2025-2026學(xué)年浙教版科學(xué)九年級(jí)上冊上課課件 第3章 第2節(jié) 機(jī)械能

第3章

能量的轉(zhuǎn)化與守恒第2節(jié)

機(jī)械能學(xué)習(xí)目標(biāo)1.會(huì)識(shí)別動(dòng)能、重力勢能和彈性勢能。2.知道決定物體的動(dòng)能、重力勢能和彈性勢能的因素并能判斷其變化。3.初步學(xué)會(huì)用控制變量法探究物體動(dòng)能、重力勢能和彈性勢能的大小的方法。4.理解動(dòng)能與勢能的相互轉(zhuǎn)化。5.描述機(jī)械能守恒的含義，能利用機(jī)械能守恒解釋簡單的現(xiàn)象。知識(shí)點(diǎn)1

動(dòng)能1.現(xiàn)象探究：運(yùn)動(dòng)的物體具有能量現(xiàn)象風(fēng)吹著帆船移動(dòng)河水把沙子沖走子彈射穿雞蛋圖示分析風(fēng)在流動(dòng)，促使帆船移動(dòng)河水在流動(dòng)，促使沙子移動(dòng)子彈在運(yùn)動(dòng)，促使雞蛋破裂歸納運(yùn)動(dòng)的物體具有能量3.教材第77頁活動(dòng)：探究影響動(dòng)能大小的因素提出問題物體的動(dòng)能跟哪些因素有關(guān)？猜想與假設(shè)（1）“十次車禍九次快”，猜想動(dòng)能可能與物體的運(yùn)動(dòng)速度有關(guān);（2）同樣速度的自行車和汽車，碰到行人后造成的傷害不同，猜想動(dòng)能可能與物體的質(zhì)量有關(guān)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)與制訂計(jì)劃2.動(dòng)能的概念：物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能量叫做動(dòng)能。一切做機(jī)械運(yùn)動(dòng)的物體都具有動(dòng)能。進(jìn)行實(shí)驗(yàn)甲乙丙丁分析與論證（1）同一鋼球從不同高度處滾下，鋼球碰撞木塊時(shí)的速度不同。高度越高，鋼球碰撞木塊時(shí)速度越大，木塊被推得越遠(yuǎn)，說明物體的動(dòng)能與物體的速度有關(guān);（2）不同鋼球從同一高度處滾下，鋼球碰撞木塊時(shí)的速度相同。質(zhì)量大的鋼球?qū)⒛緣K推得遠(yuǎn)，說明物體的動(dòng)能與物體的質(zhì)量有關(guān)實(shí)驗(yàn)結(jié)論物體的動(dòng)能與物體的質(zhì)量和運(yùn)動(dòng)速度有關(guān)。質(zhì)量相同的物體，運(yùn)動(dòng)速度越大，動(dòng)能越大；運(yùn)動(dòng)速度相同的物體，質(zhì)量越大，動(dòng)能越大一切運(yùn)動(dòng)的物體都具有動(dòng)能，物體的動(dòng)能由物體的質(zhì)量和運(yùn)動(dòng)速度決定，在討論物體動(dòng)能大小時(shí)，必須同時(shí)分析兩個(gè)因素（即運(yùn)用控制變量法來研究）。例如，一顆子彈的速度大于火車的速度，但子彈的動(dòng)能不一定比火車的動(dòng)能大，因?yàn)樽訌椀馁|(zhì)量比火車的質(zhì)量小得多；也不能因?yàn)榛疖嚨馁|(zhì)量比子彈的質(zhì)量大得多，就認(rèn)為火車的動(dòng)能一定比子彈的動(dòng)能大，例如當(dāng)火車的速度為零時(shí)動(dòng)能為零，其動(dòng)能一定比飛行的子彈小。特別提醒典例1

用如圖的裝置探究動(dòng)能大小與哪些因素有關(guān)。讓小車從斜面頂部由靜止開始下滑，撞擊置于水平面上的木塊。（1）

實(shí)驗(yàn)時(shí)用木塊被撞擊后移動(dòng)的______來反映小車動(dòng)能的大小。距離（2）

讓裝有鉤碼的小車和未裝鉤碼的小車分別從斜面頂部由靜止開始下滑，小車運(yùn)動(dòng)到水平面上時(shí)的速度大小______（選填“相等”或“不等”），裝有鉤碼的小車將木塊推得較遠(yuǎn)，這說明動(dòng)能的大小與物體的______有關(guān)。相等質(zhì)量知識(shí)點(diǎn)2

勢能1.現(xiàn)象探究：處于高處的物體具有能量現(xiàn)象地球上的隕石坑水滴石穿鉛球砸出沙坑圖示分析隕石落下前相對地面有一定高度水滴落下前相對石頭有一定高度鉛球落地前相對地面有一定高度歸納處于高處的物體具有能量說明

判斷一個(gè)物體是否具有重力勢能，關(guān)鍵是看此物體相對于某一個(gè)平面有沒有被舉高，即相對于此平面有沒有一定的高度。若有，則物體具有重力勢能；若沒有，則物體不具有重力勢能。2.重力勢能的概念：物體由于被舉高而具有的能量叫做重力勢能。在沒有特別指明的情況下，“高度”一般是相對于地面而言的，在初中階段通常認(rèn)為地面上的物體具有的重力勢能為零。3.教材第78頁活動(dòng)：探究影響重力勢能大小的因素提出問題重力勢能的大小與哪些因素有關(guān)？猜想與假設(shè)（1）生活中，手機(jī)從幾厘米的高度跌落，一般不會(huì)損壞，但從幾米的高度跌落，一般會(huì)受到較嚴(yán)重的損壞，由此猜想，重力勢能的大小可能與高度有關(guān)；（2）下冰雹時(shí)，重雹比輕雹造成的危害大得多，由此猜想，重力勢能的大小可能與物體的質(zhì)量有關(guān)實(shí)驗(yàn)裝置及原理金屬小球的重力勢能用被金屬小球所撞出的沙坑的深度和大小來表示，撞出的沙坑越深越大，表明金屬小球具有的重力勢能越大（轉(zhuǎn)化法）實(shí)驗(yàn)過程實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析現(xiàn)象得出結(jié)論典例2

為探究影響重力勢能大小的因素，小剛用兩種規(guī)格的四個(gè)鉛球在平整的沙地上方從靜止開始釋放（如圖所示），請根據(jù)小剛設(shè)計(jì)的甲、乙、丙、丁四個(gè)實(shí)驗(yàn)，回答：（1）

我們通過觀察沙地中的什么現(xiàn)象，來判斷實(shí)驗(yàn)中鉛球的重力勢能大?。楷F(xiàn)象是____________________。沙地的凹陷程度不同[解析]

重力勢能的大小無法直接觀察到，需采用轉(zhuǎn)換法，通過比較不同鉛球使沙地凹陷的程度來判斷重力勢能的大小。（2）

四個(gè)實(shí)驗(yàn)中能探究重力勢能的大小與質(zhì)量關(guān)系的是____實(shí)驗(yàn)和____實(shí)驗(yàn)。甲丙[解析]

甲、丙兩實(shí)驗(yàn)中，鉛球的高度相同，質(zhì)量不相同，因此能探究重力勢能的大小與質(zhì)量的關(guān)系。（3）

四個(gè)實(shí)驗(yàn)中能探究重力勢能的大小與高度關(guān)系的是____實(shí)驗(yàn)和____________實(shí)驗(yàn)。甲

乙（或丙?。解析]

甲、乙（或丙、?。﹥蓪?shí)驗(yàn)中，鉛球的質(zhì)量相同，高度不相同，因此能探究重力勢能的大小與高度的關(guān)系。4.彈性勢能現(xiàn)象探究

射箭運(yùn)動(dòng)員把弓拉彎的過程中，給弓儲(chǔ)存了能量，而且弓的形變越大，箭就射得越遠(yuǎn)網(wǎng)球拍擊打網(wǎng)球時(shí)，網(wǎng)球拍發(fā)生形變，儲(chǔ)存了能量，且網(wǎng)球拍擊打網(wǎng)球越用力，網(wǎng)球拍形變就越大，網(wǎng)球就會(huì)飛得越遠(yuǎn)定義物體由于發(fā)生彈性形變而具有的能量叫做彈性勢能影響彈性勢能大小的因素

彈性勢能的大小與物體彈性形變的大小有關(guān)。物體的彈性形變越大，彈性勢能就越大判斷物體是否具有彈性勢能的方法一個(gè)物體是否具有彈性勢能，關(guān)鍵看該物體是否發(fā)生了彈性形變，若發(fā)生了，則該物體具有彈性勢能；若沒發(fā)生，則無彈性勢能特別提醒（1）不是所有發(fā)生形變的物體都具有彈性勢能：橡皮泥發(fā)生形變就不具有彈性勢能，因?yàn)樗l(fā)生形變后不能恢復(fù)原狀，屬于塑性形變。（2）具有彈性的物體不一定具有彈性勢能：若彈簧被拉伸，超出彈性限度，不能恢復(fù)原狀，此時(shí)彈簧就不具有彈性勢能。典例3

下列物體一定具有彈性勢能的是(

)BA.彈簧

B.收緊的鐘表發(fā)條

C.被壓扁的橡皮泥

D.橡皮筋

知識(shí)點(diǎn)3

動(dòng)能和勢能的轉(zhuǎn)化

重點(diǎn)1.教材第79頁活動(dòng)：探究動(dòng)能和重力勢能的相互轉(zhuǎn)化

單擺實(shí)驗(yàn)滾擺實(shí)驗(yàn)高處滾下的小球在軌道上運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)圖示

單擺實(shí)驗(yàn)滾擺實(shí)驗(yàn)高處滾下的小球在軌道上運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

單擺實(shí)驗(yàn)滾擺實(shí)驗(yàn)高處滾下的小球在軌道上運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)?zāi)芰哭D(zhuǎn)化分析下降階段：滾擺高度降低，重力勢能減小，速度變大，動(dòng)能增大，重力勢能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能；上升階段：滾擺高度升高，重力勢能增大，速度變小，動(dòng)能減小，動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢能探究歸納在一定條件下，動(dòng)能和重力勢能可以相互轉(zhuǎn)化

分析論證研究的過程球的速度球的動(dòng)能彈簧片的形變程度彈簧片的彈性勢能能的轉(zhuǎn)化木球壓彎彈簧片不斷減小，直至為零不斷減小，直至為零由小變大不斷增大動(dòng)能轉(zhuǎn)化為彈性勢能彈簧片把木球彈回由零不斷增大由零不斷增大由大變小不斷減小，直至為零彈性勢能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能探究歸納

在一定條件下，動(dòng)能和彈性勢能可以相互轉(zhuǎn)化。特別提醒典例4

&1&

2021年7月30日，中國蹦床運(yùn)動(dòng)員朱雪瑩和劉靈玲包攬了東京奧運(yùn)會(huì)女子蹦床金銀牌，為國爭了光。比賽中朱雪瑩先被蹦床彈起上升到最高點(diǎn)，之后從最高點(diǎn)下落直至將蹦床壓縮到最低點(diǎn)。在此過程中，有關(guān)朱雪瑩機(jī)械能變化的說法正確的是(

)AA.在空中上升過程中，她的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢能B.在最高點(diǎn)她的動(dòng)能最大C.下落到將與床面接觸時(shí)，她的動(dòng)能為零D.蹦床被壓縮到最低點(diǎn)時(shí)，她的重力勢能最大

3.機(jī)械能守恒（1）概念：動(dòng)能和勢能之和稱為機(jī)械能。物體的動(dòng)能和勢能可以相互轉(zhuǎn)化，而且在轉(zhuǎn)化過程中，如果只有動(dòng)能和勢能的相互轉(zhuǎn)化，機(jī)械能的總量就保持不變，即機(jī)械能守恒。（2）判斷機(jī)械能如何變化①當(dāng)物體的機(jī)械能守恒時(shí)，動(dòng)能和勢能中一種形式的能量減少，另一種形式的能量必然增加。示例（忽略空氣阻力和摩擦導(dǎo)致的機(jī)械能損失）判斷依據(jù)能的轉(zhuǎn)化速度高度形變滾擺上升時(shí)減小增大——?jiǎng)幽苻D(zhuǎn)化為重力勢能過山車下降時(shí)增大減小——重力勢能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能運(yùn)動(dòng)的小球壓縮彈簧時(shí)減小——增大動(dòng)能轉(zhuǎn)化為彈性勢能彎弓射箭時(shí)增大——減小彈性勢能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能

示例動(dòng)能變化勢能變化機(jī)械能水平路面上加速運(yùn)動(dòng)的小車增大不變增大水平路面上減速運(yùn)動(dòng)的小車減小不變減小勻速上升的熱氣球不變增大增大勻速下降的熱氣球不變減小減小斜面上減速下滑的滑塊減小減小減小汽車加速?zèng)_上斜面增大增大增大

D

4.動(dòng)能和勢能轉(zhuǎn)化的應(yīng)用名稱圖示過程解釋撐桿跳高撐桿跳高運(yùn)動(dòng)員在起跳前進(jìn)行一段助跑，獲得大量的動(dòng)能。起跳后，他的身體不斷上升，撐桿劇烈彎曲，動(dòng)能轉(zhuǎn)化為運(yùn)動(dòng)員的重力勢能和撐桿的彈性勢能。當(dāng)上升到一定高度時(shí)，動(dòng)能減小到最小值。此后，彈性勢能不斷釋放，促使運(yùn)動(dòng)員不斷上升，同時(shí)重力勢能不斷增加。當(dāng)運(yùn)動(dòng)員越過橫桿下落的過程中，他的重力勢能又被轉(zhuǎn)化為動(dòng)能水力發(fā)電在水力發(fā)電站，被大壩攔住的上游水積蓄了大量的勢能。當(dāng)這些水通過壩中的水管向低處流動(dòng)時(shí)，勢能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能。而流動(dòng)的水沖擊水輪機(jī)的葉輪，又將動(dòng)能傳遞給水輪機(jī)，進(jìn)而帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，再轉(zhuǎn)化為電能典例6

如圖所示是利用水能發(fā)電的示意圖，請你思考并回答:（1）

修建攔河大壩是為了增加水的________能。重力勢[解析]

修建攔河大壩，是為了提高水位，這樣水的質(zhì)量和高度都增大，水的重力勢能會(huì)增大。（2）

從水能利用的角度考慮，水輪機(jī)安裝的位置應(yīng)該靠近下游的原因是_______________________________。

水位差較大，轉(zhuǎn)化成的電能更多[解析]

從水能利用的角度考慮，水位差越大，水的重力勢能越大，能推動(dòng)水輪機(jī)做的功越多，轉(zhuǎn)化成的電能就越多。（3）

水力發(fā)電將______能轉(zhuǎn)化為____能。機(jī)械電題型

1

機(jī)械能及其轉(zhuǎn)化角度1

動(dòng)能和重力勢能間的轉(zhuǎn)化

★★典例7

圖甲是投擲實(shí)心球的場景（不計(jì)空氣阻力）。小科分析了實(shí)心球自脫手至落地過程中的能量轉(zhuǎn)化，畫出了其勢能的大小隨時(shí)間變化的大致曲線如圖乙。班中其他同學(xué)也模仿著畫出了此過程中實(shí)心球動(dòng)能的大小隨時(shí)間變化的大致曲線，請選出其中正確的曲線是(

)A.&2&

B.&3&

C.&4&

D.&5&

[解析]

不計(jì)空氣阻力，動(dòng)能和重力勢能的相互轉(zhuǎn)化過程中，機(jī)械能守恒。實(shí)心球上升的過程中，速度越來越小，動(dòng)能越來越??；當(dāng)上升到最高點(diǎn)時(shí)，速度不為零，仍然具有動(dòng)能；下落的過程中，速度越來越大，動(dòng)能越來越大；所以，動(dòng)能是先減小，上升到最高點(diǎn)動(dòng)能達(dá)到最小值但不為0，然后又增大?！桃族e(cuò)警示：實(shí)心球自脫手至落地過程中機(jī)械能守恒，若實(shí)心球的重力勢能增加，則實(shí)心球的動(dòng)能減少，但要注意，當(dāng)實(shí)心球重力勢能最大時(shí)，實(shí)心球的動(dòng)能最小，但不為0，切勿選擇選項(xiàng)B。角度2

動(dòng)能和彈性勢能間的轉(zhuǎn)化

★★★

B

角度3

動(dòng)能、重力勢能、彈性勢能間的轉(zhuǎn)化

★★★★

√

題型

2

對機(jī)械能守恒的理解

★★★

B

方法點(diǎn)撥：判斷機(jī)械能是否守恒的關(guān)鍵（1）從能量的角度：若整個(gè)過程只有動(dòng)能和勢能的相互轉(zhuǎn)化，沒有其他形式的能參與轉(zhuǎn)化，則機(jī)械能守恒。（2）從受力的角度：一般情況下，若物體只受重力、彈力作用，而沒有其他力的作用，例如，題干中給出“不計(jì)空氣阻力及摩擦”等，則可認(rèn)為機(jī)械能是守恒的。題型

3

探究動(dòng)能、勢能大小的影響因素角度1

探究動(dòng)能大小的影響因素

★★★典例11

（2023·臨海期末）如圖為探究“物體動(dòng)能的大小跟哪些因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)步驟如下：Ⅰ．讓同一鋼球從斜面上不同的高度由靜止?jié)L下，觀察木塊被撞擊后移動(dòng)的距離。Ⅱ．讓不同質(zhì)量的鋼球從斜面上相同的高度由靜止?jié)L下，觀察木塊被撞擊后移動(dòng)的距離?；卮鹣铝袉栴}：（1）

步驟Ⅰ是為了研究動(dòng)能大小與______的關(guān)系。速度[解析]

讓同一鋼球從斜面不同的高度由靜止?jié)L下，控制了鋼球的質(zhì)量不變，改變了鋼球到達(dá)水平面的速度，因此探究的是動(dòng)能大小與速度的關(guān)系。（2）

步驟Ⅱ是為了研究動(dòng)能大小與______的關(guān)系。質(zhì)量[解析]

讓不同質(zhì)量的鋼球從斜面相同的高度由靜止?jié)L下，控制了鋼球到達(dá)水平面的速度不變，改變了鋼球的質(zhì)量，因此探究的是動(dòng)能大小與質(zhì)量的關(guān)系。（3）

該實(shí)驗(yàn)中斜面的作用是為了控制鋼球______的大小，木塊的作用是為了比較鋼球______的大小。速度動(dòng)能[解析]

該實(shí)驗(yàn)中斜面的作用是控制鋼球滾到水平面的速度大小，通過鋼球推動(dòng)木塊運(yùn)動(dòng)的距離來比較鋼球動(dòng)能的大小，這里采用了轉(zhuǎn)換法的思想。角度2

探究重力勢能大小的影響因素

★★★典例12

（2023·舟山期末）&小夏同學(xué)在體育活動(dòng)中，從鉛球下落陷入沙坑的深度情況受到啟發(fā)，并產(chǎn)生了如下猜想。猜想一：物體的重力勢能與物體的質(zhì)量有關(guān)。猜想二：物體的重力勢能與物體的高度有關(guān)。猜想三：物體的重力勢能與物體運(yùn)動(dòng)的路徑有關(guān)。

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表：實(shí)驗(yàn)序號(hào)鉛球代號(hào)①0.20.50.01②0.40.50.02③0.210.02④0.210.02（1）

本實(shí)驗(yàn)中，采用的研究問題的方法是________________________。（寫出一種方法即可）控制變量法（或轉(zhuǎn)換法）[解析]

該實(shí)驗(yàn)中用到了控制變量法，分別研究重力勢能與高度、質(zhì)量、運(yùn)動(dòng)路徑的關(guān)系，另外通過鉛球陷入沙中的深度來反映重力勢能的大小，利用了轉(zhuǎn)換法。（2）

本實(shí)驗(yàn)中，鉛球的重力勢能大小是通過____________________來反映的。鉛球陷入沙中的深度（3）

為驗(yàn)證猜想二，應(yīng)比較______（填實(shí)驗(yàn)序號(hào)），得到的結(jié)論是：當(dāng)物體質(zhì)量相同時(shí)，__________________________________。①③物體所處的高度越高，重力勢能越大（4）

比較③④，得到的結(jié)論是____________________________________。物體的重力勢能與物體運(yùn)動(dòng)的路徑無關(guān)

審題技巧分析表格中的數(shù)據(jù)，找出不同量和相同量，從而結(jié)合控制變量法分析歸納，得出影響重力勢能大小的因素。方法點(diǎn)撥在本探究實(shí)驗(yàn)中，需要探究可能影響重力勢能的三個(gè)因素，應(yīng)用到了控制變量法。（1）當(dāng)研究物體重力勢能與物體質(zhì)量的關(guān)系時(shí)，需要保持高度和運(yùn)動(dòng)路徑相同，改變物體質(zhì)量；（2）當(dāng)研究物體重力勢能與高度的關(guān)系時(shí)，需要保持物體質(zhì)量和運(yùn)動(dòng)路徑相同，改變高度；（3）當(dāng)研究物體重力勢能與運(yùn)動(dòng)路徑的關(guān)系時(shí)，需要保持物體質(zhì)量和高度相同，改變運(yùn)動(dòng)路徑。據(jù)此分析解答。角度3

探究彈性勢能大小的影響因素

★★★典例13

小科拿如圖甲所示的裝有彈簧的筆玩彈筆游戲，結(jié)果發(fā)現(xiàn)不同的筆彈的高低不一樣，他認(rèn)為：筆彈起的高度與筆內(nèi)彈簧的彈性勢能的大小有關(guān)