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第十二章 机械能和内能
12.1　第2课时　动能和势能的转化
初中物理苏科版（2024）九年级上册
1.进一步理解和巩固动能、重力势能和弹性势能的概念及影响因素。
2.通过观察和实验，认识并理解动能和势能的转化过程。
3.能解释一些有关动能、重力势能、弹性势能之间相互转化的简单的物理现象。
重难点
重点
学习目标
许多人都有荡秋千的经历。如图所示，在秋千摆动的过程中，人距离地面的高度不断变化，同时速度也不断变化。也就是说，人的重力势能和动能都在不断变化。
情景引入
如图所示，将摆球从点A由静止释放，观察摆球的高度和速度是怎样变化的。
做一做
知识点 1　动能和重力势能的相互转化
探究新知
1.摆球由点A向点O'运动的过程中，它的速度怎样变化？动能怎样变化？重力势能怎样变化
2.摆球到达最低点O'时，它的动能是否达到最大？重力势能呢？
摆球从点A向下摆动至O'点位置的过程中，它的速度逐渐增大，动能逐渐增大，重力势能逐渐减小。
摆球到达最低点O'时，它的动能最大，重力势能最小。
说一说
3.摆球由点O向点B运动的过程中，它的速度怎样变化？它的动能转化为什么能？当到达最高点B时，它的动能是否为零？重力势能是否为最大？
摆球由点O'向点B运动的过程中，它的速度逐渐减小，重力势能逐渐增大，当达到最高点B时，它的动能为0，重力势能小于A位置时的重力势能。
大量事实说明，动能和势能可以相互转化。
总结归纳
(a)游乐场的过山车
(b)落地后又弹起的皮球
(c)撑竿跳高的运动员
摆向低处时，重力势能转化为动能；
摆向高处时，动能转化为重力势能。
能量转化
如图所示，是某轻轨车站的设计图。列车进站时爬坡，速度减小，高度增大，将动能转化为重力势能储存起来；出站时下坡，高度降低，速度增大，再将储存的重力势能转化为动能。这样就可以将原本需要通过刹车消耗的动能利用起来，起到节约能源的作用。
轻轨站台设计
机械能转化的应用
人造地球卫星环绕地球做椭圆形运动，当卫星从远地点向近地点运动时，势能转化为动能，速度增大，动能增大，势能减小；当卫星从近地点向远地点运动时，动能转化为势能，速度减小，动能减小，势能增加。
人造地球卫星
知识点 2　机械能及机械能守恒
1.物体的动能和势能统称为机械能(机械能=动能+势能)。
2.动能和势能是机械能的两种表现形式。
3.物体可以既具有动能又具有势能(例如，在天空中飞行的飞机)，也可以只具有动能或只具有势能(例如，在水平地面上行驶的汽车只具有动能，吊在天花板上的灯只具有重力势能)。
探究新知
特别提醒
机械能守恒
当物体只发生动能和势能的相互转化，没有发生其他能量的转化时，机械能的总量将保持不变，即机械能守恒。此时，只要其中一种能量减少，另一种能量就会增加。
海洋中有着丰富的机械能，它可以通过不同的形式表现出来，如 、
、 等。
海浪
海流
潮汐
知识点 3　海洋中的机械能
海浪能
海洋中波涛汹涌，蕴藏着巨大能量。海浪能把几十吨的石头推走，能使万吨巨轮颠簸摇晃。海啸—一种灾难性的海浪，能把轮船冲上陆地，甚至能冲毁岸上的建筑物。据科学家估测，在1km 的海面上，海浪能的功率可达2.0×105kW。如果能对其进行有效的开发和利用，将可以获得非常可观的能量。
海流能
海水受风力、海底地形等影响，沿一定方向大规模流动，这种现象称为海流。科学家们设想，可以利用海流的动力推动水轮发电机发电。据估测，如果世界大洋中的海流都能被用来发电，其发电功率可达5×109kW。
潮汐能
由于太阳和月球的引力作用，海面会出现周期性涨落，这种现象称为海洋潮汐。海水一涨一落，水位差可达十几米。为了利用潮汐的机械能，人们在海湾或河口建筑拦水堤坝，形成水库，并在坝下设置装有水轮机的泄水闸。当海面涨落时，海水流经泄水闸，带动发电机发电。
位于浙江省温岭市的江厦潮汐电站，是我国最大的潮汐电站，也是世界第四大潮汐电站，如图所示。
1.为了震慑分裂者,中国空军开始了“飞没有飞过的航线,到没有到过的区域”的高强度作战训练。如图所示是空中加油机正在给匀速水平飞行的战斗机实施空中加油训练,在加油的过程中,这架战斗机的 ( )
A.动能不变,势能不变,机械能不变
B.动能不变,势能减少,机械能减少
C.动能减少,势能减少,机械能减少
D.动能增加,势能增加,机械能增加
D
课堂练习
解析：在加油的过程中,这架战斗机匀速水平运动,质量增加,
速度不变,动能增加,高度不变,重力势能增加,机械能等于动能
与势能的总和,所以机械能增加,故D正确。
2.投掷实心球是初中重要体育项目,关于投掷实心球过程中(不计空气阻力)包含的物理知识下列说法正确的是( )
A.球在空中飞行过程中,没有力对球做功
B.球在落地过程中,动能转化为重力势能
C.球飞行到最高点时,其动能恰好为零
D.球在空中飞行的过程中,其机械能总量不变
D
解析：实心球在空中飞行过程中,在重力的方向上移动了距离,因此重力做功,A错误;实心球落地的过程中,质量不变,高度降低,速度增大,动能增大,重力势能减小,所以重力势能转化为动能,B错误;实心球在空中做曲线运动,在最高点时,在水平方向上有速度,动能不为零,故C错误;实心球在运动过程中不计空气阻力,无能量损失,因此机械能总量不变,故D正确。
3.如图所示,从空中落下的排球先后在草地和水泥地面上弹起,你认为
排球运动的轨迹最有可能的是( )
A
A
B
C
D
解析：从空中落下的排球先后在草地和水泥地面上弹起,由于草地松软,撞击时损失的机械能较多,弹起的最大高度比原来的高度降低较多;当第二次从水泥地面上弹起时,水泥地面坚硬,撞击损失的机械能较少,弹起的最大高度比上一次弹起的最大高度降低较少,但一定比在草地上弹起的最大高度要低。
动能和势能能够相互转化
机械能守恒 ：当只有动能和势能互相转化时，机械能总量不变。
课堂小结
感谢观看

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