浙教版（2024）九年级上册机械能教学ppt课件

这是一份浙教版（2024）九年级上册机械能教学ppt课件，共26页。PPT课件主要包含了想一想，机械能，实验结论，观看视频，3归纳结论，③撑杆跳高，课堂总结，练习与应用，提升训练等内容，欢迎下载使用。
在轨道上运动的过山车具有能量，具有哪种形式的能？过山车运动的速度为什么会发生这样的变化？
游乐园中的过山车从高处滑下时,如图所示，它的运动速度不断增大，然后它又冲上另一个斜坡，速度就减小下来。
物体的动能大小跟那些因素有关呢？
在轨道上运动的过山车具有能量。流动的空气、流动的水和飞行的小鸟都具有能量。
物体由于运动而具有的能量叫做动能。一切做机械运动的物体都具有动能。
1. 知道动能的概念及影响因素2. 知道势能的概念及影响因素3. 了解机械能守恒的概念和条件4. 课堂总结5. 练习与应用6. 提升训练
1. 动能2. 势能3. 机械能及其转化4. 课堂总结5. 练习与应用6. 提升训练
第2节 机械能
（1）问题探究 运动的物体是否具有能？
现象分析：台风、汽车、子弹都在运动，具有能量。探究发现：运动的物体具有能。
（2）动能物体由于运动而具有的能量，叫做动能。一切运动的物体都具有动能。例如，空中飞行的飞机、地上行驶的汽车、河水的流动等。
阅读事例 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，由鸟击引起的坠机事故已造成219人死亡。小小飞鸟为什么对飞行中的飞机造成如此大的危害呢?
动能是由于物体运动而具有的能，子弹飞行的速度大，对物体的杀伤力也大（做功多），所以动能可能与物体的运动速度有关。锤子击碎物体时，锤头的质量越大，破坏力越强（做功越多），动能的大小可能与物体的质量有关。
（1）如下图所示，钢球A从高为h的斜槽上滚下，在水平面上运动，运动的钢球A碰到木块B后，能将B撞出一段距离s。在同一水平面上，木块B被撞得越远，钢球A对B做的功就越多，A的动能越大。
（2）实验方法 ①转换法：通过被撞物体运动的距离s来反映动能的大小。
②控制变量法： 在探究动能大小可能与物体运动速度、物体质量有关时，每次实验这两个变量只能变化一个。
速度 v1=v2质量 m1＞m2
控制速度不变，改变质量的方法：质量不等的小球从同一高度滚下。
质量 m1=m2速度 v1＞v2
控制质量不变，改变速度的方法：同一小球从不同高度滚下。
探究一：探究动能大小与速度的关系 ①控制钢球的质量m不变。②让同一钢球A分别从不同的高度由静止开始滚下，撞击木块B。③观察并测量木块被撞出的距离s。
探究二：探究动能大小与质量的关系①控制速度不变，即固定钢球在滑槽上的释放位置的高度h。②改变钢球的质量m。③观察并测量木块被撞出的距离s。
探究（1）中：在质量相同时，钢球下落的高度越高，钢球达到斜面底端的速度越大，木块被撞击滑行的距离越远，说明：钢球的动能大小与速度有关，速度越大，动能越大。
探究（2）中：不同钢球从同一高度滚下，达到斜面底端时的速度相同，钢球质量越大，木块被撞击滑行的距离越远，说明：钢球的动能大小与质量有关，质量越大，动能越大。
物体动能的大小跟速度、质量有关，质量相同的物体，运动的速度越大，它的动能越大；运动速度相同的物体，质量越大，它的动能也越大。
（1）使钢球获得动能的方法：将钢球由斜面某一高度静止释放（重力势能转化为动能）。（2）将质量不同的钢球放在斜面上同一高度处静止释放的目的：控制钢球达到斜面底端时具有相同的初速度（钢球的速度与质量无关）。（3）将质量相同的钢球由斜面上不同位置静止释放的目的：改变钢球达到斜面底端时的初速度。（4）水平面绝对光滑时对实验的影响：钢球撞击木块后木块移动的距离无法确定，钢球动能的大小无法比较。
（5）实验改进：①木块被撞后滑出木板的解决办法：换质量更大的木块，换质量更小的钢球，换更长的木板。②木块质量较大，确保实验现象较明显：增大钢球滚下的高度。③不用木块的实验改进：在桌上铺一条毛巾，钢球在毛巾上表面滚动的距离来反映动能的大小。（6）实验结论的应用：生活中超载、超速问题（超速：速度大，超载：质量大，则动能大，危险性大）。
视频演示——《探究物体的动能跟那些因素有关》
1、图中的汽车和摩托车，哪一个动能大？
汽车和摩托车的速度相同，汽车的质量大于摩托车质量，因此汽车的动能大于摩托车的动能。
2．在同一条高速公路上，为什么对小型客车、大型客车的限制速度是不同的？
运动速度相同的汽车，汽车的质量越大，动能也越大；汽车的动能越大，在短时间内越不容易刹车停下。所以大型客车的限制速度比小型客车更小。
（1）现象探究：被举高的物体能做功。①观察打桩机打桩的过程：如图所示，打桩机在工作时，先把“重锤”高高举起，“重锤”落下，可以把桩打入地里。分析：被举高的重锤能够对桩做功，说明被举高的重锤具有能量。
②高空抛物现象曾被称为“悬在城市上空的痛”。它曾与“乱扔垃圾”齐名，排名第二。高空抛物，既伤人又伤物。分析：高空的物体能够做功，说明高处的物体具有能量。探究归纳：高处的物体都具有能量。
想一想：高处的物体具有什么能呢？
活动：探究重力势能大小的影响因素【实验设计】金属小球的重力势能由被金属小球所撞出的沙坑的深度和大小来表示，撞出的沙坑越深越大，表明金属小球的重力势能越大（转换法）
【实验步骤】（1）如图所示，制作一个沙盘。从不同的高度自由释放同一个金属小球，观察并记录小球所撞出的沙坑深度和大小。
控制变量控制质量相同高度不同
【实验步骤】（2）从相同高度自由释放不同质量的金属小球，观察并记录小球所撞出的沙坑深度和大小。
控制变量控制高度相同质量不同
视频演示——《探究物体的重力势能跟那些因素有关》
物体重力势能的大小跟高度、质量有关，质量相同的物体，高度越高，它的重力势能越大；高度相同的物体，质量越大，它的重力势能也越大。
射箭运动员把弓拉弯的过程中，给弓储存了能量。网球拍击打网球时，网球拍发生变形，从而储存了能量。当这些物体恢复原状时也会释放出能量。物体由于发生弹性形变而具有的能量叫做弹性势能。
显然，射箭时手拉弓弦使弓的形变越大，箭就射得越远；球拍击打网球越用力，网球拍形变就越大，网球就会飞得越远。由此可见，弹性势能的大小跟物体形变的大小有关，物体的弹性形变越大，弹性势能就越大。
视频演示——《探究物体的弹性势能跟那些因素有关》
影响弹性势能大小的因素是物体本身的材料和弹性形变的程度。在材料相同时，物体的弹性形变越大，它具有的弹性势能就越大。
用橡皮筋发射纸子弹怎样让小纸团弹得更远？
（1）橡皮筋拉开5厘米左右，观察子弹飞 出的距离。
（2）橡皮筋拉开10厘米左右，观察子弹飞出的距离。
物体的弹性形变越大，弹性势能就越大。
蹦床为什么能把运动员弹起一定高度？
三、动能和势能的转化，机械能守恒
思考：被拉到高处的过山车具有重力势能，当它沿轨道飞驰而下时，将储存的重力势能释放出来，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？
（1）动能和重力势能的转化动能和重力势能可以相互转化。下面以单摆和滚摆的运动为例分析。
①单摆实验【实验】如图所示，摆球在竖直平面内摆动，在A、C点时最高，在B点时最低，所以摆球的运动可分为下降段和上升段。其能量转化情况见下表。
【结论】单摆在摆动过程中，动能和重力势能可以相互转化。
②滚摆实验如图所示，将滚摆挂起来，捻动滚摆，使悬线缠绕在轴上，当滚摆上升到最高点后，放开手，滚摆会下降和上升，能量变化的分析过程如下表所示。
【结论】滚摆在摆动过程中，动能和重力势能可以相互转化。
如图所示，是一个木球从高处滚到水平面上，撞到弹簧上的情景。请你分析这一过程中能量转化的情况。
（2）动能和弹性势能的转化
【结论】动能和弹性势能在一定条件下可以相互转化。
动能和重力势能可以相互转化
动能和弹性势能可以相互转化
动能和势能可以相互转化
注意：判断动能和势能的相互转化的方法动能和势能的相互转化过程中，必定有动能和势能各自的变化，而且一定是此增彼减。动能的增减变化要以速度的变化来判断；重力势能的增减变化要以物体离地面高度的变化来判断；弹性势能的增减要根据形变大小的变化来判断。
（4）动能和势能相互转化的实例
①人从滑梯下滑时，重力势能转化为动能。②拉弓射箭时，拉开的弓把箭射出去的过程中，弓的弹性势能转化为箭的动能。
③撑杆跳高起跳瞬间‌：运动员的动能转化为撑竿的弹性势能。‌上升过程‌：撑竿的弹性势能转化为运动员的动能和重力势能。‌下落过程‌：重力势能转化为动能‌。
视频演示——《动能和势能的转化》
把一个铁锁用绳子悬挂起来，将铁锁拉到你的鼻子附近，稳定后松手，铁锁向前摆去。你认为铁锁摆回时会打到你的鼻子吗？
思考与讨论在上述活动中，我们会发现，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？
现实中物体会受到空气摩擦阻力的作用，物体需要消耗机械能去克服空气摩擦阻力，故物体的机械能逐渐减小，摆锤和滚摆会逐渐停止。
铁锁不撞鼻的机械能转化
当忽略空气阻力时，动能和势能相互转化，它们的总和不变，所以，铁锁在摆回时，不会打到鼻子。
那么如果没有空气摩擦阻力，会怎么样呢？动能和势能之和称为机械能。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。滚摆和摆锤不受空气阻力和摩擦的作用，则只有动能和势能的转化，机械能总量不变，机械能守恒。则滚摆和摆锤会一直运动下去。
动能和势能的相互转化过程中，必定有动能和势能各自的变化，而且一定是此增彼减。动能的增减变化要以速度的变化来判断；重力势能的增减变化要以高度的变化来判断；弹性势能的增减变化要以弹性形变程度的变化来判断。
大量研究结果表面，如果只有动能和势能相互转化，尽管动能、势能的大小会变化，但动能和势能的总和不变，或者说，机械能是守恒的。
人造地球卫星的机械能转化许多人造地球卫星沿椭圆轨道绕地球运行，离地球最近的一点叫近地点，最远的一点叫远地点。卫星在大气层外运行，不受空气阻力，只有动能和势能相互转化，因此机械能守恒。
如果过山车运行过程中忽略摩擦力和空气阻力，那么过山车将一直运动下去。现实生活中，车与轨道之间有摩擦力，还有空气阻力，所以一部分机械能会转化为内能，机械能并不守恒。所以没有提供动力的情况下，过山车最终会停下来。
人们修筑拦河坝来提高上游的水位，在坝底安装水轮机。将发电机装在水轮机的上面，并把它们的轴连接在一起，由水轮机带动发动机发电。一定量的水，上、下水位差越大，水的重力势能越大，能发出的电就越多。
①机械能：动能、重力势能和弹性势能统称为机械能。②动能和重力势能、弹性势能可以相互转化。 动能和势能可以相互转化。③机械能守恒：如果只有动能和势能相互转化，尽管动能、势能的大小会变化，但动能和势能的总和不变。或者说，机械能是守恒的。①水能：流动的水具有机械能。水能发电站将水的机械能转化成电能。②风能：空气在流动过程中具有机械能。风能发电站将风的机械能转化成电能。③抽水蓄能电站具有调峰、填谷、储能等功能。
1、某同学荡秋千时，在他从高处摆向低处的过程中，其动能和重力势能是如何变化的？在他从低处摆向高处的过程中，其动能和重力势能是如何变化的？
荡秋千过程中，从高处摆向低处的过程中，速度增大，动能增加，高度降低，重力势能减小，重力势能转化为动能。当他从低处摆向高处的过程中，速度减小，动能减小，高度升高，重力势能增大，动能转化为重力势能。
2、跳台滑雪运动中，运动员从助滑开始，直到下落至着陆破的运动过程中经过了各个不同的位置，如图所示。请分析运动员在这个过程中各阶段的能量转化情况（不考虑摩擦和空气阻力）。
A~B段：运动员的高度减小，重力势能减小，速度增大，动能增大，重力势能转化为动能；B~C段：运动员的高度增加，重力势能增大，速度减小，动能减小，动能转化为重力势能；C~D段：运动员的高度减小，重力势能减小，速度增大，动能增大，重力势能转化为动能。
3、在一个罐子的盖和底各开两个小洞。将小铁块用细绳绑在橡皮筋的中部穿入罐中，橡皮筋两端穿过小洞用竹签固定。做好后将它从不太陡的鞋面滚下。观察有什么出人意料的现象。怎样解释看到的现象？
现象：罐子滚下斜面后会再自动沿斜面向上滚动。开始时，罐子和铁块在重力作用下都将沿斜面向下运动。向下运动时，罐子滚动，铁块沿斜面向下做直线运动且相对罐子静止。由于罐子和橡皮筋捆绑在一起，在罐子和铁块的共同作用下，橡皮筋会被卷紧，它的弹性势能持续增加。当橡皮筋卷紧到一定程度时，整个装置的运动速度将会减小为0.罐子和铁块的动能全部转化为橡皮筋的弹性势能。然后，橡皮筋要恢复原状，其弹性势能会转化为罐子的动能，所以罐子会再沿斜面向上滚动。
A.两次弹簧具有的弹性势能相同B.第一次弹簧具有的弹性势能比第二次大C.第一次弹簧具有的弹性势能比第二次小D.无法确定
A.重力势能B.动能C.机械能D.内能
4、飞机在林场上空某一高度喷洒农药时，水平匀速飞行，关于飞机的动能和势能变化，下列说法中正确的是( )
A.动能减少，势能减少B.动能减少，势能增加C.动能增加，势能减少D.动能不变，势能不变
6、如图所示，甲、乙是两个完全相同的网球。在同一高度以大小相等的速度，将甲球竖直向下抛出，同时将乙球竖直向上抛出，不计空气阻力，则下列说法中，正确的是( )
A.甲球在空中下落时，重力势能增大，动能减小B.抛出时，甲球的动能小于乙球的动能C.抛出时，甲球的机械能等于乙球的机械能D.落地时，甲球的动能大于乙球的动能
7、如图所示，人造地球卫星在大气层外沿椭圆轨道环绕地球运行，有近地点和远地点。下列说法中，正确的是( )
A.卫星在远地点时速度为零，动能为零B.卫星从近地点向远地点运动，动能增大，势能减小C.卫星在大气层外运行，不受空气阻力，因此机械能守恒D.卫星从远地点向近地点运动，动能增大，势能减小，机械能减小
①保持不变 ②一直减小 ③先增大后减小 ④一直增大 ⑤先减小后增大
9、小金从铅球下落陷入沙坑的深度情况中受到启发，并产生如下猜想：猜想一：物体的重力势能与物体的质量有关。猜想二：物体的重力势能与物体的下落高度有关。猜想三：物体的重力势能与物体的运动路径有关。为此设计了如图所示的实验：用大小、形状相同的A、B、C、D四个小球分别从距离沙表面某高度处静止释放，其中D小球从光滑弯曲管道上端静止滑入，最后从管道下端竖直落下(小球在光滑管道中运动的能量损失不计)。
得到的实验数据如表所示。(1)本实验中，小球的重力势能大小是通过___________________来反映的。(2)为验证猜想二，应比较_______(填序号)，得到的结论是：当物体质量相同时，物体所处的高度越高，重力势能越大。(3)比较③④，得到的结论是______________________________________。
物体的重力势能与物体运动的路径无关
10、下图是探究“物体的动能大小与哪些因素有关”的实验装置图，其中mA＝mB＜mC，hA＝hC＞hB。(1)实验中探究的动能是指____________________________。(2)完成实验后，同学们还联想到以前学习牛顿第一定律时，也用到了斜面：让同一小车从同一斜面的同一高度由静止滑下，在三个不同的表面上能滑行的距离不同(如表)，小车在这三个表面上滑行的过程中克服摩擦力做功_______(填“相等”或“不相等”)。
(3)小明同学尝试改用下图所示装置探究“物体动能大小与哪些因素有关”，经过思考设计了以下两个实验方案：方案一：用同一钢球将同一弹簧压缩至不同程度后静止释放，撞击同一木块，比较木块被撞击的距离。方案二：用质量不同的钢球将同一弹簧压缩至相同程度后静止释放，撞击同一木块，比较木块被撞击的距离。关于他的实验方案下列说法正确的是____。(填序号)A．只有方案一可行 B．只有方案二可行C．两个方案均可行 D．两个方案均不可行