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第十章 机械能、内能及其转化
第一节 机械能
学习目标-新课导入-新知探究-课堂小结-课堂训练
北师版-物理-九年级上册
学习目标
1.知道动能、势能和机械能的概念。
2.在探究实验中理解影响动能、势能的因素。
3.用能量的初步知识理解分析简单的实际问题。
4.能通过实验或实例，认识物体的动能和势能可以相互转化。能解
释与机械能转化有关的现象。
【重点】探究动能和势能的影响因素。
【难点】解释有关动能和势能相互转化的简单物理现象。
新课导入
视频中，谁对帆船做了功 谁对石头做了功 谁对木块做了功
风推帆船运动，风对帆船做了功。
流水推石头运动，流水对石头做了功。
滚动的钢球推木块运动，滚动的钢球对木块做了功。
风、流水、滚动的钢球都具有能。
新课导入
如果风吹来时，海面上没有帆船，那风是否还具有能量？
如果河流中没有石块，那水流是否还具有能量？
如果钢球的前方没有木块，那它是否还具有能量？
它们有做功的能力，它们仍具有能。
新课导入
新知探究
1.定义：如果物体能对外做功，我们就说这个物体具有能量，简称能。
2.物体能够做的功越多，它具有的能量就越多。
3.单位：焦耳（J），简称焦。
一、能量
知识点一 动能
新知探究
使风车转动的风 流动的水 行驶的汽车 奔跑的骏马
它们都在运动，它们都具有能。
知识点一 动能
新知探究
定义：物体由于运动而具有的能，叫作动能。
一切运动的物体都具有动能。
流水能够冲走竹筏，说明流水能够做功，具有动能。
运动的子弹击穿靶心，子弹能够做功，表示子弹具有动能。
知识点一 动能
二、动能
新知探究
猜想：动能的大小可能与物体运动速度、物体质量有关。
设计实验
实验方法：控制变量法
通过被撞物体运动的距离。
思考：如何比较动能的大小呢？
知识点一 动能
三、探究影响动能大小的因素
新知探究
1、让钢球A分别从不同的高度由静止开始滚下，钢球运动到水平面时的快慢一样吗？哪次物体B被撞得远？
实验过程：
知识点一 动能
新知探究
实验结论
实验表明钢球从高处滑下，高度h越高，钢球运动到水平面时速度越_____(快、慢)，物体B被撞得越远。所以，质量相同时，钢球的速度越大，动能越 ______。
快
大
知识点一 动能
新知探究
2. 改变钢球的质量，让不同的钢球从同一高度由静止开始滚下，哪个钢球把物体B撞得远？
知识点一 动能
新知探究
实验表明，速度相同时，质量越_______的钢球能将物体B 撞得越远 。所以，钢球的速度相同时，质量越大，动能越 ________。
大
大
实验结论
知识点一 动能
新知探究
（1）物体动能的大小与物体的质量和运动速度有关。
影响动能大小的因素
（2）物体的质量相等，运动速度越大，动能越大。
（3）运动速度相等的物体，质量越大，动能越大。
知识点一 动能
新知探究
一、重力势能
如图打桩机在工作时，先把重锤高高举起，重锤落下，可以把桩打入地里，重锤对桩做了功，这说明高处的重锤具有能量。
定义：受到重力作用的物体被举高后具有的能，叫作重力势能。
知识点二 势能
新知探究
探究：影响重力势能大小的因素
（1）探究重力势能与质量的关系
结论：
高度相同时，物体的质量越大，物体的重力势能越大。
知识点二 势能
新知探究
（2）探究重力势能与高度的关系
结论：
质量相同时，物体高度越大，物体的重力势能越大。
知识点二 势能
新知探究
实验表明：
（1）物体重力势能的大小与物体的质量和所处位置的高度有关。
（2）物体所处位置一定，质量越大，重力势能越大。
（3）物体质量一定，所处位置越高，重力势能越大。
知识点二 势能
新知探究
1.定义：具有弹性的物体发生弹性形变能对外做功，即具有能，
这种能叫作弹性势能。
2.影响因素：同一弹性物体的弹性形变越大，它的弹性势能就越大。
（在弹性限度内）
3.重力势能和弹性势能统称为势能。
二、弹性势能
知识点二 势能
新知探究
发生形变的物体在恢复形变时可以做功，因此具有能量。例如，发生形变的网球拍能将网球弹出，具有能量。
发生形变的网球拍具有弹性势能。
知识点二 势能
新知探究
想一想:拉长的弹弓具有的能量是怎样产生的呢？
被拉长的橡皮筋可以把石子射出去，橡皮筋能够对外做功，说明它们具有能量。
知识点二 势能
新知探究
飞行中的飞机具有什么能？跳水运动员具有什么能？
总结：1.动能、势能统称为机械能。
2.物体具有机械能的总量等于动能、势能两种能量之和。
一、机械能
知识点三 机械能及其转化
新知探究
请同学们观察滚摆高度变化时转动速度的变化，分析滚摆下降和上升过程中，动能和重力势能的变化。
结论：
动能和重力势能之间能相互转化。
二、机械能转化
知识点三 机械能及其转化
新知探究
请分析单摆从A点到B点再到C点能量的转化过程
A
B
C
知识点三 机械能及其转化
新知探究
将用细线悬挂的小球从A点由静止释放，小球经过最低点B后上升至C点。小球从A点向B点运动的过程中，小球的高度降低，速度增大，它的重力势能减少，而动能增加。小球从B点向C点运动的过程中，动能减少，重力势能增加。
A
B
C
知识点三 机械能及其转化
新知探究
大量实验表明：物体的动能和势能之间是可以相互转化的。在只有动能和势能相互转化的过程中，机械能的总量保持不变，即机械能是守恒的。
知识点三 机械能及其转化
课堂小结
机械能、内能及其转化
势能：
动能：
弹性势能：
重力势能：
物体动能的大小与物体的质量和运动速度
大小有关。物体的质量越大，运动速度越大，
它的动能就越大
物体重力势能的大小与物体的质量和所处位置
的高度有关。物体的质量越大，所处位置越高，
物体的重力势能就越大
同一弹性物体的弹性形变越大，它的弹性势能就越大
课堂训练
1.讨论并回答下列问题。
（1）体育课上同学将篮球传给你，篮球低速飞过来和高速飞过来，接住篮球时你身体的感觉会有什么不同？这是为什么？
（2）你从楼下走过时，看见楼上阳台边缘放着一些花盆，花盆放得很靠外，会使你感到危险。而当这些花盆放在路旁地面上时，就不会使你感到危险。这是为什么？
（3）弹弓的橡皮条被拉伸的弹性形变越大，弹丸被射得就越远。这是为什么？
课堂训练
（1）篮球低速飞过来，接住篮球时，篮球对你的冲击力较小，高速飞过来接住篮球时对你的冲击力较大，手臂可能会更疼痛。因为物体运动速度越大，动能越大。
（2）楼上阳台边缘的花盆具有重力势能，掉下时重力势能转化为动能，会对人产生危险，放在路旁地面上的花盆没有重力势能，对人没有危险。
（3）弹性形变越大说明弹弓的弹性势能越大，弹丸被射出去后的动能就越大。
课堂训练
2.下列现象或过程中，动能和势能是如何变化的？
（1）骑自行车下坡，不蹬脚踏板，车速却越来越大。
（2）跳水运动员从起跳到落入水中的过程。
（3）撑竿跳运动员从开始撑竿到越杆的过程。
（1）重力势能转化为动能。
（2）起跳时，跳板的弹性势能转化为运动员的动能，动能再转化为重力势能；下降过程人的重力势能转化为动能。。
（3）开始撑竿时，动能转化为弹性势能，撑竿恢复时，弹性势能转化为动能，运动员上升时，动能转化为重力势能，运动员下落时，重力势能转化为动能。
课堂训练
BC
3.图10.1-11所示是一种蹦极游戏的情景，游戏者将一根有弹性的绳子一端系在身上，另一端固定在跳台上。图中a点是弹性绳自然下垂时绳下端的位置，b点是游戏者到达最低点时绳下端的位置。在游戏者由静止离开跳台到降至最低点的过程中，下列说法正确的是（ ）
A.游戏者的动能一直在增加
B.游戏者的重力势能一直在减少
C.弹性绳下端到b点时，游戏者的动能为零
D.弹性绳下端从a点运动到b点的过程中，弹性绳的弹性
势能先增大后减小
课堂训练
4.乒乓球从高处自由下落，经地板反弹后再跳起的最大高度总小于原来下落时的高度，这是为什么？怎样抛出乒乓球，才能使它弹跳到高于抛出时的位置？先动手做一做，再用能量转化的观点加以说明。
（1）因为乒乓球在下落的过程中和碰撞过程中，需要克服空气摩擦阻力来做功和能量损耗，消耗掉一部分能量，所以乒乓球从高处自由下落，经地板反弹后再跳起的最大高度总低于原来下落时的高度；
（2）用力向下打乒乓球，就给了乒乓球一个初速度，也就有了初动能，在碰撞过程中会有能量的损失，但如果你给的初动能大于这个能量损失，即能量补给大于能量损失，那么球弹到原先高度时（这时重力势能与下落时是相同的），球仍具有能量，所以还会向上运动，弹到高出原来的高度。

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