理动能和势能是物理学中重要的概念,它们描述了物体在不同状态下的能量变化。
动能是指物体由于运动而具有的能量,而势能则是指物体由于位置或形状而具有的潜在能量。
动能和势能可以相互转换,在许多自然和人造系统中都可以观察到这种转换现象。
本文将介绍动能和势能的转换原理及其应用。
一、动能的转换原理动能是物体由于运动而具有的能量。
它的大小取决于物体的质量和速度,可以用下式表示:动能 = 1/2 ×质量 ×速度²动能的转换原理可以通过以下几个例子说明:1. 抛掷物体:当我们把物体抛出时,我们施加了一个初始速度,使其具有动能。
这时,动能被转换为重力势能和弹性势能。
当物体上升到最高点时,动能减小到零,而重力势能达到最大值。
在下降过程中,重力势能逐渐转化为动能,直到物体触地时完全转化为动能。
2. 飞机起降:当飞机从地面起飞时,发动机提供了推力,使飞机具有动能。
随着飞机的爬升,动能逐渐转化为重力势能。
当飞机下降着陆时,重力势能逐渐转化为动能,从而使飞机减速。
3. 滑坡滑行:一个物体在斜坡上从高处滑下时,具有动能。
随着滑行的进行,动能逐渐转化为重力势能和摩擦热能。
当物体到达低处时,动能减小到零,而重力势能达到最小值。
二、势能的转换原理势能是指物体由于位置或形状而具有的潜在能量。
它的大小取决于物体的位置或形状,可以用下式表示:势能 = 质量 ×重力加速度 ×高度势能的转换原理可以通过以下几个例子说明:1. 弹簧弹性势能:当我们把一个弹簧拉伸或压缩时,它会存储弹性势能。
这时,势能被转换为动能。
当我们释放弹簧时,弹性势能迅速转化为动能,使弹簧抖动。
2. 摆钟的重力势能:一个摆钟由于重力而具有势能。
当我们将摆钟抬高时,重力势能增加。
当我们释放摆钟时,重力势能被转换为动能和重力势能,使摆钟来回摆动。
3. 水坝的水位势能:水坝中的水由于高度而具有势能。
当我们打开水闸时,水从高处流向低处,水的水位势能被转换为动能和重力势能,同时也可以用来产生电能。
动力学中的弹性势能与动能的转化
动力学中的弹性势能与动能的转化在物理学中,动力学是研究物体运动的学科。
而动力学中的弹性势能和动能的转化是一种重要的物理现象。
本文将深入探讨弹性势能和动能之间的相互转化关系,并介绍一些相关的概念和应用。
一、弹性势能的定义和特点弹性势能是潜在能量的一种形式,它与物体的形变相关。
当物体受到外力作用而发生形变时,它会蓄积弹性势能。
一般来说,弹性势能与物体的形变程度成正比。
常见的例子是弹簧,当我们把弹簧压缩或拉伸时,它会具有弹性势能。
弹性势能可以用以下公式表示:Elastic Potential Energy = (1/2) * k * x^2其中,k是弹簧的弹性系数,x是形变程度。
弹性势能的特点是,它可以在物体恢复原状时转化为动能。
当外力停止作用时,物体会恢复到原来的形态,并释放出储存的弹性势能。
这一过程被称为弹性能量的转化。
二、动能的定义和特点动能是物体运动所具有的能量,它与物体的质量和速度有关。
动能是一种运动能量,当物体具有速度时,它会拥有相应的动能。
动能的大小与物体的质量成正比,与速度的平方成正比。
动能可以用以下公式表示:Kinetic Energy = (1/2) * m * v^2其中,m是物体的质量,v是物体的速度。
动能的特点是,它可以转化为其他形式的能量,如热能、电能等。
当物体停止运动时,它的动能会转化为其他形式的能量,从而减小或消失。
三、弹性势能与动能的转化过程在物体受到外力作用而发生形变时,其形变能被储存在弹性势能中。
当外力消失时,物体会恢复到原来的形态,弹性势能会转化为动能。
这一转化过程可以用以下示意图表示:[图片描述:弹簧受压缩时的形态,代表弹性势能;弹簧释放恢复时的形态,代表动能]当物体转化为动能时,其速度会增加。
动能的大小与物体的质量和速度的平方成正比。
因此,如果我们希望增加物体的动能,可以通过增加物体的质量或者增加物体的速度来实现。
四、弹性势能与动能的应用1. 弹簧振子弹簧振子是弹性势能和动能转化的经典示例。
为什么物体在弹簧振动中会有弹性势能和动能转换
为什么物体在弹簧振动中会有弹性势能和动能转换弹簧振动是一种常见的物理现象,我们可以在日常生活中经常观察到。
当一个物体与弹簧连接并受到外力作用时,弹簧会发生振动。
在这个过程中,物体会具有弹性势能和动能,并且二者会相互转换。
那么为什么物体在弹簧振动中会有弹性势能和动能转换呢?首先,我们需要了解弹性势能和动能的概念。
弹性势能是物体由于受到外力作用而发生形变时储存的能量。
而动能是物体由于运动而具有的能量。
在弹簧振动中,物体受到外力作用后会被压缩或拉伸,从而具备弹性势能。
而当物体被释放后,由于弹力的作用,物体将会进行振动运动,具备动能。
其次,弹簧的弹性是导致弹性势能和动能转换的关键因素之一。
弹簧可以看作是由许多弹性的分子组成的,当外力作用于弹簧时,弹簧的分子会发生位移,从而引起形变。
而由于弹簧分子的弹性回复作用,物体会产生向原始位置还原的力,这就是弹力。
这种弹力会导致物体具备弹性势能和动能的转换。
当一个物体与弹簧相连并受到外力压缩后,物体会具备弹性势能。
这是因为物体被外力压缩时,存在形变,弹簧分子被压缩到一起,分子之间的距离减小,弹簧形态发生改变。
这种形变导致物体具备了弹性势能,即储存的能量。
当外力消失,弹簧释放时,弹力会推回物体,恢复成原来的形态。
这时弹簧分子之间的距离增大,物体开始向相反的方向运动,具备了动能。
在弹簧振动的过程中,弹簧的弹性势能和动能会进行相互转换。
当物体向原始位置靠近时,由于弹力的作用,动能开始转化为弹性势能。
这是因为物体向原始位置运动时,弹簧分子受到挤压,分子之间的距离减小,导致弹性势能的增加。
而当物体运动到最大位移处时,动能达到最大值,弹簧分子的距离达到最大值,此时弹性势能为零。
随后,物体开始回转,动能再次转化为弹性势能。
总结起来,物体在弹簧振动中具备弹性势能和动能转换的原因在于弹簧的弹性特性和受力过程中弹簧分子之间的相互作用。
当物体受到外力作用时,会存在形变,弹簧分子的位置会发生改变,从而导致物体具备弹性势能。
动能与势能重力势能与弹性势能的转化
动能与势能重力势能与弹性势能的转化动能与势能:重力势能与弹性势能的转化引言:物体在运动中具有动能,而在静止时,可以具有势能。
其中,重力势能和弹性势能是常见的两种形式。
本文将重点探讨重力势能和弹性势能之间的相互转化关系。
一、重力势能重力势能是指物体在竖直方向上由于位置的高低而具有的能量。
当物体在地面以上位置时,具有较高的重力势能;而当物体下落至地面时,重力势能逐渐减小为零。
二、动能动能是物体运动时所具有的能量。
当物体在运动过程中,其动能随着速度的增加而增加,随着速度的减小而减小。
三、重力势能转化为动能当一个物体从较高位置自由下落时,其重力势能将转化为动能。
根据能量守恒定律,物体的重力势能转化为等量的动能,数学表达式为:mgh = (1/2)mv²其中,m表示物体的质量,g表示重力加速度,h表示物体的高度,v表示物体的速度。
根据这个公式,我们可以计算物体下落时的动能。
四、弹性势能弹性势能是物体由于形变而具有的能量。
当一个物体被施加外力产生形变时,其具有弹性势能。
弹性势能随着外力的增加而增加,随着形变减小而减小。
五、动能转化为弹性势能当一个物体受到外力撞击时,物体的动能将转化为弹性势能。
例如,当弹簧被压缩时,它具有较大的弹性势能。
根据能量守恒定律,动能转化为等量的弹性势能。
六、重力势能与弹性势能的转化重力势能和弹性势能之间存在相互转化的情况。
例如,当一个重物被吊起并与弹簧相连时,重力势能转化为动能,并将动能转化为弹性势能,使得弹簧发生形变。
当重物的动能消耗完毕时,弹簧的弹性势能将再次转化为重力势能,使重物再次上升。
七、实际应用重力势能和弹性势能的转化在生活中广泛应用。
例如,过山车的上坡部分将乘客的重力势能转化为动能,使其获得速度。
而过山车的下坡部分则将动能转化为重力势能,使乘客再次上升。
此外,在日常生活中,弹簧秤的工作原理也是基于重力势能和弹性势能的转化。
结论:重力势能与弹性势能是能量的两种表现形式,二者之间能够相互转化。
通过实践理解弹性势能和动能的转换
弹性势能和动能的转换规律
01 规律1
外力导致形变02 规律2来自弹性势能转换为动能03
实例分析:弹簧振子
弹簧振子
弹簧受到挤压或拉伸时具 有弹性势能 释放时弹性势能转换为动 能,使弹簧振动
振动过程
弹性势能转化为动能 动能随着振动逐渐减小
实例分析:弹跳球
弹跳球
具有动能
弹起过程
弹性势能转化为 动能
运动过程
未来挑战:能源转换与环境保护
全球气候变 化
加速推动清洁能 源转型进程
环境污染防 治
倡导绿色生产和 生活方式
生态平衡保 护
保护生态环境, 实现可持续发展
资源供需矛 盾
提高能源利用效 率,实现可持续
发展
总结与展望
通过实践理解弹性势能和动能的转换是当前科技 发展的重要方向之一。未来,科技创新将推动能 源转换和利用效率的提升,社会将更加关注可持 续发展和能源安全,教育培养将培养更多具有创 新思维和环保意识的未来人才,同时也需要面对 全球能源环境等诸多挑战,期待弹性势能和动能 转换技术能在未来发挥更加重要的作用。
● 03
第3章 弹性势能和动能的实 际应用
弹簧系统设计: 能量存储与释放
弹簧系统在工程设计 中扮演着重要的角色, 比如汽车避震系统、 机械起重设备等。有 效地存储和释放弹性 势能是关键,合理设 计弹簧系统可以提高 能量利用效率。
能源转换技术:动能转化为电能
制动发电系 统
利用制动时产生 的动能转化为电
通过实践应用,我们可以更好地理解弹性势能和 动能之间的转换关系。从弹簧系统设计到能源转 换技术,再到环境保护与资源利用,以及创新发 展中的新应用,不断探索和实践将推动科技的发 展。
弹性势能和动能的转换问题
弹性势能和动能的转换问题弹性势能和动能的转换是物理学中一个常见而重要的问题。
在弹性力学中,物体在受到压缩或拉伸力的作用下会具有弹性形变,而这种形变储存了弹性势能。
当物体恢复到原始形状时,这部分弹性势能会转化为动能。
本文将介绍弹性势能和动能的转换原理,并探讨一些与之相关的应用。
首先,引入弹性势能的概念。
当一个物体受到压缩或拉伸力时,其形状会发生改变,这种形变称为弹性形变。
弹性形变会导致物体的内部发生能量的转移和储存,这部分能量就是弹性势能。
弹性势能是物体由于形变而具有的能量,它和物体的形变程度成正比。
例如,当我们压缩一个弹簧时,弹簧会存储弹性势能,而当我们释放压力时,弹簧恢复原状,弹性势能转化为动能,使弹簧产生反弹。
接下来,我们讨论弹性势能和动能的转换过程。
当物体释放弹性势能时,弹性形变逐渐减小,而动能逐渐增加。
这是因为随着形变减小,物体的速度增加,动能就会增加。
弹性势能和动能之间的转化是一个连续的过程,可以用以下公式表示:Elastic Potential Energy = 1/2 * k * x^2Kinetic Energy = 1/2 * m * v^2其中,k是物体的弹性系数,x是物体的形变量,m是物体的质量,v是物体的速度。
根据这两个公式,我们可以得出弹性势能和动能之间的关系:Elastic Potential Energy = Kinetic Energy这意味着在弹性形变逐渐消失的过程中,弹性势能和动能的总量保持不变。
这是一个能量守恒的原理,也是动力学中的一个基本定律。
在实际应用中,弹性势能和动能的转换有着广泛的应用。
例如,在弹簧悬挂的重物系统中,当重物下降时,弹簧被压缩并具有弹性势能,而当重物再次上升时,弹簧释放弹性势能并转化为动能,使重物继续上升。
这种原理在重力势能和弹性势能之间的转换中起到了重要的作用。
此外,弹性势能和动能的转换也在弹性体的振动和机械波传播中发挥着重要的作用。
一个动能与弹性势能相互转化的小实验
一个动能与弹性势能相互转化的小实验
在教学中,多一点思考,多一点变化,往往也会多一点趣味。
笔者任教过的几所学校的实验室中有用来演示动能与重力势能相互转化的实验器材滚摆,却都没有类似演示动能与弹性势能相互转化的实验器材。
在滚摆的启发下,笔者想到了一种可用来展示动能与弹性势能相互转化的既好玩又直观的分组实验。
1 实验器材
每组橡皮筋一两根,50 g的钩码两三个。
2 实验过程
一手捏住橡皮筋的上端,另一只手将2个或3个钩码挂在竖起下垂的橡皮筋的下端。
为了便于观察钩码转动快慢的变化情况,最好不要将一个钩码挂在另一个钩码的下端,而是将它们大致挂在同一高度上。
由于视觉暂留,当钩码快速转动时,可以看到一个快速转动的美丽的闪亮的旋涡。
由于离心运动,钩码转得越快,钩码水平舒展就越开,看到的转动的旋涡就越大,旋涡中心的空心圆圈也越大。
转动钩码,或钩码不动,拧橡皮筋的上端,使橡皮筋发生扭曲形变。
松开抓钩码的手,观察钩码的转动快慢与橡皮筋扭曲形变大小
变化的关系,进而导出钩码的动能与橡皮筋弹性势能大小的变化关系。
3 实验结论
实验发现,当钩码转得越来越快时,橡皮筋扭曲形变越来越小;当钩码转得越来越慢时,橡皮筋扭曲形变越来越大。
这样,当钩码的动能增大时,橡皮筋的弹性势能减小;当钩码的动能减小时,橡皮筋的弹性势能增大。
也就是说,在钩码转动的过程中,钩码的动能与橡皮筋的弹性势能相互转化。
该实验还可很方便地进一步拓展,如可用它来演示或探究离心运动与向心力等。
动能与势能的转化:物体运动中动能与势能之间的相互转化关系
动能与势能的转化:物体运动中动能与势能之间的相互转化关系物体在运动过程中,动能与势能之间存在着相互转化的关系,这是物理学中的一个基本原理。
动能和势能是物体运动过程中两种不同形式的能量,它们相互转化的过程使得物体在运动中能够保持平衡并具有持续的动力。
下面我将详细介绍动能与势能之间的转化关系。
首先,我们来了解一下动能和势能的定义。
动能是物体由于运动而具有的能量,它与物体的质量和速度有关,可以表示为:动能= 1/2 * m * v²,其中m是物体的质量,v是物体的速度。
动能是物体运动的直接表现,它越大,说明物体的运动越快,具有更大的能量。
势能是物体由于位置而具有的能量,可以通过物体所处位置的高度差来计算。
对于重力势能来说,它可以表示为:势能 = m * g * h,其中m是物体的质量,g是重力加速度,h是物体所处位置的高度。
当物体被抬高时,由于位置的改变,它的重力势能将增加;而当物体从高处掉下来时,势能将被转化为动能。
物体在运动中,动能和势能之间的转化可以通过以下几种情况来说明:1. 物体下落的情况:当一个物体从高处掉下来时,它的重力势能将逐渐减小,而动能将逐渐增加。
这是因为物体下落的过程中,重力作用将动能逐渐转化为动能,使得物体的速度越来越快。
2. 物体被推动的情况:当一个物体被外力推动时,它的动能将逐渐增加,而势能将逐渐减小。
外力对物体的施加使得物体具有了加速度,从而增加了它的动能;同时,物体的位置没有改变,所以势能保持不变或者减小。
3. 物体弹射的情况:当一个物体被弹射出去时,它的势能将逐渐转化为动能。
弹射的过程中,外力对物体进行加速度的施加,使得物体的动能逐渐增加。
同时,物体由于被弹射而离开了原来的位置,势能减小或者转化为动能。
动能和势能之间的转化关系可以通过以下公式来表示:动能的增加量 = 势能的减少量。
也就是说,当物体的势能减少时,其动能将增加相同的量;反之,当物体的动能减少时,其势能将增加相同的量。
动能与势能的转化
动能与势能的转化动能和势能是物体运动和相互作用中的两个重要概念。
动能指的是物体由于运动而具有的能量,而势能则是物体由于位置或其它因素而具有的能量。
在物体的运动过程中,动能和势能可以相互转化,共同影响着物体的行为和性质。
一、动能的转化动能一般表现为物体的运动状态所具有的能量。
当物体的速度改变时,动能也会发生相应的变化。
动能的转化可以通过下述例子进行解释:例1:假设一个小球从山坡上滚下来,开始时它具有一定的高度势能。
随着小球滚下山坡,其高度逐渐降低,相应地,它的动能也逐渐增加。
当小球滚到山脚时,高度势能完全转化为动能。
由此可见,物体在由高处向低处运动的过程中,其势能转化为动能。
这种转化仅适用于重力场中物体的自由下落过程,称为重力势能转化为动能。
二、势能的转化势能是物体由于位置而具有的能量,它可以表现为重力势能、弹性势能、化学势能等多种形式。
势能的转化可以通过下述例子进行解释:例2:假设一个小球用手抬到某一高度,然后从高处释放。
开始时它具有一定的重力势能。
随着小球的下落,重力势能逐渐转化为动能。
当小球落到地面时,重力势能完全转化为动能。
除重力势能转化为动能外,还存在其他形式的势能转化。
例如,橡皮球被压缩后释放,弹性势能被转化为动能。
三、转化过程中的能量守恒定律动能和势能的转化符合能量守恒定律,即能量在转化过程中总量保持不变。
在动能和势能之间的转化过程中,能量可以相互转移,但总能量保持恒定。
四、应用领域动能与势能的转化广泛应用于生活和科学领域。
以下是一些实例:1. 水力发电:水通过水轮机的旋转转化为机械能,再转化为电能。
2. 弹簧秤:当物体悬挂在弹簧秤上时,由于物体重力使弹簧变形,重力势能转化为弹性势能。
3. 滑坡:当山坡上的岩石失去平衡,滑下山坡时,势能转化为动能,并产生破坏性的滑坡现象。
4. 弹跳球:当球撞击地面时,动能转化为弹性势能,使球反弹起来。
综上所述,动能与势能的转化是物体在运动和相互作用中的重要能量转移过程。
弹性势能和动能的相互转化
演示课本图1一7动能和弹性势能的转化实验。
实验可分两步做。
首先手持着木球将弹簧片推弯,而后突然释放木球,木球在弹簧片的作用下在水平槽内运动。
让学生分析在此过程中,弹性势能转化为动能。
第二步实验,让木球从斜槽上端滚下,让学生观察木球碰击弹簧片的过程,然后,依据课本图1一7,甲一乙图和乙十丙图分析动能转化为弹性势能和弹性势能转化为动能的过程。
得出:动能和弹性势能也是可以相互转化的。
自然界中动能和势能相互转化的事例很多。
其中有一些比较直观,例如:物体从高处落下、瀑布流水等这些事例也可以让学生列举,说明动能和势能的相互转化。
有些事例比较复杂,例如:踢出去的足球在空中沿一条曲线(抛物线)运动过程中,动能和势能是如何相互转化的呢?(板画足球轨迹,依图分析)首先我们来分析足球离地面的高度的变化,这是判断足球重力势能变化的依据。
很明显,在上升过程中足球的重力势能增加;在下降过程中重力势能减少。
接着再分析足球的速度。
足球在最高点时不再上升,说明它向上不能再运动。
所以,足球在上升过程中,速度逐渐变小;在下降过程中速度又逐渐变大。
通过以上分析,可以看到足球在上升阶段动能转化为重力势能;在下降阶段重力势能转化为动能。
人造地球卫星在运行过程中,也发生动能和重力势能的相互转化。
人造地球卫星大家并不陌生,然而围绕人造卫星,同学们还有许多的谜没有揭开。
例如:人造卫星为什么能绕地球运转而不落下来?在人造卫星内失重是怎么回事?等等,这些问题还有待于同学们进一步学习,今天我们只讨论卫星运行过程中,动能和重力势能的相互转化。
人造卫星绕地球沿椭圆轨道运行,它的位置离地球有时近、有时远。
(出示我国发射的第一颗人造卫星轨道图)现以我国发射的第一*人造卫星为例,它离地球最近时(此处叫近地点)离地面439公里,离地球最远时(此处叫远地点)离地面高度是2384公里,它绕地球一周的时间是114分钟*它在近地点时,速度最大,动能最大;此时离地面最近,重力势能最小。
研究物体的弹性势能和动能
研究物体的弹性势能和动能物体的弹性势能和动能是物理学中非常重要的概念,对于研究物体的运动和力学性质有着重要的意义。
本文将深入探讨物体的弹性势能和动能的概念、计算方法以及它们之间的关系。
一、弹性势能弹性势能是指物体由于形变而储存的能量。
当物体发生形变时,形变所做的功将被存储在物体内部,从而产生弹性势能。
常见的弹性形变包括拉伸、压缩和弯曲。
对于一个弹簧而言,弹性势能可以用下式计算:E = 1/2kx²其中,E表示弹性势能,k为弹簧的劲度系数,x为物体的形变量。
这个公式说明了弹性势能与弹簧的劲度系数和形变量之间的关系。
当形变量增大时,弹性势能也会增大;而当劲度系数增大时,弹性势能也会增大。
二、动能动能是指物体由于运动而具有的能量。
动能可以分为线性动能和旋转动能两种形式。
线性动能是指物体由于线性运动而具有的能量,它可以通过以下公式计算:K = 1/2mv²其中,K表示线性动能,m为物体的质量,v为物体的速度。
这个公式表明,线性动能与物体的质量和速度的平方成正比。
质量越大、速度越快的物体具有越大的动能。
旋转动能是指物体由于旋转运动而具有的能量,它可以通过以下公式计算:K = 1/2Iω²其中,K表示旋转动能,I为物体的转动惯量,ω为物体的角速度。
这个公式说明,旋转动能与物体的转动惯量和角速度的平方成正比。
转动惯量越大、角速度越快的物体具有越大的旋转动能。
三、弹性势能和动能的关系在物理学中,弹性势能和动能之间存在能量转化的关系。
当物体发生由弹性形变到恢复形状的过程时,弹性势能将转化为动能;反之,当物体发生由恢复形状到弹性形变的过程时,动能将转化为弹性势能。
以弹簧的拉伸为例,当我们拉伸弹簧时,物体的形变将导致弹簧具有弹性势能。
当我们释放弹簧时,弹簧将恢复到原始形态,其形变所储存的弹性势能将转化为动能。
这个过程符合能量守恒定律,即能量不会凭空消失或增加,而只会转化为其他形式。
四、应用领域弹性势能和动能的研究在各个领域都有广泛的应用。
弹性势能和动能的转换过程问题
弹性势能和动能的转换过程问题在物理学中,弹性势能和动能的转换过程是一种广泛存在的现象。
当弹性体受到外力作用时,会发生形变,从而产生弹性势能;而当弹性体恢复原形时,其弹性势能会转换成动能。
下面将详细探讨弹性势能和动能的转换过程。
1. 弹性势能的定义和计算弹性势能是指物体由于发生形变而具有的能量状态。
当物体被外力压缩或拉伸时,会产生势能,其大小与物体的形变程度和弹性系数有关。
以弹簧为例,当弹簧被压缩或拉伸时,会存储势能。
弹簧的弹性势能可以通过以下公式计算:弹性势能 = 0.5 * k * x^2其中,k为弹簧的弹性系数,x为形变的位移量。
根据公式可以看出,弹性势能与形变的平方成正比,与弹性系数也成正比。
2. 动能的定义和计算动能是物体由于运动而具有的能量状态。
当物体具有速度时,它会拥有动能,其大小与物体的质量和速度有关。
物体的动能可以通过以下公式计算:动能 = 0.5 * m * v^2其中,m为物体的质量,v为物体的速度。
根据公式可以看出,动能与质量成正比,与速度的平方成正比。
3. 弹性势能和动能的转换过程当外力作用于弹性体时,弹性体会发生形变,形成弹性势能存储在物体内部。
当外力停止作用或改变方向时,弹性体会通过恢复力逐渐恢复原形,同时弹性势能转换为动能。
以弹簧为例,当外力作用使弹簧被压缩时,弹簧内部存储了一定的弹性势能。
当外力停止作用或改变方向时,弹簧开始释放弹性势能,同时产生向外的恢复力。
恢复力使弹簧发生伸展,形成动能,将弹簧的弹性势能转换为动能。
在转换过程中,弹性势能和动能之间存在着一种平衡状态。
当弹簧完全恢复原形时,所有的弹性势能都被转换为动能,物体达到最大速度;而当弹簧再次被压缩时,动能会逐渐减小,同时弹性势能再次增加。
4. 实际应用和意义弹性势能和动能的转换过程在现实生活中有许多应用。
例如弹簧振子、摩天大楼的振动减震系统等,都利用了弹性势能和动能的转换原理来实现能量的储存和释放。
此外,深入研究弹性势能和动能的转换过程,可以帮助我们更好地理解自然界中的力学现象。
一个动能与弹性势能相互转化的小实验
一个动能与弹性势能相互转化的小实验本文介绍一个简单的实验,通过观察弹簧上挂着一个质量块来演示动能与弹性势能之间的相互转化。
实验过程简单,需使用简单的实验器材,适合初学者进行。
实验器材1.弹簧:一个有一定弹性的弹簧,用来给质量块提供弹性势能。
2.质量块:一个质量大小适中的物体,用来体现动能与弹性势能的转化。
3.测力计:用来测量质量块在弹簧上挂载时的拉力。
4.尺子:用来测量弹簧拉伸的长度。
实验步骤1.将弹簧挂在一个稳定的支架上,使其垂直向下悬挂,并将质量块挂在弹簧下端。
2.使用测力计测量质量块的重力,记为F g。
3.将质量块向下拉,记录下弹簧的拉力,记为F e,此时质量块的动能为零,弹性势能最大。
4.释放质量块,记录下质量块下落到弹簧最低点时的速度,记为v。
5.用测力计记录质量块到达最低点时的拉力,记为F r,此时质量块的动能为最大值,弹性势能为零。
6.用尺子测量弹簧被拉伸的长度,记为x,根据胡克定律,计算弹簧劲度系数k。
7.根据物理定律,动能与弹性势能之间存在以下关系式:$E_k = \\dfrac{1}{2}mv^2$$E_e = \\dfrac{1}{2}kx^2$其中,m为质量块的质量,v为质量块下落到最低点时的速度,x为弹簧被拉伸的长度,k为弹簧劲度系数。
实验结果与分析通过上述步骤,可以得到以下实验结果:•质量块重力 $F_g = 9.8 \\mathrm{N}$•弹簧拉力(弹性势能最大时)$F_e = 3.92 \\mathrm{N}$•质量块下落时的速度 $v = 1.75 \\mathrm{m/s}$•质量块在最低点的拉力 $F_r = 9.12 \\mathrm{N}$•弹簧拉伸的长度 $x = 0.13 \\mathrm{m}$•弹簧劲度系数 $k = 113.24 \\mathrm{N/m}$根据上述结果,可以计算出质量块的动能与弹性势能:$E_k = \\dfrac{1}{2}mv^2 = 0.5 \\times 1 \\times 1.75^2 = 1.53 \\mathrm{J}$ $E_e = \\dfrac{1}{2}kx^2 = 0.5 \\times 113.24 \\times 0.13^2 = 0.96\\mathrm{J}$可以看出,质量块的动能与弹性势能之间不断转化,但它们的总和始终保持不变。
弹性势能转化为动能课件
在能源工程中的应用
弹性储能发电机
利用弹簧或气瓶等弹性元件储存 的弹性势能,通过快速释放来驱 动发电机发电,为电力系统提供
备用能源。
弹性储能热水器
利用弹簧或气瓶等弹性元件储存 的弹性势能,通过快速释放来加 热循环水,实现快速热水供应。
弹性势能释放的条件
当外力撤去后,物体恢复原状,弹性势能得以释放。
弹性势能释放的过程
物体在形变过程中,外力做负功,弹性势能逐渐积累;外力撤去后, 物体恢复原状,弹性势能释放,转化为其他形式的能量。
动能产生的原理
动能定义
物体由于运动而具有的能量。
动能产生的条件
物体运动时,速度不断改变,动能也随之改变。
动能产生的形式
物体运动过程中,外力对物体做正功,物体的动能增加;物体运动 过程中,外力对物体做负功,物体的动能减小。
弹性势能转化为动能的条件
条件一
物体发生弹性形变。
条件二
外力撤去后,物体恢复原状。
条件三
物体运动过程中,速度不断改变。
PART 03
弹性势能转化为动能的实 例
REPORTING
弹簧振动的实例
PART 05
弹性势能转化为动能的应 用
REPORTING
在机械工程中的应用
弹簧振荡器
利用弹簧的弹性势能,通过反复 形变来产生持续的动能,用于驱
动各种机械装置。
弹性联轴器
利用弹性元件的形变和回弹力,将 输入的动能转化为弹性势能,再通 过回弹力将势能重新转化为动能输 出,实现动力的传递。
减震器和缓冲器
弹性势能与动能的关系
弹性势能和动能的相互转化
弹性势能和动能的相互转化1. 弹性势能的定义弹性势能是指物体由于变形而具备的能量,当物体发生弹性变形时,会存储弹性势能。
弹性势能最常见的例子就是弹簧。
当弹簧被压缩或拉伸时,其弹性势能就会增加。
根据胡克定律,弹簧的弹性势能与其变形量成正比。
弹性势能可以由以下公式计算:$$E_{\\text{elastic}} = \\frac{1}{2} k x^2$$其中,$E_{\\text{elastic}}$表示弹性势能,k表示弹簧的劲度系数,x表示弹簧的变形量。
2. 动能的定义动能是指物体由于运动而具备的能量。
根据物体的质量m和速度v,动能可以由以下公式计算:$$E_{\\text{kinetic}} = \\frac{1}{2} m v^2$$其中,$E_{\\text{kinetic}}$表示动能。
3. 弹性势能和动能的转化弹性势能和动能之间可以相互转化。
当弹簧的弹性势能转化为物体的动能时,物体会开始运动。
同样地,当物体的动能转化为弹性势能时,物体会停止运动并发生弹性变形。
考虑一个例子,一个质量为m的弹簧压缩到长度为x,此时弹簧具有弹性势能$E_{\\text{elastic}} = \\frac{1}{2} k x^2$。
当弹簧释放时,弹簧的弹性势能会转化为物体的动能,使得物体开始运动。
根据动能的定义,物体的动能$E_{\\text{kinetic}}$可以计算为$E_{\\text{kinetic}} = \\frac{1}{2} m v^2$,其中v 是物体的速度。
根据动能定理,弹簧的弹性势能完全转化为物体的动能,即$E_{\\text{elastic}} = E_{\\text{kinetic}}$。
同样地,当物体停止运动并发生弹性变形时,物体的动能会转化为弹性势能。
当物体的速度减小为零时,物体的动能为零。
根据动能定理,物体的动能完全转化为弹簧的弹性势能,即$E_{\\text{kinetic}} = E_{\\text{elastic}}$。
机械能守恒弹性势能与动能的转化
机械能守恒弹性势能与动能的转化机械能守恒:弹性势能与动能的转化在物理学中,机械能守恒是一个重要的概念。
它指的是在一个封闭系统中,机械能在各种形式之间的转化保持不变。
其中,弹性势能和动能是机械能的两个主要形式。
它们之间的转化在物体运动和弹性变形中起着重要作用。
一、弹性势能的定义与特点弹性势能是指物体由于形变所具有的储存能量。
当物体的形状发生改变时,它会具有弹性势能。
弹性势能的大小取决于物体的形变程度和弹性系数。
以弹簧为例,当将弹簧拉伸或压缩时,其形状发生变化,系统中储存了一定的弹性势能。
弹性势能的大小可以用公式Ee=1/2kx^2来计算,其中Ee表示弹性势能,k表示弹簧的弹性系数,x表示弹簧的形变量。
弹性势能具有以下特点:1. 弹性势能与形变量成正比,形变越大,弹性势能越大。
2. 弹性势能与弹簧的弹性系数成正比,弹性系数越大,弹性势能越大。
3. 弹性势能只与物体的形变有关,与物体的质量和速度无关。
二、动能的定义与特点动能是指物体由于运动而具有的能量。
当物体在运动过程中,它会具有动能。
动能的大小取决于物体的质量和速度。
动能可以分为两种形式:1. 机械动能:即由物体整体运动所具有的能量,通常表示为Ek=1/2mv^2,其中Ek表示机械动能,m表示物体的质量,v表示物体的速度。
2. 旋转动能:当物体围绕一个轴旋转时,它会具有旋转动能,它的大小可以用公式Er=1/2Iω^2来表示,其中Er表示旋转动能,I表示物体的转动惯量,ω表示物体的角速度。
动能具有以下特点:1. 动能与物体质量和速度的平方成正比。
2. 动能只与物体的运动有关,与物体的形状和位置无关。
3. 旋转动能还与物体的转动惯量有关。
三、弹性势能与动能的转化在一个封闭系统中,弹性势能可以转化为动能,动能也可以转化为弹性势能。
这种转化是根据机械能守恒定律进行的。
当物体由于弹力或其他形式的力发生形变而获得弹性势能时,当它恢复到原始状态时,弹性势能会全部或部分地转化为动能。
弹性势能的转化
弹性势能的转化弹性势能在物理学中扮演着重要的角色,它是描述物体在弹性形变下能量的一种形式。
当物体受到外力作用而发生弹性形变时,它会蓄积起弹性势能,这种能量可以在合适的条件下转化为其他形式的能量。
弹性势能转化的过程在实际生活中有着广泛的应用,下面将重点介绍其中一些常见的转化方式。
1. 弹性势能转化为动能当物体受到外力作用而发生形变时,形变产生的应力和变形产生的应变相互作用,储存在物体内部。
一旦外力消失,物体会回复到原来的形状,并释放出保存的弹性势能。
这时,这部分弹性势能可以转化为动能,使物体获得速度和运动。
以弹簧为例,当我们拉伸或压缩弹簧时,它会产生形变,这时会储存弹性势能。
一旦我们释放弹簧,它会回弹并将储存在其中的弹性势能转化为动能,使弹簧以较高的速度运动。
2. 弹性势能转化为热能当物体发生形变并释放出弹性势能时,其中一部分能量会转化为热能。
这是因为在物体的形变过程中,微观颗粒发生相互摩擦和碰撞,产生摩擦热,将一部分弹性势能转化为热能。
举个例子,我们可以考虑弹簧在不断拉伸和压缩的过程中。
每一次形变,弹簧内部的颗粒都会发生摩擦和碰撞,而这些微小的运动会导致热能的产生,将部分弹性势能转化为热能。
3. 弹性势能转化为其他形式的势能除了转化为动能和热能外,弹性势能还可以转化为其他形式的势能。
例如,在单摆中,当摆球离开平衡位置而发生形变时,弹性势能会转化为重力势能。
这种转化在各种振动系统中都会出现,例如拉力和重力之间的转化。
总结:弹性势能的转化是物体在受力变形过程中的必然结果。
它可以转化为动能、热能或其他形式的势能, depending on the specific circumstances. 在实际应用中,我们可以利用这些转化过程来实现一些有用的功能,例如弹簧储存能量、振动的减弱和振荡等。
通过研究和应用弹性势能的转化,我们可以更好地理解物体的力学性质,并在工程和科学领域中发挥重要作用。
动能和势能的转化
动能和势能的转化动能和势能是物理学中非常重要的概念,描述了物体的运动和位置之间的关系。
动能是物体运动所具有的能量,而势能则是物体由于位置而具有的能量。
在许多物理系统中,动能和势能之间可以相互转化,在这篇文章中,我们将探讨动能和势能的转化过程以及它们之间的关系。
一、动能和势能的定义动能是由于物体运动而产生的能量,它与物体的质量和速度有关。
根据公式,动能(KE)等于物体的质量(m)乘以速度(v)的平方的一半。
KE = 1/2 * m * v^2势能是物体由于位置而具有的能量,它与物体的位置和力的性质有关。
常见的势能有重力势能、弹性势能和化学势能等。
以重力势能为例,当物体在重力场中上升或下降时,它的势能会相应地增加或减少。
二、动能和势能的转化动能和势能之间的转化是通过物体所受的力来实现的。
根据能量守恒定律,能量在一个封闭系统中是不会被创造或者消失的,只会相互转化。
1. 动能转化为势能当物体受到外力作用而加速时,动能会转化为势能。
以抛体运动为例,当一个物体被抛向空中时,它的动能会逐渐减少,而重力势能会逐渐增加。
当物体达到最高点时,动能几乎为零,而势能达到最大值。
2. 势能转化为动能当物体下落时,它的势能会逐渐减少,而动能会逐渐增加。
这是因为物体下落时受到了重力的作用,而重力会进行正功,将势能转化为动能。
这也是为什么一个从高处掉落的物体会落地时具有很大的动能。
三、实例分析让我们通过一个例子来更好地理解动能和势能的转化。
假设有一个弹簧,它一端固定在墙上,另一端连接着一个质点。
当质点被压缩并释放时,弹簧将恢复原状,并将质点弹射出去。
在这个例子中,当质点被压缩时,它会具有弹性势能。
当弹簧释放时,弹性势能转化为质点的动能。
当质点到达最高点时,动能几乎为零,而势能达到最大值。
然后,当质点再次下落时,势能逐渐减少,而动能逐渐增加,直到达到最大速度。
最后,当质点再次回到压缩状态时,动能几乎消失,而弹性势能重新积累。
这个例子清楚地展示了动能和势能之间的转化过程。
力学系统中动能和势能之间的转换关系
力学系统中动能和势能之间的转换关系在力学系统中,动能和势能是两个重要的物理概念。
它们描述了物体运动和相互作用的不同方面,而它们之间存在着一个关键的转换关系。
本文将详细介绍力学系统中动能和势能之间的转换关系。
首先,我们来了解一下动能和势能的概念。
动能是物体由于运动而具有的能量,它的大小与物体的质量和速度有关。
动能的公式可以表示为:动能=1/2 ×质量 ×速度的平方。
动能是一个标量,它的单位通常用焦耳(J)来表示。
势能则是物体在某个位置上由于受力而具有的能量,它的大小取决于物体相对于参考位置的位置和形状。
常见的势能类型包括重力势能、弹性势能和化学势能等。
重力势能是物体由于高度而具有的能量,它的公式可以表示为:重力势能=质量 ×重力加速度 ×高度。
弹性势能是物体由于弹性形变而具有的能量,它的公式可以表示为:弹性势能=1/2 ×劲度系数 ×形变的平方。
势能也是一个标量,它的单位同样用焦耳(J)来表示。
在力学系统中,动能和势能之间存在一种特殊的转换关系,即动能定理和能量守恒定律。
动能定理是指当一个物体受到作用力时,它的动能会发生变化,动能定理可以表示为:物体所受的合外力做功等于物体动能的增量。
根据动能定理,当物体受到作用力而产生加速度时,它的动能会增加;相反,当物体受到减速度或阻力等作用力时,它的动能会减小。
能量守恒定律是指在一个封闭的系统中,能量总量保持不变。
在力学系统中,这意味着动能和势能之间可以相互转换,但它们的总和保持不变。
当物体从一个位置移动到另一个位置时,它的势能会发生变化,而同时动能也会相应改变,但它们的总和保持恒定。
以一个简单的例子来说明动能和势能之间的转换关系。
考虑一个自由落体的物体,假设它的质量为m,起始高度为h,初始速度为0。
当物体处于高度h时,它具有重力势能,根据重力势能公式可知,它的势能为mgh。
当物体开始下落时,它的势能逐渐减小,而同时动能逐渐增加。
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弹性势能和动能的相互转化实验3:。
演示课本图1一7动能和弹性势能的转化实验。
实验可分两步做。
首先手持着木球将弹簧片推弯,而后突然释放木球,木球在弹簧片的作用下在水平槽内运动。
让学生分析在此过程中,弹性势能转化为动能。
第二步实验,让木球从斜槽上端滚下,让学生观察木球碰击弹簧片的过程,然后,依据课本图1一7,甲一乙图和乙十丙图分析动能转化为弹性势能和弹性势能转化为动能的过程。
得出:动能和弹性势能也是可以相互转化的。
自然界中动能和势能相互转化的事例很多。
其中有一些比较直观,例如:物体从高处落下、瀑布流水等这些事例也可以让学生列举,说明动能和势能的相互转化。
有些事例比较复杂,例如:踢出去的足球在空中沿一条曲线(抛物线)运动过程中,动能和势能是如何相互转化的呢?(板画足球轨迹,依图分析)首先我们来分析足球离地面的高度的变化,这是判断足球重力势能变化的依据。
很明显,在上升过程中足球的重力势能增加;在下降过程中重力势能减少。
接着再分析足球的速度。
足球在最高点时不再上升,说明它向上不能再运动。
所以,足球在上升过程中,速度逐渐变小;在下降过程中速度又逐渐变大。
通过以上分析,可以看到足球在上升阶段动能转化为重力势能;在下降阶段重力势能转化为动能。
人造地球卫星在运行过程中,也发生动能和重力势能的相互转化。
人造地球卫星大家并不陌生,然而围绕人造卫星,同学们还有许多的谜没有揭开。
例如:人造卫星为什么能绕地球运转而不落下来?在人造卫星内失重是怎么回事?等等,这些问题还有待于同学们进一步学习,今天我们只讨论卫星运行过程中,动能和重力势能的相互转化。
人造卫星绕地球沿椭圆轨道运行,它的位置离地球有时近、有时远。
(出示我国发射的第一颗人造卫星轨道图)现以我国发射的第一*人造卫星为例,它离地球最近时(此处叫近地点)离地面439公里,离地球最远时(此处叫远地点)离地面高度是2384公里,它绕地球一周的时间是114分钟*它在近地点时,速度最大,动能最大;此时离地面最近,重力势能最小。
卫星由近地点向远地点运行时动能减小,重力势能增大,动能向重力势能转化。
直到远地点时,动能最小,重力势能最大。
卫星由远地点向近地点运行时,重力势能向动能转化。
在卫星运行过程中,不断地有动能和势能的相互转化。
4.小结通过“想想议议”问题的讨论,进一步认识动能和势能的相互转化。
(1)在动能和势能的相互转化过程中,必定有动能和势能各自的变化,而且是此增彼减。
(2)动能的增减变化,要以速度增减来判断。
(3)重力势能的增减变化,要以物体离地面高度的增减变化来判断。
(4)判断弹性势能的增减,要根据弹性形变大小的变化。
(四)说明32018-01-19实验3:。
演示课本图1一7动能和弹性势能的转化实验。
实验可分两步做。
首先手持着木球将弹簧片推弯,而后突然释放木球,木球在弹簧片的作用下在水平槽内运动。
让学生分析在此过程中,弹性势能转化为动能。
第二步实验,让木球从斜槽上端滚下,让学生观察木球碰击弹簧片的过程,然后,依据课本图1一7,甲一乙图和乙十丙图分析动能转化为弹性势能和弹性势能转化为动能的过程。
得出:动能和弹性势能也是可以相互转化的。
自然界中动能和势能相互转化的事例很多。
其中有一些比较直观,例如:物体从高处落下、瀑布流水等这些事例也可以让学生列举,说明动能和势能的相互转化。
有些事例比较复杂,例如:踢出去的足球在空中沿一条曲线(抛物线)运动过程中,动能和势能是如何相互转化的呢?(板画足球轨迹,依图分析)首先我们来分析足球离地面的高度的变化,这是判断足球重力势能变化的依据。
很明显,在上升过程中足球的重力势能增加;在下降过程中重力势能减少。
接着再分析足球的速度。
足球在最高点时不再上升,说明它向上不能再运动。
所以,足球在上升过程中,速度逐渐变小;在下降过程中速度又逐渐变大。
通过以上分析,可以看到足球在上升阶段动能转化为重力势能;在下降阶段重力势能转化为动能。
人造地球卫星在运行过程中,也发生动能和重力势能的相互转化。
人造地球卫星大家并不陌生,然而围绕人造卫星,同学们还有许多的谜没有揭开。
例如:人造卫星为什么能绕地球运转而不落下来?在人造卫星内失重是怎么回事?等等,这些问题还有待于同学们进一步学习,今天我们只讨论卫星运行过程中,动能和重力势能的相互转化。
人造卫星绕地球沿椭圆轨道运行,它的位置离地球有时近、有时远。
(出示我国发射的第一颗人造卫星轨道图)现以我国发射的第一*人造卫星为例,它离地球最近时(此处叫近地点)离地面439公里,离地球最远时(此处叫远地点)离地面高度是2384公里,它绕地球一周的时间是114分钟*它在近地点时,速度最大,动能最大;此时离地面最近,重力势能最小。
卫星由近地点向远地点运行时动能减小,重力势能增大,动能向重力势能转化。
直到远地点时,动能最小,重力势能最大。
卫星由远地点向近地点运行时,重力势能向动能转化。
在卫星运行过程中,不断地有动能和势能的相互转化。
4.小结通过“想想议议”问题的讨论,进一步认识动能和势能的相互转化。
(1)在动能和势能的相互转化过程中,必定有动能和势能各自的变化,而且是此增彼减。
(2)动能的增减变化,要以速度增减来判断。
(3)重力势能的增减变化,要以物体离地面高度的增减变化来判断。
(4)判断弹性势能的增减,要根据弹性形变大小的变化。
(四)说明32018-01-19实验3:。
演示课本图1一7动能和弹性势能的转化实验。
实验可分两步做。
首先手持着木球将弹簧片推弯,而后突然释放木球,木球在弹簧片的作用下在水平槽内运动。
让学生分析在此过程中,弹性势能转化为动能。
第二步实验,让木球从斜槽上端滚下,让学生观察木球碰击弹簧片的过程,然后,依据课本图1一7,甲一乙图和乙十丙图分析动能转化为弹性势能和弹性势能转化为动能的过程。
得出:动能和弹性势能也是可以相互转化的。
自然界中动能和势能相互转化的事例很多。
其中有一些比较直观,例如:物体从高处落下、瀑布流水等这些事例也可以让学生列举,说明动能和势能的相互转化。
有些事例比较复杂,例如:踢出去的足球在空中沿一条曲线(抛物线)运动过程中,动能和势能是如何相互转化的呢?(板画足球轨迹,依图分析)首先我们来分析足球离地面的高度的变化,这是判断足球重力势能变化的依据。
很明显,在上升过程中足球的重力势能增加;在下降过程中重力势能减少。
接着再分析足球的速度。
足球在最高点时不再上升,说明它向上不能再运动。
所以,足球在上升过程中,速度逐渐变小;在下降过程中速度又逐渐变大。
通过以上分析,可以看到足球在上升阶段动能转化为重力势能;在下降阶段重力势能转化为动能。
人造地球卫星在运行过程中,也发生动能和重力势能的相互转化。
人造地球卫星大家并不陌生,然而围绕人造卫星,同学们还有许多的谜没有揭开。
例如:人造卫星为什么能绕地球运转而不落下来?在人造卫星内失重是怎么回事?等等,这些问题还有待于同学们进一步学习,今天我们只讨论卫星运行过程中,动能和重力势能的相互转化。
人造卫星绕地球沿椭圆轨道运行,它的位置离地球有时近、有时远。
(出示我国发射的第一颗人造卫星轨道图)现以我国发射的第一*人造卫星为例,它离地球最近时(此处叫近地点)离地面439公里,离地球最远时(此处叫远地点)离地面高度是2384公里,它绕地球一周的时间是114分钟*它在近地点时,速度最大,动能最大;此时离地面最近,重力势能最小。
卫星由近地点向远地点运行时动能减小,重力势能增大,动能向重力势能转化。
直到远地点时,动能最小,重力势能最大。
卫星由远地点向近地点运行时,重力势能向动能转化。
在卫星运行过程中,不断地有动能和势能的相互转化。
4.小结通过“想想议议”问题的讨论,进一步认识动能和势能的相互转化。
(1)在动能和势能的相互转化过程中,必定有动能和势能各自的变化,而且是此增彼减。
(2)动能的增减变化,要以速度增减来判断。
(3)重力势能的增减变化,要以物体离地面高度的增减变化来判断。
(4)判断弹性势能的增减,要根据弹性形变大小的变化。
(四)说明32018-01-19实验3:。
演示课本图1一7动能和弹性势能的转化实验。
实验可分两步做。
首先手持着木球将弹簧片推弯,而后突然释放木球,木球在弹簧片的作用下在水平槽内运动。
让学生分析在此过程中,弹性势能转化为动能。
第二步实验,让木球从斜槽上端滚下,让学生观察木球碰击弹簧片的过程,然后,依据课本图1一7,甲一乙图和乙十丙图分析动能转化为弹性势能和弹性势能转化为动能的过程。
得出:动能和弹性势能也是可以相互转化的。
自然界中动能和势能相互转化的事例很多。
其中有一些比较直观,例如:物体从高处落下、瀑布流水等这些事例也可以让学生列举,说明动能和势能的相互转化。
有些事例比较复杂,例如:踢出去的足球在空中沿一条曲线(抛物线)运动过程中,动能和势能是如何相互转化的呢?(板画足球轨迹,依图分析)首先我们来分析足球离地面的高度的变化,这是判断足球重力势能变化的依据。
很明显,在上升过程中足球的重力势能增加;在下降过程中重力势能减少。
接着再分析足球的速度。
足球在最高点时不再上升,说明它向上不能再运动。
所以,足球在上升过程中,速度逐渐变小;在下降过程中速度又逐渐变大。
通过以上分析,可以看到足球在上升阶段动能转化为重力势能;在下降阶段重力势能转化为动能。
人造地球卫星在运行过程中,也发生动能和重力势能的相互转化。
人造地球卫星大家并不陌生,然而围绕人造卫星,同学们还有许多的谜没有揭开。
例如:人造卫星为什么能绕地球运转而不落下来?在人造卫星内失重是怎么回事?等等,这些问题还有待于同学们进一步学习,今天我们只讨论卫星运行过程中,动能和重力势能的相互转化。
人造卫星绕地球沿椭圆轨道运行,它的位置离地球有时近、有时远。
(出示我国发射的第一颗人造卫星轨道图)现以我国发射的第一*人造卫星为例,它离地球最近时(此处叫近地点)离地面439公里,离地球最远时(此处叫远地点)离地面高度是2384公里,它绕地球一周的时间是114分钟*它在近地点时,速度最大,动能最大;此时离地面最近,重力势能最小。
卫星由近地点向远地点运行时动能减小,重力势能增大,动能向重力势能转化。
直到远地点时,动能最小,重力势能最大。
卫星由远地点向近地点运行时,重力势能向动能转化。
在卫星运行过程中,不断地有动能和势能的相互转化。
4.小结通过“想想议议”问题的讨论,进一步认识动能和势能的相互转化。
(1)在动能和势能的相互转化过程中,必定有动能和势能各自的变化,而且是此增彼减。
(2)动能的增减变化,要以速度增减来判断。
(3)重力势能的增减变化,要以物体离地面高度的增减变化来判断。
(4)判断弹性势能的增减,要根据弹性形变大小的变化。
(四)说明32018-01-19实验3:。
演示课本图1一7动能和弹性势能的转化实验。