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(共22张PPT)
第三章 能量的转化与守恒
第2节 机械能
浙教版 科学（初中）
九年级上
1
课堂导入
观察思考
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，从而让人产生惊心动魄的感觉，你知道这过程发生了什么能量转化吗？
将储存的重力势能释放出来，转化为动能。
互动学习
2
一、动能和势能的转化
如图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？
1、研究摆锤的摆动
在摆锤向下摆动的过程中，重力势能减小，动能增大
研究摆锤的摆动
(2)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？
重力势能增大，动能减小
单摆中的小球在左、右运动的过程中，小球的动能与势能在不断地转化。
如果没有空气摩擦阻力，摆锤每次都会上升到原来的高度
2、研究滚摆的运动
如图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。
研究滚摆的运动
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？
如果没有空气摩擦阻力，滚摆每次都会上升到原来的高度
在滚摆下降的过程中，重力势能减小，动能增大。
在滚摆上升的过程中，重力势能增大，动能减小。
3、高处滚下的小球
如图所示，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。
A
B
C
D
（1）小球在A、B、C、D 各点具有什么形式的能量？
（2）小球在滚动过程中能量如何转化的。
高处滚下的小球
小球在A点具有重力势能、B点具有动能和最小的重力势能、C点具有动能和重力势能，D点具有重力势能
小球在滚动过程中发生了重力势能和动能的相互转化的。
实验说明：动能和势能可以相互转化
动能和弹性势能的转化
（1）当橡皮筋拉长时，橡皮筋就储存了弹性势能。
4、动能和弹性势能的转化
（3）在这一过程中能量是如何转化的？
橡皮筋的动能就是由绷紧的橡皮筋的弹性势能转化而来的
因此物体的动能和弹性势能也可以相互转化。
（2）放手后橡皮筋就会飞出去而具有动能。
互动学习
2
二、机械能
如果没有空气摩擦阻力，摆锤和滚摆每次都会上升到原来的高度，即：机械能不变。
若没有摩擦阻力，摆锤和滚摆将怎样运动
1、机械能：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
机械能守恒
在上述活动中，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？
摆锤和滚摆在上下摆动过程中与空气发生摩擦，动能和势能都在减小，即机械能减小。
动能和势能的相互转化的应用
（1）起跳前助跑的目的是什么？
获得大量的动能。
撑杆跳高
1、撑杆跳高
（3）当运动员越过横杆下落的过程中，能量发生了怎样的转化？
当运动员越过横杆下落的过程中，他的重力势能又被转化为动能。
（2）起跳后，他的身体不断上升，撑杆剧烈弯曲，能量发生了怎样的转化？
动能转化为运动员的重力势能和撑杆的弹性势能。当上升到一定高度时，动能减小到最小值，此后，弹性势能不断释放，促使运动员不断上升，同时重力势能不断增加。
2、水力发电站
在水力发电站，被大坝拦住的上游水积蓄了大量的势能。当这些水通过坝中的水管向低处流动时，势能转化为动能
流动的水冲击水轮机的叶轮，又将动能传递给水轮机，进而带动发电机发电，再转化为电能。
水轮机的叶轮
如图人造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做近地点，离地球中心最远的点叫做远地点。卫星在近地点的速度较大，在远地点的速度较小，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？
卫星由近地点运动到远地点的过程中，高度增大，势能增加。远地点的速度较小，动能减小。
人造地球卫星
3
课堂小结
典例分析
考点一：动能和势能的转化
4
【典型例题1】
质量不计的弹簧竖直固定在一压力传感器上，压力传感器是电阻阻值随受到压力的增大而减小的变阻器（压力不超过最大值），压力传感器、电流表、定值电阻和电源组成一电路如图甲所示．压力传感器不受力时电流表示数是I0. t=0时刻，将一金属小球从弹簧正上方某一高度由静止释放，小球落到弹簧上压缩弹簧到最低点，然后又被弹起离开弹簧，上升到一定高度后再下落，如此反复．整个过程中，不计能量损失，电流表示数I随时间t变化的图象如图乙所示，则不正确的是（ ）
A. t2时刻，小球动能为零
B. t1时刻，弹簧的弹性势能为零
C. t2～t3这段时间内，弹簧的弹性势能先增加后减少
D. t2～t3这段时间内，小球增加的动能小于弹簧减少的弹性势能
C
【迁移训练1】
小球在没有空气阻力的情况下，沿无摩擦轨道运动。
（1）如图1所示，小球从A点静止释放，小球到达C点时速度是否为零？______________；
（2）将轨道BC段改为水平，如图2所示，小球仍从A点静止释放，小球经过M点时的机械能大于、小于还是等于其在A点的机械能？_______________。以小球经过M点时为计时起点，大致画出小球在MN段运动的速度-时间图线。
是
等于
考点二：机械能
【典型例题2】
某运动员做蹦极运动，如图所示，从高处O点开始下落，A点是弹性绳的自由长度，在B点运动员所受弹力恰好等于重力，C点是第一次下落到达的最低点．（不计空气阻力）
（1）O点到A点，运动员的机械能__________；（填“变大”、“变小”或“不变”）
（2）运动员O点到C点的过程中，速度最大的位置在________（选填“A点”、“B点”、“C点”或“BC之间”）
（3）运动员经历多次震荡后，最终将停在_______．（选填“B点”、“C点”或“BC之间”）
不变
B点
B点
【迁移训练1】
避险车道是与公路主干道相连的一段距离很短的分岔专用车道，供速度失控车辆安全减速。一般设置在长陡坡的拐弯处，保证驾驶员能看到（如图一、二）。这种车道很特别，一般长度在50～100米，有一定的坡度，路面上铺着疏松的石子、沙土层，两侧及顶部用废旧轮胎或防撞桶围起来（如图三、四）。避险车道很大程度上解决了汽车刹车失灵时的安全隐患。请你谈谈避险车道设置所包含的科学知识并作简要解释。
【解析】（1）在同种均匀介质中光沿直线传播，据此分析避险车道设置在拐弯处的原因； （2）根据动能和势能的转化分析上坡减速的原因；
（3）增大摩擦力的方法：①增大压力；②增大接触面的粗糙程度；
（4）质地柔软的物体有缓冲吸能作用，据此分析坡顶防止轮胎和防撞桶的原因。
【解答】长陡坡下坡，刹车失灵的汽车，势能转化为动能，速度会越来越快，需要通过一定方式来减速。 （1）避险车道设置在下坡拐弯处的右边，是利用光的直线传播，便于司机看到，有充足的反应时间，能做出合理判断。 （2）有一定的坡度，是利用动能转化为势能，使车减速。 （3）铺上疏松的碎石、沙土，是为了增大摩擦，使车减速。 （4）废旧轮胎和防撞桶，起到缓冲的作用，车的动能转化为内能，使车减速 避险车道通过上述设置，实现安全减速。
【答案】长陡坡下坡，刹车失灵的汽车，势能转化为动能，速度会越来越快，需要通过一定方式来减速。
⑴避险车道设置在下坡拐弯处的右边，是利用光的直线传播，便于司机看到，有充足的反应时间，能做出合理判断。
⑵有一定的坡度，是利用动能转化为势能，使车减速。
⑶铺上疏松的碎石、沙土，是为了增大摩擦，使车减速。
⑷废旧轮胎和防撞桶，起到缓冲的作用，车的动能转化为内能，使车减速
避险车道通过上述设置，实现安全减速。

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