12.1 动能 势能 机械能（第1课时）（教学课件）-【上好课】九年级物理上册同步高效课堂（苏科版）

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 第十二章 机械能和内能 无论是玩具车还是汽车，都深深地吸引着我们. 为什么有的玩具车不使用电池，它也能向前跑？ 为什么汽车要加注燃料后才能行驶？ 为什么要向汽车发动机的水箱中加水？ ………… 这其中的奥秘是什么呢？ 致老师、同学 说明 ppt使用高质量视频，资源比较大，本ppt约120MB. 本ppt共有58张、6段视频，可根据需要选择点播. 本ppt使用PowerPoint制作，建议使用PowerPoint播放. 视频 资源 ①动画讲解—《动能与速度、质量的关系》 ②演示实验—《探究影响弹性势能大小的因素》 ③演示实验—《探究影响动能、重力势能大小的因素》 ④课堂总结—《动能和势能》 免责 声明 ppt中的部分视频来源于自有媒体，其版权归原作者所有，如涉及版权问题，请及时联系我们删除。 导入新课 想一想 为什么要规定汽车在公路上行驶的最大速度？脚踩滑板从高处滑下，为什么会越来越快？ 第一节 动能 势能 机械能 学习目标 1 知道动能的概念；通过实验探究，知道动能的决定因素，并能解释与动能相关的一些简单现象。 2 了解弹性势能的概念；通过实验探究，了解弹性势能的决定因素，并能解释与弹性势能相关的一些简单现象。 3 知道重力势能的概念；通过实验探究，知道重力势能的决定因素，并能解释与重力势能相关的一些简单现象。 实践与练习 03 学习新课 01 课堂总结 02 综合提升训练 04 目录导航 01 学习新课 第一节 动能 势能 机械能 知识一 能量 1. 现象探究：什么情况下能做功。 湍急的流水能推动水车 拉开的弓能将箭射出 分析：流动的水对水车做了功；飞行的子弹对苹果做了功；拉开的弓对箭做了功。 探究归纳：上述实例的共同特点是物体对外做了功。 飞行的子弹能射穿鸡蛋 知识一 能量 2. 能量 （1）概念 一个物体能对另一个物体做功，就表明这个物体具有能量。 （2）能量的实质 物体做功的过程就是能的转化过程。物体做的功越多，说明某种能转化为别的形式的能就越多，就表示这个物体的能量越大。即能量是表示物体做功本领的物理量。 （3）能量的单位 物体做功的过程就是能的转化过程，因此能的单位与功的单位相同，都是焦耳（J）。 知识二 动能 1. 问题探究 运动的物体是否具有能？分析以下事例，看看运动的物体能否做功？ 台风把物体刮跑 行驶的汽车 子弹击穿木桩 现象分析：台风、汽车、子弹都在运动，具有能量。 探究发现：运动的物体具有能量。 知识二 动能 2. 动能 由于运动而具有的能量，叫做动能。物体的动能越大，它能对其他物体做的功就越多。 一切运动的物体都具有动能。例如，空中飞行的飞机、地上行驶的汽车、河水的流动等。 知识二 动能 3. 探究物体的动能跟哪些因素有关 锤头的质量 越大，做功越多 子弹的速度越大，做功越多 动能是由于物体运动而具有的能，子弹飞行的速度大，对物体的杀伤力也大（做功多），所以动能可能与物体的运动速度有关。 锤子击碎物体时，锤头的质量越大，破坏力越强（做功越多），动能的大小可能与物体的质量有关。 猜想与假设 知识二 动能 （1）实验方法：转换法与控制变量法 如下图所示，钢球A从高为h的斜槽上滚下，在水平面上运动，运动的钢球A碰到木块B后，能将B撞出一段距离s。在同一水平面上，木块B被撞得越远，钢球A对B做的功就越多，A的动能越大。 ①转换法：通过被撞物体运动的距离s来反映动能的大小。 制定计划 视频欣赏——《转换法》 知识二 动能 ②控制变量法 在探究动能大小可能与物体运动速度、物体质量有关时，每次实验这两个变量只能变化一个。 速度 v1=v2 质量 m1＞m2 控制速度不变，改变质量的方法： 质量不等的小球从同一高度滚下。 质量 m1=m2 速度 v1＞v2 控制质量不变，改变速度的方法： 同一小球从不同高度滚下。 知识二 动能 探究一：探究动能大小与速度的关系 ①控制钢球的质量m不变。 ②让同一钢球A分别从不同的高度由静止开始滚下，撞击木块B。 ③观察并测量木块被撞出的距离s。 进行实验 次数 质量m/kg 高度h/cm 推动木块的距离s/cm 1 0.1 10   2 0.1 15   3 0.1 20   探究二：探究动能大小与质量的关系 ①控制速度不变，即固定钢球在滑槽上的释放位置的高度h。 ②改变钢球的质量m。 ③观察并测量木块被撞出的距离s。 进行实验 次数 质量m/kg 高度h/cm 推动木块的距离s/cm 1 0.1 10   2 0.2 10   3 0.3 10   知识二 动能 探究（1）中：在质量相同时，钢球下落的高度越高，钢球达到斜面底端的速度越大，木块被撞击滑行的距离越远，说明： 钢球的动能大小与速度有关，速度越大，动能越大。 探究（2）中：不同钢球从同一高度滚下，达到斜面底端时的速度相同，钢球质量越大，木块被撞击滑行的距离越远，说明： 钢球的动能大小与质量有关，质量越大，动能越大。 分析与论证 知识二 动能 实验结论 物体动能的大小与物体的速度和质量有关，速度越大，质量越大，物体所具有的动能就越大. 知识二 动能 交流与讨论 （1）使钢球获得动能的方法：将钢球由斜面某一高度静止释放（重力势能转化为动能）。 （2）将质量不同的钢球放在斜面上同一高度处静止释放的目的：控制钢球达到斜面底端时具有相同的初速度（钢球的速度与质量无关）。 （3）将质量相同的钢球由斜面上不同位置静止释放的目的：改变钢球达到斜面底端时的初速度。 （4）水平面绝对光滑时对实验的影响：钢球撞击木块后木块移动的距离无法确定，钢球动能的大小无法比较。 （5）实验改进：木块被撞后滑出木板的解决办法：换质量更大的木块，换质量更小的钢球，换更长的木板。 （6）实验结论的应用：生活中超载、超速问题（超速时的速度大，超载时的质量大，则动能大，危险性大）。 知识二 动能 如图所示是一些道路的标示牌：小型客车最高行驶速度不得超过100km/h；大型客车、载货汽车最高行驶速度不得超过80km/h。 为什么要对机动车的最高行驶速度进行限制？为什么在同样的道路上，对不同车型设定不一样的最高行驶速度？ 【分析】同一辆汽车，质量不变，速度越大，具有的动能越大，危害性越大。所以限制机动车的最高行驶速度才能保证机动车行驶的安全性。 车型不同，车的载重量就不同，也就是说，车的质量有大有小。如果车的行驶速度相同，质量大的，动能大，在道路上行驶时，危险性就大。因此，在同样的道路上，交通管理部门会对不同车型设定不同的最高行驶速度。 4. 与动能有关的现象及解释 知识二 动能 5. 小资料——《一些物体的动能》 物体 动能/J 物体 动能/J 抛出去的篮球 约30 跑百米的运动员 约3×103 行走的牛 约60 飞行的步枪子弹 约5×103 从10 m高处落下的砖块 约2.5×103 行驶的小轿车 约2×105 知识二 动能 视频演示——《探究影响动能大小的因素》 知识二 动能 【例题1】体育课上，李华同学让铅球和足球在跑道上以相同的速度滚动，则（　　） A．铅球的动能大 B．足球的动能大 C．铅球、足球的动能一样大 D．无法比较 铅球和足球在跑道上的滚动速度相同，但铅球的质量大于足球的质量，所以铅球的动能大。故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 A 知识二 动能 （2）分析比较甲和乙两组实验可得，物体质量相同时，速度越大，动能越______； （3）分析比较________两组实验可得，物体速度相同时，质量越大，动能越大； 【例题2】如图所示是“探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验，将小钢球从同一斜面上由静止开始滚下，推动同一木块在水平面向前移动一段距离后停下。先后完成甲、乙、丙所示的三组实验。 （1）小钢球在滚下斜面的过程中，其动能大小是通过______（选填“高度 ”或“距离 ”）大小来反映的； 距离 大 甲、丙 知识二 动能 （4）综合上述可知，如图所示的交通标志牌是交通管理部门对不同车型设定不同的最高________； （5）在实验中，若增大水平面的粗糙程度，则木块移动的距离将______（选填“增大”、“不变”或“减小”）。 速度 减小 知识二 动能 （1）钢球从斜面滚下过程中，其动能大小是通过木块移动距离s的大小来反映的，小木块移动距离越大，说明小钢球的动能越大。 （2）分析比较甲乙两组实验，小球的质量相同，在斜面上释放时的高度不同，甲图中小球释放时的高度大，到达水平面时的速度大，推动木块滑行的距离远，故可得出结论：物体质量相同时，速度越大，动能越大。 （3）探究动能大小与质量的关系，保持速度相同，钢球的质量不同，故分析比较甲、丙两组实验可得出物体的动能与质量的关系。 （4）图所示的交通标志牌是交通管理部门对不同车型设定的最高速度，质量越大的车，限速越低。 （5）在实验中，若增大水平面的粗糙程度，木块受到的阻力增大，则木块移动的距离将减小。 知识二 动能 知识三 弹性势能 1. 现象探究：物体发生弹性形变与做功 运动员在参加射箭比赛时，拉弯的弓为什么能将箭射出？蹦床比赛中，运动员为什么可以 “跳” 这么高？ 分析：被拉弯的弓可以把箭射出去，弓对箭做了功；发生形变的蹦床把人弹起来，弹簧对人做了功。 共同特点：发生弹性形变的物体能对其他物体做功，表明它具有能量。 蹦床 射箭 知识三 弹性势能 2. 弹性势能 物体由于发生弹性形变而具有的能量叫作弹性势能。 发生形变的物体在恢复形变时可以做功，因此具有能量。例如，发生形变的网球拍能将网球弹出，具有能量。 发生形变的网球 拍具有弹性势能 发生形变的撑杆 具有弹性势能 发生形变的弹簧 具有弹性势能 知识三 弹性势能 3. 弹性势能的影响因素 （a）用弹弓弹射“子弹” （b）压缩的弹簧弹开小车 【分析】图（a）中橡皮筋的形变越大，“子弹”被弹射得越远；图（b）中弹簧的形变越大，小车被弹得越远。 【结论】事实表明，弹性形变越大，物体的弹性势能就越大。 知识三 弹性势能 影响弹性势能大小的因素是物体本身的材料和弹性形变的程度。 在材料相同时，物体的弹性形变越大，它具有的弹性势能就越大。 探究结论 （1）为验证猜想一，他设计了如图所示实验， （小球质量大于木块的质量）实验时将同一弹簧压缩不同的长度（弹簧被压缩后未超过其弹性限度），将小球置于弹簧的右端，松开后小球撞击同一位置的相同木块上，分析比较 ______________ ，从而得出弹性势能大小。 （2）为验证猜想二，需选用材料_________的两根弹簧，实验时将两根弹簧压缩_____（选填“相同”或“不同”）的长度，将小球置于弹簧的右端，松开后小球碰到同一位置的相同木块上，对数据进行比较分析时，若_____________，说明弹性势能的大小与弹簧的材料有关。 【例题3】在探究弹性势能的大小跟哪些因素有关时，小明提出了如下猜想： 猜想一：弹性势能的大小与弹簧被压缩的程度有关； 猜想二：弹性势能的大小与弹簧的材料有关； 木块移动的距离 前后两次木块移动的距离不同 不同 相同 知识三 弹性势能 （1）为验证猜想一，即弹性势能的大小与弹簧被压缩的程度有关，应改变弹簧的弹性形变大小，因此要将同一个弹簧压缩不同的长度；运用转换法，观察木块移动距离的远近来比较弹性势能的大小。 （2）探究弹性势能的大小与弹簧的材料有关，需选用长度和粗细相同，材料不同的两根弹簧，实验时将两根弹簧压缩相同的长度，观察前后两次木块移动的距离；若前后两次木块移动的距离不同，说明弹性势能的大小与弹簧的材料有关。 知识三 弹性势能 知识四 重力势能 1. 现象探究：被举高的物体能做功。 【观察现象】 （1）观察打桩机打桩的过程：如图所示，打桩机在工作时，先把“重锤”高高举起，“重锤”落下，可以把桩打入地里。 【分析】被举高的重锤能够对桩做功，说明被举高的重锤具有能量。 知识四 重力势能 （2）高空抛物现象曾被称为“悬在城市上空的痛”。它曾与“乱扔垃圾”齐名，排名第二。高空抛物，既伤人又伤物。 【分析】高空的物体能够做功，说明高处的物体具有能量。 【探究归纳】高处的物体都具有能量。 想一想：高处的物体具有什么能呢？ 知识四 重力势能 2. 重力势能 在地球表面附近，物体由于受到重力并处在一定高度时所具有的能量，叫作重力势能。 山顶的巨石、举高的重锤都具有做功的本领，即具有势能。这种能量是物体由于受到重力产生的。 山顶的巨石 举高的重锤 知识四 重力势能 3. 决定重力势能大小的因素 【猜想与假设】 （1）重力势能是由于物体处在一定高度而具有的能，所以重力势能可能与物体的位置高度有关。 （2）位置高度相同的足球和铅球下落到地面，铅球对地面做的功比足球大得多，推测重力势能可能与物体的质量有关。 物体离地面越高、质量越大，做功的本领越强。 知识四 重力势能 设计并进行实验 探究一：探究重力势能的大小与高度的关系 让同一物体分别从不同的高度由静止开始下落，观察桌腿在沙坑下陷的深度。 探究二：探究重力势能大小与质量的关系 让质量不同的物体分别从同一高度由静止开始下落，观察桌腿在沙坑下陷的深度。 知识四 重力势能 探究一：同一物体从不同高度的位置下落时，桌腿在沙坑下陷的深度不同；高度越高，桌腿在沙坑下陷的深度越大。 说明：质量相等的物体，高度越高，重力势能越大。 分析与论证 知识四 重力势能 探究二：质量不同的物体从同一高度下落时，质量越大，桌腿在沙坑下陷的深度越大. 说明：高度相同时，物体的质量越大，重力势能越大。 知识四 重力势能 物体的重力势能与物体的质量和高度有关，质量越大、高度越高，它具有的重力势能就越大。 实验结论 陨石与 陨石坑 知识四 重力势能 视频演示——《探究影响重力势能大小的因素》 知识四 重力势能 想想议议 在建筑工地上，常常看到以下的指示牌，你知道这些安全警示牌表示什么含义？其中包含的物理原理是什么？ 这些安全警示牌表示防止高空物体的下落。可见高空坠物非常危险，为什么？ 因为处于高空的物体具有很大的重力势能，一旦下落后，做的功也多，对人的伤害更大。 当心吊物　 当心落物 必须戴安全帽 【例题4】在探究“重力势能的大小与哪些因素有关”的实验时，提出了如下猜想： 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所在高度有关。 为验证猜想，利用小桌、沙子、透明的箱子、质量不同的重物进行实验。把小桌放在平整的沙面上，让重物从高处落下，撞击桌面的中心部位，桌腿陷入沙子。图为实验过程中的有关情景。 （1）实验探究的是______（选填“重物”或“小桌”）的重力势能； （2）实验中通过比较______________________来判断物体重力势能的大小； （3）通过比较_______（选填“甲乙”“乙丙”“丙丁”或“甲丁”）两图，可得出的实验结论是：______________________________ ； （4）如图所示的实验，_____（选填“能”或“不能”）顺利验证两个猜想。 不能 重物 桌腿陷入沙子的深度 甲乙 物体的质量相同时，所在高度越高，重力势能越大 知识四 重力势能 （1）（2）实验探究的是重物的重力势能，重物下落撞在桌子上，桌腿陷入沙子中，重物的重力势能通过小桌陷入沙子的程度看出。 （3）重力势能与物体质量、高度有关，研究某一变量时，要控制另一变量相同，由图得，甲乙中控制重物的质量相同，改变物体下落的高度，物体下落高度越高，小桌陷入沙子中的深度较深，说明物体的质量相同时，所在高度越高，重力势能越大。 （4）如图所示的实验，通过比较甲乙实验，质量相同，下落高度不同，可以验证重力势能与高度有关；甲乙丙丁实验中，重物下落高度都不同，无法验证重力势能与高度的关系。 知识四 重力势能 02 课堂总结 第一节 动能 势能 机械能 课堂总结（1） ①定义：物体能对外做功，表明这个物体具有能量. ②实质：物体做功的过程，就是能的转化过程. 能量是表示物体做功本领的物理量. ③单位：焦耳（J）. ①定义：物体由于运动而具有的能量叫作动能. ②影响因素：速度越大，质量越大，物体所具有的动能就越大. ①定义：物体由于受到重力并处在一定高度时所具有的能量. ②影响因素：质量越大、高度越高，物体具有的重力势能就越大. ①定义：物体由于发生弹性形变而具有的能量. ②影响因素：弹性形变越大，物体的弹性势能就越大. 动能和势能 能量 弹性 势能 动能 重力势能 课堂总结（2） 动能和势能的比较 动能 势能 重力势能 弹性势能 概念 决定因素 相同点 物体由于运动 而具有的能量 物体由于受到重力 并处在一定高度时 所具有的能 物体由于发生弹性形变而具有的能量 质量和速度 质量和高度　 弹性形变 程度和材料 都是能量的一种具体形式，都具有做功的本领，单位都是焦耳（J）. 课堂总结（3） 03 实践与练习 第一节 动能 势能 机械能 实践与练习 1. 通常，载重汽车造成的车祸比小轿车造成的车祸严重得多，这是为什么？但也有例外，这又是为什么? 由于载重汽车的质量要比小轿车大得多，在运动速度相差不大的情况下，载重汽车的动能要比小轿车的动能大，因此造成的车祸也更严重一些。但是，如果小轿车的速度比载重汽车大很多，那么小轿车造成的车祸会更严重。 04 综合提升训练 第一节 动能 势能 机械能 综合提升训练 1. 关于功和能的关系的说法中，下列说法中正确的是（ ） A. 一个物体没有做功，它一定不具有能量 B. 一个物体能够做的功越多，其动能一定越大 C. 一个物体具有能量，说明它正在做功 D. 一个物体能够做功，说明它具有能量 一个物体虽然没有做功，但是只要它有做功的能力，它就具有能量，故A、C错误，D正确； 物体做功越多，说明该物体具有的能量就越大，并不一定是动能越大，也有可能是重力势能或其他形式的能，故B错误。 D 所以选D。 2. 下列物体中: ①卷紧的钟表发条；②扔在空中的橡皮；③被适当拉伸的弹簧；④充满气的气球。 具有弹性势能的是 （ ） A. ①②③④　　　　     B. ①③④ C. 只有①　　　　     D. 只有①③ 机械钟表内的发条被卷紧后，其发生了弹性形变，故①具有弹性势能；扔在空中的橡皮，没有发生弹性形变，故②不具有弹性势能；被适当拉伸的弹簧，发生了弹性形变，故③具有弹性势能；充满气的气球，发生了弹性形变，故④具有弹性势能。故B选项正确。 B 所以选B。 综合提升训练 3. 如图所示，舰载机在“山东舰”航母上起飞，其在加速上升过程中（　　） A．动能减小，重力势能增大 B．动能增大，重力势能减小 C．动能增大，重力势能增大 D．动能减小，重力势能减小 舰载机在“山东舰”航母上起飞，其在加速上升过程中，质量不变，速度和高度都变大，所以其动能和重力势能都增大，故ABD不符合题意，C符合题意。 C 所以选C。 综合提升训练 4．如图所示，在跳板跳水比赛中，运动员总是尽可能把跳板向下压弯一点，然后再高高腾起。不计空气阻力，下列分析正确的是（ ） A．向下压弯跳板的过程中，跳板的弹性势能变小 B．离开跳板向上腾起的过程中，运动员的动能变大 C．向下压弯跳板的过程中，跳板的弹性势能变大 D．尽可能把跳板向下压弯点，为了增大运动员惯性 C AC．向下压弯跳板的过程中，跳板的弹性形变变大，弹性势能变大，故A错误，C正确； B．离开跳板向上腾起的过程中，运动员的质量不变，速度变小，动能变小，故B错误； D．尽可能把跳板向下压弯点，为了增大跳板的弹性势能，从而使运动员获得较大的动能，运动员的惯性不变，故D错误。 故选C. 综合提升训练 5．为了研究物体动能与质量的关系，应让不同质量的小球从斜面_____ 高度由静止滚下，观察比较木块被撞后移动的距离。对比如图甲、乙，可以得出结论：速度相同的物体，质量_____ ，动能就越大。由此，可以解释汽车_____ （选填“超载”或“超速”）行驶时危险性大的原因。 超载 同一/相同 越大 研究物体动能与质量的关系时，要控制小球到达水平面的初速度相同，所以应让不同质量的小球从斜面相同高度由静止释放。 由图可知，乙中小球的质量更大，木块被撞击后移动的距离更远，故可得：速度一定时，质量越大，动能越大。 汽车超载时质量较大，动能较大，所以行驶时危险性大。 综合提升训练 6. 小明学做家乡特色菜“贴饽饽熬鱼”时，一个不小心让饮料瓶落到了松软的玉米面团上，在面团上留下较深的痕迹。于是他灵机一动，想利用玉米面团和装有水的饮料瓶探究影响重力势能的因素。随后他依次做了如图所示的实验。 （1）通过面团的凹陷程度可以确定水瓶下落前__________的大小； （2）利用实验①、②可探究重力势能大小与物体的______是否有关； （3）要研究物体的重力势能是否与物体所在高度有关，应对比实验 _________（选填实验序号）的结果； （4）高空抛物是一种危害公共安全的 行为，请阐述不能高空抛物的原因： ________ 。 见解析　 重力势能 质量 ②③ 综合提升训练 （1）根据转换法的知识可知，通过面团的凹陷程度可以确定水瓶下落前重力势能的大小。 （2）实验①、②可知，物体下落的高度不变，改变了物体的质量，所以，可以探究重力势能大小与物体的质量是否有关。 （3）要研究物体的重力势能是否与物体所在高度有关，应控制物体的质量不变，改变物体的高度，符合这个条件的是②③两次实验。 （4）物体的质量相同，物体落下的高度不同，高度越高，物体下陷的深度越深，具有的重力势能越大，所以，在质量一定时，高度越高，重力势能越大，因此，即使质量很小的高空坠物也因高度具有较大的机械能，砸中人或物品会造成严重后果，所以一定要禁止。 综合提升训练 Lavf59.27.100 Lavf59.27.100 Lavf59.27.100 Lavf59.27.100 Lavf59.27.100 Lavf59.27.100 $$