12.1 机械能 课件 2026-2027学年 苏科版 九年级物理上册

苏科版（2024）九年级上册物理 第十二章 机械能和内能 第 1 课 机械能 （第1课时） 思考并回答 “怎样才算做了功”？： 1、做功的两个必要因素： 2、功的计算公式及功的单位： 力 力的方向上移动的距离 W=FS 焦耳 J 一个物体能对另一个物体做功，就表明这个物体就具有能量（E）。 【思考】 物体为什么有能力对另一个物体做功呢？ 【定义】 （能量） 【思考】 （单位：J） 物体能够对外做的功越多，能量就越 . 大 一、能量 运动的子弹能对鸡蛋做功 拉弯的弓能对箭做功 高处的重锤对桩做功 高速运动的子弹能够对鸡蛋做功 例1. 关于功和能的关系，下列说法正确的是（ ） A．物体具有的能量越多，它做的功越多 B．物体有了能量就一定正在做功 C．做功的物体一定具有能量 D．物体做功的多少与它具有的能量无关 C 功与能的联系： 具有能量的物体不一定在做功，在做功的物体一定具有能量 运动的子弹 运动的锤子 拉长的弓 高处的石头 压缩的弹簧 高处的重锤 【思考】 这些物体所具有的能量一样吗？ 运动的子弹能穿透鸡蛋。运动着的锤子能将钉子钉入木板 二 、动能 ——物体由于运动而具有的能 运动的子弹能对鸡蛋做功 运动的锤子能够对钉子做功 一切运动的物体都具有动能。 思考：物体的动能大小与哪些因素有关呢？ 5m/s 20m/s 20m/s 运动的物体可以对外做功，所以运动的物体具有能量。这些都说明，运动的物体能对其他物体做功，具有能量。物体由于运动而具有的能量叫作动能（kinetic energy）。 活动 12.1 探究影响动能大小的因素 猜想 动能的大小可能与物体的_______和______有关。 质量 速度 A.实验方法 B.如何获得动能？如何比较动能的大小？ C.实验器材 设计实验 控制变量法 使小车从斜面滑下。 让运动的小车对木块做功，木块被推的越远，小车动能越大。 通过木块移动的距离反映动能大小 转换法 斜面、小车、木块、钩码 进行实验 结论 （1）动能大小与 速度大小的关系 （2）动能大小与 质量大小的关系 现象： 高处滑下的小车将木块推得更远。 1.当物体 相同时, 越大，物体动能越 。 速度 大 信息快递 质量不等的小车从斜面上同一高度由静止开始下滑，运动到水平面时的速度相等 现象： 质量大的小车将木块推得更远。 2.当运动 相同时, 越大，物体动能越 。 质量 质量 速度 大 海绵片 在木块的碰撞面上粘贴海绵片，可使小车与木块在碰撞后一起运动。 动能的大小不能直接显示，如何定量地比较动能的大小？、 你能回答吗？ 1、为什么高速公路上要对机动车的行驶速度进行限制？ 2、为什么在同样的道路上，不同车型的限制车速不一样？ 车的质量一定时，速度越大，动能也越大。 不同车型的车，即使速度相同，质量越大，动能也越大，越不容易刹车，所以大型客车的限制速度比小型客车更小。 图12-1 高速公路上的限速标志牌 为什么要规定汽车在公路上行驶的最大速度(图12-1)? ——物体由于被举高而具有的能量 二、势能-重力势能 一切高处的物体都具有重力势能。 思考：重力势能大小与物体的什么有关？ 想一想 活动 12.2 模拟打桩 要想将“桩”打得深一些，可以采用哪些方法？ 方法1：“重锤”的质量大一些； 方法2： “重锤”的下落高度大一些。 高处的重锤对桩做功 9 设计实验 进行实验 结论 2.当物体的质量相同时，高度越大，重力势能越_______。 1.当物体的高度相同时，质量越大，重力势能越_______。 重力势能的大小可能与__________和_________有关。 猜想 物体质量 高度 大 大 B.实验如何反映重力势能大小？ C.如何选择器材使实验现象较为明显？ 控制变量法 A.实验应采取什么研究方法？ 通过桌子陷入沙子的深度 采用底面积小的桌子、 质地较软的沙子 、转换法 二、势能-重力势能 为什么？ 思 考 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。 二、势能-重力势能 二、势能-弹性势能 小车内部有一个类似弹簧的装置。在向后拉的过程中，该装置发生弹性形变；松手后，这个装置在恢复形变的过程中对小车做功，使小车运动。 拉弯的弓能对箭做功 压缩的弹簧 有一种玩具车，只要用手按住它往后拉一下，松手后它就能往前运动。 它运动的能量来自哪里? ——物体由于发生弹性形变而具有的能。 发生弹性形变的物体在恢复形变时可以对外做功，所以发生形变的物体具有能量。 弹性势能的大小可能与 有关。 猜想 物体弹性形变程度 分析 结论 在弹性限度内，物体的弹性形变越大，弹性势能就越大 二、势能-弹性势能 实验如何反映弹性势能大小？ （小车被弹开的距离） 13 动能和势能 动能 势能 重力势能 弹性势能 与被举高度和质量有关 与速度和质量有关 与弹性形变大小有关 能量 单位： 焦耳(J) 课堂总结 请判断下列关于能量说法的正误　　　　　 1.一个物体具有能量则该物体一定正在做功 （　） 2.不做功的物体一定没有能量 （　） 3.不能做功的物体一定没有能量 （　） 4.物体已经做过的功越多，物体的能量越大 （　） 5.速度越快的物体，其动能越大 （　） 6.质量一定，高度越大的物体重力势能越大 （　） 7.从树上自由落下的苹果，它的重力势能越来越小，动能越来越大 （　） √ × × × × √ √ 课堂训练 苏科版（2024）九年级上册物理 第十二章 机械能和内能 第 1 课 机械能 （第1课时） 动能 势能 重力势能 弹性势能 由于运动而具有的能量 由于发生弹性形变而具有的能量 由于被举高而具有的能量 物理学中，将动能和势能统称为机械能 2.物体具有机械能的总量等于动能、势能两种能量之和； 运动的物体可以对外做功，所以运动的物体具有能量 你荡过秋千吗？荡秋千的过程中，你具有哪些能量呢？ 荡秋千的过程中，动能和重力势能变化了吗？是怎么变化的呢？ A→ O’ 速度_______ 高度_______ 动能_______ 重力 势能________ 变大 增大 变小 降低 能 转化为 能； 重力势 动 O’ → B 速度_______ 高度_______ 动能_______ 重力 势能________ 变小 减小 变大 升高 能 转化为 能； 重力势 动 A、B点 重力势能最 ， 动能最 ； 大 小 O’点 动能最 ， 重力势能最 ； 大小 活动 12.3 观察摆球动能和重力势能的转化 将摆球从点A 由静止释放，观察摆球的高度和速度是怎样变化的。 例：滚摆 １．滚摆下降过程： 转速______,动能______； 被举高度______,重力势能______； ________能转化成________能。 ２．滚摆上升过程： 转速______,动能______； 被举高度______,重力势能______； ________能转化成________能。 ３．如不计滚摆与绳子间摩擦、不计滚摆与空气间摩擦，滚摆每次上升高度________，即：机械能保持________。 变大 增加 减小 减小 重力势 动 相同 不变 减小 减小 增加 增加 动 重力势 由于受到阻力等，滚摆克服这些力做功，它的机械能越来越少，最后为零，所以就滚摆最终停下。 机械能守恒的条件： 不计摩擦等阻力 在动能和势能的相互转化过程中， 如存在 摩擦等阻力，机械能总量将 ； 如不计摩擦等阻力，机械能总量将 ； 减小 不变 脚踩滑板从高处滑下，为什么会越来越快? 重力势能转化为动能 22 达标训练a：过山车 从最高点到最低点： 　 　能逐渐转变成　　　能。 　 　能逐渐转变成　　 　能。 从最低点到最高点： 重力势 重力势 动 动 达标训练b：皮球落地又弹起 下落过程: 上升过程: 重力势能 动能 弹性势能 弹性势能 动能 重力势能 皮球越弹越低，能量损失 　 物体的动能和势能可以相互转化，在动能和势能的相互转化过程中，若不计摩擦等阻力，机械能的总量保持不变。 （如果考虑阻力和摩擦，则机械能总量减小） 高度减小 速度增大 重力势能减小 动能增大 转 化 a.皮球下落： ③皮球下落过程中的重力势能、动能和弹性势能是如何变化的？ 机械能的转化 b.皮球接触地面： 开始发生弹性形变，弹性势能逐渐增大。向下的速度变小，动能减小。这时是动能转化为弹性势能。 动能减小 弹性势能增大 转 化 速度减小 形变增大 机械能的转化 c.皮球在恢复原状的过程中： 弹性形变程度变小，向上的速度变大,弹性势能变小，动能变大。 动能增大 弹性势能减小 转 化 形变减小 速度增大 机械能的转化 d.皮球上升时： 高度增大 速度减小 重力势能增大 动能减小 转 化 机械能的转化 达标训练c：撑杆跳高 持竿助跑: 起跳瞬间,撑杆弯曲: 运动员上升过程: 由于助跑，人具有一定的动能 人的动能 人的重力势能 运动员下落过程: 杆的弹性势能 杆的弹性势能 人的动能和重力势能 人的动能 持杆助跑 插杆起跳上升 悬垂摆体 越杆下落 实践与练习 3. 做一个能自动回转的“魔罐”。如图所示，在金属罐的盖子和罐底各开两个小孔，用细线将一个钩码系在橡皮筋的中部，并将橡皮筋的两端分别穿过盖子和罐底的小孔固定起来，这样，一个“魔罐”就做成了。 试一试，当你将“魔罐”在水平地面上滚出后，它能自动滚回来吗?仔细观察“魔罐”的运动，想一想，在此过程中动能和势能是如何转化的? 能。 “魔罐”滚出去：动能转化为弹性势能； “魔罐”滚回来：弹性势能转化为动能。 “魔罐”不能滚回原来滚出点的位置，主要原因是“魔罐”克服摩擦做功消耗了一部分机械能，使机械能总量减小。 实践与练习 5. 如图所示，将一张卡片（约9cmx5cm）对折，在开口的一边剪两个小豁口，套上橡皮筋，就做成了一个会跳的卡片。将卡片反过来，用手把它在桌面上压平，使橡皮筋伸长，迅速松开手，会出现什么现象?在此过程中，弹性势能、动能、重力势能是如何转化的? 会看到卡片跳起来。 在此过程中橡皮筋的弹性势能转化为卡片的动能， 跳起来的卡片的动能又转化为重力势能。 布置作业 1. 图12- 13是某轻轨车站的设计方案示意图。 与站台连接的轨道有一定 的坡度。请你从节能的角度分析这样设计的优点。 图 12-13 出站时便于起动： 重力势能转化为动能 进站时便于制动： 动能转化为重力势能 【原因】 实践与练习 4. 在水平地面上铺一张纸，将皮球表面涂黑，使其分别从不同高度处自由下落，在纸上留下黑色圆斑A、B，如图所示。皮球从较高处下落形成的圆斑是图中的哪一个?你判断的依据是什么? B。 球在较高处具有较大的重力势能，下落过程中重力势能转化为动能，球在接触地面前具有较大的动能，在和地面接触过程中动能转化为弹性势能就较大，因此球的弹性形变程度较大，在地面上形成的圆斑也就较大。 海洋中的机械能 海浪能 海洋中波涛汹涌，蕴藏着巨大能量。海浪能把几十吨的石头推走，能使万吨巨轮颠簸摇晃。海啸——一种灾难性的海浪，能把轮船冲上陆地，甚至能冲毁岸上的建筑物。据科学家估测，在1 km² 的海面上，海浪能的功率高达2.0×10⁵kW 。 如果能对其进行有效的开发和利用，将可以获得非常可观的能量。 海流能 海水受风力、海底地形等影响，沿一定方向大规模流动，这种现象称为海流。科学家们设想，可以利用海流的动力推动水轮发电机发电—海流发电。据估测，如果世界大洋中的海流都被用来发电，其发电功率可达5×10⁹kW。 海洋中的机械能 潮汐能 由于太阳和月球的引力作用，海面会出现周期性涨落，这种现象称为海洋潮汐。海水一涨一落，水位差可达十几米。为了利用潮汐的机械能，人们在海湾或河口建筑拦水堤坝，形成水库， 并在坝下设置装有水轮机的泄水闸。当海面涨落时，海水流经泄水闸，带动发电机发电。位于浙江省温岭市的江厦潮汐电站，是我国最大的潮汐电站，也是世界第四大潮汐电站，如图12-12所示。 图12-12 江厦潮汐电站 机械能 动能 势能 重力势能 弹性势能 速度、质量 被举高度、质量 弹性形变程度 (能量) 课堂总结 1．人造地球卫星的运行轨道是椭圆的，在运行过程中发生重力势能与动能的相互转化。当卫星在近地点时， 能最小，_______能最大；在远地点时， 能最大，_______能最小 2. 在某次抗震救灾中，一架向某灾区空投物品的飞机在水平方向上匀速飞行，在空投后飞机的动能将 ，势能 ，机械能_________。(填“变大”“变小”或“不变”) 重力势 动 重力势 动 课堂训练 变小 变小 变小 feixianglaoshi.com 立即体验 feixianglaoshi.com 立即体验 Lavf59.27.100 Lavf58.45.100 $