32機(jī)械能（課件）九年級(jí)科學(xué)上冊(cè)（浙教版）

3.2機(jī)械能目

錄動(dòng)能勢(shì)能能量轉(zhuǎn)化典題解析了解動(dòng)能的定義教學(xué)目標(biāo)

明確勢(shì)力的特點(diǎn)掌握動(dòng)能和勢(shì)能的轉(zhuǎn)化綜合性質(zhì)利用機(jī)械能新課引入游樂園中的過山車從高處滑下時(shí)，它的運(yùn)動(dòng)速度不斷增大，然后它又沖上另一個(gè)斜坡，速度就減小下來。過山車運(yùn)動(dòng)的速度為什么會(huì)發(fā)生這樣的變化？

動(dòng)能

動(dòng)能物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能量叫做動(dòng)能。飛翔的小鳥、行走的人、行駛的汽車、擲出的鉛球等物體，都具有動(dòng)能

動(dòng)能流動(dòng)的水、空氣都能夠推動(dòng)發(fā)電機(jī)的葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)?？梢?，流水、風(fēng)也具有動(dòng)能。一切做機(jī)械運(yùn)動(dòng)的物體都具有動(dòng)能。

動(dòng)能【實(shí)驗(yàn)】探究:“影響動(dòng)能大小的因素”提出問題：動(dòng)能大小跟什么因素有關(guān)？猜想與假設(shè)：動(dòng)能大小可能跟物體的質(zhì)量、速度有關(guān)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：遵循控制變量法，改變質(zhì)量和速度（1）控制m相同，改變物體的v（物體的高度），研究物體的動(dòng)能跟物體v的關(guān)系；（2）控制v相同，改變物體的m，研究物體的動(dòng)能跟物體m的關(guān)系；

動(dòng)能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：①讓質(zhì)量為m，體積為V的小球從高度為h的斜面，自由下落，記錄木塊被小球撞擊移動(dòng)的距離S1；②讓質(zhì)量為2m，體積為V小球從高度為h的斜面，自由下落，記錄木塊被小球撞擊移動(dòng)的距離S2；【實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象】質(zhì)量為2m的小球，推動(dòng)的距離比質(zhì)量為m的小球，推動(dòng)的距離遠(yuǎn)【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】運(yùn)動(dòng)速度相同的物體，質(zhì)量越大，動(dòng)能越大。

動(dòng)能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：①讓質(zhì)量為m，體積為V的小球從高度為h的斜面，自由下落，記錄木塊被小球撞擊移動(dòng)的距離S1；③讓質(zhì)量為m，體積為V小球從高度為2h的斜面，自由下落，記錄木塊被小球撞擊移動(dòng)的距離S2；【實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象】高度為2h的小球，推動(dòng)的距離比高度為h的小球，推動(dòng)的距離遠(yuǎn)【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】質(zhì)量相同的物體，速度越大，動(dòng)能越大。

動(dòng)能實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：A.同樣質(zhì)量的小球，在斜面上放的越高，從斜面滾下將木塊推動(dòng)的越遠(yuǎn)B.不同質(zhì)量的小球，在斜面上相同位置下落，質(zhì)量重的物體從斜面滾下將木塊推動(dòng)的越遠(yuǎn)實(shí)驗(yàn)結(jié)論：物體的動(dòng)能大小跟物體的質(zhì)量和運(yùn)動(dòng)速度有關(guān)。質(zhì)量相同的物體，運(yùn)動(dòng)的速度越大，它的動(dòng)能越大；運(yùn)動(dòng)速度相同的物體，質(zhì)量越大，它的動(dòng)能也越大。

勢(shì)能

勢(shì)能高空拋物高空拋物現(xiàn)象曾被稱為“懸在城市上空的痛”。它曾與“亂扔垃圾”齊名，排名第二。高空拋物，是一種不文明的行為，而且會(huì)帶來很大的社會(huì)危害。為什么高空拋物會(huì)帶來如此嚴(yán)重的危害呢？

勢(shì)能

過山車能夠從軌道的最高處飛馳而下，這是因?yàn)槠渌麢C(jī)械裝置把過山車?yán)杰壍雷罡咛幍倪^程中，給過山車儲(chǔ)存了能量。物體由于被舉高而具有的能量叫做重力勢(shì)能。舉高的書也儲(chǔ)存一定的重力勢(shì)能，當(dāng)它下落時(shí)會(huì)將重力勢(shì)能釋放出來

勢(shì)能【實(shí)驗(yàn)】探究:“影響勢(shì)能大小的因素”提出問題：勢(shì)能大小跟什么因素有關(guān)？猜想與假設(shè)：勢(shì)能大小可能跟物體的質(zhì)量、高度有關(guān)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：遵循控制變量法，改變質(zhì)量和高度（1）控制m相同，改變物體的高度，研究物體的勢(shì)能跟物體h的關(guān)系；（2）控制h相同，改變物體的質(zhì)量，研究物體的勢(shì)能跟物體m的關(guān)系；

勢(shì)能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：①讓質(zhì)量為m，體積為V的小球從高度為h的斜面，自由下落，記錄木塊被小球撞擊移動(dòng)的距離S1；②讓質(zhì)量為2m，體積為V小球從高度為h的斜面，自由下落，記錄木塊被小球撞擊移動(dòng)的距離S2；【實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象】質(zhì)量為2m的小球，推動(dòng)的比質(zhì)量為m的小球推動(dòng)的更深【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】高度相同的物體，質(zhì)量越大，勢(shì)能越大。

勢(shì)能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：①讓質(zhì)量為m，體積為V的小球從高度為h的斜面，自由下落，記錄木塊被小球撞擊移動(dòng)的距離S1；②讓質(zhì)量為m，體積為V小球從高度為2h的斜面，自由下落，記錄木塊被小球撞擊移動(dòng)的距離S3；【實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象】高度為2h的小球，推動(dòng)的比高度為h的小球推動(dòng)的更深【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】質(zhì)量相同的物體，高度越高，勢(shì)能越大。

勢(shì)能實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：A.同樣質(zhì)量的小球，從不同位置下落，高度高的小球撞擊形成沙坑的深度越深B.不同質(zhì)量的小球，從相同位置下落，質(zhì)量大的小球撞擊形成沙坑的深度越深實(shí)驗(yàn)結(jié)論物體的勢(shì)能大小跟物體的質(zhì)量和高度有關(guān)。質(zhì)量相同的物體，高度越高，它的勢(shì)能越大；高度相同的物體，質(zhì)量越大，它的勢(shì)能也越大。

彈性勢(shì)能（1）射箭運(yùn)動(dòng)員把弓拉彎的過程中，給弓儲(chǔ)存了能量，網(wǎng)球拍擊打網(wǎng)球時(shí)，網(wǎng)球拍發(fā)生變形，從而儲(chǔ)存了能量.（2）當(dāng)這些物體恢復(fù)原狀時(shí)也會(huì)釋放出能量。物體由于發(fā)生彈性形變而具有的能量叫做彈性勢(shì)能動(dòng)能和勢(shì)能的轉(zhuǎn)化動(dòng)勢(shì)能的轉(zhuǎn)化物體的動(dòng)能和彈性勢(shì)能也可以相互轉(zhuǎn)化。當(dāng)拉長(zhǎng)橡皮筋時(shí)，橡皮筋就儲(chǔ)存了彈性勢(shì)能。放手后橡皮筋就會(huì)飛出去，橡皮筋的動(dòng)能就是由繃緊的橡皮筋的彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化而來的。動(dòng)能和勢(shì)能之和稱為機(jī)械能。大量事實(shí)表明，動(dòng)能和勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化。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，或者說機(jī)械能守恒。被拉到高處的過山車具有重力勢(shì)能，當(dāng)它沿軌道飛馳而下時(shí)，將儲(chǔ)存的重力勢(shì)能釋放出來，轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，從而讓人產(chǎn)生驚心動(dòng)魄的感覺

動(dòng)勢(shì)能的轉(zhuǎn)化如圖，用細(xì)繩把擺錘懸掛起來：（一）將擺錘拉到某一高度后放手。在擺錘向下擺動(dòng)過程中，擺錘的位置變低，重力勢(shì)能變小，速度變大，動(dòng)能變大（二）在擺錘向上擺動(dòng)過程中，擺錘的位置變高，重力勢(shì)能變大，速度變小，動(dòng)小能變小。

動(dòng)勢(shì)能的轉(zhuǎn)化滾擺上升時(shí):速度減小，所以動(dòng)能.減小高度增大，所以重力勢(shì)能增大-----動(dòng)能轉(zhuǎn)化重力勢(shì)能滾擺下降時(shí):高度減小，所以重力勢(shì)能減小;速度增大，所以動(dòng)能增大-----重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化成動(dòng)能。

動(dòng)勢(shì)能的轉(zhuǎn)化把金屬小球放在A處，然后讓它沿軌道滾下，觀察小球的滾動(dòng)過程。小球在A、B、C、D各點(diǎn)具有什么形式的能量？小球在滾動(dòng)過程中能量如何轉(zhuǎn)化？A點(diǎn)B點(diǎn)C點(diǎn)D點(diǎn)勢(shì)能動(dòng)能動(dòng)能、勢(shì)能動(dòng)能、勢(shì)能勢(shì)能→動(dòng)能動(dòng)能→勢(shì)能勢(shì)能→動(dòng)能

動(dòng)勢(shì)能的轉(zhuǎn)化動(dòng)能和勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化有著廣泛的應(yīng)用。（1）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。（2）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。（3）當(dāng)上升到一定高度時(shí)，動(dòng)能減小到最小值。（4）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（5）當(dāng)運(yùn)動(dòng)員越過檳桿下落的過程中，他的重力勢(shì)能又被轉(zhuǎn)化為動(dòng)能。

典題解析【答案】D【詳解】A.重力勢(shì)能與物體的質(zhì)量和高度有關(guān)，被提升的過程中，質(zhì)量不變，高度增大，所以重力勢(shì)能增大，故A不符合題意；B.動(dòng)能與物體的質(zhì)量和速度有關(guān)，物體勻速提升，質(zhì)量不變，速度不變，所以動(dòng)能不變，故B不符合題意；CD.機(jī)械能等于動(dòng)能與勢(shì)能之和，物體的動(dòng)能不變，重力勢(shì)能增大，所以機(jī)械能增大，故C不符合題意，D符合題意。故選D?！镜湫屠}1】如圖，在北京2022年冬奧會(huì)開幕式上，質(zhì)量約為3t的奧運(yùn)五環(huán)緩緩升起。若將升起過程看成勻速直線運(yùn)動(dòng)，則該過程中奧運(yùn)五環(huán)的（）A.重力勢(shì)能不變B.動(dòng)能增大C.機(jī)械能不變D.機(jī)械能增大【答案】C【詳解】AB．因?yàn)槭枪饣泵?，所以物體在下滑過程中不受摩擦力作用，機(jī)械能是守恒的，即物體在下滑過程中能量不變，故AB錯(cuò)誤；CD．物體在平臺(tái)上，重力勢(shì)能是一定的，不管從哪側(cè)滑下，都是將物體的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，由于斜面光滑，沒有轉(zhuǎn)化成其他形式的能，所以物體滑到斜面底的動(dòng)能是相等的，所以速度是相等的。故C正確，D錯(cuò)誤。故選C?！镜湫屠}2】如圖所示，一物體從平臺(tái)上分別沿左右兩側(cè)的光滑斜面由靜止開始下滑到底端。下列說法正確（）A．物體在下滑過程中能量是不斷減少的B．物體在下滑過程中能量是不斷增加的C．該物體從左側(cè)下滑到底端時(shí)的速度等于從右側(cè)下滑到底端時(shí)的速度D．該物體從左側(cè)下滑到底端時(shí)的速度大于從右側(cè)下滑到底端時(shí)的速度【典型例題3】如圖兩個(gè)相同實(shí)心小球以樣的速度分別沿著甲、乙兩個(gè)光滑的弧槽運(yùn)動(dòng)，兩弧槽弧形相同，弧長(zhǎng)相等。甲圖中小球從點(diǎn)到達(dá)點(diǎn)的過程中，小球的動(dòng)能_____。小球通過甲弧槽的時(shí)間_____小球通過乙弧槽的時(shí)間。（填“大于”“小于”或“等于”）【答案】先增大后減小小于【詳解】在凹形光滑弧形槽中運(yùn)動(dòng)的小球，從以速度v進(jìn)入軌道到運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)的過程中，重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，速度變大，大于初速度；在從最低點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到弧形槽末端的過程中，小球的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能，速度變小，到達(dá)槽末端（B點(diǎn)）時(shí)，速度減小為初速度v；在凸形光滑弧形槽中運(yùn)動(dòng)的小球，從以速度v進(jìn)入弧形槽到運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)的過程中，動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能，運(yùn)動(dòng)速度減小，小于初速度；在從最高點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到槽末端的過程中，小球的重力