2.1 功和机械能 第3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动能和势能的相互转化及机械能守恒条件，通过过山车飞驰、撑杆跳高的实例导入，衔接前两课时动能与势能概念，搭建从生活现象到规律探究的学习支架。 其亮点是以摆锤摆动、滚摆升降等探究活动为核心，结合伽利略斜面实验及人造卫星、水力发电等实例，运用科学思维分析转化过程，通过探究实践培养观察与推理能力。学生能直观理解规律，教师可依托实例提升教学效率。

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3课时 1 导入新课 过山车从高处飞驰而下，重力势能转化为动能，让人惊心动魄；撑杆跳高运动员起跳后，动能转化为重力势能和弹性势能。那么，动能和势能在转化时遵循什么规律？机械能是否守恒？ 2 学习目标 科学观念 理解动能和势能的相互转化，掌握机械能守恒的条件。 科学思维 结合滚摆、摆锤等实验分析能量转化过程，推理机械能守恒的条件。 探究实践 1.能观察并描述摆锤、滚摆运动中动能和势能的转化过程。 2.能分析人造卫星等实际情境中的能量转化关系。 态度责任 1.通过能量转化实验感受自然规律的对称美，培养科学探究兴趣。 2.了解水力发电中能量转化的应用，树立学以致用的观念。 重点难点 重点 1.动能和重力势能、弹性势能的相互转化过程。 2.机械能守恒的条件及判断方法。 难点 分析复杂情境中的能量转化，理解机械能守恒的条件。 1. 动能和势能的转化 2. 课堂总结 3. 练习与应用 学习内容 一、 动能和势能的转化 第1节 功和机械能 6 一、 动能和势能的转化 拉到高处的过山车具有重力势能，当它从高处沿轨道飞驰而下时，储存的重力势能被释放出来，转化为动能，从而让人产生惊心动魄的感觉。那么，势能和动能在转化时遵循什么规律？ 7 一、 动能和势能的转化 探究活动：动能和重力势能的相互转化 1.如图所示，用细绳把摆锤悬挂起来，将摆锤拉到某一高度后释放。在摆锤向下摆动的过程中，重力势能如何变化？动能如何变化？在摆锤摆动过中点向上摆动的过程中，重力势能如何变化？动能如何变化？ 一、 动能和势能的转化 探究活动 一、 动能和势能的转化 向下摆动：高度降低、速度变大，重力势能减小，动能增大，重力势能→动能； 向上摆动：高度升高、速度变小，重力势能增大，动能减小，动能→重力势能。 探究活动：动能和重力势能的相互转化 思考：向上摆动能摆到原来的高度吗？如果没有空气阻力呢？ 10 一、 动能和势能的转化 2. 如图所示，把一个滚摆悬挂起来。用手捻动滚摆，使悬线缠在轴上，将滚摆升高到最高点，然后放手。在滚摆下降的过程中，重力势能如何变化？动能如何变化？在滚摆上升的过程中，重力势能如何变化？动能如何变化？ 探究活动：动能和重力势能的相互转化 如图 2.1-18 所示，把金属小球放在 A 处，然后让它沿轨道滚下，观察小球的滚动过程。小球在 A、B、C、D 各点具有什么形式的能？小球在滚动过程中能如何转化？ 11 一、 动能和势能的转化 探究活动 一、 动能和势能的转化 下降：高度变低、速度变大，重力势能转化为动能； 上升：高度变高、速度变小，动能转化为重力势能。 探究活动：动能和重力势能的相互转化 13 一、 动能和势能的转化 3. 如图所示，把金属小球放在 A 处，然后让它沿轨道滚下，观察小球的滚动过程。小球在 A、B、C、D 各点具有什么形式的能？小球在滚动过程中能如何转化？ 探究活动：动能和重力势能的相互转化 14 一、 动能和势能的转化 探究活动 一、 动能和势能的转化 A点只有重力势能；B最低点只有动能；C、D同时有动能、重力势能。 A→B：重力势能变动能； B→C：动能变重力势能； C→B：重力势能变动能； B→D：动能变重力势能。 探究活动：动能和重力势能的相互转化 一、 动能和势能的转化 实验表明：物体的动能和重力势能可以相互转化。 如果没有空气阻力，摆锤和滚摆每次都会上升到原来的高度。 一、 动能和势能的转化 实验中，摆锤和滚摆每次上升的高度都在减小，最后会停在最低点。那么，机械能为什么会减少呢？ 思考与讨论 摆锤、滚摆最终停下：克服空气阻力、摩擦做功，机械能转化为内能，机械能减少。 18 一、 动能和势能的转化 探究活动：动能和弹性势能的相互转化 1.将弹簧平放在水平桌面上，弹簧一端固定，另一端连一个木块，观察木块是否会运动。 2.用手压缩弹簧约 2cm，当手松开后，观察木块的运动情况。 3.用手压缩弹簧约 5cm，当手松开后，观察木块的运动情况。 19 一、 动能和势能的转化 探究活动：动能和弹性势能的相互转化 压缩弹簧：弹簧储存弹性势能；松手，弹性势能转化为木块动能。弹簧压缩量越大，弹性形变越大，弹性势能越大，木块滑行越远。 20 一、 动能和势能的转化 动能和势能统称为机械能。物体的动能和势能可以相互转化，而且在转化过程中，如果只有动能和势能的相互转化，机械能的总量就保持不变，即机械能守恒。 21 一、 动能和势能的转化 伽利略斜面实验 实验中，小球一旦从斜面滚下，它将会继续滚上另一个斜面。如果没有摩擦力，小球总是会滚到斜面乙上的 B 处或斜面丙上的 C 处，而 B 处或 C 处离桌面的高度与小球出发点 A 处的高度相同。 小球沿斜面滚下时，小球的势能逐渐减小，动能逐渐增大，在滚上另一斜面时，小球的动能逐渐减小，势能逐渐增大，在没有阻力的情况下，小球的机械能是守恒的。 22 一、 动能和势能的转化 动能和势能转化的应用 起跳前助跑：获得大量的动能。 起跳后：身体上升，撑杆弯曲，动能转化为运动员的重力势能和撑杆的弹性势能。 上升到一定高度：撑杆的形变最大。弹性势能释放，促使运动员不断上升，重力势能增加。 越过横杆下落：重力势能又被转化为动能。 23 一、 动能和势能的转化 动能和势能转化的应用 在水力发电站，被大坝拦住的上游水积蓄了大量的势能。当这些水通过坝中的水管向低处流动时，势能转化为动能。而流动的水冲击水轮机的叶轮，又将动能传递给水轮机，进而带动发电机发电，转化为电能。 24 一、 动能和势能的转化 图为人造卫星沿椭圆轨道绕地球运动的示意图。卫星离地球中心最近的点叫作近地点，离地球中心最远的点叫作远地点。那么，卫星从近地点运动到远地点的过程中，它的动能和势能如何变化？速度大小又是如何变化的？ 思考与讨论 思考与讨论 25 一、 动能和势能的转化 思考与讨论 近地点→远地点：高度升高，重力势能变大，速度减小，动能变小；远地点→近地点：势能转动能。近地点动能最大、势能最小；远地点势能最大、动能最小。太空无空气阻力，机械能守恒。 【例1】如图所示，粗糙的弧形轨道竖直固定于水平面上，小球由A点以速度v沿轨道滚下，经过右侧等高点B后到达最高点C。下列分析正确的是（　　） A．小球在A、B两点的速度相同 B．小球在A、C两点的机械能相同 C．小球在A、B两点的重力势能相同 D．小球在A、C两点的重力势能相同 C 一、 动能和势能的转化 27 【答案】C 【解答】解：A、A、B是等高点，但轨道粗糙，小球从A到B的过程中会克服摩擦力做功，机械能减小，速度会变小；同时A点和B点的运动方向不同（A点沿轨道向下，B点沿轨道向上），因此两点的速度不同，故A错误。 B、轨道粗糙，小球从A到C的过程中，始终受到摩擦力作用，克服摩擦力做功，机械能不断减小，因此A点的机械能大于C点的机械能，故B错误。 C、重力势能的大小与质量和高度有关，A、B是等高点，小球的质量不变，因此两点的重力势能相同，故C正确。 D、C点是最高点，高度高于A点，小球质量不变，因此C点的重力势能大于A点的重力势能，故D错误。 故选：C。 一、 动能和势能的转化 28 二、课堂总结 第1节 功和机械能 二、课堂总结 三、练习与应用 第1节 功和机械能 2025年亚冬会在哈尔滨顺利闭幕，如图为跳台滑雪运动示意图，虚线表示运动员从助滑开始，直到下落至着陆坡的运动轨迹。在运动过程中，下列说法正确的是（　　） A．运动员从A到B的过程中速度逐渐增大 B．运动员从B到C的过程中动能不变 C．运动员在A点和C点的重力势能相等 D．整个滑行过程中，运动员的机械能守恒 A 三、练习与应用 32 【答案】A 【解答】解：A、运动员从A到B的过程中，运动员下落，重力势能转化为动能，运动员的动能增大，速度变大，故A正确； B、运动员从B到C的过程中，运动员上升，动能转化为重力势能，运动员的动能减小，故B错误； CD、整个滑行过程中，由于有摩擦和空气阻力，机械能转化为内能，故运动员的机械能减小，机械能不守恒，运动员在A点的机械能大于C点的机械能，运动员在A点的速度（为零）小于C点的速度（不为零），运动员在A点的动能小于C点的动能，所以运动员在A点的重力势能大于C点的重力势能，故CD错误。 故选：A。 三、练习与应用 33 2. 2025年“九三阅兵”中，东风-61陆基洲际导弹作为国之重器首次亮相。该导弹发射后的飞行轨迹如图所示（大气层外空气密度极低，可视作真空）。导弹的飞行过程分为推进加速段AB、无动力飞行段BCD、机动滑行段DE，其中机械能守恒的为（　　） A．仅AB段 B．仅BCD段 C．仅DE段 D．AB和DE段 B 三、练习与应用 34 【答案】B 【解答】解：图中AB有推力做功，而DE过程受到空气阻力，克服摩擦力做功，故机械能不守恒； 而大气层外空气密度极低，可视作真空，没有推力和阻力，故是机械能守恒的，故B正确，ACD错误。 故选：B。 三、练习与应用 35 3. 如图所示为游乐园中的“空中飞人”项目：甲静躺在水平放置的弹性垫上，乙从高处的跳板跳下，利用弹性垫的弹力作用将甲弹起。不计空气阻力，下列说法正确的是（　　） A．乙下落的过程中，动能减小 B．甲弹起上升的过程中，重力势能增大 C．整个过程中，甲的机械能始终不变 D．为提高甲弹起高度，可以减小乙的下落高度 B 三、练习与应用 36 【答案】B 【解答】解：A、乙下落的过程中，质量不变，速度变大，高度变小，所以动能增大，重力势能减小，故A错误。 B、甲弹起上升的过程中，质量不变，高度变大，所以重力势能增大，故B正确。 C、整个过程中，不计空气阻力，弹性垫对甲做功，甲的机械能变大，不是始终不变，故C错误。 D、为提高甲弹起高度，需要增大乙的重力势能，应该增大乙的下落高度，而不是减小，故D错误。 故选：B。 三、练习与应用 37 Lavf57.71.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf58.29.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $