5.4机械能 课件-2025-2026学年科学九年级上册华东师大版

§5.4 机械能 华师大版 九年级上册 第五章 功和简单机械 A.能量 B.动能 C.势能 a.重力势能 b.弹性势能 c.机械能 D.动能与势能的相互转换 这节课我们就跟着法拉第重走电磁感应的发现之路 脚对足球做功，足球从地面飞起。 一个物体如果能够对另一个物体做功， 我们就说这个物体具有能量。 足球由静止变为运动，是因为其被做功 的过程中，获得了 足球获得的能量来自于 因此我们可以说：脚具有 能量 脚 能量 1、物体能够做功，就具有能量。 一个物体能够做功越多，表示这个物体的能量越大。 注意： 能够做功不表示物体一定要正在做功，将要做功或可以做功而现在没有做 功的物体也具有能量。 举例理解： 一个人能消费，说明有钱。能够高消费，说明很有钱。而他是否有钱不一 定需要通过花钱来体现，他打算去购买奢侈品，或卡里有钱但不买，都能 够说明他有钱。 一.能量 风正在对风轮机做功 具有能量 高举的铁锤可以对钉子做功 具有能量 一.能量 2、能的单位 在国际单位制中，能量的单位与功的单位相同都是焦(J) 。 功：发生了转移的那部分能量。 做功：能量的转移 能的形式 动能 势能 电能 光能 内能 化学能 核能 机械能 风能够吹动船帆使船航行，对船做功，说明风具有能量。 船帆 21cnjy.com 21cnjy.com 二.动能 流动的水可以推动水轮机转动，对水轮机做功，表明流水具有能量。 21cnjy.com 21cnjy.com 二.动能 由于运动而具有 的能叫做动能。 定义: 二.动能 由于运动而具有 的能叫做动能。 定义: 踢飞的足球；在公路上高速行驶的汽车它们都具有动能。 二.动能 影响物体动能大小的因素有哪些呢？ 思路:物体具有动能，可以表现为它对其他物体能够做功的大小。 若动能越大，则能够做功越多。 (1)实验器材：两个相同的金属物块、两个完全相同的钢球 和一个质量较大的钢球、斜面轨道。 探究影响物体动能大小的因素 二.动能 动能的大小跟哪些因素有关视频 二.动能 ①将金属块放在水平面上，让质量相同的两个钢球由静止开始 沿斜面向下运动。 ②比较金属块被从不同高度处滚下的质量相同钢球撞击后运动 的距离，并说出实验现象和结论。 实验现象：质量相同钢球位置越 高，滚离斜面时，速度越大，木 块被推得越远。 结论：在其他条件（质量）一定时，物体的速度越大，物体的动能就越大。 (2)实验步骤： 二.动能 ③比较金属块分别被从同一高度处滚下的质量不同钢球撞击后 运动的距离。并说出实验现象和结论。 实验现象：同一位置释放钢球， 球质量越大，木块被推得越远。 结论：在其他条件（运动速度）一定时，物体的质量越大，物体的动能就越大。 物体动能的大小与物体的质量和速度有关。 物体质量越大、速度越大，其动能就越大。 二.动能 思考1：满载货车与空载货车以相同速度行驶谁的动能大？ 思考2:在高速公路上的小汽车快速行驶和慢速行驶时哪时的动能大？ 满载货车的动能就大，因为它的质量大。 快速行驶时动能大，因为快速行驶时它的速度大 思考3：高速行驶的列车因其质量大速度也大，动能很大。当它停靠在站台旁时还有动能吗？ 因为速度等于零， 所以动能也就等于零， 即不具有动能。 图中匀速行驶的洒水车，其动能的变化如何？ 为什么？ 随着水的洒出，洒水车的质量不断减小而速度不变，故动能减小。 思考4： 减小 一袋水能够将汽车砸出明显震颤，说明了什么？ 水袋具有很大的动能。 被抛下的瞬间，水袋的速度很小，为什么最后会具有很大的动能？ 思考：水袋在转变为动能前的能量是什么？ 水袋下落的位置很高， 下落过程中重力对水袋做功更多， 转化为动能的能量也越多。 打桩机举到高处的重锤，下落时能把水泥桩柱打进地里。 a.重力势能 重锤做了功，所以重锤具有能。 三.势能 重力势能：因被举高而能够做功的物体所具有的能量，叫做重力势能。 被举高的杠铃具有重力势能。 21cnjy.com 21cnjy.com 三.势能 a.重力势能 定义: 因被举高而能够做功的物体所具有的能量，叫做重力势能。 影响重力势能大小因素有哪些呢？ 探究影响物体动能大小的因素 (1)实验器材 水槽、水、刻度尺、铁架台、塑料小球、钢球、 塑料球、装有细沙的盒子。 三.势能 a.重力势能 ①让小球从不同高度处自由下落（由静止释放），观察小球落入 水中的深度。 ②让大小相同质量不同的钢球和塑料球从相同高度处自由下落， 观察小球落入沙土中的深度。 (2)实验步骤： 三.势能 a.重力势能 三.势能 a.重力势能 ①让小球从不同高度处自由下落（由静止释放），观察小球落入 水中的深度。 ②让大小相同质量不同的钢球和塑料球从相同高度处自由下落， 观察小球落入沙土中的深度。 实验结论： 物体的重力势能跟物体的质量和所处的高度有关。物体的质量越大，被举得越高，重力势能就越大。 (2)实验步骤： 三.势能 a.重力势能 因此打桩机打桩时，常常使用很重的重锤，并且高高举起，使其获得较大的重力势能。 补充: 一个体重为500N的学生，当他站在操场空旷地面上/三楼的时候，你认为两种情况下都具有重力势能吗？ 可以认为站在地上的重力势能为0，站在楼上时的重力势能不为零；也可以认为两种情况下的重力势能都不为零。 补充： 严格来讲，讨论重力势能的前提是选定参照面。即选择高度为0的位置不同，某空间位置的具体高度不同，重力势能也不同。 一般认为地面为参照面（高度为0）。 三.势能 a.重力势能 定义: 当物体被拉伸、压缩或弯曲发生弹性形变时所具有的能叫 做弹性势能。 弹性势能的大小影响因素 与物体的形变程度有关。 形变程度越大，弹性势能越大。 三.势能 b.弹性势能 弹性势能的大小影响因素 与物体的形变程度有关。 形变程度越大，弹性势能越大。 张开的弓具有弹性势能.可以对箭做功. 重力势能和弹性势能都属于势能单位都是焦耳简称焦， 用符号J表示。 物体有时既具有动能又具有势能。 例如:起重机吊起重物过程中，重物因 运动而具有动能，又因离地面有一定 高度而又有重力势能。 机械能： 动能和势能统称为机械能。 三.势能 c.机械能 重力势能、弹性势能都属于势能，如何理解“势”？ 到底什么是“势能”？ 位于一定高度的物体具有重力势能 物体下落过程中，重力势能减少 物体下落过程中，动能增大 重力势能转化为动能 “势”的理解：发生转化的趋势 弦被拉，具有弹性势能 松手后弦对箭做功， 箭获得动能而飞出 弹性势能转化为动能 “势能”的理解：储存于物体内的（隐）， 但是能够转化为其他 形式能量（显）的能量。 思考：势能能够转化为动能，动能能否转化为势能？ 动能 势能 动能和势能之间能 进行相互转化。 活动 观察小球摆动 一小球用细绳系住，绳的另一端固定，将小球拉离平衡位置后释放。 四.动能与势能的相互转换 在小球摆动的过程中，它的重力势能和动能可以相互转换。 活动 观察小球摆动 四.动能与势能的相互转换 思考：小球从最低点向最高点运动的过程中，动能和势能如何变化？ 小球从最低点向最高点运动的过程中，高度越来越大，速度越来越小所以是动能转换为重力势能。 活动 观察小球摆动 四.动能与势能的相互转换 思考：小球从最高点向最低点运动的过程中，动能和势能如何变化？ 小球从最高点向最低点运动的过程中高度越来越小，速度越来 越大这时重力势能转换为动能。 活动 观察小球摆动 四.动能与势能的相互转换 思考：小球在摆动过程中的动能和势能在不断转化，为什么最终会在最低处停下来？ 小球在运动过程中不断克服空气阻力做功， 能量在不断损耗。 如果没有空气阻力，小球在摆动的过程中，动能与重力势能不断转化而总和保持不变，小球将会永远摆动下去。 机械能守恒 在仅重力或弹力做功的情况下（简单理解为不存在克服摩擦力做功的情况下），物体的能量只是以动能和势能的形式不断转化，而机械能总量保持不变。 机械能守恒 在仅重力或弹力做功的情况下（简单理解为不存在克服摩擦力做功的情况下），物体的能量只是以动能和势能的形式不断转化，而机械能总量保持不变。 举例理解： 一个人有1张100元的纸币，他去银行兑换硬币。若兑换50个硬币，则手头上有1张50元纸币和50个1元硬币；若兑换80个硬币，则手头上有1张20元纸币和80个1元硬币。不论怎么兑换，钱的总数都是100元。 若办理过程中银行要收手续费，则每次兑换总会有钱流失，钱的总数就会减少。 动能和重力势能相互转换的其他例子 滚摆 过山车 滑板比赛 思考讨论：游乐场中的过山车是靠它的重力势能与动能相互转换而行驶的。 分析人在最高点、最低点和中部位置时，重力势能和动能的大小及其相互转换情况。 人在最高点重力势能最大，动能最小，最低点重力势能最小，动能最大。由最高点向中部转动的过程中动能增大重力势能减小，由最低点向中部位置转动的过程中，动能减小重力势能增大。总之过山车下降：重力势能——动能 上升:动能——重力势能 。 参考答案 射箭：弹性势能→动能 铁丝网接炮弹：动能→弹性势能 网球回球：相互转换 动能和弹性势能相互转换的其他例子 动能和重力势能、弹性势能三者能否同时相互转换？ 蹦床 蹦极 练一练 1、关于能的概念,下列说法中正确的是 (　　) A. 势能相等的物体是在同一高度 B. 悬挂的物体因为没有做功,所以没有能 C. 在空中飞行的子弹能做功,所以具有能量 D. 一个物体具有能量,则它一定具有动能或势能 C 2、据报道,一辆横穿铁路的拖拉机,因故障而停在铁道上,此时从远处驶来一列火车,尽管司机及时采取紧急制动措施,但缓缓驶近的列车还是将拖拉机撞飞了,这是因为火车的(　　) 动能很大 B. 速度很大 C. 势能很大 D. 功率很大 A 练一练 A 练一练 D 练一练 练一练 D 练一练 B 7.海啸发生时，汹涌的海水由于运动而具有的能属于_____（选填“动”或“势”）能，海水冲走船只时，海水的作用力对船_______（选填“做”或“不做”）功。 做 动 8.滑雪运动员脚踩滑雪板从高处滑下，在此过程中，运动员的动能__________，重力势能____________（选填“增大 ”、“减小”或“不变”）。 增大 减小 练一练 9.请分析以下两个有关能量的问题。 （1）“强弩之末势不能穿鲁缟者也”。强弩之末不能穿透薄薄的丝绸，说明物体的动能大小与它的__________ 有关。 （2）旋转图中的吸管后，将可乐罐放 在桌面上，罐就会运动起来，这是因为罐中的橡皮筋积蓄了 __________能。 速度 弹性势 练一练 本课小结 1、能量:物体能够做功，就具有能量； 2、动能:这种由于运动而具有的能叫做动能； 3、一个物体质量越大、速度越大，其动能就会越大。 4、重力势能：因被举高而能够做功的物体所具有的能量； 5、发生弹性形变时所具有的能叫做弹性势能。 6、物体的质量越大，被举得越高，重力势能就越大。 7、机械能：动能和势能统称为机械能。 8、动能与势能的相互转换 Lavf54.6.100 3．下列情景中，没有发生动能转化为势能的是(　 　) A．滑滑梯　 B．荡秋千 C．跳水比赛 D．空中大翻转 4．立定跳远时的动作分解如图，在此过程中运动员(　 　) A．上升时，动能减小，势能减小 B．上升时，动能增大，势能增大 C．下落时，势能增大，动能减小 D．下落时，势能减小，动能增大 5．2020年12月23日凌晨一颗陨石坠落在我国青海玉树，多地网友均目击到这颗陨石坠落时产生的火光。若下落过程中不考虑陨石的质量变化，则陨石在空中加速下落时(　 　) A．重力势能不断减少，动能不断增加，机械能不变 B．重力势能不断增加，动能不断减小，机械能不变 C．重力势能不断增加，动能不断增加，机械能增加 D．重力势能不断减少，动能不断增加，机械能减少 6. 如图所示，轨道ABC光滑，弹簧固定在水平轨道末端，小球从A处 由静止滚下，撞击弹簧，至弹簧压缩最大。在这过程中，机械能转化的 情况是(　 　) A．重力势能→动能 B．重力势能→动能→弹性势能 C．重力势能→动能→弹性势能→动能→重力势能 D．小球机械能不断减小 $