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第十二章 机械能和内能
12.1 机械能（第2课时）
（苏科2024版）九年级
上
01
教学目标
02
新知导入
03
新知讲解
05
典例分析
06
课堂练习
04
课堂小结
（苏科2024版）九年级
上
PART 1 教学目标
（苏科2024版）九年级
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01
教学目标
?1.通过弹簧被压缩/拉伸实验和物体从不同高度下落实验，学生能探究并定性认识弹性势能大小与物体形变程度的关系以及重力势能大小与物体质量和所处高度的关系，初步体会能量与相关因素的关联，培养科学探究的核心素养。
2.结合真实情境案例，学生能识别并区分动能、重力势能和弹性势能，理解这些能量形式在具体过程中可以相互转化，发展物理观念与应用实践的核心素养。
3.学生能感知在仅有重力或弹力做功的理想情况下，物体的动能和势能可以相互转化且转化过程中能量总量基本保持不变，初步建立能量不会凭空产生或消失的观念，形成基于证据的科学世界观这一核心素养。?
PART 2 新知导入
（苏科2024版）九年级
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02
新知导入
有一种玩具车，只要用手按住它往后拉一下，松手后它就能往前运动。
它运动的能量来自哪里?
这种玩具小车内部有一个类似弹簧的装置。在向后拉的过程中，该装置发生弹性形变；松手后，这个装置在恢复形变的过程中对小车做功，使小车运动。
PART 3 新知讲解
（苏科2024版）九年级
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03
新知讲解
1、现象探究：物体发生弹性形变与做功
【现象】运动员在射箭比赛时，拉弯的弓为什么能将箭射出？蹦床比赛中，运动员为什么可以 “跳” 这么高？
【分析】被拉弯的弓可以把箭射出去，弓对箭做了功；发生形变的蹦床把人弹起来，弹簧对人做了功。
【归纳】发生弹性形变的物体能对其他物体做功，表明它具有能量。
蹦床
射箭
一. 弹性势能
03
新知讲解
2、弹性势能概念
发生弹性形变的物体能对其他物体做功，表明它具有能量，这种能量叫作弹性势能。
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，发生形变的弓能将箭射出，具有能量。
03
新知讲解
用弹弓弹射“子弹”
发条带动钟表的齿轮和指针转动
左图中橡皮筋的形变越大，“子弹”被弹射得越远；中图中弹簧的形变越大，小车被弹得越远，右图中钟表的发条上得越紧，钟表走的时间越长；事实表明，弹性形变越大，物体的弹性势能就越大.
视频——《探究弹性势能大小的影响因素》
03
新知讲解
窗台上的花盆
山坡上的石头
枝头的苹果
1、以上事例中的物体正在做功吗？能做功吗？
2、能做功说明就此时具有能量，这种能量是动能吗？是弹性势能吗？
03
新知讲解
二. 重力势能
（1）现象探究：被举高的物体能做功。
【观察现象】
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。
03
新知讲解
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？
03
新知讲解
如图12-6所示，强夯机的重锤落下时能将地基打实；从山上滚落的石头会摧毁山下的建筑物。
大量事实表明，处在一定高度的物体具有做功的本领， 即具有能量。这种能量叫作重力势能。
(a) (b)
图12-6 高处的物体具有重力势能
03
新知讲解
实验探究：影响重力势能大小的因素
猜想：
重力势能的大小跟物体被举高度和物体质量有关。
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。
实验步骤：
探究方法：
控制变量法
对比法
转换法：通过小桌陷入沙子的深度来反映重力势能的大小。
03
新知讲解
动画演示——《探究影响重力势能大小实验方法》
03
新知讲解
如左图所示，让高处的重物自由下落，观察重物陷入沙中的深度。

1. 将同一重物分别从不同的高度由静止落下，比较重物陷入沙中的深度，你能得到什么结论？
结论： 物体的重力势能与物体的 有关， 越高，物体的重力势能越大。
所处的高度
高度
实验探究：影响重力势能大小的因素
03
新知讲解
2. 将质量不同的重物分别从同一高度由静止落下，比较重物陷入沙中的深度，你又能得到什么结论？
结论： 物体的重力势能与物体的 有关，
越大，物体的重力势能越大。
质量
质量
研究表明， 物体的重力势能与物体的质量和高度有关，质量越大、高度越高，重力势能越大。
实验探究：影响重力势能大小的因素
03
新知讲解
视频演示——《探究影响重力势能大小的因素》
03
新知讲解
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
一切处在一定高度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,都能对其他物体做功
比较动能和势能的异同
03
新知讲解
弹弓的弹性势能哪儿去了？
人的重力势能哪儿去了？

观察思考
03
新知讲解
三. 不同形式的能之间的相互转化
（一）动能和重力势能相互转化
单摆和滚摆：
位置从高到低时：_____能转化为___能。位置从低到高时：___能转化为______能。
重力势
动
动
重力势
03
新知讲解
三. 不同形式的能之间的相互转化
动能与弹性势能之间的相互转化
动能、重力势能、弹性势能之间的相互转化
03
新知讲解
动能
势能
重力势能
弹性势能
动能和势能统称为机械能
物体具有机械能的总量等于动能、势能两种能量之和
机械能
四. 机械能
03
新知讲解
1、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，但机械能的总和不变。或者说，机械能是守恒的。
人造地球卫星的轨道示意图
03
新知讲解
2、机械能不守恒
跳伞运动员匀速下落
发射的航天器
①跳伞运动员匀速下落
跳伞运动员匀速下落时，动能不变，重力势能减小，机械能减小，不守恒。
②发射的航天器
刚发射的航天器是加速上升的，动能变大，重力势能变大，机械能变大，不守恒。
PART 4 课堂小结
（苏科2024版）九年级
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04
课堂小结
①定义：物体由于发生弹性形变而具有的能量。
②影响因素：弹性形变越大，物体的弹性势能越大。
①定义：处在一定高度的物体具有做功的本领，即具有能量。这种能量叫作重力势能。
②影响因素：质量越大、高度越高，重力势能越大。
①机械能：动能和势能统称为机械能。
②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，但机械能的总和不变。或者说，机械能是守恒的。
机械能
及其转化
重力势能
机械能
弹性势能
PART 5 典例分析
05
典例分析
例1．下列物体中：①拧紧的钟表发条；②扔在空中的橡皮；③被拉伸的弹簧；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
【答案】B
【详解】①拧紧的钟表发条发生了弹性形变，故具有弹性势能；
②扔在空中的橡皮，有速度和高度，所以具有动能和势能；
③被拉伸的弹簧发生了弹性形变，故具有弹性势能；
④充满气的气球发生了弹性形变，故具有弹性势能；
故选B。
B
05
典例分析
例2．下列物体中，只具有动能的是_________；只具有重力势能的是_________；只具有弹性势能的是_________；既具有动能又具有势能的是_________。（均选填序号）
①水平地面上行驶的汽车?????②被拉长的橡皮筋?????③空中飞翔的鸽子
④水平草地上滚动的足球?????⑤从斜坡上滚下的石头?????⑥矗立在山上的巨石
①④
⑥
②
③⑤
05
典例分析
【答案】 ①④ ⑥ ② ③⑤
【详解】[1]动能是指物体由于运动而具有的能；重力势能是指物体处于某一高度时所具有的势能；弹性势能是指物体由于发生弹性形变而具有的势能。①水平地面上行驶的汽车具有速度，即具有动能；④水平草地上滚动的足球，具有速度，即具有动能，因此只具有动能的是①④。
[2]⑥矗立在山上的巨石具有一定高度，即具有重力势能，因此只具有重力势能的是⑥。
[3]②被拉长的橡皮筋发生了弹性形变，即具有弹性势能，因此只具有弹性势能的是②。
[4]③空中飞翔的鸽子具有速度又具有一定高度，所以具有动能和重力势能；⑤从斜坡上滚下的石头具有速度又具有一定高度，所以具有动能和重力势能，因此既具有动能又具有势能的是③⑤。
05
典例分析
例3．关于动能和势能，下列说法正确的是（? ???）
A．物体没有做功，它一定不具有能
B．位置高的物体，它的势能一定大
C．质量大、速度大的物体动能一定大
D．弹簧一定具有弹性势能
C
【答案】C
【详解】A．物体只要能够做功，它就具有能量，并不一定正在做功，故A错误；
B．重力势能的大小不但和物体的高度有关，还与物体的质量有关，故B错误；
C．物体的质量大、速度大，它的动能一定大，故C正确；
D．弹簧只有发生弹性形变时才具有弹性势能，故D错误．
05
典例分析
例4．在巴黎奥运会女子双人3米跳板决赛中，中国选手昌雅妮和陈艺文成功夺冠。如图所示，两位运动员离开跳板后跃起的过程中，若忽略空气阻力，则她们的动能_________，重力势能_________，机械能_________。（均选填“增大”“减小”或“不变”）
增大
减小
不变
05
典例分析
【答案】 减小 增大 不变
【详解】[1]动能的大小与物体的质量和速度有关。两位运动员离开跳板后跃起的过程中，因为在上升过程中受到重力作用，重力方向竖直向下，与运动方向相反，做减速运动，速度减小，而质量不变，所以动能减小。
[2]重力势能的大小与物体的质量和高度有关。运动员在跃起过程中，质量不变，高度不断增大，所以重力势能增大。
[3]机械能是动能与势能（包括重力势能和弹性势能等，本题中只有重力势能）的总和。由于忽略空气阻力，在整个过程中只有动能和重力势能之间的相互转化，没有机械能与其他形式能量的转化，机械能不变。
05
典例分析
例5．在探究“重力势能的大小与哪些因素有关 ”的实验中，重物 A、B、C 的质量关系为mA=mB＜mC ，木桩相同。木桩和重物位置如图甲所示。重物静止释放后，木桩被 打击陷入沙中的情形如图乙所示，重物 B、C 将木桩打入沙中的深度相同。
(1)重物自由下落打击木桩，通过观察木桩陷入沙中的深度判断______（填“重物 ” 或“木桩 ”）的重力势能大小，这种方法在物理学中属于______（填“转换法 ”或“控制变量法 ”）。
(2)比较________两个重物将木桩打入沙中的深度，可得出的结论是：物体的质量一定时，下落高度越高，重力势能越大。
(3)我们 ________（填“能 ”或“不能 ”） 比较出甲图中重物 B、C 的
重力势能的大小。
(4)某组同学在探究时为了显示重力势能的大小， 甲同学用橡皮泥代替
沙子，乙同学用海绵代替沙子，你认为 ________（填“ 甲 ” 或“ 乙 ”）
同学的做法更合适。
重物
转换法
AB
能
甲
05
典例分析
【答案】(1) 重物 转换法
(2)A、B
(3)能
(4)甲
【详解】（1）[1][2]本实验是通过观察木桩陷入沙中的深浅来判断影响重物的重力势能大小的因素，让重物自由下落打击木桩，因重力势能的大小无法直接观察到，通过观察木桩陷入沙中的深度判断重物的重力势能大小，这种方法在物理学中属于转换法。
（2）探究重力势能的大小和重物下落高度的关系，根据控制变量法可知应控制物体的质量一定，改变物体下落的高度； 由题意和图甲可知，重物A、B的质量相等，重物B的高度大于重物A的高度，由图乙可知，重物B撞击木桩陷入沙中的深度大于重物A撞击木桩陷入沙中的深度，所以可得出的结论：物体的质量一定时，高度越高，物体的重力势能就越大。
（3）由题意和图示可知，虽然重物B、C下落的高度不同，质量也不同，但是重物将木桩打入沙中的深度相同，结合转换法可知甲图中重物B、C的重力势能是相等的，即能比较重物B、C的重力势能的大小。
（4）本实验是通过观察木桩陷入沙中的深浅来判断影响重物的重力势能大小的因素，因重力势能的大小无法直接观察到，所以采用的是转换法，橡皮泥形变不能恢复，便于前后进行比较，而海绵会部分恢复原状不能保持最大形变，故更合适的是甲的方法。
PART 6 课堂练习
（苏科2024版）九年级
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06
课堂练习
1．飞行的子弹能击穿靶子是因为子弹具有_________能；教室墙壁上挂着的空调具有_________能； 拉弯的弓能将箭射出是由于拉弯的弓具有_________能。
动
重力势
弹性势
06
课堂练习
2．小明用图示装置“探究重力势能大小与质量的关系”，下列说法正确的是（　　）
A．实验中研究的是三脚小桌的重力势能
B．应让同一木块从不同高度由静止下落
C．让质量不同的木块从不同高度由静止下落
D．用小桌下陷的深度反映木块重力势能大小
D
06
课堂练习
3．如图是小朋友玩蹦蹦床的情景，小孩在空中上升的过程中动能 _________（选填“增加”、“减少”或“不变”）。落到蹦蹦床后下降到最低点时小孩的重力势能_________（选填“最大”、“最小”或“为零”），蹦蹦床的_________能最大。
减少
最小
弹性势
06
课堂练习
4．如图所示，小明沿滑道从顶端匀速下滑的过程中，小明的（　　）??
A．重力势能减小，机械能减小
B．动能不变，机械能不变
C．重力势能减小，动能增大
D．重力势能不变，机械能减小
A
06
课堂练习
5．2025年4月24日，搭载神舟二十号载人飞船的长征二号运载火箭成功将三名航天员送入中国空间站。关于神舟二十号飞船加速升空的过程，下列说法正确的是（　　）
A．动能增加，重力势能不变，机械能增加
B．动能增加，重力势能增加，机械能增加
C．动能不变，重力势能减小，机械能减小
D．动能减小，重力势能增加，机械能不变
B
06
课堂练习
6．如图所示，摆球由A点静止释放，经过最低点O到达B点，A、B两点等高。下列说法中正确的是（　　）
A．从A点到B点的过程中，摆球的机械能先增大后减小
B．在B点时，摆球的动能最大
C．在O点时，摆球的重力势能最大
D．从A点到O点，摆球的动能增加
D
06
课堂练习
7. 如图所示，光滑水平桌面上的弹性小球被弹出后，经过A点和B点后落到地面，又被多次弹起，图中虚线为小球的运动轨迹。下列有关小球的运动，描述正确的是（　　）
A．小球从A点运动到B点的过程中机械能不断减少
B．小球反弹经过D点时动能为零
C．若将弹性小球表面涂黑，则会
在C、F两点留下等大的黑色圆斑
D．小球经过E点的机械能大于经过
G点的机械能
D
06
课堂练习
8、 在做“探究物体的重力势能与哪些因素有关”的实验时，三个完全相同的木桩被从正上方由静止释放的铁块撞击后，陷人沙坑中的情况如右图所示。
（1）在此实验中我们是通过___________________来比较各个铁块重力势能的大小。
（2）若A．B两个块质量相同，则两个铁块下落的高度hA_____hB（选填“大于”“小于”或“等于”）；
（3）若B．C两个铁块下落的高度相同，则两个铁块的质
量mB_____mC（选填“大于”“小于”或“等于”）。
（4）本实验可得出的结论是物体的重力势能的大小与物体
的_____和_____有关。
木桩打入沙坑中的深度
小于
大于
质量
高度
Thanks!
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（苏科2024版）九年级
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