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12.1 动能 势能 机械能
第12章 机械能和内能
教师
xxx
苏科版 九年级上册
能量
机械能及其转化
动能和势能
水能和风能的利用
01
03
02
04
CONTANTS
目 录
下列现象中，哪些物体能做功？
流动的水推动皮筏
狂风吹倒树木
滚下的巨石砸毁路面
拉弯的弓把箭射出
情景引入
请同学们阅读下面的事例：
想一想：小小飞鸟为什么对飞行中的飞机造成如此大的危害呢
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。
情景引入
能量
01
一、能量
1.一个物体能够做功，我们就说它具有能量.
流动的水推动皮筏
拉弯的弓把箭射出
滚下的巨石砸毁路面
流动的水具有能量
拉弯的弓具有能量
山顶的巨石具有能量
2.一个物体能够做的功越多，这个物体的能量就越大。
3.单位 : 焦耳 简称焦,符号是 J
探究新知
例题1. 关于功和能的关系的说法中，下列说法中正确的是（ ）
A.一个物体没有做功，它一定不具有能量
B.一个物体能够做的功越多，其动能一定越大
C.一个物体具有能量，说明它正在做功
D.一个物体能够做功，说明它具有能量
D
典型例题
动能和势能
02
湍急的流水能推动水车对水车做功，具有能量。
飞行的子弹能穿透苹果，对苹果做功，具有能量。
动能
呼啸的海浪有时会冲坏海堤、推到房子；弹出去的玻璃球能把静止的球弹的远远的……这些现象说明了运动的物体有对其他物体做功的能力，也就是说运动的物体具有能量。
风吹动船帆使船航行，流动的空气具有能量。
探究新知
1.定义：物体由于运动而具有的能，叫做动能。
一切运动的物体都具有动能。
小鸟和飞机迎面相撞时，能量大到足以击落飞机，那么物体的动能大小跟哪些因素有关呢？
猜想：汽车速度越大，出事故时破坏就越严重；一辆汽车以同一速度运动，重载比空载时出事故更严重，因此动能的大小可能与物体的速度、质量等因素有关。
探究新知
物体动能的大小跟那些因素有关
实验方法：
质量一定，动能大小与速度的关系
质量一定，动能大小与质量的关系
(1)控制变量法
(2)转化法：
小球动能的大小不能直接显示,可以通过木块被撞击后移动距离的远近来反映,木块被推得越远,说明钢球对木块做的功越多,钢球的动能越说明小球的动能越大 。
实验探究
探究新知
实验步骤：
(1)探究动能大小与质量的关系
让 的钢球，先后从 高度滚下，观察钢球推动木块的距离。
不同质量
同一
结论： 物体的动能与物体的 有关， 越大，物体的动能越大。
运动速度
速度
从同一高度滚下是为保证小球到达平面的速度一样。
探究新知
让 钢球A，先后从斜面 高度滚下，观察钢球将木块推动的距离。
(2)探究动能大小与速度的关系
同一
不同
结论：物体的动能与物体的 有关， 越大，物体的动能越大。
运动速度
速度
运动物体的质量越大，速度越大，动能就越大。
探究新知
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。
实验结论：
用物理学的术语解释，为什么要对机动车的行驶速度进行限制？为什么在同样的道路上，不同车型的限制车速不同？
机动车的行驶速度越大,动能就越大,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, 速度相同,质量越大,动能越大,越不容易刹车,所以大型客车的限制速度比小型客车更小.
探究新知
物体的质量和它的速度都能影响物体的动能。请你研究小资料的数据，能不能看出：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。
探究新知
例题2.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汽车空载和满载时以相同速度前进： 时动能大.
⑤某同学慢跑和快跑： 时动能大.
满载
快跑
变大
减小
0
减小
典型例题
势能
1.重力势能：物体由于被举高而具有的能量叫做重力势能．
水滴石穿，表明位于高处的水具有能量。
从高空落下的陨石把地面砸出一个大坑.表明位于高处的陨石具有能量。
举高的重锤能具有重力势能，把木桩打入地下
物体具有的重力势能的多少跟什么因素有关呢？
问题
探究方法：
控制变量法
对比法
如图所示：(1)让同一重物从不同的高度降落砸在小桌子上;
(2)让质量不同的重物从相同的高度降落砸在小桌子上;
观察桌子腿陷入沙中的深度,来比较重物重力势能的大小。
猜想：
重力势能的大小跟物体被举高度和物体质量有关。
实验步骤：
转换法：通过小桌陷入沙子的深度来反映重力势能的大小。
探究新知
实验结论：
在质量一定时，物体被举得越高，重力势能越大。在高度一定时，物体的质量越大，重力势能越大。
2.弹性势能：物体由于发生弹性形变而具有的能叫作弹性势能。
发生弹性形变的物体产生的弹力可以做功，具有能量。
压弯的跳板具有弹性势能
拉弯的弓具有弹性势能
发生形变的网球拍具有弹性势能
探究新知
3.势能：重力势能和弹性势能统称为势能．
一切发生弹性形变的物体都具有弹性势能。
弹性势能的大小与弹性物体的弹性以及形变的程度有关；同一物体，弹性形变越大，弹性势能越大。
弓的形变越大,箭射得越远,弓具有的弹性势能越大.
弹簧压缩程度越大,砝码被弹起得越高.弹簧具有的弹性势能越大.
探究新知
例题3. 体育课上，同学们进行投掷铅球的练习。铅球在空中下落时，铅球的（ ）
A．重力势能变大 B．重力势能变小，速度变小
C．重力势能变大 D．重力势能变小，速度变大
D
典型例题
例题4. 下列物体中: ①卷紧的钟表发条；②扔在空中的橡皮；③被适当拉伸的弹簧；④充满气的气球。
具有弹性势能的是 （ ）
A. ①②③④　　　　 B. ①③④
C. 只有①　　　　 D. 只有①③
B
典型例题
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
探究新知
机械能及其转化
03
动能、重力势能和弹性势能统称为机械能。
一个物体可以既有动能，又有势能，如飞行中的飞机因为它在运动而具有动能，又因为它处于高空而具有势能，把这两种能量加在一起，就是它的机械能。
大量的事实说明,动能和势能可以相互转化.
飞行中的飞机
机械能
动能
势能
重力势能
弹性势能
探究新知
一.机械能
二.动能和势能的相互转化。
1.动能和重力势能的相互转化
观察滚摆的运动，讨论滚摆在运动过程中动能和重力势能是如何变化的？
2.滚摆旋转向上运动过程中，速度减小，动能减小；高度增大，重力势能增大，动能转化为重力势能。
1.滚摆旋转向下运动过程中，速度变大，动能增大；高度降低，重力势能减小。重力势能转化为动能
理想情况下,每次应上升到原来的高度, 因空气阻力,每次上升的高度都比上次低。
结论:动能和重力势能可以相互转化.
探究新知
想想做做
摆球的动能和重力势能的转化
如图所示，用细线把一个小球悬挂起来，将小球从位置B拉倒位置A，松开手释放小球，观察它在A→B→过程中高度和速度的变化，分析这一运动过程中动能和重力势能之间的转化。
探究新知
运动过程 A→B B B→C C
动能 增大 最大 减小 最小
势能 减小 最小 增大 最大
动能和势能的转化 势能转化为动能 动能转化为势能 将你的分析填入以下表格中
结论:动能和重力势能可以相互转化.
说明：理想情况下，A、C等高。但实际情况下，每次上升的高度都比上次要低。
(原因是存在空气阻力)
探究新知
用绳子把一个铁锁悬挂起来.把铁锁拿近自己的鼻子，稳定后松手,头不要动.铁锁向前摆去又摆回来.铁锁摆回时会碰到你的鼻子吗？会距离你的鼻子很远吗？
不会打到鼻子.因为铁锁拉到一定高度,具有的重力势能是一定的, 来回摆动的过程中,铁锁的动能和势能相互转化,在转化的过程中,铁锁的机械能的总量不会增加,铁锁上升的高度不会超过原来的高度,打不到鼻子上.
铁锁最终会停下来，铁锁的机械能去哪了？
想想做做
探究新知
物体的动能和重力势能相互转化是生活中常见的过程。 请你分析以下过程，你的动能和重力势能的相互转化.
骑自行车下陡坡是什么感觉？
游乐场的大型过山车,可让你充分感受上期下落的乐趣,体验重力势能和动能的转化
荡秋千时，那种时高时低、时快时慢的感觉如同在飞，你知道其中能量的转化过程吗？
探究新知
2.动能和弹性势能的相互转化。
(1)弓的弹性势能哪里去了？
拉开的弓把箭射出去 ,弓的弹性势能减小,箭的动能增大,弓的弹性势能转化为箭的动能.
(2) 弹簧门在推开以后为什么能自己关闭？
推开弹簧门的过程,动能转化为弹簧的弹性势能;弹簧门自动关闭的过程,弹簧的弹性势能转化为门的动能.
探究新知
3.动能、重力势能、弹性势能的相互转化
(1)动能和势能的相互转化，使撑杆跳高的运动员完成了助跑、撑杆、跨杆、落地的过程。
运动员助跑尽量增大动能,在起跳瞬间,使撑杆发生弹性形变,把自身的动能转化为撑杆的弹性势能.在撑杆恢复原状的过程中,撑杆的弹性势能转化成运动员的动能,动能又不断地转化为运动员的重力势能.在下落的过程中高度逐渐降低,速度越来越大,重力势能转化为动能。
探究新知
动能与势能之间转化例子很多
小球沿轨道从高处滚下
弯曲的跳板把人弹至高处
推出的铅球在空中运动
请分析上面运动过程物体的动能与势能之间是如何转化的
探究新知
蹦床运动
蹦床运动员从高处落下,随着高度降低,重力势能转化为动能,与蹦床接触后,床面发生弹性形变,运动员的动能转化成蹦床的弹性势能.当反弹时，蹦床的弹性势能转化为运动员的动能,随着高度上升,动能转化为重力势能.
（2）试分析蹦床运动中，能量的转化情况。
探究新知
例题5. 三峡大坝的高度可达185米，建造这么高的拦河坝，其目的是____________，使水的__________能储存起来，打开水闸，河水的_________能转化成_______能冲击水轮机发电。
提高水位
重力势
重力势
动
典型例题
例题6. 如图所示，一个物体在拉力F的作用下沿斜面向上匀速运动，在向上运动的过程中，下列说法正确的是（ ）
A、物体的动能不变，机械能不变
B、物体的重力势能增大，机械能增大
C、物体的重力势能转化为动能
D、物体的动能转化为重力势能
F
B
典型例题
水能和风能的利用
04
从能量的角度来看，自然界的流水和风都具有大量的机械能。
①水能的利用
修筑拦河坝提高上游水位，坝底装水轮机，发电机装在水轮机上面，它们的轴连接在一起，水轮机带动发电机发电。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。
水能发电站：将水的机械能转化成电能
探究新知
②风能的利用
单个风力发电机的输出功率较小，在风力资源丰富的地区，可以同时安装几百台风力发电机，组成“风车田”，连在一起供电。
风能发电站：将风的机械能转化成电能
风车田
探究新知
例题7 . 下列关于水能和风能的说法中，正确的是（ ）
A、流动的河水只有动能，没有重力势能
B、风只具有动能，不具有重力势能
C、利用水能和风能都可以做连续性的工作
D、水能和风能都不会污染环境
D
典型例题
结
思考
A
1.质量较大的鸽子与质量较小的燕子在空中飞行，如果它们的动能相等，那么( )
A.燕子比鸽子飞得快
B．鸽子比燕子飞得快
C．燕子与鸽子飞得一样快
D．两者速度大小无法比较
课堂练习
A
2.柚子树上有甲、乙、丙、丁四个柚子,甲和乙的质量都是1.5 kg;丙和丁的质量都是1.2 kg。它们的位置如图所示,则重力势能最大的是( 　 )
A.甲 B.乙
C.丙 D.丁
课堂练习
思考
C
3. 如图所示,运动员在射箭比赛时总是要把弓拉得很弯,其主要目的是( 　　)
A.增大箭的弹性势能
B.增大箭的动能
C.增大弓的弹性势能
D.使箭沿直线运动
课堂练习
4.两个相同的篮球，表面潮湿，从不同的高 度自由落至同一地面，留下的印迹如图所示，关于初始时篮球的重力势能，下列说法正确的是( )
A.落在a处的大 B.落在b处的大
C.两个一样大 D.无法比较大小
B
课堂练习
5.如图所示的四种运动中重力势能转化为动能的是(　　 )
D
6.下列现象中没有利用风能或水能做功的是（ ）
A.帆船在河水中逆流航行
B.风筝越飞越高
C.用太阳灶把水烧开
D.船在河中顺流而下
C
课堂练习
7. 蹦床运动逐渐进入了大众生活．下列有关对蹦床者的分析，正确的是(　 　)
A. 下落到与蹦床接触的瞬间时，动能最大
B. 被蹦床弹起的过程中，弹性势能转化为重力势能
C. 从接触蹦床到下落到最低处的过程中，弹性势能转化为动能
D. 在空中上升过程中，动能转化为重力势能
D
课堂练习
8.如图所示是小刚在中考体育测试中投掷铅球的过程示意图，铅球在 b 点离手，c点是铅球运动的最高点，d点是铅球运动的最低点，整个过程中，若不计空气阻力，下列说法错误的是(　　 )
A. 在 a 到 d 的过程中，铅球相对于地面是运动的
B. 在 b 到 d 的过程中，铅球的机械能先增加后减少
C. 在 c 到 d 的过程中，铅球的重力势能转化为动能
D. 在 a 到 b 的过程中，小刚对铅球做了功
B
课堂练习
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
能量
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
应用
转化
分类
机械能及其转化
水能和风能的利用
动能和弹性势能的相互转化
动能和重力势能的相互转化
动能、重力势能、弹性势能
机械能守恒
课堂小结
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