2025-2026学年浙教版科学九年级上册上课课件 第3章 第2节 机械能

第3章

能量的转化与守恒第2节

机械能学习目标1.会识别动能、重力势能和弹性势能。2.知道决定物体的动能、重力势能和弹性势能的因素并能判断其变化。3.初步学会用控制变量法探究物体动能、重力势能和弹性势能的大小的方法。4.理解动能与势能的相互转化。5.描述机械能守恒的含义，能利用机械能守恒解释简单的现象。知识点1

动能1.现象探究：运动的物体具有能量现象风吹着帆船移动河水把沙子冲走子弹射穿鸡蛋图示分析风在流动，促使帆船移动河水在流动，促使沙子移动子弹在运动，促使鸡蛋破裂归纳运动的物体具有能量3.教材第77页活动：探究影响动能大小的因素提出问题物体的动能跟哪些因素有关？猜想与假设（1）“十次车祸九次快”，猜想动能可能与物体的运动速度有关;（2）同样速度的自行车和汽车，碰到行人后造成的伤害不同，猜想动能可能与物体的质量有关设计实验与制订计划2.动能的概念：物体由于运动而具有的能量叫做动能。一切做机械运动的物体都具有动能。进行实验甲乙丙丁分析与论证（1）同一钢球从不同高度处滚下，钢球碰撞木块时的速度不同。高度越高，钢球碰撞木块时速度越大，木块被推得越远，说明物体的动能与物体的速度有关;（2）不同钢球从同一高度处滚下，钢球碰撞木块时的速度相同。质量大的钢球将木块推得远，说明物体的动能与物体的质量有关实验结论物体的动能与物体的质量和运动速度有关。质量相同的物体，运动速度越大，动能越大；运动速度相同的物体，质量越大，动能越大一切运动的物体都具有动能，物体的动能由物体的质量和运动速度决定，在讨论物体动能大小时，必须同时分析两个因素（即运用控制变量法来研究）。例如，一颗子弹的速度大于火车的速度，但子弹的动能不一定比火车的动能大，因为子弹的质量比火车的质量小得多；也不能因为火车的质量比子弹的质量大得多，就认为火车的动能一定比子弹的动能大，例如当火车的速度为零时动能为零，其动能一定比飞行的子弹小。特别提醒典例1

用如图的装置探究动能大小与哪些因素有关。让小车从斜面顶部由静止开始下滑，撞击置于水平面上的木块。（1）

实验时用木块被撞击后移动的______来反映小车动能的大小。距离（2）

让装有钩码的小车和未装钩码的小车分别从斜面顶部由静止开始下滑，小车运动到水平面上时的速度大小______（选填“相等”或“不等”），装有钩码的小车将木块推得较远，这说明动能的大小与物体的______有关。相等质量知识点2

势能1.现象探究：处于高处的物体具有能量现象地球上的陨石坑水滴石穿铅球砸出沙坑图示分析陨石落下前相对地面有一定高度水滴落下前相对石头有一定高度铅球落地前相对地面有一定高度归纳处于高处的物体具有能量说明

判断一个物体是否具有重力势能，关键是看此物体相对于某一个平面有没有被举高，即相对于此平面有没有一定的高度。若有，则物体具有重力势能；若没有，则物体不具有重力势能。2.重力势能的概念：物体由于被举高而具有的能量叫做重力势能。在没有特别指明的情况下，“高度”一般是相对于地面而言的，在初中阶段通常认为地面上的物体具有的重力势能为零。3.教材第78页活动：探究影响重力势能大小的因素提出问题重力势能的大小与哪些因素有关？猜想与假设（1）生活中，手机从几厘米的高度跌落，一般不会损坏，但从几米的高度跌落，一般会受到较严重的损坏，由此猜想，重力势能的大小可能与高度有关；（2）下冰雹时，重雹比轻雹造成的危害大得多，由此猜想，重力势能的大小可能与物体的质量有关实验装置及原理金属小球的重力势能用被金属小球所撞出的沙坑的深度和大小来表示，撞出的沙坑越深越大，表明金属小球具有的重力势能越大（转化法）实验过程实验现象分析现象得出结论典例2

为探究影响重力势能大小的因素，小刚用两种规格的四个铅球在平整的沙地上方从静止开始释放（如图所示），请根据小刚设计的甲、乙、丙、丁四个实验，回答：（1）

我们通过观察沙地中的什么现象，来判断实验中铅球的重力势能大小？现象是____________________。沙地的凹陷程度不同[解析]

重力势能的大小无法直接观察到，需采用转换法，通过比较不同铅球使沙地凹陷的程度来判断重力势能的大小。（2）

四个实验中能探究重力势能的大小与质量关系的是____实验和____实验。甲丙[解析]

甲、丙两实验中，铅球的高度相同，质量不相同，因此能探究重力势能的大小与质量的关系。（3）

四个实验中能探究重力势能的大小与高度关系的是____实验和____________实验。甲

乙（或丙丁）[解析]

甲、乙（或丙、丁）两实验中，铅球的质量相同，高度不相同，因此能探究重力势能的大小与高度的关系。4.弹性势能现象探究

射箭运动员把弓拉弯的过程中，给弓储存了能量，而且弓的形变越大，箭就射得越远网球拍击打网球时，网球拍发生形变，储存了能量，且网球拍击打网球越用力，网球拍形变就越大，网球就会飞得越远定义物体由于发生弹性形变而具有的能量叫做弹性势能影响弹性势能大小的因素

弹性势能的大小与物体弹性形变的大小有关。物体的弹性形变越大，弹性势能就越大判断物体是否具有弹性势能的方法一个物体是否具有弹性势能，关键看该物体是否发生了弹性形变，若发生了，则该物体具有弹性势能；若没发生，则无弹性势能特别提醒（1）不是所有发生形变的物体都具有弹性势能：橡皮泥发生形变就不具有弹性势能，因为它发生形变后不能恢复原状，属于塑性形变。（2）具有弹性的物体不一定具有弹性势能：若弹簧被拉伸，超出弹性限度，不能恢复原状，此时弹簧就不具有弹性势能。典例3

下列物体一定具有弹性势能的是(

)BA.弹簧

B.收紧的钟表发条

C.被压扁的橡皮泥

D.橡皮筋

知识点3

动能和势能的转化

重点1.教材第79页活动：探究动能和重力势能的相互转化

单摆实验滚摆实验高处滚下的小球在轨道上运动实验图示

单摆实验滚摆实验高处滚下的小球在轨道上运动实验现象

单摆实验滚摆实验高处滚下的小球在轨道上运动实验能量转化分析下降阶段：滚摆高度降低，重力势能减小，速度变大，动能增大，重力势能转化为动能；上升阶段：滚摆高度升高，重力势能增大，速度变小，动能减小，动能转化为重力势能探究归纳在一定条件下，动能和重力势能可以相互转化

分析论证研究的过程球的速度球的动能弹簧片的形变程度弹簧片的弹性势能能的转化木球压弯弹簧片不断减小，直至为零不断减小，直至为零由小变大不断增大动能转化为弹性势能弹簧片把木球弹回由零不断增大由零不断增大由大变小不断减小，直至为零弹性势能转化为动能探究归纳

在一定条件下，动能和弹性势能可以相互转化。特别提醒典例4

&1&

2021年7月30日，中国蹦床运动员朱雪莹和刘灵玲包揽了东京奥运会女子蹦床金银牌，为国争了光。比赛中朱雪莹先被蹦床弹起上升到最高点，之后从最高点下落直至将蹦床压缩到最低点。在此过程中，有关朱雪莹机械能变化的说法正确的是(

)AA.在空中上升过程中，她的动能转化为重力势能B.在最高点她的动能最大C.下落到将与床面接触时，她的动能为零D.蹦床被压缩到最低点时，她的重力势能最大

3.机械能守恒（1）概念：动能和势能之和称为机械能。物体的动能和势能可以相互转化，而且在转化过程中，如果只有动能和势能的相互转化，机械能的总量就保持不变，即机械能守恒。（2）判断机械能如何变化①当物体的机械能守恒时，动能和势能中一种形式的能量减少，另一种形式的能量必然增加。示例（忽略空气阻力和摩擦导致的机械能损失）判断依据能的转化速度高度形变滚摆上升时减小增大——动能转化为重力势能过山车下降时增大减小——重力势能转化为动能运动的小球压缩弹簧时减小——增大动能转化为弹性势能弯弓射箭时增大——减小弹性势能转化为动能

示例动能变化势能变化机械能水平路面上加速运动的小车增大不变增大水平路面上减速运动的小车减小不变减小匀速上升的热气球不变增大增大匀速下降的热气球不变减小减小斜面上减速下滑的滑块减小减小减小汽车加速冲上斜面增大增大增大

D

4.动能和势能转化的应用名称图示过程解释撑杆跳高撑杆跳高运动员在起跳前进行一段助跑，获得大量的动能。起跳后，他的身体不断上升，撑杆剧烈弯曲，动能转化为运动员的重力势能和撑杆的弹性势能。当上升到一定高度时，动能减小到最小值。此后，弹性势能不断释放，促使运动员不断上升，同时重力势能不断增加。当运动员越过横杆下落的过程中，他的重力势能又被转化为动能水力发电在水力发电站，被大坝拦住的上游水积蓄了大量的势能。当这些水通过坝中的水管向低处流动时，势能转化为动能。而流动的水冲击水轮机的叶轮，又将动能传递给水轮机，进而带动发电机发电，再转化为电能典例6

如图所示是利用水能发电的示意图，请你思考并回答:（1）

修建拦河大坝是为了增加水的________能。重力势[解析]

修建拦河大坝，是为了提高水位，这样水的质量和高度都增大，水的重力势能会增大。（2）

从水能利用的角度考虑，水轮机安装的位置应该靠近下游的原因是_______________________________。

水位差较大，转化成的电能更多[解析]

从水能利用的角度考虑，水位差越大，水的重力势能越大，能推动水轮机做的功越多，转化成的电能就越多。（3）

水力发电将______能转化为____能。机械电题型

1

机械能及其转化角度1

动能和重力势能间的转化

★★典例7

图甲是投掷实心球的场景（不计空气阻力）。小科分析了实心球自脱手至落地过程中的能量转化，画出了其势能的大小随时间变化的大致曲线如图乙。班中其他同学也模仿着画出了此过程中实心球动能的大小随时间变化的大致曲线，请选出其中正确的曲线是(

)A.&2&

B.&3&

C.&4&

D.&5&

[解析]

不计空气阻力，动能和重力势能的相互转化过程中，机械能守恒。实心球上升的过程中，速度越来越小，动能越来越小；当上升到最高点时，速度不为零，仍然具有动能；下落的过程中，速度越来越大，动能越来越大；所以，动能是先减小，上升到最高点动能达到最小值但不为0，然后又增大。√易错警示：实心球自脱手至落地过程中机械能守恒，若实心球的重力势能增加，则实心球的动能减少，但要注意，当实心球重力势能最大时，实心球的动能最小，但不为0，切勿选择选项B。角度2

动能和弹性势能间的转化

★★★

B

角度3

动能、重力势能、弹性势能间的转化

★★★★

√

题型

2

对机械能守恒的理解

★★★

B

方法点拨：判断机械能是否守恒的关键（1）从能量的角度：若整个过程只有动能和势能的相互转化，没有其他形式的能参与转化，则机械能守恒。（2）从受力的角度：一般情况下，若物体只受重力、弹力作用，而没有其他力的作用，例如，题干中给出“不计空气阻力及摩擦”等，则可认为机械能是守恒的。题型

3

探究动能、势能大小的影响因素角度1

探究动能大小的影响因素

★★★典例11

（2023·临海期末）如图为探究“物体动能的大小跟哪些因素有关”的实验。实验步骤如下：Ⅰ．让同一钢球从斜面上不同的高度由静止滚下，观察木块被撞击后移动的距离。Ⅱ．让不同质量的钢球从斜面上相同的高度由静止滚下，观察木块被撞击后移动的距离。回答下列问题：（1）

步骤Ⅰ是为了研究动能大小与______的关系。速度[解析]

让同一钢球从斜面不同的高度由静止滚下，控制了钢球的质量不变，改变了钢球到达水平面的速度，因此探究的是动能大小与速度的关系。（2）

步骤Ⅱ是为了研究动能大小与______的关系。质量[解析]

让不同质量的钢球从斜面相同的高度由静止滚下，控制了钢球到达水平面的速度不变，改变了钢球的质量，因此探究的是动能大小与质量的关系。（3）

该实验中斜面的作用是为了控制钢球______的大小，木块的作用是为了比较钢球______的大小。速度动能[解析]

该实验中斜面的作用是控制钢球滚到水平面的速度大小，通过钢球推动木块运动的距离来比较钢球动能的大小，这里采用了转换法的思想。角度2

探究重力势能大小的影响因素

★★★典例12

（2023·舟山期末）&小夏同学在体育活动中，从铅球下落陷入沙坑的深度情况受到启发，并产生了如下猜想。猜想一：物体的重力势能与物体的质量有关。猜想二：物体的重力势能与物体的高度有关。猜想三：物体的重力势能与物体运动的路径有关。

实验数据如下表：实验序号铅球代号①0.20.50.01②0.40.50.02③0.210.02④0.210.02（1）

本实验中，采用的研究问题的方法是________________________。（写出一种方法即可）控制变量法（或转换法）[解析]

该实验中用到了控制变量法，分别研究重力势能与高度、质量、运动路径的关系，另外通过铅球陷入沙中的深度来反映重力势能的大小，利用了转换法。（2）

本实验中，铅球的重力势能大小是通过____________________来反映的。铅球陷入沙中的深度（3）

为验证猜想二，应比较______（填实验序号），得到的结论是：当物体质量相同时，__________________________________。①③物体所处的高度越高，重力势能越大（4）

比较③④，得到的结论是____________________________________。物体的重力势能与物体运动的路径无关

审题技巧分析表格中的数据，找出不同量和相同量，从而结合控制变量法分析归纳，得出影响重力势能大小的因素。方法点拨在本探究实验中，需要探究可能影响重力势能的三个因素，应用到了控制变量法。（1）当研究物体重力势能与物体质量的关系时，需要保持高度和运动路径相同，改变物体质量；（2）当研究物体重力势能与高度的关系时，需要保持物体质量和运动路径相同，改变高度；（3）当研究物体重力势能与运动路径的关系时，需要保持物体质量和高度相同，改变运动路径。据此分析解答。角度3

探究弹性势能大小的影响因素

★★★典例13

小科拿如图甲所示的装有弹簧的笔玩弹笔游戏，结果发现不同的笔弹的高低不一样，他认为：笔弹起的高度与笔内弹簧的弹性势能的大小有关