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(共28張PPT)
第三章 能量的轉化與守恒
第2節 機械能
浙教版 科學（初中）
九年級上
1
課堂導入
觀察思考
游樂園中的過山車從高處滑下時 ,如圖所示，它的運動速度不斷增大，然后它又沖上另一個斜坡，速度就減小下來。過山車運動的速度為什么會發生這樣的變化？
與物體的動能和勢能有關
互動學習
2
一、動能
在軌道上運動的過山車具有能量。物體由于運動而具有的能量叫做動能。
飛翔的小鳥、行走的人、行駛的汽車、擲出的鉛球等物體，都具有動能。
流動的水、空氣都能夠推動發電機的葉輪轉動。可見，流水、風也具有動能。
一切做機械運動的物體都具有動能。
物體的動能大小跟哪些因素有關呢？下面我們通過實驗來探究一下。
實驗器材：兩個相同的木塊、兩個完全相同的鋼球和一個質量較大的鋼球、斜面軌道。
影響動能的大小因素
提出猜想：動能的大小與物體的質量和速度有關嗎？
放在斜面上某一高度處的小鋼球 A 滾下時，撞擊水平面上的木塊 B，并將木塊 B 推出一段距離。木塊 B 被推出的距離越遠，說明小鋼球 A 的動能越大。
思考1：在實驗中如何體現鋼球的動能大小？
動能大小
（轉換法）
思考2：本實驗采用的主要采用的研究方法是什么？
木塊移動距離大小
控制變量法
物理學中對于一些看不見摸不著的現象或不易直接測量的物理量,通常用一些非常直觀的現象去認識或用易測量的物理量間接測量,這種研究問題的方法叫轉換法
轉換法：
把多因素的問題變成多個單因素的問題,而只改變其中的某一個因素,從而研究這個因素對事物影響,分別加以研究,最后再綜合解決的方法。
控制變量法
實驗步驟：
②比較木塊被質量相同的鋼球從不同高度處滾下撞擊后木塊運動的距離，并說出實驗現象和結論。
為什么讓鋼球從不同高度處滾下？
這樣可以讓鋼球運動到斜面低端時獲得不同的速度。
①將木塊放在水平面上，讓質量相同的兩個鋼球由靜止開始沿斜面向下運動。
結論：在質量一定時，物體的速度越大，物體的動能就越大。
讓同一個小鋼球從斜面上不同的高度處分別由靜止開始沿斜面滾下，比較木塊被小鋼球推出的距離大小，得出實驗結論。
實驗現象：質量相同的鋼球，釋放的高度越高，木塊被推得越遠。
③被質量不同的鋼球從同一高度處靜止滾下撞擊木塊后，比較木塊運動的距離。并說出實驗現象和結論。
為什么讓鋼球從同一高度處滾下？
這樣可以讓鋼球運動到斜面底端時獲得相同的速度。
結論：運動速度相同時，物體的質量越大，物體的動能就越大。
讓不同質量的小鋼球從斜面上相同的高度處分別由靜止開始沿斜面滾下，比較木塊被小鋼球推出的距離大小，得出實驗結論
實驗現象：同一位置釋放鋼球，球質量越大，木塊被推得越遠。
實驗結論：質量相同的物體，運動的速度越大，它的動能越大。運動速度相同的物體，質量越大，它的動能也越大。即：一個物體質量越大、速度越大，其動能就會越大。
總結出物體的動能與哪些因素有關：
1．下圖中的汽車和摩托車，哪一個動能大？
圖中汽車和摩托車速度相同，因為汽車的質量大所以動能大。
2．在同一條高速公路上，為什么對小型客車、大型客車的限制速度是不同的？
在相同的高速公路上，不同車型的客車質量不同，速度相同時，質量大的動能大，制動距離大，質量小的動能小，制動距離小，當制動距離相同時，不同車型限速就不同。
互動學習
2
二、勢能
過山車能夠從軌道的最高處飛馳而下，這是因為其他機械裝置把過山車拉到軌道最高處的過程中，給過山車儲存了能量。
為什么過山車能夠從軌道的最高處飛馳而下？
物體由于被舉高而具有的能量叫做重力勢能
樹上靜止的蘋果也儲存一定的重力勢能，當它下落時會將重力勢能釋放出來。
重力勢能的大小跟哪些因素有關呢？
小球下落實驗
實驗器材：鋁盤、細沙、米尺、金屬小球
實驗步驟：
1．在一個鋁盤中放入約2 厘米厚的細沙；
2．取出大小不同的金屬小球。
影響重力勢能的大小因素
4．把金屬小球從沙中拿出，觀察被金屬小球所撞出的沙坑深度和大小，并將結果記錄下來。
3．將一根米尺豎直立在細沙上，把金屬小球拿到某一高度自由釋放，如右圖所示, 記錄這一高度。
5．抹平盤中的沙，分別從不同的高度自由釋放同一個金屬小球，觀察被金屬小球所撞出的沙坑深度和大小，并將結果記錄下來。
6．抹平盤中的沙，分別從相同的高度自由釋放不同質量的金屬小球觀察被金屬小球所撞出的沙坑深度和大小，并將結果記錄下來。
7．比較觀察結果，被金屬小球所撞出的沙坑深度和大小跟金屬小球的質量和下落的高度有什么關系？
自由釋放：是指靜止自由落體
實驗 物體 物體質量 高度 凹陷深度 勢能
1 重球 相同
輕球
2 重球 高
重球 低
大
小
相同
大
大
小
小
深
淺
深
淺
實驗結論：大量事實表明，物體的質量越大，被舉得越高，具有的重力勢能就越大.
實驗記錄：
2、彈性勢能
物體由于發生彈性形變而具有的能叫做彈性勢能。
你知道什么是彈性形變嗎？請舉例說明
物體受到外力作用而發生的形狀變化，叫做形變，如果外力撤消，物體能恢復原狀，這種形變叫做彈性形變。
如：拉長的彈簧，彎曲的鋼鋸條等。
(2)彈性勢能的大小與物體的形變程度有關。
射箭運動員把弓拉彎的過程中，給弓儲存了能量。當這些物體恢復原狀時也會釋放出能量。
張開的弓具有彈性勢能，弓發生的形變越大箭射的越遠，它具有的彈性勢能就越大。
球拍擊打網球時，網球拍發生變形，具有彈性勢能，從而儲存了能量。當這些物體恢復原狀時會釋放出能量。
越用力，網球拍發生形變就越大，網球就會飛得越遠，它具有的彈性勢能就越大。
發生形變的彈簧具有彈性勢能，形變就越大，球就會飛得越遠，它具有的彈性勢能就越大。
結論：對同一個物體，物體的彈性形變越大，它具有的彈性勢能就越大。
3
課堂小結
典例分析
考點一：動能
4
【典型例題1】
在相同的高度，以相等的速度將三個同樣的小球分別沿豎直向上、豎直向下、水平方向拋出，若不計空氣阻力，比較它們落地時的動能大小，則( )
A. 豎直向上拋出的大 B. 豎直向下拋出的大
C. 水平方向拋出的大 D. 一樣大
D
【遷移訓練1】
為了研究動能的大小與哪些因素有關,教材中設計了“小鋼球撞木塊”的實驗(如圖所示),讓靜止的小鋼球從斜面上滾下,觀察木塊木塊被推動的距離.關于該實驗的說法中,不正確的是( )
A. 該實驗的設計思路是采用轉換法,用木塊移動的距離來顯示動能的大小
B. 該實驗研究的基本方法是控制變量法,如分別控制小鋼球滾下的高度和小球的質量等
C. 在實驗器材的選擇時,可以不考慮斜面的光滑程度、被撞木塊的質量和軟硬等因素
D. 實驗過程中,讓同一小球從不同高度滾下,目的是為了讓小球獲得不同的運動速度
C
在探究物體動能大小與質量的關系時，利用如圖所示的裝置，讓不同質量的鋼球，從同一斜面同一高度由靜止滾下，撞擊水平面上的木塊．
（1）實驗中，通過觀察____________________________________ 比較小球動能的大小．
（2）通過觀察甲、乙兩圖的實驗現象，可得出結論：在_____________ 相同時，物體的質量越大，動能越大．
（3）交通規則中“禁止超載”就是通過限制車輛裝載貨物的質量，減小車輛的慣性和___________________，防止造成重大傷害．
【遷移訓練2】
木塊被撞擊后移動的距離的大小
速度
動能
考點二：勢能
【典型例題2】
如圖（甲）所示，質量不計的彈簧豎直固定在水平面上，t=0時刻，將一金屬小球從彈簧正上方某一高度處由靜止釋放，小球落到彈簧上壓縮彈簧到最低點，然后又被彈起離開彈簧，上升到一定高度后再下落，如此反復。通過安裝在彈簧下端的壓力傳感器，測出這一過程彈簧彈力F隨時間t變化的圖像如圖（乙）所示，則（ ）
A. t1時刻小球動能最大
B. t2時刻小球動能最大
C. t2-t3這段時間內，小球的動能先增加后減少
D. t2-t3這段時間內，小球增加的動能等于彈簧減少的彈性勢能
C
【遷移訓練1】
大型露天游樂場中的過山車軌道如圖所示,若所有軌道均為光滑的,過山車從軌道A點由靜止沿軌道AB自由滑下,經過B點后沿環形軌道BCD滑行,再沖上E點.在此過程中,過山車在A點時具有最大的　　　　能,　　　　能為零;當它沿AB向下運動時,動能　　　　,重力勢能　　　,到達D點時,重力勢能為　　　　,動能　　　　;它在BC段向上運動時,　　　　能增加,　　　　能減少,　　　　能轉化為　　　　能;當它沿DE段上升時,動能轉化為　　　　.
重力勢
動
增加
減少
零
最大
重力勢
動
重力勢
動
重力勢能
某運動員做蹦極運動，如圖所示，從高處O點開始下落，A點是彈性繩的自由長度，在B點運動員所受彈力恰好等于重力，C點是第一次下落到達的最低點．（不計空氣阻力）
（1）O點到A點，運動員的機械能________；（填“變大”、“變小”或“不變”）
（2）運動員O點到C點的過程中，速度最大的位置在________（選填“A點”、“B點”、“C點”或“BC之間”）
（3）運動員經歷多次震蕩后，最終將停在________．（選填“B點”、“C點”或“BC之間”）
【遷移訓練2】
不變
B
B

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