5.4 机械能 (第二课时)教学课件-2023-2024学年华东师大版九年级上册科学

5.4 机械能（第二课时） 年 级：九年级 学 科：初中科学（华东师大版） 新知导入 复习： 1、什么是动能？动能大小与什么因素有关？ 2、什么是重力势能？重力势能大小与什么因素有关？ 物体因运动而具有的能，称为动能。 动能大小与物体的质量及运动速度有关。质量越大、速度越大，物体的动能越大。 物体因被举高而具有的能，称为重力势能。 重力势能大小与物体的质量及所处的高度有关。质量越大、高度越大，物体的重力势能越大。 讨论分析 一个物体从斜面上滑下，从能量的角度分析： 1）当这个物体静止于斜面最高处时，它具有的 能最大，而 动能 ； 2）当这个物体沿斜面向下滑动时，由于 ，它的重力势能 ； 而该物体的运动速度 ； 3）当该物体刚到达斜面底端时，该物体所具有的重力势能 ，动能 ； 4）猜想，该物体在下滑过程中减小的重力势能，除一部分转化成了热能外，还有一部分转化成了 能。 重力势 为0 高度减小 减小 增大 为0 最大 动 探究活动 观察小球的摆动过程中动能和重力势能间的转化规律。 1、如图，小球的一端用细绳系住，另一端 固定； 2、将小球拉离平衡位置后释放；观察小球 摆过程中高度、速度的变化情况。 现象： 小球由释放点开始下落，下落过程中小球的高度减小、速度越来越大；当系小球的绳子竖直时，小球的速度最大，此后向另一侧上升，上升过程中，小球的高度增加、速度减小，直至小球到达最高处，最高处不超过原来的高度；随后又下落……，如此重复，但每次上升高度都比上次低一些，最后停下，静止在最低点位置。 转化的条件 已知，A与B两点处于同一高度，C是小球自由下垂时的位置（细线无弹性），小球位于A点时由静止释放，此后自由摆动过程中： 1、将小球拉至A点时，小球的速度 ， 动能 ；此时，小球的位置 ， 重力势能 。 2、小球由A点向C点运动过程中，小球的高度 ， 重力势能 ，小球的运动速度 ，动 能 ；直到小球到达C处时，速度 ， 能最大，重力势能 。这个过程中， 小球的 能转化为 。 实验分析 为0 为0 最高 最大 减小 减小 增大 增大 最大 动 最小 重力势 动能 分析 3、小球由C点向B点运动过程中，小球的高度 ， 重力势能 ，小球的运动速度 ，动 能 ；直到小球到达B处时，速度 ， 能最小，重力势能 。这个过程中， 小球的 能转化为 。 4、此后，小球由B点又开始下落，由B→C→A，再由A→C→B,若整个过程中，机械能没有转化为其他形式的能（如热能），则小球一直可以如此往复摆动……。但是，小球在运动过程中，受到的 是不可避免的，所以每次小球的运动高度都不如上一次。 增大 增大 减小为0 减小为0 最小 动 最大 动 重力势 空气阻力等 视频： 单摆运动过程中能量的转化 （点击图片播放） 新知讲解 一、动能和势能的转化 1、动能和势能可以相互转化。 注意： 1）动能是没有方向的，只有大小。且不能小于零。与功一致，可直接相加减。 2）重力势能是相对于某个参照物而言的。 如，一个箱子从一楼搬到五楼，它相对于原来的一楼来说升高了，因此它相对于一楼来说就具有了重力势能。 新知讲解 2、动能和势能的转化是有一定条件的 1）动能和重力势能间的转化，发生在重力作用下的运动过程中。 如，单摆小球被拉离平衡位置释放，才出现动能和重力势能间的转化；人造地球卫星沿椭圆转道绕地球转动，会出现动能和重力势能间的转化；游乐场的过山车忽高忽低运动时，会发生动能和重力势能间的转化，…… 2）动能和弹性势能间的转化，发生在物体发生弹性形变后恢复形状过程中。 如，弹弓发射石子时，由于弓弦被用力拉变而发生弹性形变，撤去外力后，弦恢复原状过程中，带动石子运动起来，此时弦的弹性势能转化为石子的动能…… 学以致用 二、动能和势能转化的例子 1、滚摆运动： 滚摆上升的过程中，速度减小动能减小，但所处高度增大重力势能增大，动能转化为重力势能；滚摆下降的过程中，所处高度减小重力势能减小，但速度增大动能增大，重力势能