12.1 机械能 课件 2026-2027学年苏科版初中物理九年级上册

12.1 机械能 内 和 机 械 能 能 情景导入 鸟撞飞机即鸟和飞行的飞机相撞。血肉之躯的小鸟与钢铁飞机在天空相撞,犹如以卵击石——卵破而石头无恙,然而事实并非如此,飞机与飞鸟在空中相撞,轻者飞机不能正常飞行,往往被迫紧急降落,重者机毁人亡。 目前鸟撞飞机是威胁航空安全的重要因素之一,自1988年以来,由于鸟击引起的坠机事故已造成219人死亡。 为什么小小的飞鸟却能威胁到巨大的飞机呢? 能量 一 物体能够对外做功,我们就说这个物体具有能量,简称能 不一定正在做功 单位:焦J 1.有能量不一定做功;做功一定有能量。 2.一个物体能够做的功越多,它具有的能越大。 功与能量关系: 判断: 1、正在做功的物体一定具有能量,( ) 2、有能量的物体一定正在做功, ( ) 3、有能量的物体一定可以做功, ( ) 4、能做功的物体一定具有能量, ( ) 5、没做功的物体一定没有能量。 ( ) √ √ √ 能量 一 3、行驶的小汽车 2、飞行的子弹 1、狂风 7、被压弯的跳板 4、天花板上的吊灯 8、拉弯的弓 9、上紧的发条 6、被举高的重锤 5、空中的雨滴 动能:物体由于运动而具有的能量 运动 被举高 重力势能:物体由于被举高而具有的能量 发生弹性形变 弹性势能:物体由于发生弹性形变而具有的能量 新课讲授 合作探究 (3)被举高的夯具有 。 下列物体具有哪种形式的能? 例1、想一想: (1)在水平路面上行驶的汽车具有 ; (4)在空中飞行的飞机具有 ; (2)被压缩了的弹簧具有 ; 动能 动能和重力势能 弹性势能 重力势能 (5)起重机正在起吊的钢材 ; (6)空中正在下落的水珠 ; 动能和重力势能 动能和重力势能 进行猜想: 动能的大小可能与和有关。 微风吹过,树梢轻轻摇曳。 狂风大作,树干折断。 飞来的足球,人们敢用脚去踢。 飞来的铅球,我们避让三分。 质量 速度 三、探究影响动能大小的因素 思考: 使小车运动 比较木块被推动的距离。 控制变量法、转换法 1.如何获得动能? 4.如何比较动能的大小? 3.如何改变质量? 2.如何改变速度? 5.实验方法: 小车从斜面的不同高度静止滑下 在小车上加砝码 让同一小车从同一斜面的不同高度静止下滑。 ①小车的 不变,改变小车的 。 ②现象: ③结论: 速度大的小车将木块推动的距离远。 物体的质量一定时,物体的速度越大,动能越大。 质量 速度 实验1:探究动能与速度的关系 不同质量的小车从同一斜面的同一高度静止下滑。 ①小车的 不变,改变小车的 。 ②现象: ③结论: 质量大的小车将木块推动的距离远。 物体的速度一定时,物体的质量越大,动能越大。 速度 质量 实验2:探究动能与质量的关系 通过探究活动可知: 运动的物体的动能大小与物体的和有关,物体越大,越大,它具有的动能就越多 速度 质量 速度 质量 想一想: 日常生活中还有那些事例能说明上述结论? 动能 二 ①假设水平面绝对光滑 钢球撞击木块后木块将做匀速直线运动,无法比较动能大小。 换质量更大的木块;换质量更小的钢球;换更长的木板。 ②若木块被撞后滑出木板如何解决? 交流与合作: 2.动能大小与质量和速度有关 为什么在高速公路上要规定汽车的最大行驶速度? 为什么不同的汽车的最大限速不同? 机动车的行驶速度越大,动能也就越大,越不容易刹车,所以要对车辆的速度加以限制,以免发生交通事故。 不同车型的车,即使速度相同,它们的质量也不同,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。 ? 想想议议 例1、判断下列物体动能的变化情况: ①一辆汽车加速运动,它的动能 . ②火车进站时做减速运动,它的动能 ;停止后,它的动能等于 . ③一辆洒水车在马路上匀速前进并洒水,它的动能 . ④.某同学慢跑和快跑: 时动能大. 快跑 变大 减小 0 减小 典例分析 请你研究小资料的数据,质量和速度相比,哪个对物体动能的影响更大? 观察思考 一些物体的动能 物体 动能/J 物体 动能/J 抛出去的篮球 约30 跑百米的运动员 约3 103 行走的牛 约60 飞行的步枪子弹 约5 103 从10 m高处落下的砖块 约2.5 103 行驶的小轿车 约2 105 分析:对比行走的牛和飞行的子弹的动能,可见:物体的速度对动能的影响更大。 合作探究 为什么? 思 考 重力势能:物体由于被举高而具有的能量 被举重的斧头 被提高的重锤 水从高处冲下 物体具有的重力势能的多少跟什么因素有关呢? 问题 新课讲授 观察: 研究方法: 转换法 控制变量法 木桩陷入沙坑的深度 猜想: 可能与质量,高度有关 四、探究影响重力势能大小的因素 新课讲授 1.质量相同的物体,高度越高,它的重力势能越大。 实验: 结论: 四、探究影响重力势能大小的因素 2.高度相同的物体,质量越大,它的重力势能越大。 归纳结论: 物体重力势能的大小与和有关, 越大,越高,物体的重力势能就越大. 物体的质量 高度 质量 高度 生活中有那些事例能说明上述结论? 新课讲授 想想议议 我国的乌东德水电站的拦河拱坝高270m。水电站满负荷发电时,一天的发电量就可以满足30万人1年的生活用电。我国葛洲坝水电站的拦河坝高70m。有人说,前者水的重力势能比后者的大。能够这样简单地得出结论吗?为什么? 不能。因为水库中水的重力势能大小与水的质量和高度有关,虽然乌东德水电站比葛洲坝拦河坝高,但我们并不知道水库中水量的多少,所以不能简单地得出结论。 新课讲授 发生形变的网球拍能将网球弹出,具有能量 被压弯的跳板能将运动员弹起,具有能量 发生形变的物体在恢复原状时可以做功,因此也具有能量。物体由于发生弹性形变而具有的能叫作弹性势能。 室内蹦极健身 新课讲授 弹性势能的大小 物体的弹性形变越大,它具有的弹性势能就越大; 弹性势能大小还与物体的材料有关。 异同点 动能 势能 重力势能 弹性势能 不同点 形成原因 物体由于运动而具有的能量 物体由于被举高 物体由于发生弹性形变而具有的能量 特点 一切运动的物体都具有动能 一切被举高的物体都具有重力势能 一切发生弹性形变的物体都具有弹性势能 决定因素 质量和速度 质量和高度 弹性形变程度、材料 相同点 都是能量的一种具体形式,都具有做功的本领 比较动能和势能的异同 势能:重力势能和弹性势能是常见的两种势能。 动能 势能 重力势能 弹性势能 与 和 有关 与 和 有关 与 大小有关 机械能 物体由于 而具有的能 物体由于 而具有的能 物体由于发生 而具有的能 运动 速度 质量 高度 高度 质量 弹性形变 弹性形变 课堂小结 运动员在运动 运动员在高空 蹦床发生弹性形变 动能 重力势能 弹性势能 机械能 物体具有动能,又有势能, 这两种能量加在一起,就是它的机械能。 动能和势能可以发生相互转化 新课讲授 观察摆球动能与势能的转化 动能 势能 A: O’: B: 为0 最大 最小 为0 最大 最大 从A到O’: 从O’到B: 能逐渐转变成 能 增大 减小 减小 增大 能逐渐转变成 能。 动 重力势 动 重力势 例1:单摆 A O O/ B 重力势能 动能 重力势能 动能 例2:滚摆 下落时: 能逐渐转变成 能。 能逐渐转变成 能。 上升时: 重力势能 动能 重力势能 动能 例3:球落地又弹起 下落过程: 撞击过程: 恢复过程: 上升过程: 重力势能 动能 弹性势能 动能 弹性势能 动能 重力势能 动能 例4:卫星绕地球运转 从近地点到远地点: 势能最大,动能最小。 势能最小,动能最大。 势能 动能 势能 动能 从远地点到近地点: 远地点: 高度最大,速度最小 近地点: 高度最小,速度最大 例4:卫星绕地球运转 由于 的作用,摆球的机械能 , 摆球上升的高度 ,最终停下来。 不断减小 不断减小 摩擦阻力 A O O/ B 如图所示,用绳子栓住一个铁锁悬挂起来,把铁锁拿近自己的鼻子,稳定后松手,头不要动,铁锁向前来回摆动,摆回来时会碰到你的鼻子吗?为什么? 不会。 因为铁锁在摆动的过程中,动能和重力势能相互转化,铁锁受阻力作用,铁锁部分机械能转化为其他形式的能,铁锁的机械能减小,摆不到原高处。 物体的动能和势能是可以相互转化的,如果不存在摩擦等阻力作用,则机械能的总量将保持不变;若有摩擦等阻力作用,则机械能的总量减少。 二、 机械能的转化和守恒定律 A B C 不计摩擦阻力时,机械能不变: 考虑摩擦阻力,机械能减小。 EC=EB=EA EC <EB < EA 1、 所示是上海“明珠线”某轻轨车车站的设计方案图,与站台连接的轨道有一定的坡度,请你从节能的角度,分析这种设计的优点。 这种方法可以使列车在进站时上坡,将动能转化为势能,速度减小;出站时下坡,将势能转化为动能,速度增大,从而节约能源。 实践与练习 实践与练习 滚筒自动从低处往高处运动 原理:橡皮筋的弹性势能转化为滚筒的动能 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落下时,能在纸上留下黑色圆斑A、B,球从较高处下落形成的圆斑是图所示的哪一个?你判断的依据的是什么? 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,球在接触地面前就具有较大的动能,在和地面接触过程中,动能转化成的弹性势能就较大,因此球的形变时较大,在地面上形成的圆斑较大。 A B 实践与练习 1.小明从光滑的滑梯下滑过程中,重力势能 ,动能 ,机械能 。(填“增大、减小、不变”) 2.小球沿轨道由静止从A处运动到D处的过程中,忽略空气阻力和摩擦力,仅有动能和势能互相转化,B点的 能最大,A点的机械能 D点的机械能。(填“大于、小于、等于”) 减小 增大 不变 动 等于 课堂习题 3.如图所示,2025年4月25日17时17分,搭载神舟二十号载人飞船的长征二号F遥二十运载火箭在酒泉卫星发射中心成功发射。在火箭加速上升的过程中,关于神舟二十号载人飞船,下列说法正确的是( ) A.动能增加,重力势能增加 B.动能不变,重力势能不变 C.动能不变,重力势能增加 D.动能增加,重力势能不变 A 课堂习题 4、汽车空载和满载时以相同速度前进,时的动能大; 质量较大喜鹊和质量较小燕子在空中飞,如果它们的重力势能相等, 的位置高些。 “神六”返回舱匀速下降时,它的动能 ,重力势能 ,机械能 。 满载 燕子 不变 减小 减小 课堂习题 5、如图是跳水运动员跳板跳水时的情景,从运动员腾空跳起向上运动后再向下落入水中,若不计空气阻力,则在整个过程中( ) A、运动员的动能一直增大,机械能不变 B、运动员的重力势能一直减小,机械能减小 C、运动员的动能先减小后增大,机械能不变 D、运动员的重力势能先减小后增大,机械能增大 C 课堂习题 6.甲站在0.5m/s匀速上行的自动扶梯上,乙站在0.7m/s匀速下行的自动扶梯上,甲、乙两人质量相等,甲上行中动能(选填“增加”“不变”或“减少”)。某时刻他们的位置如图所示,该时刻甲的重力势能乙的重力势能,甲的机械能乙的机械能。(选填“大于”“等于”或“小于”)。若此时上行的扶梯突然停止运动,甲会向前倾,原因。 不变 等于 小于 惯性 课堂习题 7. 如图是一款名叫“蜗小白”的无人驾驶扫地车,正在平直路面上匀速前进,并将地面上的垃圾吸入车内。此过程中,扫地车整体的( ) A.动能不变,机械能不变 B.动能不变,机械能变大 C.动能变大,机械能不变 D.动能变大,机械能变大 D 课堂习题 8. 如图所示是玩弹弓的情景。经验表明,橡皮筋拉得越长,同样的“子弹”射得越 ,这说明橡皮筋的弹性势能与橡皮筋发生 大小有关;若橡皮筋被拉得长度相同,所用“子弹”的质量不同,则发现射出时的速度也 (选填“相同”或“不相同”);在此过程中,橡皮筋对“子弹”做的功 (选填“相同”或“不相同”)。 远 形变程度 不相同 相同 课堂习题 向理想 冲刺! Lavf60.16.100 Lavf60.3.100 $