12.1 机械能（2）动能和势能相互转化 课件 -2025-2026学年 苏科版九年级上册物理

该初中物理课件聚焦动能和势能的相互转化及机械能守恒，通过复习动能、重力势能的定义与影响因素导入，以旧知为支架衔接新知，构建知识脉络。 亮点在于结合小球摆动、滚摆运动等探究活动及视频辅助，培养科学探究能力；实验分析与机械能守恒理解环节，运用科学推理和模型建构深化科学思维；丰富实例与课堂练习助力能量观念建立，既帮助学生巩固知识，也为教师提供系统教学支持。

苏科版九年级上册 12.1 机械能（2） -－－动能和势能相互转化 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。 新知导入 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 讨论分析 探究活动 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 观察小球的摆动过程中动能和重力势能间的转化规律。 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 。 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 实验分析 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 分析 单摆运动过程中能量的转化 视频： 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…… 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，重力势能转化为动能；滚摆上下滚动过程中，发生的能量转化是重力势能和动能间的相互转化。 学以致用 2、自行车下坡： 骑自行车下坡时，自行车与人所处高度减小，重力势能减小；速度增加，动能增加，重力势能转化为动能。所以不用蹬车也可以加快速度。 学以致用 3、乒乓球高处下落： 乒乓球在高处时，由于被举高而具有重力势能。释放后下落过程中，球的高度降低，速度增大，撞击地面产有，球的重力势能转化为动能；撞击地面的一瞬间，由于球发生形变，球的动能转化为球的弹性势能；球在恢复形变的过程中，弹性势能又转化为球的动能，使球球产生一个反方向的速度，向上跳起来。球上升过程中，动能又转化成重力势能，直到动能为零。到最高处时又下落……。 学以致用 新知讲解 三、机械能守恒 1、机械能守恒定律： 如果没有空气阻力等，动能与势能发生转化过程中，总的机械能保持不变，即总的机械能守恒。这个规律称为机械能守恒定律。 实质上，机械能守恒时，机械能没有转化为其他形式的能。 （注意，这是一种理想状态，生活中并不存在。） 新知讲解 3、对机械能守恒的理解： 1）机械能守恒的条件： 只有在重力（或弹簧弹力）做功的情形下，物体的重力势能（或弹性势能）和动能发生相互转化，这时机械能才保持不变，即机械能守恒； 2）注意，机械能守恒时，物体的其他能还可以会变化； 3）机械能守恒指的是系统的初、末状态机械能守恒； 2）机械能守恒时，系统的动能增加量等于势能减少量。 新知讲解 4、如何判断机械能守恒的常用方法举例： 1） 做功条件分析法： 当动能与重力势能转化时，只有重力做功；当发生动能与弹性势能的转化时，只有弹力做功，其他力均不做功，则系统的机械能守恒。 2）能量转换分析法： 若只有系统内物体间动能和重力势能及弹性势能的转化，系统跟外界没有发生机械能的传递，机械能也没有转化成其他形式的能（如温度没升高），则系统的机械能守恒。 3）增减情况分析法： 若系统的动能与势能均增加或均减少，则系统的机械能不守恒：若系统的动能或势能不变，而势能或动能却发生了变化，则系统的机械能不守恒：若系统内各个物体的机械能均增加或均减少，则系统的机械能也不守恒。 拓展： 5、功和能的关系： 1、功是描述物体状态改变过程的物理量，是能量变化的量度，功是一个过程量，描述为“物体做了功”。 2、做功可以实现能量转化或转移，做功使物体的能量发生了改变。所以用做功的多少来度量能量的改变。 3、各种形式的能量都可以在一定条件下相互转化。 4、能量是描述物质运动状态的物理量，能量是一个状态量，描述为“物体具有能量”。 1、如图是荡秋千的简化模型。摆球在A点静止释放，到达D点后返回，B、C两点等高，下列说法正确的是 (　　) A．球在B，C两点的动能相等 B．球在A，D两点的机械能相等 C．球从B点到O点的过程中机械能减少 D．球从O点到C点的过程中重力势能减少 C 课堂练习 2、“轰-6N”国产新型远程战略轰炸机，可以在空中水平匀速直线飞行的过程中给战斗机进行空中加油。在加油过程中，“轰-6N”的动能和势能变化情况为(　　) A．动能不变，重力势能不变 B．动能减少，重力势能增加 C．动能不变，重力势能增加 D．动能减少，重力势能减少 D 课堂练习 3、电梯匀速上升过程中，电梯的（　　） A．重力势能保持不变 B．机械能保持不变 C．动能保持不变 D．动能转化为重力势能 C 课堂练习 课堂练习 4、如图所示，在光滑的水平台面上，一轻弹簧左端固定，右端连接一金属小球，O点是弹簧保持原长时小球的位置.开始时通过小球压缩弹簧到A位置（已知AO=OB），释放小球，研究小球在水平方向上的受力和运动情况，则（　　） A．小球在运动过程中所受弹力的方向保持不变 B．小球运动到B点时动能不为零 C．小球从O运动到B的过程中所受弹力方向向右、动能不断减小D．小球从A运动到O的过程中所受弹力方向向右、动能不断增大 D 5、如图，小球从左侧的斜坡滚下，到达底端后又沿着右侧斜坡向上滚到最高处， 则下列图像能正确代表小球重力势能与运动时间t之间对应关系的是（　　） B 课堂练习 6、如图是雨滴在空中下落过程中速度与时间的关系图。雨滴在t1～t3三个时刻中具有的动能分别是E1、E2、E3，不考虑下落过程中雨滴的质量变化，则动能的大小关系是（　　） A．E1<E2<E3 B．E1>E2>E3 C．E1<E2=E3 D．E1=E2<E3 C 课堂练习 7、一只氢气球下方用细线吊着一只小皮球，当小皮球随氢气球匀速竖直上升到距地面高度为H的位置时细线突然断了，小皮球落到水平地面上反弹后上升(绳子断裂后假设小皮球的机械能守恒)，以下分析正确的是（　　） A．小皮球反弹后能上升的最大高度大于H B．绳子断裂后到小皮球落地前，小皮球的动能不断增大 C．小皮球反弹后上升过程中，重力势能增大的越来越快 D．绳子断裂后，小皮球的重力势能和动能之和始终保持不变 A 课堂练习 8、如图甲所示，小球先后以相同的速度按①②③④四个方向抛出。若某次小球在空中飞行到接近地面的过程中（不计空气阻力），其动能Ek随时间t变化的图像如图乙所示，则此次抛出小球的方向为（　　） A．① B．② C．③ D．④ A 课堂练习 课堂总结 1、动能和势能在一定条件下可以相互转化； 2、动能和势能转化过程中，若没有空气阻力等存在，则机械能总量保持不变，即机械能守恒。 3、机械能守恒时，机械能没有转化为其他形式的能。 动能 势能 机械能 相互 转化 若没 有阻力 机械能守恒 （动能和势能转化过程中，机械能总量不变） 板书设计 Lavf58.46.101 $将一小球用细线系好，固定在铁架台上，就制成了一个单摆。小球静止时位于C点，A点和B点处于同一水平高度，将小球拉至A点，由静止释放，小球将在竖直平面内来回摆动。分析小球在摆动过程中动能和势能的相互转化。我们知道，同一个物体速度越大，动能越大，同一个物体位置越高，重力势能越大。小球在A点时速度为零，动能为零，位置最高，重力势能最大。在由A点下降到C点的过程中，小球的高度降低，重力势能减小，速度增大，动能增大，重力势能转化为动能。小球到达C点时，位置最低，重力势能最小，速度最大，动能最大。在由C点上升到B点的过程中，小球的高度增加，重力势能增大，速度减小，动能减小，动能转化为重力势能。到达B点时，速度减小到0，动能为零，高度再次达到最高点，重力势能达到最大。小球在竖直平面内不断地来回摆动，重力势能和动能不断相互转化。我们还可以观察到小球摆动的幅度逐渐减小，这是因为小球在运动过程中要克服空气阻力做功，总的机械能减少了。通过这个实验，我们了解到，动能和势能是可以相互转化的。