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

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(shì)能和彈性勢(shì)能。2.知道決定物體的動(dòng)能、重力勢(shì)能和彈性勢(shì)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(shì)能和彈性勢(shì)能的大小的方法。4.理解動(dòng)能與勢(shì)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(jiǎn)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(yè)活動(dòng)：探究影響動(dòng)能大小的因素提出問(wèn)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(shuō)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(shuō)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(lái)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(kāi)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(lái)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(kāi)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(shuō)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(shì)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(duì)地面有一定高度水滴落下前相對(duì)石頭有一定高度鉛球落地前相對(duì)地面有一定高度歸納處于高處的物體具有能量說(shuō)明

判斷一個(gè)物體是否具有重力勢(shì)能，關(guān)鍵是看此物體相對(duì)于某一個(gè)平面有沒(méi)有被舉高，即相對(duì)于此平面有沒(méi)有一定的高度。若有，則物體具有重力勢(shì)能；若沒(méi)有，則物體不具有重力勢(shì)能。2.重力勢(shì)能的概念：物體由于被舉高而具有的能量叫做重力勢(shì)能。在沒(méi)有特別指明的情況下，“高度”一般是相對(duì)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(shì)能為零。3.教材第78頁(yè)活動(dòng)：探究影響重力勢(shì)能大小的因素提出問(wèn)題重力勢(shì)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(shì)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(shì)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(shì)能用被金屬小球所撞出的沙坑的深度和大小來(lái)表示，撞出的沙坑越深越大，表明金屬小球具有的重力勢(shì)能越大（轉(zhuǎn)化法）實(shí)驗(yàn)過(guò)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(shì)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(kāi)始釋放（如圖所示），請(qǐng)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(guò)觀察沙地中的什么現(xiàn)象，來(lái)判斷實(shí)驗(yàn)中鉛球的重力勢(shì)能大小？現(xiàn)象是____________________。沙地的凹陷程度不同[解析]

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

四個(gè)實(shí)驗(yàn)中能探究重力勢(shì)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(shì)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(shì)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(shì)能的大小與高度的關(guān)系。4.彈性勢(shì)能現(xiàn)象探究

射箭運(yùn)動(dòng)員把弓拉彎的過(guò)程中，給弓儲(chǔ)存了能量，而且弓的形變?cè)酱?，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(shì)能影響彈性勢(shì)能大小的因素

彈性勢(shì)能的大小與物體彈性形變的大小有關(guān)。物體的彈性形變?cè)酱?，彈性?shì)能就越大判斷物體是否具有彈性勢(shì)能的方法一個(gè)物體是否具有彈性勢(shì)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(shì)能；若沒(méi)發(fā)生，則無(wú)彈性勢(shì)能特別提醒（1）不是所有發(fā)生形變的物體都具有彈性勢(shì)能：橡皮泥發(fā)生形變就不具有彈性勢(shì)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(shì)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(shì)能。典例3

下列物體一定具有彈性勢(shì)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(shì)能的轉(zhuǎn)化

重點(diǎn)1.教材第79頁(yè)活動(dòng)：探究動(dòng)能和重力勢(shì)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(shì)能減小，速度變大，動(dòng)能增大，重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能；上升階段：滾擺高度升高，重力勢(shì)能增大，速度變小，動(dòng)能減小，動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能探究歸納在一定條件下，動(dòng)能和重力勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化

分析論證研究的過(guò)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(shì)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(shì)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(shì)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(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化。特別提醒典例4

&1&

2021年7月30日，中國(guó)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(guó)爭(zhēng)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(guò)程中，有關(guān)朱雪瑩機(jī)械能變化的說(shuō)法正確的是(

)AA.在空中上升過(guò)程中，她的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)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(shì)能最大

3.機(jī)械能守恒（1）概念：動(dòng)能和勢(shì)能之和稱為機(jī)械能。物體的動(dòng)能和勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化，而且在轉(zhuǎn)化過(guò)程中，如果只有動(dòng)能和勢(shì)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(shì)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(shì)能過(guò)山車下降時(shí)增大減小——重力勢(shì)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(shì)能彎弓射箭時(shí)增大——減小彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能

示例動(dòng)能變化勢(shì)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?cè)龃笏铰访嫔蠝p速運(yùn)動(dòng)的小車減小不變減小勻速上升的熱氣球不變?cè)龃笤龃髣蛩傧陆档臒釟馇虿蛔儨p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(shì)能轉(zhuǎn)化的應(yīng)用名稱圖示過(guò)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(shì)能和撐桿的彈性勢(shì)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(shì)能不斷釋放，促使運(yùn)動(dòng)員不斷上升，同時(shí)重力勢(shì)能不斷增加。當(dāng)運(yùn)動(dòng)員越過(guò)橫桿下落的過(guò)程中，他的重力勢(shì)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(shì)能。當(dāng)這些水通過(guò)壩中的水管向低處流動(dòng)時(shí)，勢(shì)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(qǐng)你思考并回答:（1）

修建攔河大壩是為了增加水的________能。重力勢(shì)[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(shì)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(shì)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_(kāi)___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(shì)能間的轉(zhuǎn)化

★★典例7

圖甲是投擲實(shí)心球的場(chǎng)景（不計(jì)空氣阻力）。小科分析了實(shí)心球自脫手至落地過(guò)程中的能量轉(zhuǎn)化，畫(huà)出了其勢(shì)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(huà)出了此過(guò)程中實(shí)心球動(dòng)能的大小隨時(shí)間變化的大致曲線，請(qǐng)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(shì)能的相互轉(zhuǎn)化過(guò)程中，機(jī)械能守恒。實(shí)心球上升的過(guò)程中，速度越來(lái)越小，動(dòng)能越來(lái)越小；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(guò)程中，速度越來(lái)越大，動(dòng)能越來(lái)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(guò)程中機(jī)械能守恒，若實(shí)心球的重力勢(shì)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(shì)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(shì)能間的轉(zhuǎn)化

★★★

B

角度3

動(dòng)能、重力勢(shì)能、彈性勢(shì)能間的轉(zhuǎn)化

★★★★

√

題型

2

對(duì)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(guò)程只有動(dòng)能和勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化，沒(méi)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(méi)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(shì)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。回答下列問(wèn)題：（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(guò)鋼球推動(dòng)木塊運(yùn)動(dòng)的距離來(lái)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(shì)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(shì)能與物體的質(zhì)量有關(guān)。猜想二：物體的重力勢(shì)能與物體的高度有關(guān)。猜想三：物體的重力勢(shì)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(wèn)題的方法是________________________。（寫(xiě)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(shì)能與高度、質(zhì)量、運(yùn)動(dòng)路徑的關(guān)系，另外通過(guò)鉛球陷入沙中的深度來(lái)反映重力勢(shì)能的大小，利用了轉(zhuǎn)換法。（2）

本實(shí)驗(yàn)中，鉛球的重力勢(shì)能大小是通過(guò)____________________來(lái)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(shì)能越大（4）

比較③④，得到的結(jié)論是____________________________________。物體的重力勢(shì)能與物體運(yùn)動(dòng)的路徑無(wú)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(shì)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(shì)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(shì)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(shì)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(shì)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(shì)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(shì)能的大小有關(guān)