2.1.4动能和势能的转化 课件-2026-2027学年浙教版科学九年级上册

该初中科学课件聚焦动能与势能相互转化及机械能守恒，通过知识回顾表格梳理动能、重力势能、弹性势能的定义与影响因素，结合过山车问题引入，以摆锤、滚摆等探究活动为支架，引导学生建立前后知识联系。 其亮点在于以探究实践为核心，通过摆锤摆动、滚摆升降等实验让学生观察能量转化过程，结合伽利略斜面实验培养科学思维，联系水力发电、人造卫星等应用深化科学观念。学生能提升探究能力，教师可借助清晰结构高效教学。

（浙教版）九年级 上 第2章 能量转化与能量守恒 第1节 功与机械能 第4课时 动能与势能相互转化 种类 定 义 影响因素 实例 动能 势 能 物体由于运动而具有的能 质量、速度 飞驰的列车 奔跑的运动员 重力 势能 弹性 势能 物体由于被举高而具有的能 质量、高度 举起的扛铃 树上的石榴 物体由于发生弹性形变而具有的能 物体本身 形变程度 拉开的弓 弯曲的撑杆 知识回顾、温故知新 拉到高处的过山车具有__________，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______，从而让人产生惊心动魄的感觉。 重力势能 动能 思考：势能和动能在转化时遵循什么规律？ 问题引入、探究新知 观察思考 1.如图2.1-16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? 摆锤向下摆动： 重力势能减少，动能增大。 摆锤向上摆动： 动能减少，重力势能增大。 重力势能转化为动能，到达最低点时，动能最大。 动能转化为重力势能，到达最高点时，重力势能最大。 如果没有空气摩擦阻力，摆锤的运动会如何？ 摆锤每次都会上升到原来的高度。 一、动能和重力势能的转化 2.如图2.1-17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？当滚摆上升的过程中，重力势能如何变化？动能如何变化？ 滚摆下降： 重力势能减少，动能增大。 滚摆上升： 重力势能增大，动能减少。 重力势能转化为动能，到达最低点时动能最大。 动能转化为重力势能，到达最高点时重力势能最大。 如果没有空气摩擦阻力，滚摆的运动会如何？ 滚摆每次都会上升到原来的高度。 一、动能和重力势能的转化 3.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量？小球在滚动过程中能量如何转化？ 图2.1-18 高处滚下的小球 一、动能和重力势能的转化 A点（最高点、静止释放）：速度为0、位置最高→只具有重力势能，无动能。 B点（轨道最低处）：位置最低、速度最大→动能最大，重力势能最小（有动能、有少量重力势能）。C点（右侧上升过程中）：有高度、有速度→ 同时具有动能、重力势能。 D点（右侧最高点）：速度为0、位置较高→只具有重力势能（高度低于A点）。 全程能量转化过程： A → B（下滑过程）高度降低、速度变大：重力势能转化为动能 B → C → D（上滑过程）高度升高、速度变小：动能转化为重力势能 一、动能和重力势能的转化 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? 研究摆锤的摆动 滚摆 物体运动过程中，无法避免空气阻力和转轴摩擦阻力的作用。滚摆、摆锤的部分机械能不断克服摩擦和空气阻力做功，转化为内能（热能），不再属于机械能。物体的机械能总量持续减小，所以每次上升的最大高度不断降低，直至机械能全部转化为内能，物体静止在最低点。 1.将弹簧平放在水平桌面上，弹簧一端固定，另一端紧连一个木块，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。 二、动能和弹性势能的转化 弹簧不压缩时：无形变、无能量，木块保持静止，不会运动。 弹簧恢复原长，木块在水平桌面上向前滑动一段距离后停下。 木块滑动速度更快、滑行距离明显更远。 当压缩弹簧时，弹簧就储存了弹性势能，放手后弹簧的弹性势能转化为木块运动的动能。 实验表明：物体的动能和弹性势能也可以相互转化。 三、机械能守恒 【归纳总结】 动能和势能统称为机械能。大量事实表明，动能和势能可以相互转化。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，或者说，机械能守恒。 机械能守恒条件：​ （1）理想情况（不计空气阻力、摩擦）：只有动能和势能相互转化，机械能守恒。​ （2）实际情况（存在阻力、摩擦）：部分机械能转化为内能，机械能总量减小，所以滚摆、单摆最终会停止摆动。​ 易错点拨：物体匀速运动时，机械能不一定不变；上升匀速动能不变、重力势能增大，机械能增大。 三、机械能守恒 【科学史】伽利略——斜面实验 图2.1-20 斜面实验 如图2.1-20所示。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，不管斜面乙、丙比斜面甲陡些还是缓些，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。这样看起来，小球好像“记住”了其起始高度。事实上小球“记住”的是与起始高度相联系的能。 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。 四、动能和势能转化的应用 撑竿跳高运动员在起跳前进行一段助跑，获得大量 的______能。起跳后，他的身体不断上升，撑竿剧烈弯曲，动能转化为运动员的__________和撑竿的__________。当上升到一定高度时，撑竿的形变最大。此后，弹性势能不断释放，促使运动员不断上升，同时__________不断增加，如图2.1-21所示。当运动员越过横杆下落的过程中，他的__________又转化 为__________。 动 重力势能 弹性势能 重力势能 重力势能 动能 在水力发电站，被大坝拦住的上游水积蓄了大量的______。当这些水通过坝中的水管向低处流动时，______转化为______。而流动的水冲击水轮机的转轮，又将______传递给水轮机，进而带动发电机发电，转化为______，如图所示。 势能 势能 动能 动能 电能 四、动能和势能转化的应用 如图2.1-23为人造地球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？ 四、动能和势能转化的应用 从近地点 → 远地点：高度升高、飞行速度减小；动能减小，重力势能增大，动能转化为重力势能。 从远地点 → 近地点：高度降低、飞行速度增大；动能增大，重力势能减小，重力势能转化为动能。 总的来说，卫星运行过程机械能守恒，近地点动能最大、势能最小、速度最快；远地点势能最大、动能最小、速度最慢。 板书设计 第1节 功和机械能（第4课时） 机械能守恒 转化 转化 动能 只有动能和势能相互转化， 机械能守恒（无摩擦、无空气阻力）. 有阻力：机械能不断减小 弹性势能 势能 重力势能 【课堂巩固】 【例1】以下说法中能成立的是（　　） A．甲图中，小球从A点静止滑下，沿光滑的ABCD运动过程中，小球在B点机械能最大。 B．乙图中，将细绳绕轴转到A点后放手，滚摆从A到达B点过程中动能减小 C．丙图中，单摆从A点静止落下摆到B点，若在O点放一钉抵住细绳，小球能摆到C点 D．丁图AOB是光滑轨道，H＞h，由A点静止落下的小球会沿运动轨迹C离开轨道 D 【例2】如图是物体在空中飞行过程中动能Ek随时间t变化的曲线，运动的物体可能是（　　） A．由静止下落的乒乓球 B．竖直向上垫起的排球 C．离开脚后在地上滚动的足球 D．从肩上斜向上投掷出去的铅球 D 【课堂巩固】 【例3】体育考试时，某同学将同一篮球以不同弧线从A点投向B点，空气阻力不可忽略且大小恒定，则下列说法正确的是（　　） A．篮球沿着两条弧线从A点运动到B点，机械能都先增加后减小 B．篮球在弧线1和弧线2的最高点时动能都为零 C．从A点到B点，篮球重力势能的增加量弧线1大于弧线2 D．若篮球在B点的机械能相等，则在A点弧线l的机械能大于弧线2 D 4.如图所示，铅球从出手到将要落地的过程中， 下列说法正确的是（不计空气阻力）-----（ ） A、铅球由a →b时，动能逐渐增大 B、铅球在b点的机械能大于a点的机械能 C、铅球由b →c时，机械能逐渐减小 D、铅球在c点时动能最大 D 【课堂巩固】 5.如图所示，斜面与水平面在M点相连，弹簧左端固定在竖直墙壁上，N点是弹簧自然伸长的位置。斜面与水平面光滑，忽略空气阻力。当物块从斜面上P点由静止滑下，与弹簧碰撞后若又返回到P点。则下列描述错误的是（ ） A．物块从M向P运动过程中，机械能减少 B．物块从N向M运动过程中，动能不变 C．物块从P向M运动过程中，重力势能减少 D．弹簧被压缩最短时，弹簧的弹性势能最大 A 【课堂巩固】 6、小明在老师的指导下用小球和弹簧等器材进行了如下实验与探究（不考虑空气阻力，g取10N/kg）： （1）让小球从某高度处由静止开始下落到竖直放置的轻弹簧上（如图甲），在刚接触轻弹簧的瞬间（如图乙），小球速度为5m/s。从小球接触弹簧到将弹簧压缩至最短（如图丙）的整个过程中，得到小球的速度v和弹簧缩短的长度△x之间的关系如图丁所示，其中A为曲线的最高点，已知该轻弹簧每受到0.1N的压力就缩短1cm， 并且轻弹簧在全过程中始终发生弹性形变。 ①从小球接触弹簧到将弹簧压缩至最短的过程中，小球速度的变化情况是_______________。 ②实验中所用小球的质量为_______kg，全过程中，弹簧中弹力的最大值为_______N。 ③由图可知，当弹簧的压缩量最大时，小球的速度为0，此时，小球处于___________状态（选填“平衡”或“非平衡”）。 先变大后变小 0.1 6.2 非平衡 $