2.1功和机械能（课件） 课时3-2026-2027学年浙教版九年级科学上册

该初中科学课件聚焦功和能的关系、动能与势能（重力势能、弹性势能）的概念及影响因素、机械能组成，通过提书包及流水推动水车等实例导入，以功为前导知识支架，构建从“做功本领”到“能量”的认知脉络。 其亮点在于以探究实践为核心，通过“钢球撞木块”实验运用控制变量法和转换法研究动能影响因素，结合视频资源辅助理解，典例精析强化科学观念。既培养学生科学思维与探究能力，又为教师提供结构化教学资源，提升课堂效率。

（浙教版）九年级 上 2.1 功和机械能 第二章 “第3课时” 能的转化与能量守恒 01 学习目标 内容总览 02 新知导入 03 探究新知 04 课堂练习 05 课堂总结 06 分层作业 学习目标 1、建立能量的初步概念; 2、理解功和能的关系; 3、了解动能的概念，理解影响动能的因素; 4、了解势能的含义; 5、子解弹性势能; 6、了解重力势能，理解影响重力势能的因素。 7、控制变量法、转换法在探究实验中的运用。 新知导入 你把放在地面上的书包慢慢提到某一高度，然后停留几秒钟，再慢慢下降放回到地面。把书包提起的过程中，你对书包做了功。当你慢慢把书包放回地面时，会感受到书包拉着手下降，这个过程中书包对你做了功。可见，举高的书包有做功的本领。 运动的物体也具有做功的本领。例如，流动的水能够推动水车转动，流动的空气(风)能够推动风车转动，飞行的子弹能够穿透钢板、这些情形中，流水、风、飞行的子弹都具有做功的本领。 此时，书包具有能量。 流水、风、飞行的子弹具有能量。 探究新知 一、功与能： 1、能量： 物体具有做的本领，这个物体具有能。 2、能量形式多种： 人们的生活离不开能，生活中的食、衣、住、行，以及各式各样用品的制作等，都和“能”有密切关系。 我们的生活离不开能量。能量无所不在，能量的形式多种多样。如，储存在食物中的能量属于化学能，燃料里储存着化学能，声音具有声能，此外还有太阳能、电能、风能、水能、机械能、内能、核能、电磁能，……等等。 思考讨论 结合举重和人推车等事例，谈谈做功与能的转化的关系。 举重： 当举重运动员举起杠铃时，运动员施加的力使杠铃在力的方向上移动了一定的距离，因此运动员对杠铃做了功。这个功转化为杠铃的重力势能，即杠铃被举得越高，其重力势能越大。 人推车： 人对车施加向前的推力，车在推力方向上移动了一段距离，此时人对车做了功，能量从人的化学能转化为车的动能。推力越大、车移动距离越长，转化的能量越多。 探究新知 3、能与功的关系： 1）对物体做功可以使物体获得相应的能，而具有能的物体也可以对外做功。 2）做功的过程实质就是能的转化的过程，力对物体做多少功，就有多少能发生了转化。 3）不同力做功对应不同形式的能量的转化。 4）功是能的量度。可以用做功的多少来量度能的转化的多少，能的单位与功的单位一样，也是焦耳。 思考讨论 功是能的转化的量度，做功的快慢也就是能的转化的快慢。根据这一观点，请叙述例题中起重机的功率为1.47kW的意义。 起重机的功率为1.47kW，说明该起重机工作时，能量的转化比较快。通过做功，超重机每秒有1.47×10J能量发生了转化。 知识拓展： 4、功与能转化的特点： 1）做功是能量转化的“桥梁”：没有做功，能量不会自发地从一种形式转化为另一种形式（如杠铃不会自动升高，车不会自动加速）。 2）功的大小等于能量转化的多少：对物体做10J的功，必然有10J的能量从施力物体的形式（如化学能）转移到受力物体的形式（如重力势能、动能、内能）。 3）能量转化具有方向性：做功推动能量从一种形式转化为另一种形式，且转化过程不可逆（如摩擦生热的内能，无法自动全部变回车的动能）。 探究新知 二、动能： 1、动能： 物体由于做机械运动而具有的能叫作动能。 流动的空气(风)、流动的水、飞翔的小鸟、行走的人、行驶的汽车、掷出的铅球等物体，都具有动能。 动能是物体因运动而具有的能的形式， 如果物体静止不动，就没有动能了。 2、一切做机械运动的物体都具有动能。 图2.1-9 风力发电 探究活动 探究：物体动能的大小跟哪些因素有关？ 1）如图2.1-10 所示，小钢球A从斜面上h高度处滚下，在水平面上运动，撞击放在水平面上的木块B，并将木块B推出一段距离s。比较木块B被推出距离的远近，推断小钢球A的动能大小。 图2.1-10 小钢球撞木块 这里使用的是转换法。 木块B被推出的远近，表示木块获得的动能大小，而木块的动能是由小钢球B通过做功转化而来的。从而通过观察“木块B移动距离远近”来反映“小钢球A具有的动能大小”。 探究活动 2）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，观察小钢球滚到水平面时的运动快慢，比较木块被小钢球推出的距离大小。 同一个小钢球：保持 相同; 不同高度处由静止开始滚下：每次小钢球到达水平面时具有不同的 。 从而，可研究 对物体动能大小的影响。 结论： 。 质量 速度 质量 质量是影响物体动能大小的因素，质量相同时，物体运动速度越大，物体具有的动能越大。 探究活动 3）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，观察小钢球滚到水平面时的运动快慢，比较木块被小钢球推出的距离大小。 不同质量小钢球：使运动的小球具有质量不同; 相同高度处由静止开始滚下：每次小钢球到达水平面时具有 的速度。 从而，可研究 对物体动能大小的影响。 结论： 。 不同 运动速度是影响物体动能大小的因素，速度相同时，物体质量越大，物体具有的动能越大。 运动速度 视频： 视频：影响动能大小的因素研究 （点击图片可播放） 探究新知 3、影响动能大小的因素： 1）影响运动大小的因素：物体质量及物体运动速度; 质量相同的物体，速度越大，它的动能越大; 速度相同的物体，质量越大，它的动能也越大。 思考讨论 1）图2.1-11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、大型客车的速度限制是不同的? 物体的动能大小与质量及速度均有关。 运动速度相同，则汽车的质量大于摩托车，故汽车的动能大于摩托车。 物体的动能大小与质量及速度均有关。 相同条件下，质量大的大型客车具有的动能比小型客车大，若发生交通事故，则大型客车的危害更严重些。 所以同一条高速公路上，对小型客车和大型客车的速度限制不同。 探究新知 三、势能（重力势能和弹性势能）： 1、重力势能： 物体由于被举高而具有的能叫作重力势能。 如，游乐园中，过山车能够从轨道的最高处飞驰而下，这是因为有其他机械装置把过山车拉到轨道的最高处，给过山车储存了重力势能。举高的书也储存一定的重力势能，当它下落时会将重力势能放出来。 2、一定条件下，重力势能可释放。 举高的书也储存一定的重力势能，当它下落时会将重力势能释放出来。 讨论交流： 如图2.1-12所示，某同学左手从图A的位置将哑铃向上举起到图B的位置，手有没有对哑铃做功? 图B的位置，左右两手的哑铃具有相同的势能吗? 手对哑铃做了功。 左手具有的重力势能更大。 （质量相同，但左手的哑铃所处高度更大，做功本领更大） 探究新知 3、重力势能大小与物体的质量及所处的高度有关。 物体的质量越大，被举得越高，物体具有的重力势能越大。 如，打桩机打桩时，先把重锤高高举起，然后重锤下落，把桩打入地里。高高举起的重锤具有重力势能:相同质量的重锤、所处的位置越高，它具有的重力势能就 越大;而处在相同高度的重锤，质量 越大，它具有的重力势能就越大。 利用水力发电时，需要建造大 坝，以提高水位、储存更多的水， 也就是尽量使水的重力势能更大。 探究新知 4、弹性势能： 1）弹性势能： 物体由于发生弹性形变而具有的能叫作弹性势能。 发生形变的物体在恢复形变过程中会做功，因此，发生形变的物体具有弹性势能。 如，射箭运动员把弓拉弯的过程中，给弓储存了能。网球拍击打网球时，球网发生形变，从而储存了能。当物体恢复原状时就会释放出能。 图2.1-14 运动员射箭 球网发生形变 2）弹性势能大小与形变程度有关： 弹性势能的大小跟物体形变的大小有关，物体的弹性形变越大，弹性势能就越大。 如，射箭时手拉弓弦使弓的形变越大.箭就射得越远。 3）重力势能和弹性势能统称为势能。 5、动能和势能统称为机械能。 探究新知 例1、 下列关于能的说法，不正确的是（　　） A．能量无处不在，能量的形式多种多样 B．我们的生活离不开能量，即使在睡觉的时候也需要能量 C．运动的物体具有能量，静止的物体是没有能量的 D．所有的自然现象都涉及能量 典例精析 C 典例精析 例2、 下列关于动能、势能的概念的说法中正确的是（ ） A．运动的物体具有的能量叫做动能 B．物体由于运动而具有的能量叫做动能 C．有弹性形变的弹簧具有弹性势能，而有时弹簧不形变也具有弹性势能 D．高山上静止的大石头没有做功，所以没有重力势能 B 例3、 下列关于动能势能的说法中，正确的是（　　） A.高处的物体比低处物体的重力势能大 B.运动快的物体比运动慢的物体的动能大 C.质量小的物体动能小 D.动能与势能统称为机械能 典例精析 D 例4、 在“探究物体的动能大小与哪些因素有关”的实验中，同学们做了如图所示三个实验，质量为m和2m的小球分别沿同一斜面按照实验要求下滑，与水平面上的纸盒相碰，纸盒在水平面上移动一段距离后静止。下列说法正确的是（　　） A． 实验中所探究的“物体的动能”是指纸盒的动能 B． 此实验中物体动能的大小是通过纸盒移动的距离来表示的 C． 由甲乙两图可知物体动能的大小与物体的速度无关 D． 由甲丙两图可知，物体的动能大小与物体的高度有关 典例精析 B 例5、 小宇用如图所示的装置探究“动能的大小与哪些因素有关”。实验步骤如下： （1）将质量为m的小球从光滑斜面的A处由静止释放，滚下后与放在水平面上的木块相碰，木块在水平面上移动一段距离后静止，如图甲所示; （2）将质量为m的小球从光滑斜面的B处由静止释放，滚下后与放在水平面上的木块相碰，木块在水平面上移动一段距离后静止，如图乙所示; 典例精析 （3）将质量为2m的小球从 光滑斜面的B处由静止释放， 滚下后与放在水平面上的木 块相碰，木块在水平面上移动一段距离后静止，如图丙所示。 根据上述三次实验，回答下列问题： ①通过观察比较 就可以反映小球动能的大小，这里用到的物理学研究问题的方法是 法（选填“直接测量”“放大”或“转换”）; ②为探究动能大小与物体运动速度的关系，应选用 两个图来分析; ③分析乙、丙两图，得到的实验结论是：　 。 典例精析 木块被推动的距离 转换 甲、乙 速度相同时，物体质量越大，动能越大 课堂总结 2.1功和机械能（3） 1、功和能的关系： 具有做功本领的物体都具有能量;功和能的单位都是焦耳; 做功的实质：能量的转化。 2、动能：运动物体具有的能量; 影响动能的因素：物体质量、物体运动速度 质量越大，速度越大，动能越大; 3、势能（弹性势能和重力势能）： 弹性势能：物体弹性形变时具有的能量; 形变越大，弹性势能越大; 重力势能：物体被举高时具有的能量; 影响重力势能的因素：物体的质量、物体所处的高度 质量越大，高度越大，重力势能越大。 4、动能、弹性势能和重力势能都属于机械能。 分层作业 1、复习本课时主要内容； 2、完成学案中的“课后巩固练习”； 3、完成作用业本中相应练习; 4、预习“动能和势能的相互转化”相关内容。 $究动能的大小与哪些因素有关时，如图，让同一小车分别从斜面的不同高度由静止开始下滑，让其撞击水平面上的同一木块，看哪次木块被推得远。问个问题，让小车从不同的高度滑下是为了啥？我们知道物体动能的大小与物体的质量和速度有关，小车前后质量一样。根据控制变量法可知，本实验在探究动能大小与速度的关系。所以小车初始高度不同是为了让其到水平面上时具有不同的速度。再来一个问题，实验中是如何比较动能大小的？动能大小很难直接测量，因此实验采用了转换法，将动能大小转化为了木块被撞击后运动的距离，距离越远则表明小车动能越大。最后一个问题，如果要探究动能的大小与物体质量的关系，应该怎么改动？这个实验还是从控制变量法出发，要探究动能的大小与质量的关系，需要保持速度不变。因此要选择质量不同的小车，把它放到斜面的同一高度，然后让其下滑，接着观察木块被撞击后运动的距离，距离越远则小车动能越大好了。总结一下影响动能大小的因素的实验有两个关键点，一是转化法，将动能大小转化为木块被撞击后运动的距离。二是控制变量法，要探究动能的大小与质量的关系，必须要保持速度不变。探究动能大小与速度的关系，必须要保持质量不变。你明白了吗？呵呵。