一、机械能（第2课时）-苏科版九年级《物理》上册教学课件

第十二章机械能和内能第一节机械能（第2课时）

江苏凤凰科学技术出版社九年级物理上册

义务教育教科书儿时，各种玩具车吸引着我们，为什么有的玩具车不用电池也能向前运动?现在，我们有了更多的疑问:为什么汽车要加注燃料才能行驶?为什么要向发动机的水箱中加水?.........让我们从能量的视角来探究其中的奥秘!1.说明:ppt使用高质量视频，资源比较大，本ppt约50MB.………………………2.视频资源：本ppt共有59张、3段视频，可根据需要选择点播.①视频演示—《单摆实验》②动画讲解—《滚摆实验》③动画讲解—《机械能守恒》………………………3.免责声明：视频版权归原作者，如涉及版权问题，请联系删除。4.追责声明：课件版权归本工作室，侵权必究。致老师、同学导入新课想想做做

你会害怕吗？用绳子把一个铁锁悬挂起来，把铁锁拉动自己的鼻子附近，稳定后松手，头不要动。铁锁向前摆去又摆回来。铁锁摆回时会碰到你的鼻子吗？在这个实验里，铁锁的动能和势能是怎样发生转化的呢？在转化过程中，机械能的总量有什么变化吗？1.知道动能、重力势能和弹性势能统称为机械能。2.通过实验探究，知道机械能的转化，并能解释与机械能相关的一些现象。学习目标1.动能和势能的相互转化2.机械能与守恒3.课堂总结

4.实践与练习

5.综合提升训练

学习内容一、动能和势能的相互转化第1节机械能（第2课时）一、动能和势能的相互转化1.动能和重力势能的相互转化动能和重力势能可以相互转化。下面以单摆和滚摆的运动为例分析。（1）单摆实验【做一做】如图所示，将摆球从点A由静止释放，观察摆球的高度和速度是怎样变化的。一、动能和势能的相互转化【说一说】1.摆球从点A向下摆动的过程中，它的速度怎样变化?动能怎样变化?重力势能怎样变化?2.摆球到达最低点B时，它的动能是否达到最大?重力势能呢?3.摆球由点B向点C运动的过程中，它的速度怎样变化?动能转化为什么能?当到达最高点C时，它的动能是否为零?重力势能是否为最大?运动过程高度重力势能速度动能能的转化A→B降低减小变大增大B→C升高增大变小减小C→B降低减小变大增大

B→A升高增大变小减小

《观察单摆的运动》重力势能转化为动能重力势能转化为动能动能转化为重力势能动能转化为重力势能【实验与分析】一、动能和势能的相互转化【分析论证】1.摆球从点A向下摆动的过程中，它的速度变大，动能变大，重力势能变小。2.摆球到达最低点B时，它的速度最大，它的动能最大，重力势能为0。3.摆球由点B向点C运动的过程中，它的速度变小，动能转化重力势能，当到达最高点C时，它的动能为零，重力势能为最大。一、动能和势能的相互转化结论：单摆在摆动过程中，动能和重力势能可以相互转化。一、动能和势能的相互转化（2）滚摆实验如图所示，将滚摆挂起来，捻动滚摆，使悬线缠绕在轴上，当滚摆上升到最高点后，放开手，滚摆会下降和上升，能量变化的分析过程如下表所示。运动过程高度重力势能速度动能能的转化下降降低减小变大增大

上升升高增大变小减小

下降最高点上升重力势能转化为动能动能转化为重力势能一、动能和势能的相互转化【结论】滚摆在摆动过程中，动能和重力势能可以相互转化。一、动能和势能的相互转化如图所示，是一个木球从高处滚到水平面上，撞到弹簧上的情景。请你分析这一过程中能量转化的情况。丙弹簧恢复原状把木球弹回甲木球刚刚接触弹簧乙木球进一步把弹簧压缩2.动能和弹性势能的相互转化研究的过程球的速度球的动能弹簧的形变程度弹簧的弹性势能能的转化乙木球压缩弹簧逐渐减小直至为0逐渐减小直至为0由小变大逐渐增大丙

弹簧把木球弹回由0逐渐增大由0逐渐增大由大变小逐渐减小直至为0动能转化为弹性势能弹性势能转化为动能【结论】动能和弹性势能在一定条件下可以相互转化。一、动能和势能的相互转化3.归纳结论动能和重力势能可以相互转化动能和弹性势能可以相互转化动能和势能可以相互转化一、动能和势能的相互转化4.判断动能和势能的相互转化的方法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，而且一定是此增彼减。动能的增减变化要以速度的变化来判断；重力势能的增减变化要以物体离地面高度的变化来判断；弹性势能的增减要根据形变大小的变化来判断。一、动能和势能的相互转化5.动能和势能转化的实例（1）拉弓射箭拉弓射箭时，拉开的弓把箭射出去的过程中，弓的弹性势能转化为箭的动能。一、动能和势能的相互转化（2）分析过山车运动过程中的动能和势能转化情况ABCD①A→B过程，重力势能转化为动能；②B→C过程，动能转化为重力势能；③C→D过程，重力势能转化为动能。一、动能和势能的相互转化①皮球从高处落下质量不变，高度减小，重力势能减少，动能增加，重力势能转化为动能；②撞击地面变形，动能转化为弹性势能；③再弹起上升的过程中弹性势能转化为动能再转化为重力势能；（3）分析落地后又弹起的皮球的能量转化情况一、动能和势能的相互转化

（4）撑杆跳高①起跳瞬间‌：运动员的动能转化为撑竿的弹性势能。②上升过程‌：撑竿的弹性势能转化为运动员的动能和重力势能。③下落过程‌：重力势能转化为动能‌。一、动能和势能的相互转化【例题1】很多同学都玩过荡秋千，下列说法正确的是（）A．秋千荡到最低点时只有动能B．秋千荡到最高点时有重力势能和动能C．从最低点荡到最高点的过程中重力势能转化为动能D．从最高点荡到最低点的过程中动能增大，重力势能减少D【解析】A．秋千荡到最低点时距地面有一定的高度，既具有动能又具有重力势能，故A错误；B．秋千荡到最高点时，瞬时速度为0，只有重力势能没有动能，故B错误；C．从最低点荡到最高点的过程中动能转化为重力势能，故C错误；D．从最高点荡到最低点的过程重力势能转化为动能，所以动能增大，重力势能减少，故D正确。故选D。一、动能和势能的相互转化

【例题2】撑杆跳高是一项技术性很强的体育运动，完整的过程可以简化成如图所示的三个阶段：持杆助跑、撑杆起跳上升、越杆下落，到达最高点的过程中是动能和_________（动/重力势/弹性势，下同）能转化为______能，下落过程中______能逐渐增加。动

弹性势重力势【解析】撑杆起跳上升过程中，人的质量不变，速度减小，动能减小；高度增大，重力势能增大，是由动能和弹性势能转化为重力势能。下落过程中，重力势能转化为动能，动能逐渐增大。

二、机械能与守恒第1节机械能（第2课时）二、机械能与守恒1.机械能（1）现象与分析荡秋千时，秋千会从最高点荡到最低点，然后从最低点向上荡，循环往复。在这个过程中，秋千的运动快慢在变化，说明动能在发生变化。同时，秋千的高度也在变化，说明秋千的重力势能也在发生变化。二、机械能与守恒（2）机械能在物理学中，动能、重力势能和弹性势能统称为机械能。机械能是和物体的运动紧密联系的能量。机械能的单位是焦耳（J）。飞行中的飞机想一想：高空飞行中的飞机具有什么能量？飞行中的飞机因为它在运动而具有动能，又因为它处于高空而具有重力势能。一个物体可以同时具有动能和势能。二、机械能与守恒动能、势能的大小会变化，它们的和是否变化呢？物理学家经过大量的实验研究与理论推导，得出了如下规律：（1）机械能守恒2.机械能守恒机械能守恒如果只有动能和势能相互转化，尽管动能、势能的大小会变化，但机械能的总和不变。或者说，机械能是守恒的。二、机械能与守恒（2）机械能守恒的条件只有动能和势能的相互转化，而没有机械能与其他形式的能的相互转化。（即忽略摩擦阻力造成的能量损失，所以机械能守恒也是一种理想化的物理模型）在物理学中常常出现“光滑的表面”、“不计空气阻力”、“不计摩擦”等文字描述，表示没有摩擦阻力，机械能是守恒的。机械能守恒的情况二、机械能与守恒①人造地球卫星的机械能转化

卫星在远地点时势能最大，当它从远地点向近地点运动时，势能减小，动能增大，速度也增大。

当卫星从近地点向远地点运动时，动能减小，势能增大，速度也减小。

许多人造地球卫星沿椭圆轨道绕地球运行。离地球最近的一点叫近地点，最远的一点叫远地点。卫星在大气层外运行，不受空气阻力，只有动能和势能的转化，因此机械能守恒。人造地球卫星的轨道示意图（3）用机械能守恒及其转化解释现象二、机械能与守恒②铁锁会碰到鼻子吗用绳子将一把铁锁悬挂起来。把铁锁拉近你的鼻子，头保持不动，当手放开铁锁后，铁锁会摆出去。铁锁向前摆去又摆回来，摆回时会碰到你的鼻子吗？分析：在运动过程中铁锁的动能和重力势能相互转化，但它们的总和不变（忽略空气阻力）。所以，铁锁在摆回时，不会打到鼻子。注意：实际上是存在空气阻力的，所以铁锁的机械能并不守恒，逐渐变小，最终停下来。二、机械能与守恒（4）机械能不守恒的一些事例跳伞运动员匀速下落发射的航天器①跳伞运动员匀速下落跳伞运动员匀速下落时，动能不变，重力势能减小，机械能减小，不守恒。②发射的航天器刚发射的航天器是加速上升的，动能变大，重力势能变大，机械能变大，不守恒。二、机械能与守恒

【例题3】如图所示，将摆球从A点静止释放，经过最低点O到达B点，A、B两点等高，摆球到达B点时动能为___J；摆球从A点到O点的过程中，_______能转化为动能。整个过程中，摆球的机械能大小______（选填“不变”或“减小”）。

不变

0重力势【解析】小球在A点时静止，动能为零，从A点由静止释放，能达到与A点等高的B点，说明没有能量损失，即机械能守恒。由于B点与A点等高，重力势能相等，所以B点动能与A点相同也为0。摆球从A点运动到O点的过程中，摆球的质量不变，高度减小，重力势能逐渐减小，速度变大，动能逐渐变大。此过程中，重力势能转化为动能。二、机械能与守恒【例题4】在温哥华冬奥会上，来自黑龙江省的选手李妮娜在自由式滑雪比赛中获得银牌。她在比赛过程中运动的轨迹如图所示，如果不计空气阻力，则从a点向b点运动过程中，动能____（选填“增大”、“减小”或“不变”）；她在a点处的机械能_______她在c点处的机械能；c点的机械能______d点的机械能（选填“大于”、“小于”或“等于”）。等于增大大于二、机械能与守恒【解析】从a点下滑到b点过程中，高度减小，重力势能减小，速度增大，动能增大；从a点运动到c点的过程中，由于要克服雪面摩擦力做功，会消耗一部分机械能，则在a点的机械能大于c点的机械能。运动员从c点到d点运动时腾空运动，d点是落地点，运动过程中与雪面没有接触，忽略空气阻力，机械能不变，则c点的机械能与d点的机械能相等。二、机械能与守恒【例题5】小明用力斜向下将篮球掷向地面，篮球碰到地面后斜向上反弹，篮球在运动过程中经过A、B两点，如图所示。从A到B的过程中，下列数据可能正确的是（）A．a=40，b=0 B．a=60，b=0C．a=70，b=20 D．a=50，b=20C篮球位置AB重力势能/J60100动能/Jab【解析】篮球在运动过程中受到空气阻力作用，机械能逐渐减小，所以A点的机械能大于B点的机械能。A．若a=40，b=0，则A点的机械能为40J+60J=100JB点的机械能为100J，与事实不符，故A错误；B．若a=60，b=0，则A点的机械能为60J+60J=120JB点的机械能为0J+100J=100J但小球在B点时仍有一定速度，则动能不为0，与事实不符，故B错误；C．若a=70，b=20，则A点的机械能为70J+60J=130JB点的机械能为20J+100J=120J与事实相符，故C正确；D．若a=50，b=20，则A点的机械能为50J+60J=110JB点的机械能为20J+100J=120J与事实不符，故D错误。所以选C.

二、机械能与守恒二、机械能与守恒3.海洋中的机械能海洋中有着丰富的机械能，它可以通过不同的形式表现出来，如海浪、海流、潮汐等。（1）海浪能海洋中波涛汹涌，蕴藏着巨大能量。海浪能把几十吨的石头推走，能使万吨巨轮颠簸摇晃。

海啸——一种灾难性的海浪，能把轮船冲上陆地，甚至能冲毁岸上的建筑物。据科学家估测，在1km2的海面上，海浪能的功率可高达2.0×105kW。如果能对其进行有效的开发和利用，将可以获得非常可观的能量。二、机械能与守恒（2）海流能海水受风力、海底地形等影响，沿一定方向大规模流动，这种现象称为海流。科学家们设想，可以利用海流的动力推动水轮发电机发电——海流发电。据估测，如果世界大洋中的海流都被利用来发电，其发电功率可达5×109kW。二、机械能与守恒（3）潮汐能由于太阳和月球的引力作用，海面会出现周期性涨落，这种现象称为海洋潮汐。海水一涨一落，水位的高度差可达十几米。为了利用潮汐的机械能，人们在海湾或河口建筑拦水堤坝，形成水库，并在坝下设置装有水轮机的泄水闸。当海水涨落时，海水流经泄水闸，带动发电机发电。位于浙江省温岭市的江厦潮汐电站，是我国最大的潮汐电站，也是世界第四大潮汐电站，如图所示。江厦潮汐发电站三、课堂总结第1节机械能（第2课时）课堂总结

①机械能：动能和势能统称为机械能。②动能和势能可以相互转化。③机械能守恒：如果只有动能和势能相互转化，尽管动能、势能的大小会变化，但机械能的总和不变。或者说，机械能是守恒的。大海中的机械能：海浪能、海流能、潮汐能。机械能机械能及其转化海洋中的机械能四、实践与练习第1节机械能（第1课时）【解析】一般情况下，列车在进站过程中要减速，而出站时要加速。利用这种设计方案可以使列车在进站时上坡，将动能转化为重力势能，速度减小；出站时下坡，将重力势能化为动能，速度增大，从而节约能源。实践与练习2.图是某轻轨车站的设计方案示意图，与站台连接的轨道有一定的坡度。请你从节能的角度分析这样设计的优点。【解析】“魔罐”在开始滚动的时候，具有动能，滚动的过程中，橡皮筋的弹性形变程度增大，动能转化为弹性势能；当动能为0时，弹性势能最大，“魔罐”开始向回滚动，在“魔罐”滚回来的过程中弹性势能减小，动能增大，弹性势能转化为动能。“魔罐”不能滚回原来滚出点的位置，主要原因是“魔罐”克服摩擦做功消耗了一部分机械能，使机械能总量减小。3.做一个能自动回转的“魔罐”。如图所示，在金属罐的盖子和罐底各开两个小孔，用细线将一个钩码系在橡皮筋的中部，并将橡皮筋的两端分别穿过盖子和罐底的小孔固定起来，这样，一个“魔罐”就做成了。试一试，当你将“魔罐”在水平地面上滚出后，它能自动滚回来吗?仔细观察“魔罐”的运动，想一想，在此过程中动能和势能是如何转化的?【解析】皮球从较高处下落形成的圆斑是图中的B。球在较高处具有较大的重力势能，下落过程中重力势能转化为动能，球在接触地面前具有较大的动能，在和地面接触过程中动能转化为弹性势能就较大，因此球的弹性形变程度较大，在地面上形成的圆斑也就较大。实践与练习4.在水平地面上铺一张纸，将皮球表面涂黑，使其分别从不同高度处自由下落，在纸上留下黑色圆斑A、B，如图所示。皮球从较高处下落形成的圆斑是图中的哪一个?你判断的依据是什么?实践与练习5.如图所示，将一张卡片（约9cmx5cm）对折，在开口的一边剪两个小豁口，套上橡皮筋，就做成了一个会跳的卡片。将卡片反过来，用手把它在桌面上压平，使橡皮筋伸长，迅速松开手，会出现什么现象?在此过程中，弹性势能、动能、重力势能是如何转化的?【解析】本题是一个取材简单的小制作，实验中将卡片在桌面上压平，迅速松开手，会看到卡片跳起来。在此过程中橡皮筋的弹性势能转化为卡片的动能，跳起来的卡片的动能又转化为重力势能。实践与练习

五、综合提升训练第1节机械能（第1课时）综合提升训练1.如图所示，用轻质细绳悬挂一小球在竖直平面内摆动。在某次摆动过程中，小球依次经过A、B、C三点，A、C两点高度相同，B点为最低点，不计空气阻力，下列说法正确的是（

）A．小球在B点动能最大B．小球从B点运动到C点，重力势能转化为动能C．A、C两点速度大小不同D．小球机械能不守恒A综合提升训练【解析】A．根据题意可知，B点为最低点，则小球在B点时速度最大，所以在B点时动能最大，故A正确；B．小球从B点运动到C点，质量不变，高度变大，速度变小，则重力势能增多，动能减少，将动能转化为重力势能，故B错误；CD．不计空气阻力，小球机械能守恒，则小球在A、C两点的机械能相等，A、C两点高度相等，重力势能相等，机械能等于动能和势能之和，所以A、C两点动能相等，根据动能大小的影响因素可知，A、C两点速度大小相同，故CD错误。故选A。【解析】摆球从左侧A点摆到右侧最高点B的过程图，克服空气的阻力做功，一部分机械能转为内能，所以在该过程中，摆球的机械能逐渐减小。所以在A点的机械能是最大的，应标注“1”；摆球运动到B点时，摆球的质量不变，速度最小，动能最小，应标注“2”。综合提升训练2.如图为一摆球从左侧A点摆到右侧最高点B的过程图，请在图中三个位置的摆球上用“1”和“2”分别标注出机械能最大位置和动能最小位置。综合提升训练3.如图所示的摩天轮是武汉的一个地标建筑——“东湖之眼”，直径达49.9米，有28个座舱，游客可以通过它看到东湖的别样之美。若小明随座舱在竖直平面内匀速转动，从最低点转动到最高点的过程中，小明的动能______，重力势能_______；从最高点转动到最低点的过程中，小明的机械能_______（以上均选填“增大”、“减小”或“不变”）。减小不变增大【解析】小明随座舱在竖直平面内匀速转动，从最低点转动到最高点的过程中，质量不变，速度不变，所以动能不变；质量不变，高度变大，所以重力势能变大。从最高点转动到最低点的过程中，质量不变，速度不变，所以动能不变；质量不变，高度减小，所以重力势能减小；动能不变，重力势能减小，所以机械能减小。综合提升训练综合提升训练4.掷实心球是通辽中考体育测试项目之一，如图所示是某同学掷出的实心球的运动轨迹，O点是实心球刚离开手的位置，A点是实心球运动到最高点的位置，B点是实心球落地前瞬间的位置，不计空气阻力，下列说法正确的是（）BA．实心球在最高点A时，动能为零B．实心球从O点运动到A点时，动能转化为重力势能C．实心球从O点运动到B点的动能先增大后减小D．实心球在O点的机械能大于在B点的机械能综合提升训练【解析】A．