3.2 机械能 第1课时 动能和势能 课件-2025-2026学年浙教版科学九年级上册

该初中科学课件聚焦动能和势能，通过穿甲弹穿透钢板、水流发电等实例引出能量和动能，再以打桩机重锤下落引入重力势能，从生活现象到抽象概念，搭建认知支架帮助学生理解知识脉络。 其亮点在于融合科学思维与探究实践，通过控制变量法和转换法探究动能、重力势能影响因素，结合限速、超载等实例分析，思维导图梳理知识，归类练习巩固。学生能提升探究能力和应用能力，教师可借助系统流程和实例优化教学。

3.2 机械能 第1课时 动能和势能 1 目录 02 03 04 新课导入 课堂讲解 课堂总结 05 归类练习 01 学习目标 2 学习目标 1.知道能量和动能的概念； 2.知道什么是重力势能和弹性势能； 3.理解影响物体动能大小的因素； 4.理解影响物体重力势能大小的因素； 5.知道影响弹性势能大小的因素； 6.会利用机械能概念分析生活中的现象。 3 新课导入 观察与思考 穿甲弹能穿透十层钢板 巨大的水流能带动轮机发电 飞鸟撞击有时会机毁人亡 1.穿甲弹飞行速度越快，穿透钢板越多； 2.水的流速越大发出的电越多； 3.小鸟撞击飞机时速度越快，飞机损坏越严重。 穿甲弹、流动的水、小鸟都对物体做了功，我们说这些物体具有“能量”。它们的速度越大，能量越高。 上面现象是由于物体运动而具有的能量，我们称之为动能；物体的动能具有哪些特点呢？ 3 新课导入 观察与思考 例子：高山上的石头、举高的铁锤、从高楼扔下的物体…… 物体由于被举高而具有的能量，叫重力势能。 打桩机工作时，高高举起的重锤落下时，可以把桩打入地里，重锤对桩做了功。 这说明高处的重锤具有能量。 当心吊物　　　　 当心落物　　 必须戴安全帽 4 课堂讲解 一、动能 能量 1 1.湍急的流水能推动水车 2.高速运动的子弹能击穿靶体 3.飓风能吹倒大树 4.泥石流摧毁房屋…… 4 课堂讲解 一、动能 能量 1 流水、子弹、飓风、泥石流都做了功。 物体能够对外做功，我们就说这个物体具有能量，简称能。 一个物体能够做的功越多，表示这个物体的能量越大。 能量的单位与功的单位相同，也是焦耳（J）。 4 课堂讲解 一、动能 动能 2 物体由于运动而具有的能量。 吹动的柳枝具有动能 转动的风车具有动能 转动的水轮具有动能 请大家举出生活中利用动能的例子 动能 师生互动 一切运动的物体都具有动能。 4 课堂讲解 一、动能 动能 2 物体动能的大小跟哪些因素有关呢？ 提出问题 表明保龄球具有能量。 4 课堂讲解 一、动能 探究影响物体动能大小的因素 3 实验猜想 子弹的速度越大，做功越多 一、子弹的速度越大，杀伤力越大，我们猜想动能大小可能与物体运动速度有关； 锤头的质量越大，做功越多 二、锤头的质量越大，越容易把石头击碎，我们猜想动能大小可能与物体的质量有关 4 课堂讲解 一、动能 探究影响物体动能大小的因素 3 实验设计 B被推得越远，A对B做的功就越多，A的动能也就越大。 钢球从高为h的斜槽上滚下，在水平面上运动。运动的钢球A碰上物体B后，能将B推动一段距离。 4 课堂讲解 一、动能 探究影响物体动能大小的因素 3 实验方法 一、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。 （1）探究动能大小与速度关系时，控制质量不变，改变速度的方法： 同一小球从不同高度滚下。 （2）探究动能大小与质量关系时，控制速度不变，改变质量的方法： 质量不同的小球从同一高度滚下。 4 课堂讲解 一、动能 探究影响物体动能大小的因素 3 实验方法 二、转换法 通过被撞物体运动的距离s来反映动能的大小 动能较大 动能较小 4 课堂讲解 一、动能 探究影响物体动能大小的因素 3 实验过程 操作：让同一小球从不同高度自由滚下 一、探究动能大小与速度的关系 4 课堂讲解 一、动能 探究影响物体动能大小的因素 3 实验过程 一、探究动能大小与速度的关系 实验表格 实验序号 到达水面的速度/(m/s) 小球质量/kg 木块被推出的距离/m 1 2 3 … 4 课堂讲解 一、动能 探究影响物体动能大小的因素 3 实验过程 现象：第一次木块B被撞移动的距离较远。 一、探究动能大小与速度的关系 现象分析：同一小球从高处自由滚下，高度h 越高，运动到水平面时的速度越大，做功越多，动能越大。 实验结论：质量相同时，物体的速度越大，动能越大。 4 课堂讲解 一、动能 探究影响物体动能大小的因素 3 实验过程 一、探究动能大小与速度的关系 4 课堂讲解 一、动能 探究影响物体动能大小的因素 3 实验过程 操作：质量不等的小球从同一高度滚下 二、探究动能大小与质量的关系 4 课堂讲解 一、动能 探究影响物体动能大小的因素 3 实验过程 二、探究动能大小与质量的关系 实验序号 小球释放的高度/m 到达水平面速度/(m/s) 木块被推出的距离/m 1 2 3 … 步骤二实验表格 4 课堂讲解 一、动能 探究影响物体动能大小的因素 3 实验过程 现象：第一次木块B被撞移动的距离较远。 二、探究动能大小与质量的关系 现象分析：质量不同的小球从从同一高度滑下，运动到水平面时的速度相等，质量越大的球做功越多，动能越大。 实验结论：速度相同时，物体的质量越大，动能越大。 4 课堂讲解 一、动能 探究影响物体动能大小的因素 3 实验过程 二、探究动能大小与质量的关系 4 课堂讲解 一、动能 探究影响物体动能大小的因素 3 实验结论 物体动能的大小跟速度、质量有关。 质量相同的物体，运动的速度越大，它的动能越大； 运动速度相同的物体，质量越大，它的动能也越大。 4 课堂讲解 一、动能 探究影响物体动能大小的因素 3 师生互动 提出问题：1.为什么要对机动车的行驶速度进行限制？ 2.为什么在同样的道路，对不同的车型限制的车速不一样？ （1）同一物体，速度越大，动能越大，危险性越大。 （2）车型不同，车的质量大小就不同。如果车的速度相同，质量越大，动能就越大，危险性就越大。所以，大客车的限速要比小轿车的限速低。 4 课堂讲解 一、动能 随讲随练 5 1.下列关于功和能的关系的说法中，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 【解析】A、一个物体没有做功，可能具有能量。例如：静止在高处的苹果具有重力势能。此选项错误； B、物体能够做功，表示这个物体具有能量，能够做功越多，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。此选项错误； C、一个物体具有能量，说明它具有做功本领，但物体不一定做功。此选项错误； D、一个物体能够做功，具有做功的本领，说明它一定具有能。此选项正确。  故选：D。 D　 4 课堂讲解 一、动能 随讲随练 5 2.判断下列物体动能的变化情况： ①一辆汽车加速运动，它的动能 。 ②火车进站时做减速运动，它的动能 ；停止后，它的动能等于 。 ③一辆洒水车在马路上匀速前进并洒水，它的动能 。 ④汽车空载和满载时以相同速度前进： 时动能大。 ⑤某同学慢跑和快跑： 时动能大。 【解析】根据影响动能大小的因素判断： 物体动能的大小跟速度、质量有关，质量相同的物体，运动的速度越大，它的动能越大；运动速度相同的物体，质量越大，它的动能也越大。 变大　 减小　 0　 减小　 满载　 快跑　 4 课堂讲解 一、动能 随讲随练 5 3.兴趣小组的同学认为车祸的危害程度与汽车的动能大小有关，于是他们进行了如下探究：   【提出问题】汽车的动能大小跟什么因素有关？  【猜想假设】由“十次车祸九次快”可猜想：汽车的动能可能跟 ______ 有关；由“安全驾驶莫超载”可猜想：汽车的动能可能跟 ______ 有关。  【进行实验】他们做了如图所示的三次实验：用金属球模拟汽车，让金属球从斜槽的某一高度由静止开始滚下，碰到水平面上的物块，将物块撞出一段距离。物块被撞击得越远，说明金属球到达水平面时的动能就越 ______ 。  【分析论证】分析甲、丙两图的实验现象， 可以初步得到的结论是：______ 。  【实践应用】用甲、乙两图的实验现象所得到的结论，可以解释汽车 ______（选填“超载”或“超速”）行驶时危险性大的原因。 速度　 质量　 大　 超载　 质量一定时，物体的速度越大，动能越大　 4 课堂讲解 一、动能 随讲随练 5 【解析】 “十次车祸九次快”指的是汽车的动能与速度有关，“安全驾驶莫超载”指的是汽车的动能与质量有关；  物块被撞击得越远，说明物块在水平面做的功越多，那么金属球到达水平面时的动能就越大。  分析甲、丙两图可知，此时物体的质量相等，到达水平面的速度不同，甲图小球到达水平面的速度越大，物体被撞击得更远，说明质量一定时，物体的速度越大，动能越大。  分析甲、乙两图可知，此时物体的质量不相等，初始速度相同，甲图小球的质量越大，物体被撞击得更远，可以解释汽车超载行驶时危险性大的原因。  物体的动能跟物体的速度和质量有关，在实验过程中，通过观察物体被小球撞击的距离来判断小球动能的大小。  4 课堂讲解 二、势能 重力势能 1 例子：高山上的石头、举高的铁锤、从高楼扔下的物体…… 物体由于被举高而具有的能量，叫重力势能。 打桩机工作时，高高举起的重锤落下时，可以把桩打入地里，重锤对桩做了功。 这说明高处的重锤具有能量。 提出问题 影响重力势能大小的因素有哪些？ 4 课堂讲解 二、势能 探究影响重力势能大小的因素 2 实验猜想 一、打夯机的质量越大，做功本领越强，我们猜想重力势能的大小可能与物体质量有关； 二、打夯机离开地面的高度越高，做功本领越强，我们猜想重力势能大小可能与物体的高度有关 4 课堂讲解 二、势能 探究影响重力势能大小的因素 2 实验设计 如图所示，让物体由某一高度从静止下落到小桌面上，观察桌腿在沙坑下陷的深度。深度越大，物体做功越多，重力势能就越大。 4 课堂讲解 二、势能 探究影响重力势能大小的因素 2 实验方法 实验过程 操作：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。 一、探究重力势能大小与质量的关系 实验现象与分析：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。表明所具有的重力势能越大。 实验结论：高度相同时，物体的质量越大，重力势能越大。 4 课堂讲解 二、势能 探究影响重力势能大小的因素 2 实验过程 操作：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。 二、探究重力势能的大小与物体高度的关系 实验现象与分析：同一物体从比较高的位置下落时，桌腿在沙坑下陷的深度越大。表明物体所具有的重力势能越大。 实验结论：质量相等的物体，高度越高，重力势能越大。 4 课堂讲解 二、势能 探究影响重力势能大小的因素 2 师生互动 在建筑工地上，常常看到以下的指示牌，知道这些安全警示牌表示什么含义？ 防止高空物体的下落，可见高空坠物非常危险，为什么会危险呢？ 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 4 课堂讲解 二、势能 弹性势能 3 上紧的发条 被压弯的跳板 被拉弯的弓 物体由于发生弹性形变而具有的能量，叫弹性势能。 发生形变的物体在恢复形变时可以做功，它们也具有能量。 4 课堂讲解 二、势能 弹性势能 3 物体的弹性形变越大。同一物体，它具有的弹性势能就越大。 如图所示，在射箭比赛中，会发现弓的形变程度越大，箭射得越远。表明弓具有的弹性势能越大。可见弓的弹性势能与弹性形变程度有关。 4 课堂讲解 二、势能 动能和势能的比较 4 异同点 动能 势能 重力势能 弹性势能 形成原因 物体由于运动而具有的能量 物体由于被举高而具有的能量 物体由于发生弹性形变而具有的能量 相同点 都是能量的一种具体形式,都具有做功的本领 决定因素 质量和速度 　质量和高度　 弹性形变程度、材料 4 课堂讲解 二、势能 随讲随练 5 1.新冠病毒疫情防控期间，许多城市的环卫喷雾洒水车变身成消毒杀菌车，对道路喷洒消毒药水。在此过程中，消毒杀菌车在水平地面上匀速运动，则消毒杀菌车整体的（ ）。 A．动能不变，重力势能变小 B．动能变小，重力势能变小 C．动能不变，重力势能不变 D．动能变小，重力势能不变 【解析】消毒杀菌车对主次干道喷酒消毒药水，车的质量减小，速度不变，动能减小； 高度不变，质量变小，重力势能变小。 故选B。 B 4 课堂讲解 二、势能 随讲随练 5 2.如图跳水运动员跳水过程中，被压弯的跳板具有___________，而将运动员弹起一定的高度，此时运动员具有___________，跳入水中而溅起水花。 【解析】[1]压弯的跳板发生了弹性形变，且它能把运动员弹起，则说明被压弯的跳板具有弹性势能。 [2]重力势能的大小与质量和高度有关，当运动员弹起一定的高度时，运动员具有重力势能。 弹性势能 重力势能 4 课堂讲解 二、势能 随讲随练 5 3.某同学在体育活动中，从铅球下落陷入沙坑的深度情况猜想到：物体的重力势能可能与物体的质量、下落高度和运动路径有关。于是设计了如图所示的实验：用大小、形状相同的A、B、C、D四个铅球，其中A、C、D三球的质量为m，B求质量为2m，让A、B两球从距沙表面高H静止下落，C球从距沙表面高2H静止下落，D球从距沙表面高2H的光滑弯曲管道上端静止滑入，最后从管道下端竖直地落下（球在光滑管道中运动的能量损失不计）实验测得A、B两球陷入沙深度 分 别为h1和h2，C、D两球陷入沙深度均为h3， 且h1<h2<h3。 4 课堂讲解 二、势能 随讲随练 5 （1）本实验中，铅球的重力势能大小是通过 ______ 来反映的； （2）比较A、B两球，发现B球陷入沙深度更大，由此可得出结：当下落高度一定时， ______ ； （3）比较 ______ 两球，发现C球陷入沙深度更大，由此可得出结论：当物体质量相同时，下落的高度越高，物体的重力势能越大； （4）比较C、D两球，发现两球运动的路径不同，但陷入沙深度相同，由此可得出结论：物体的重力势能与物体运动的路径 ______ （选填：“有关”或“无关”）。 （5）小球在下列过程陷入沙面前，将重力势能转化为动能，陷入沙中后到小球静止过程中，将机械能转化为 ______ 能。 4 课堂讲解 二、势能 随讲随练 5 【解析】（1）本实验中，铅球的重力势能大小是通过球陷入沙中的深度来反映； （2）比较A、B两球，下落高度和运动路径相同，B球质量大于A球质量，发现B球陷入沙深度更大，由此可得出结论：当下落高度一定时，物体的质量越大，重力势能越大；   （3）比较A、C两球，C球陷入沙深度更大，比较知，C球下落的高度最大，要研究重力势能与高度的关系，需要保持球的质量一定，所以选择的是A、C两球；   （4）比较C、D两球，两球的质量相同，下落高度也相同，两球的运动路径不同，发现两球运动的路径不同，但陷入沙深度相同，由此可得出结论：物体的重力势能与物体运动的路径无关； （5）球在下落过程中，高度减小，速度增大，所以将重力势能转化为动能；当球陷入沙中，与沙子摩擦，最终静止，将机械能转化为内能。 故答案为：（1）球陷入沙中的深度；（2）量越大，重力势能越大；（3）A、C；（4）无关；（5）内。 4 课堂讲解 三、机械能 机械能 1 动能、重力势能和弹性势能统称为机械能。 机械能 动能 物体由于运动而具有的能 势能 物体由于被举高而具有的能 物体由于发生弹性形变而具有的能 一个物体可以既有动能，又有势能。如飞行中的飞机因为它在运动而具有动能，又因为它处于高空而具有重力势能，把这两种能量加在一起，就是它的总机械能。 重力势能 弹性势能 4 课堂讲解 三、机械能 常见物体的机械能 2 高空飞行的鸟具有重力势能和动能 高空跳伞运动员具有重力势能和动能 被压弯的跳板具有弹性势能 蹦极爱好者下降过程中具有动能、重力势能和弹性势能 蹦床运动中有动能、重力势能和弹性势能 4 课堂讲解 三、机械能 常见物体的机械能 2 从前面的学习，我们可以认识到能量是跟做功有密切联系的概念，能量反映了物体具有做功的本领，能量的大小可以用能够做功的多少来衡量。因此，动能、势能和机械能的单位跟功的单位相同，也是焦耳（J）。 一个空中飞行的物体具有80J的机械能，若它的重力势能为50J，则它的动能为______J； 30 5 课堂讲解 自我评价 1. 请你从能量的角度解释，为什么骑自行车时速度不能太快? 【解析】 质量一定时，自行车速度越大动能越大，刹车时（克服阻力）做功多； 根据公式W=Fs可知，在刹车阻力相同时，刹车需要的距离就越长，车越不容易停下来，易发生危险，所以骑车不能太快。 5 课堂讲解 自我评价 2. 请你判断下列物体具有哪种形式的能量: (1)在水平公路上行驶的汽车; (2)悬挂在天花板上的吊灯; (3)在空中飞行的飞机； (4)被拉开的弹弓。 【解析】（1）汽车在运动，具有动能。 （2）吊灯在高处，具有重力势能。 （3）“在空中”“飞行”分别说明飞机具有重力势能和动能。 （4）拉开的弹弓发生了弹性形变，具有弹性势能。 5 课堂讲解 自我评价 3. 阅读图11.3的剪报。用物理知识解释：为什么此时的馒头能把人砸伤? 【解析】扔出的馒头由于具有惯性，与火车运动的速度相同，速度越大，动能越大，所以能把人砸伤。 5 课堂讲解 自我评价 4. 物体的质量和它的速度都能影响物体的动能。请你研究本节小资料“一些物体的动能”提供的数据，质量与速度相比，哪个因素对物体的动能影响更大? 【解析】从一些资料可以看知：行走的牛，尽管质量很大，约是子弹的105倍，但速度较慢，动能并不大；飞行的子弹，尽管质量不大，但速度很大，约是牛的103倍。 可见速度对动能的影响比质量对动能的影响要大。 5 课堂讲解 自我评价 5. 拦河大坝使上游的水位升高，提高水的重力势能。水从大坝的上游流下时冲击水轮机发电，水的势能最终转化为电能。 瑞士的大笛克桑斯大坝高285m，我国葛洲坝水电站的拦河坝高70m。有人说前者水的重力势能比后者的大，能够这样简单地得出结论吗?为什么? 【解析】水库中水的重力势能大小与水的质量和高度有关，虽然大笛克桑斯大坝比葛洲坝拦河坝高，但我们并不知道水库中水量的多少，所以不能简单地得出结论。 6 课堂总结 思维导图 7 归类练习 类型一：功和能的关系 下列关于功和能的关系的说法中，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 7 归类练习 类型一：功和能的关系 【解析】A、一个物体没有做功，可能具有能量。例如：静止在高处的苹果具有重力势能。此选项错误；   B、物体能够做功，表示这个物体具有能量，能够做功越多，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。此选项错误；C、一个物体具有能量，说明它具有做功本领，但物体不一定做功。此选项错误；   D、一个物体能够做功，具有做功的本领，说明它一定具有能。此选项正确。 故选：D。  7 归类练习 类型二：动能和势能的大小 一个实心小球从高处竖直下落到地面的过程中，下列叙述中正确的是（ ）。 A. 小球的动能增大，重力势能减小； B. 小球的动能减小，重力势能增大； C. 小球的动能不变，重力势能减小； D. 小球的动能增大，重力势能不变 【解析】 一个实心小球从高处竖直下落到地面的过程中，质量不变，高度减小，重力势能减小，速度增大，动能增大，重力势能转化为动能。故A正确，BCD错误。 故选：A。 7 归类练习 类型三：探究影响动能大小的因素 小明在“探究物体的动能大小跟哪些因素有关”的实验中，选用质量不同两个钢球m和2m，分别不从同的高度h和2h由静止开始放下，观察木块被撞击后移动的距离。实验过程如图所示。 （1）小明通过观察______来判断小球动能的大小，他利用的研究方法是______（选填“控制变量法”或“转换法”）；若水平面绝对光滑，本实验将______（选填“能”或“不能”）达到探究目的； （2）由甲、乙两图可得实验结论：物体的动能大小与______有关； （3）小明由乙、丙两图得出实验结论：物体的动能大小与质量 有关，她的看法是否正确？______（选填“正确”或“错误”）， 理由是：______。 7 归类练习 类型三：探究影响动能大小的因素 【解析】（1）实验中通过观察木块移动的距离长短，来判断小球动能的大小，这里用到的物理学研究问题的方法是转换法。 若水平面绝对光滑，则木块运动时不受摩擦力作用，撞击后将保持匀速直线运动，不能通过木块移动的距离长短来判断小球动能的大小，所以本实验将不能达到探究目的。 （2）甲、乙两图中小球的质量一定，初始高度不同，到达水平面的时的速度不同，对木块做功多少不同，故可以得出结论为，质量一定时物体的动能大小与速度有关。 （3）因为要探究动能与质量的关系，需要保证小球的速度不变，乙、丙两图中小球下落的高度不同，则到达水平面的速度不同，故不能得出动能大小与质量的关系。 【答案】木块移动的距离；转换法；不能；速度；错误；没有控制小球到达水平面时的速度相同。 7 归类练习 类型四：探究影响重力势能大小的因素 用“模拟打桩”来探究物体重力势能的大小与哪些因素有关，物体的质量m1=m3<m2。实验时，让物体从木桩正上方的某一高度处自由下落，将木桩打入沙中，三次实验木桩进入沙中的深度如图所示。木桩进入沙中的深度越深，则物体对木桩做的功越______。比较A、B可知：物体重力势能的大小与物体的________有关；比较___________可知：物体重力势能的大小与物体被举的高度有关。 7 归类练习 类型四：探究影响重力势能大小的因素 【解析】[1]物体下落过程中，物体的重力势能转化为动能，物体的重力势能越大，对木桩做功越多，木桩陷入沙坑越深。 [2]比较A、B可知，两个物体所处的高度相同，由题中条件可知，m1<m2，两物体的质量不同，再观察A、B可知，木桩进入沙中的深度不同，物体对木桩做的功不同，即物体的重力势能不同，说明了物体重力势能的大小与物体的质量有关。 [3]要知道物体重力势能的大小与物体被举的高度有关，需要物体被举的高度不同，木桩进入沙中的深度不同，其他相同，观察A、B、C可知，A、C和B、C，物体被举的高度不同，但是B、C木桩进入沙中的深度相同，B、C不符合，而A、C木桩进入沙中的深度不同，A、C中物体重力势能大小不同，A、C中物体的质量m1=m3，质量相同，可以知道物体重力势能的大小与物体被举的高度有关。 【答案】多；质量；A、C。 $