第3章 第2节 机械能-【教材解读】2023秋九年级上册初三科学（浙教版)

第２节　机械能 知识点一　动能  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.  实验:探究物体的动能跟哪些因素有关 【猜想与假设】 动能的大小可能跟物体的速度和质量有关. 【实验设计】 让钢球从斜面上滚下,推动停在水平面上的木块运 动,通过木块被推动的距离来反映钢球的动能. 【实验过程及分析】 步骤 图示 操作与现象 分析 (１) 让同一钢球分 别从同一斜面 上不同高度处 由静止 滚 下. 从较高处滚下 时,钢球把木 块推得更远 物 体 质 量 相 同时,速度大 的动能大,速 度 小 的 动 能小 (２) 让质量不同的 钢球从同一斜 面的同一高度 处 由 静 止 滚 下.质量大的 钢球把木块推 得更远 物 体 速 度 相 同时,质量大 的动能大,质 量 小 的 动 能小 【实验结论】 质量相同的物体,运动的速度越大,它的动能越大. 运动速度相同的物体,质量越大,它的动能也越大.   > M 能量与动能 动能指的是与物体运动有 关的能量,不能理解为“运 动的物体具有的能量”,因 为运动的物体不只具有动 能,它 还 具 有 其 他 形 式 的能. 控制变量法和转换法的应用 (１)控制变量法:要探究动能 与质量的关系,就需要控制 钢球的速度不变,只改变钢 球的质量进行实验;要探究 动能与速度的关系,就需要 控制钢球的质量不变,只改 变钢球的速度进行实验. (２)转换法:通过木块被碰 撞后的滑动距离来反映钢 球的动能大小. ３１１   > M 天上飞的小鸟有高度,具有 重 力 势 能;有 速 度,具 有 动能. 弹弓上的石子静止不动,弹 弓发生弹性形变,具有弹性 势能,不是石子具有弹性势 能.一定要分清弹性势能 对应哪个物体!  动能大小的决定因素 物体的动能是由物体的质量和速度共同决定的. 知识点二　势能  重力势能 (１)概念:物体由于被举高而具有的能量叫做重力势能. (２)实验探究:影响物体重力势能大小的因素. 实验装置 及原理 金属小球的重力势能由被金属 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,表明金属小球的重力势能 越大(运用转换法) 实验探 究过程 a．从不同的高度自由释放同一个金属小球(控 制质量相同),观察并记录小球所撞出的沙坑 深度和大小 b．从相同高度自由释放不同质量的金属小球 (控制高度相同),观察并记录小球所撞出的 沙坑深度和大小 实验现象 及分析 a．同一小球,下落高度越高,到达沙盘表面时获 得的速度就越大,撞出的沙坑就越深越大 b．不同质量的小球,从同一高度落下,到达沙盘 表面时的速度相同,质量较大的小球撞出的 沙坑较深较大 实验结论 物体重力势能的大小与物体的质量和被举高的 高度有关.物体的质量越大,被举得越高,其具 有的重力势能就越大  弹性势能 (１)弹性形变:物体受力发生形变,去掉外力后又能够 自然恢复原状的形变. (２)弹性势能:物体由于发生弹性形变而具有的能量. (３)影响弹性势能大小的因素:物体的弹性形变.物 体的弹性形变越大,弹性势能就越大. ４１１ 知识点三　动能和势能的转化  动能和重力势能的相互转化 　　　 【现象】 (１)小球或滚摆向低处运动时,位置变低,速度变大; 向高处运动时,位置变高,速度变小. (２)小球或滚摆每次上升到达的最高点的高度逐渐 降低,每次到达最低点时的速度逐渐变小. 【分析】 (１)小球或滚摆向低处运动时,重力势能减小,动能 增大,重力势能转化为动能;向高处运动时,动能减 小,重力势能增大,动能转化为重力势能. (２)小球或滚摆受空气阻力等作用,机械能减小了.  动能和弹性势能的相互转化 动能和弹性势能是可以相互转化的,如图所示. 拉长橡皮筋时,其弹性势能逐渐变大;松手时,橡皮 筋的弹性势能逐渐变小,硬纸片的动能变大,橡皮筋 的弹性势能转化为硬纸片的动能.  分析动能与势能相互转化的方法 (１)明确研究对象和所要研究的过程; (２)确定物体在起始位置所具有的动能、势能; (３)分析在运动过程中,物体的高度、速度、弹性形变 等是否变化以及如何变化,进而分析物体的重力势 能、动能、弹性势能是否变化以及如何变化. 动能和重力势能相互转化, 此消彼长.   > M 理想实验法 大约四百年前,伽利略设计了 一个理想化的实验,如图所示. 让小 球 从 一 个 光 滑 斜 面 上 的A 点由静止开始滚下,小 球将会“冲”到 另 一 个 斜 面 上的最高点C,C 点和A 点 的高度相同.一直减小BC 斜面的倾角,小球仍会上升 到与A 点等高的位置,直到 BC 斜面变得水平,小 球 将 会一直运动下去,速度和在 B 点 时 的 速 度 一 样 大.伽 利略 这 种 研 究 问 题 的 方 法