2.1 功和机械能 第2课时 （培优教学课件）科学新教材浙教版九年级上册

该初中科学课件聚焦“功和机械能”，系统讲解动能、势能的概念及影响因素，通过举高的书包、流动的水等实例导入，建立功与能的联系，以实验探究、例题分析和练习应用为支架，帮助学生构建知识脉络。 其亮点在于以实验探究为核心，运用控制变量法和转换法设计动能、重力势能实验，融合科学思维与探究实践，结合水力发电、限速等生活实例，助力学生形成科学观念。学生能提升实验能力和应用意识，教师可获得结构化教学资源，提高教学效率。

九年级上册•浙教版 第1节 功和机械能 第二章 能的转化与能量守恒 第2课时 1 导入新课 举高的书包能够自由落体，流动的水能够推动水车转动，飞行的子弹能够穿透物体，这些物体都具有做功的本领，科学上就说这些物体具有能。那么，功和能之间有怎样的关系？动能和势能的大小又与哪些因素有关？ 2 学习目标 科学观念 理解功和能的关系，掌握动能、重力势能、弹性势能的概念及其影响因素。 科学思维 结合实验现象分析动能和势能的影响因素，运用控制变量法进行推理。 探究实践 1.能设计并完成探究动能大小与质量、速度关系的实验。 2.能设计并完成探究重力势能大小与质量、高度关系的实验。 态度责任 1.认识动能和势能在生活中的广泛应用，树立安全意识。 2.了解水力发电等实际应用，培养节能环保和学以致用的观念。 重点难点 重点 1.动能、重力势能、弹性势能的概念及影响因素。 2.探究动能和势能大小影响因素的实验设计与操作。 难点 运用控制变量法和转换法设计实验，分析实验现象得出结论。 1. 功和能 2. 动能 3. 势能 4. 课堂总结 5. 练习与应用 学习内容 一、 功和能 第1节 功和机械能 6 一、功和能 举高的书包具有做功的本领 7 流水、风、飞行的子弹都具有做功的本领 一、功和能 流动的水能够推动水车转动 流动的空气能够推动风车转动 流动的空气能够推动风车转动 8 一、功和能 物体具有做功的本领，科学上就说这个物体具有能。 做功的实质是能的转化过程，力对物体做了多少功，就有多少能发生转化。因此，可以用做功的多少来量度能的转化的多少。能的单位和功的单位一样，也是焦耳。 9 一、功和能 思考与讨论 结合举重和人推车等事例，谈谈做功与能的转化的关系。 举重运动员具有能才能对杠铃做功，推车的人具有能才能对车做功。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。因此，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。 10 一、功和能 思考与讨论 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。 起重机的功率是1.47kW的意义： 起重机每秒可将1470J的能进行转化。 思考与讨论 11 一、功和能 项目 功 能 区别 做功可以使物体具有的能发生变化，功是过程量 能是由物体运动状态决定的物理量，是状态量 联系 物体的能变化多少是用做功的多少来量度的，做功的过程就是能的转化过程，物体对外做了多少功，它就减少了多少能。反之，外界对物体做了多少功，物体的能就增加了多少 功和能的区别和联系 【例1】关于功和能的关系，下列说法正确的是（　　） A．物体具有的能越多，它做的功越多 B．物体有了能就一定正在做功 C．做功的物体一定具有能 D．物体做功的多少与它具有的能无关 C 一、功和能 13 【答案】C 【解答】解： A、物体具有的能越多，它做功的本领越大，故A错误； B、物体有了能就有了做功本领，但不一定正在做功，故B错误； C、做功的物体一定具有能，故C正确； D、一个物体具有的能量越多，那么这个物体就可以做更多的功，故D错误； 故选：C。 一、功和能 14 二、 动能 第1节 功和机械能 15 二、 动能 流动的空气具有动能 二、 动能 流动的水具有动能 飞翔的小鸟具有动能 二、 动能 二、 动能 物体由于运动而具有的能叫作动能。一切做机械运动的物体都具有动能。例如：飞翔的小鸟、行走的人、行驶的汽车、流动的水和空气等，都具有动能。 动能是物体因运动而具有能的形式，无论固体、液体还是气体，只要它是运动的，它就具有能。如果物体静止不动，它就没有动能。 动能大小跟哪些因素有关？ 19 二、 动能 1.如图所示，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。 探索活动 转换法 控制变量法 20 二、 动能 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。 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。 探索活动 21 二、 动能 探索活动 二、 动能 探索活动 实验结论：物体动能大小跟物体的速度有关，质量相同的物体，速度越大，动能越大。 二、 动能 探索活动 实验结论：物体动能大小跟物体的质量有关，速度相同的物体，质量越大，动能越大。 二、 动能 交流与讨论 1. 使质量不同的小钢球从同一高度静止释放的目的是什么？ 小钢球到达水平面时的初速度相同 2. 如何改变小钢球的速度？ 使小钢球从不同高度滚下 3. 斜面的作用是什么？ 使小钢球具有 速度并改变小钢球速度的大小 4. 用小钢球做实验的不足之处？ 不能保证小钢球在水平面上沿直线运动 25 思考与讨论 二、 动能 1.图中的汽车和摩托车，哪一个动能大？ 汽车与摩托车速度相同，汽车质量更大，汽车动能更大。 思考与讨论 26 思考与讨论 二、 动能 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？ 速度相同时，客车质量越大，动能越大；大型客车质量大，相同速度动能更大，刹车更难减速，因此大型客车限速更低。 思考与讨论 27 【例2】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，将小球沿着同一斜面由静止释放，并与同一水平面上的同一木块相碰，木块在水平面上移动一段距离后静止。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，用木块移动的距离来表示动能的大小 B．在实验器材的选择时，除用同一斜面外，还需考虑被撞木块的质量和软硬等因素 C．甲、乙实验对比可以研究动能与高度的关系 D．甲、丙实验对比可以研究动能与质量的关系 C 二、 动能 28 【答案】C 【解答】解：A、小球的动能是从木块被推出的距离看出的，这里采用了转换法的思想，故A正确； B、斜面的光滑程度影响小球滚下的速度，木块的质量和软硬影响碰撞的程度，所以在实验器材的选择时，除用同一斜面外，还需考虑被撞木块的质量和软硬等因素，故B正确； CD、球的动能与质量和速度都有关系，研究与质量的关系控制小球滚下的高度相同，研究与速度的关系，控制小球的质量相等，这是控制变量法的应用；球滚到水平面上时获得的速度与球在斜面上的高度有关，同一小球从不同高度落下，目的是为了让小球在斜面上获得不同的运动速度，甲、乙实验对比可以研究动能与速度的关系，甲、丙实验对比可以研究动能与质量的关系，故C错误，D正确； 故选：C。 二、 动能 29 三、 势能 第1节 功和机械能 30 三、 势能 被举高的哑铃具有重力势能 三、 势能 高处的过山车具有重力势能 三、 势能 物体由于受到重力并被举高时所具有的能叫作重力势能。 判断一个物体是否具有重力势能，关键是看此物体相对某一个平面有没有被举高，即相对此平面有没有一定的高度。若有，则物体具有重力势能；若没有，则物体不具有重力势能。 没有特殊说明，高度默认相对地面；初中默认地面物体重力势能为 0。 重力势能大小跟哪些因素有关？ 33 三、 势能 1.打桩机打桩时，先把重锤高高举起（重锤具有重力势能），然后让重锤下落，把桩打入地里，通过重锤把桩打入地里的深浅，推断重锤具有重力势能的大小。 探索活动 转换法 控制变量法 34 三、 势能 2.将两个相同质量的重锤拉到不同高度，静止下落，把桩打入地里，比较桩打入地里的深浅； 3.将两个不同质量的重锤拉到相同高度，静止下落，把桩打入地里，比较桩打入地里的深浅； 探索活动 三、 势能 探索活动 三、 势能 实验结论：物体的重力势能大小与物体的质量和被举高的高度有关。物体的质量越大，被举得越高，具有的重力势能就越大。 探索活动 37 三、 势能 思考与讨论 如图所示，某同学右手从图 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，左右手的哑铃具有相同的势能吗？ 举哑铃：手向上抬哑铃，力向上、哑铃向上移动距离，手对哑铃做功；B 位置左右手哑铃质量相同、高度不同，重力势能不同。 A B 38 三、 势能 应用：利用水力发电时，需要建造大坝，以提高水位、储存更多的水，也就是尽量增大了水的重力势能。 三、 势能 张开的弓在恢复形变时会做功，具有弹性势能 拧紧的钟表发条在恢复形变时会做功，具有弹性势能 三、 势能 压弯的杆在恢复形变时会做功，具有弹性势能 三、 势能 三、 势能 物体由于发生弹性形变而具有的能叫作弹性势能。 判断一个物体是否具有弹性势能，关键是看物体是否发生了弹性形变，若物体发生了弹性形变，则此物体具有弹性势能。 不是所有形变都有弹性势能：橡皮泥形变无法恢复，无弹性势能；形变超过弹性限度，无法恢复原状，无弹性势能。 弹性势能大小跟哪些因素有关？ 43 三、 势能 影响弹性势能大小的因素：弹性势能的大小与物体弹性形变的大小有关。物体的弹性形变越大，弹性势能就越大。例如，射箭时手拉弓弦使弓的形变越大，弹性势能就越大，箭就射得越远。同样，机械表内发条卷得越紧，弹性形变越大，弹性势能就越大，机械表走动的时间就越长。 44 【例3】小实利用空心塑料管、质量不同的小球（m1＜m2）、大头针和泡沫来研究“影响重力势能大小的因素”。如下图所示，他将小球放在塑料管正上方释放，观察大头针插入泡沫的深度，重复实验。下列说法不正确的是（　　） A．三组实验中，小球的体积应该要保持完全相同 B．三组实验中，都应让小球从静止状态自由下落 C．比较①和③，可以探究重力势能与高度的关系 D．比较②和③，可以探究重力势能与质量的关系 C 三、 势能 45 【答案】C 【解答】解：A．根据控制变量的原则，三组实验中，小球的体积应该要保持完全相同，故A正确； B．为了避免小球的动能干扰实验，三组实验中，都应让小球从静止状态自由下落，故B正确； C．①和③组实验中，小球的质量和高度都不相同，不符合控制变量的原则，因此不能探究重力势能与高度的关系，故C错误； D．②和③组实验中，小球的高度相同，质量不同，可以探究重力势能与质量的关系，故D正确。 故选：C。 三、 势能 46 四、课堂总结 第1节 功和机械能 四、课堂总结 五、练习与应用 第1节 功和机械能 1.力和运动、功和能量是物理学的核心概念，它们之间存在着密切的联系。下列说法正确的是（　　） A．功和能量的单位都是焦耳 B．运动的物体不一定具有能量 C．做功的本质是能量的增加 D．物体受到力的作用，力一定对物体做功 A 五、练习与应用 50 【答案】A 【解答】解：A．为纪念焦耳在热学和能量研究领域取得的卓越成就，物理量以其名字命名功和各种能量的基本单位，故A正确； B．运动的物体具有机械能，故B错误； C．功表示能量转化的多少，做功的本质是能量的转化，故C错误； D．有力作用在物体上，如果物体没有在力的方向上通过一定的距离，力没有对物体做功，故D错误。 故选：A。 五、练习与应用 51 2.如图所示是“探究物体的动能大小与哪些因素有关”的实验装置图，其中mA＜mC，hA＝hC，下列有关说法都正确的是（　　） ①图中是探究木块被小球撞击时的动能 ②水平面越光滑，实验现象越明显 ③两次实验通过木块移动距离比来比较动能大小，运用了转换法 ④两次实验小球撞击同一木块体现了控制变量法 A．③ B．③④ C．①③④ D．①②③④ B 五、练习与应用 52 【答案】B 【解答】解：①、根据转换法，通过比较木块在同一水平面上被撞击的距离来比较小球到达水平面时动能的大小，故①错误； ②、若水平面是光滑的，木块被撞击后会做匀速直线运动，无法比较运动的距离，故②错误； ③、根据转换法，小球动能大小是通过木块移动的距离来反映的，木块移动的距离越远，小球的动能越大，故③正确；④、为控制变量，应使小球撞击同一木块，观察木块移动距离，故④正确； 故选：B。 五、练习与应用 53 3.为探究重力势能与质量关系，如图所示小沈选择了体积不同的实心铝球a、b，体积相同的实心铜球c和铝球d以及平整的橡皮泥进行实验。下列关于本实验说法不正确的是（　　） A．实验时要让球从同一高度自由落下 B．本实验器材还可以探究重力势能与高度的关系 C．研究a球和b球可以验证重力势能与质量的有关 D．比较球落在橡皮泥中的凹陷程度来反映重力势能的大小 C 五、练习与应用 54 【答案】C 【解答】解：A．为探究重力势能与质量关系，需要控制小球的高度相同，故A正确； B．探究重力势能与高度的关系，需要控制小球的质量相同，而实验中小球的质量不同，可以探究重力势能与高度的关系，故B正确； C．a球和b球的质量不同，a、b两小球体积不一致，不能验证重力势能与质量的关系，故C错误； D．实验中运用转换法，通过观察橡皮泥的凹陷程度来反映重力势能的大小，故D正确。 故选：C。 五、练习与应用 55 Lavf57.71.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf57.71.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $