第2节 机械能 第1课时（教学课件）科学浙教版九年级上册

本初中科学课件聚焦动能和势能核心知识点，涵盖动能（质量、速度影响）及势能（重力势能：质量、高度；弹性势能：弹性形变）。通过过山车运动速度变化现象导入，以问题为支架衔接能量概念与机械能新知。 亮点在于融合科学观念、科学思维与探究实践，通过控制变量法和转换法设计动能、重力势能探究实验，结合汽车限速、射箭等生活实例及典例分析，助学生培养观察分析能力，为教师提供结构化教学资源，提升教学效率。

第2节 机械能 （第1课时） 第3章 能量的转化与守恒 浙教版九年级上册 知识目标 动能 1 势能 2 素养目标 了解机械能的概念；知道动能的概念及影响因素；知道势能的概念及影响因素。 科学观念 通过对实验现象的观察和分析,培养观察、分析、归纳、概括等能力；能利用动能、势能的初步知识理解、分析简单的实际问题。 科学思维 能设计简单的实验方案探究动能、重力势能的大小各与什么因素有关；培养实验设计能力和动手操作能力。 探究实践 动能 PART 1 探究新知 新课引入 游乐园中的过山车从高处滑下时，如图所示，它的运动速度不断增大，然后它又冲上另一个斜坡，速度就减小下来。 过山车运动的速度为什么会发生这样的变化？ 新知讲授 轨道上的过山车为什么能发生运动呢？运动速度为什么发生改变呢？ 原来这是因为在轨道上运动的过山车具有能量，并且发生了改变。 今天我们来学习一下物体常见的能——动能和势能 新知讲授 动能 物体由于运动而具有的能量叫做动能。 都具有动能 飞翔的小鸟 行走的人 行驶的汽车 掷出的铅球 新知讲授 流动的水、空气都能够推动发电机的叶轮转动。可见，流水、风也具有动能。 一切做机械运动的物体都具有动能。那么，物体的动能大小跟哪些因素有关呢？ 新知讲授 活动：探究动能大小的影响因素 【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。 新知讲授 【实验步骤】 （1）让同一个小钢球从斜面上不同的高度处分别由静止开始沿斜面滚下，比较木块被小钢球推出的距离大小。 【实验现象】 从较高处滚下时，钢球把木块推得更远。 【实验结论】 质量相同的物体，运动的速度越大，它的动能越大。 新知讲授 【实验步骤】 （2）让不同质量的小钢球从斜面上相同的高度处分别由静止开始沿斜面滚下，比较木块被小钢球推出的距离大小。 【实验现象】 质量大的钢球把木块推得更远。 【实验结论】 运动速度相同的物体，质量越大，它的动能也越大。 物体的动能是由物体的质量和速度共同决定的 新知讲授 思考与讨论 分析本实验使用了哪些研究方法？具体是怎样设计的？ 实验方法1：控制变量 ①控制质量相同，速度不同（将小球从不同高度释放，到达水平面的速度不同，高度越高，速度越大） ②控制速度相同（将小球从相同高度释放），质量不同。 实验方法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。 新知讲授 思考与讨论 （1）图中的汽车和摩托车，哪一个动能大？ （2）在同一条高速公路上，为什么对小型客车、大型客车的限制速度是不同的？ （1）速度相同，汽车的质量更大，故汽车的动能更大； （2）大型客车、载货汽车质量大，所以其惯性大，在相同速度的情况下，其动能也大，因此，一旦发生紧急情况，此类车辆不容易改变运动状态，造成的伤害也会更严重。因此，在相同道路，大型客车、载货汽车最高行驶速度比小型客车最高行驶速度小。 势能 PART 2 探究新知 新知讲授 为什么过山车能够从轨道的最高处飞驰而下呢？ 这是因为机械装置把过山车拉到轨道最高处的过程中，给过山车储存了能量。就像荡秋千一样，我们必须将秋千抬高才能使它具有能量不断来回摆动。 新知讲授 重力势能 物体由于被举高而具有的能量叫做重力势能。 举高的书也储存了一定的重力势能，当它下落时会将重力势能释放出来。 那么，重力势能的大小跟哪些因素有关呢？ 新知讲授 活动：探究重力势能大小的影响因素 【实验猜想】 根据生活经验，重力势能可能与物体的质量和被举高高度有关 【实验设计】 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。 新知讲授 【实验步骤】 （1）如图所示，制作一个沙盘。从不同的高度自由释放同一个金属小球，观察并记录小球所撞出的沙坑深度和大小。 【实验现象】 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。 【实验结论】 质量相同的物体，被举高的高度越高，重力势能越大。 h1 h2 m m 新知讲授 【实验步骤】 （2）从相同高度自由释放相同体积不同质量的金属小球，观察并记录小球所撞出的沙坑深度和大小。 【实验现象】 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】 被举高高度相同的物体，质量越大，重力势能越大。 h m 2m 物体重力势能的大小与物体的质量和被举高的高度有关 新知讲授 思考与讨论 分析本实验使用了哪些研究方法？具体是怎样设计的？ 实验方法1：控制变量 ①控制质量相同，被举高的高度不同（将小球从不同高度释放） ②控制被举高的高度相同（将小球从相同高度释放），质量不同。 实验方法2：转换法 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。 新知讲授 射箭运动员把弓拉弯的过程中，给弓储存了能量。网球拍击打网球时，网球拍发生变形，从而储存了能量。当这些物体恢复原状时也会释放出能量。 运动员射箭 网球拍变形 新知讲授 弹性势能 物体由于发生弹性形变而具有的能量叫做弹性势能。 显然，射箭时手拉弓弦使弓的形变越大，箭就射得越远；球拍击打网球越用力，网球拍形变就越大，网球就会飞得越远。 由此可见，弹性势能的大小与什么因素有关呢？ 弹性形变大小跟物体形变的大小有关，弹性形变越大，弹性势能就越大 新知讲授 弹弓上的石子静止不动，弹弓发生弹性形变，弹弓具有弹性势能，不是石子具有弹性势能。 注意：一定要分清弹性势能对应的是发生弹性形变的物体！！！ 新知讲授 天体的运行、河水的流淌、候鸟的飞翔、人类的行走、蒲公英种子的飞行等，都属于机械运动。这些做机械运动的物体都具有机械能。那么机械能、动能、势能是什么关系呢？ 机械能 动能 势能 重力势能 弹性势能 影响因素：m、v， 影响因素：m、h， 影响因素：Δx 典例分析 例1.如图，为了探究动能的大小与哪些因素有关，某同学设计了“小球撞物块”的实验，将静止的木质小球释放，观察物块被推动的距离，关于该实验的说法中，不正确的是（　　） A．该实验的设计思路是采用转换法，用物块移动的距离来表示动能的大小 B．小球在下落的过程中，重力势能减小，动能增大 C．将木球换成同样大小的铁球，重复实验，发现物块被推动距离增大， 说明质量越大，动能越大 D．将木球从不同高度释放，比较物块被推动的距离，是为了探究动能与高度之间的关系 【解析】A.实验中通过观察物块在同一水平面上被推动的距离来比较小球的动能大小，采用了转换法，故A正确，不符合题意； B.小球下落过程中，高度减小，重力势能减小；速度增大，动能增大，故B正确，不符合题意； C. 将木球换成同样大小的铁球，铁球的质量比木球大，发现物块被推动距离增大，说明质量越大，动能越大，故C正确，不符合题意； D.将木球从不同高度释放，木球运动到最低位置是速度不同，比较物块被推动的距离，是为了探究动能与速度之间的关系，故D错误，符合题意。故选D。 D 典例分析 例2.科技的发展，使农业机械化水平越来越高，一架飞机在某一高度水平匀速直线飞行给小麦喷洒农药，喷洒农药的过程中，飞机的动能和重力势能变化情况为（　　） 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 【解析】飞机在某一高度水平匀速飞行喷洒农药的过程中，飞机的质量变小，速度不变，所以动能减小；飞机质量减小，高度不变，所以重力势能减小。故D正确，ABC错误。 故选D。 D 典例分析 例3.图为羽毛球运动常见的基本球路，线段表示羽毛球的运动轨迹，箭头表示运动的方向。请判断，在杀球，挑球，高远球和放小球的四种基本球路运动过程中，羽毛球相对于地面的重力势能一直减少的是（　　） A．杀球 B．挑球 C．高远球 D．放小球 【解析】羽毛球的质量不变，由图知道，羽毛球在杀球阶段，高度一直变小，重力势能一直减少；在挑球、高远球、放小球阶段，高度先变大后变小，重力势能先变大后变小，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 A 典例分析 例4.拉升的橡皮筋具有 能。如图甲为“会跳的卡片”，A为卡片外侧，B为卡片内侧，实验时应把 （选填“A”或“B”）面朝下紧贴桌面，压平后松手，卡片会跳起来。现将两张相同的卡片剪开相同深度的豁口，将橡皮筋固定在卡片上，如图乙、丙所示，实验时分别将它们在桌面上压平之后松开手，小明认为乙卡片一定弹跳得更高一些，你 （选填“赞成”或“不赞成”）他的观点，理由是 。 弹性势 B 赞成 乙卡片皮筋弹性形变的程度更大一些，其弹性势能更大一些，所以它能够转化的动能更多，跳的更高 典例分析 【解析】位于高处的物体具有能量，发生形变的物体也具有能量，这是一种“储存”起来的能量，只有在释放后才能显现，这种能量叫作势能。拉长的橡皮筋具有由于其形变而储存的能量，这种能量叫做势能。 由图知道，要利用橡皮筋的弹性势能，只有把橡皮筋拉开才会有弹性势能，所以要把卡片B面按平后放在水平面上然后松开，松开后，橡皮筋的弹性势能转化为纸片的动能，所以卡片能跳起来。 由于弹性势能的大小与物体发生弹性形变的程度有关，乙卡片皮筋弹性形变的程度更大一些，其弹性势能更大一些，所以它能够转化的动能更多，跳的更高。 归纳总结 机械能 势能 动能 动能大小的影响因素 动能的概念 重力势能及其影响因素 弹性势能及其影响因素 THANKS 感谢观看 第3章 能量的转化与守恒 浙教版九年级上册 $