12.1动能 势能 机械能 研学案 （2-2） 2023-2024学年苏科版物理九年级上册（含答案）

《§12.1动能 势能 机械能》研学案 （2-2）
学校： 设计教师： 设计时间
【教学目标】
1.进一步理解能量，知道动能和势能统称为机械能；通过观察和实验，认识并理解动能和势能的转化过程；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；
2.在探究活动中培养学生认真观察、勤于思考、归纳总结等良好学习习惯．
3.通过“生活.物理.社会”认识大海中的海浪能、海流能、潮汐能等机械能，引导学生形成热爱自然，敬畏自然之心，培养良好的科学品质.
【重点难点】
1. 重点：动能和势能的相互转化
2. 难点：动能和势能相互转化的过程分析及转化中机械能守恒的条件
【教法学法】
以问题情境、实验探究、交流评价、实践应用为主线的探究式教学.
【教学器材】
魔术圆筒、单摆、滚摆、多媒体课件等.
【教学过程】
一、新课导入
演示：“圆筒魔术”——会自动滚上斜坡的圆筒（如图1）．
提出问题:
(
图1
)1. 静止在斜面上的圆筒具有什么能？
2. 当它沿斜面滚下时，什么能在增大？这个增大的能量从何而来？
3. 圆筒为什么能自动滚上斜坡呢？你觉得这个圆筒中可能有什么奥秘呢？（揭秘，打开圆筒）
刚才的圆筒魔术中涉及到哪些能量呢？它们又是如何转化的呢？
二、新课教学
1. 机械能
（1）定义：在物理学中，我们把动能和势能统称为 ．
（2）理解：机械能=动能+势能；一个物体可能同时具有动能和势能．
(
图2
) 2. 动能和势能的相互转化
（1）演示：单摆（如图2所示）
（2）分析：观察与思考：讨论完成教材P36页填空：
（3） 思考：我们观察到实际摆球在左右摆动过程中幅度越来越小，可能的原因是什么？
补充：由于要克服摩擦阻力做功，所以动能和势能转化过程中，机械能总量不守恒．
（4）演示：滚摆（如图3所示），请学生分析其动能和势能的转化情况；
(
图3
) （5）思考并说明教材P36中4张图有关动能和势能的转化情况；
a-过山车； b-皮球落地弹起；
c-荡秋千的人；d-撑杆跳高的运动员
以图b-皮球落地弹起为例：
分析：皮球从高空自由落下时，是 能转化为 能；接触地面后到弹起前，是 能转化为 能；反弹时到离开地面之前，是 能转化为 能；离开地面后向上运动，是 能转化为 能．
3. 生活物理社会——大海中的机械能
阅读理解：大海中蕴藏的机械能
三、新知应用
1. 学以致用，解释“圆筒魔术”中圆筒下坡时的机械能转化．
2. 请判断下列物体具有的机械能的形式：
①悬挂着静止的电灯，具有 ；
②操场上滚动的足球，具有 ；
③被压弯的钢尺，具有 ；
④空中飞行的小鸟，具有 ；
3. 一架农用飞机正在进行空中播种，飞机的高度、速度均保持不变．在播种过程中，飞机的动能 ，重力势能 ；种子从空中落下时， 能转化为 能．
4．动能和势能统称为 ，空中飞行的球重力势能为5J，动能为4J，此时球具有的机械是 J．
5．运动员射箭时用力将弓拉开，在放开箭的瞬间，弓的 能转化箭的 能，箭在空中向上飞行的过程中，箭的 能增大．
6．下面的现象中属于动能转化为重力势能的是 （ ）
A．小刚用弹弓上形变的橡皮条将“子弹”弹射出去
B．小明脚踩滑板从高处滑下
C．上海“明珠线”上的轻轨车无动力滑上站台
D．子弹水平穿过鸡蛋的瞬间
《§12.1动能 势能 机械能》研学案 （2-2） 班级： 姓名：
(
图1
)1. 如图1所示，北京世园会上,车厢离地30cm高的电动无人扫地车在平直路面上匀速前进并将地面上的落叶吸入车厢内.此过程中,扫地车车厢的 （ ）
A. 动能不变,重力势能不变
B. 动能不变,重力势能变大
C. 动能变大,重力势能不变
D. 动能变大,重力势能变大
2．乒乓球由高处静止下落，未接触地面前的过程中，它的机械能转化情况是 （　　）
A.　弹性势能转化为动能　　　　　 B.　重力势能转化为动能
C.　动能转化为重力势能　　　　　 D.　重力势能转化为弹性势能
3．下列现象中，物体动能转化为势能的是　　　　　　　　　 　（　　）
A.秋千由最高处向最低处荡去　　　　B.张开的弓把箭水平射出去
C.骑自行车匀速上坡　　　　　　　　D.腾空上升的礼花弹
4. 下列事例中，由弹性势能转化为动能的是 （　　）
A.风吹动风车转动 B.用力拉开弹簧
C.拧紧的发条带动钟表指针转动 D.秋千从高处向低处摆动
5．下面哪种情况动能、重力势能都是增加的　　　　　　　　　（　　）
A．跳伞员张开伞后，匀速下降 B．汽车沿斜坡匀速向下行驶
C．电梯从楼下加速上升 D．列车在平直轨道上匀速行驶
6．汽车沿斜坡匀速上坡的过程中，它具有的 　　　　　 　（　　）
A．重力势能增加，动能增加 B．动能不变，重力势能增加
C．动能不变，机械能减少 D．重力势能增加，动能减少
7．如图2所示，轨道ABC光滑，弹簧固定在水平轨道末端，小球从A处由静止滚下，撞击弹簧后又将沿水平轨道返回，接着滚上斜面．在整个过程中，机械能转化的情况是（ ）
(
图2
) A. 重力势能→动能→重力势能 B. 动能→弹性势能→动能
C. 动能→势能→动能→势能→动能
D. 重力势能→动能→弹性势能→动能→重力势能
8．汶川地震后，我空降兵勇士不畏牺牲，勇敢地从4999m的高空跳伞执行侦察营救任务，跳伞勇士在空中匀速下落的过程中，他的 （ ）
A．重力势能增大，机械能增大 B．重力势能减小，机械能增大
C．重力势能减小，机械能不变 D．重力势能减小，机械能减小
9．跳水运动是奥运会的正式比赛项目，我国运动员在该项目上一直处于国际领先地位．比赛中，跳水运动员从腾空跳起向上运动后再向下落入水中，若不计空气阻力，在整个空中运动的过程中，运动员的 （ ）
A．动能先减小后增大，重力势能先增大后减小，机械能不变
B．动能先增大后减小，重力势能先减小后增大，机械能不变
C．动能先减小后增大，重力势能先增大后减小，机械能增大
D．动能先增大后减小，重力势能先减小后增大，机械能减小
10． 2016年8月16日，我国用长征二号丁运载火箭成功将世界首颗量子科学实验卫星（简称“量子卫星”）“墨子号”发射升空，火箭在加速上升的过程中（　 ）
A．动能不变，重力势能增加，机械能增加 B．动能增加，重力势能不变，机械能增加
C．动能增加，重力势能增加，机械能增加 D．动能不变，重力势能不变，机械能不变
11．旅游景区的索道缆车载着游客匀速上山，它具有的 （　 ）
A．动能增加，重力势能增加 B．动能不变，机械能减少
C．动能减少，重力势能增加 D．动能不变，机械能增加
12．如图3所示，人造卫星沿椭圆形轨道绕地球运行，下列说法正确的是（ 　）
(
图3
) A．卫星在近地点时，动能最大，机械能最大
B．卫星在远地点时，势能最大，机械能最大
C．卫星从近地点向远地点运行时，动能逐渐减小，
势能逐渐增大，机械能不变
D．卫星从远地点向近地点运行时，动能逐渐减小，
势能逐渐增大，机械能不变
13. 质量相等的木球和铁球，分别以相同的速度在同一高度上竖直向下和竖直向上抛出，若不计空气阻力，则到达同一水平地面时 ( )
A.木球的动能大于铁球的动能 B.木球的动能小于铁球的动能
C.木球的动能等于铁球的动能 D.无法确定
14.下列物体：A屋顶上的电灯；B被拉开的弹簧；C空中飞行的小鸟；D在溜冰场滑行的运动员；E从斜坡上滚下的石头；F在平直公路上行驶的汽车．其中只具有动能的是： ，只具有势能的是： ，既有动能又具有势能的： （填写序号）
15. 地震过后往往会伴有泥石流等灾害，泥石流之所以会造成巨大的危害，是因为石块、泥土被雨水从高处冲下来时将 能转化为巨大的 能.灾害发生后，救灾飞机迅速到达灾区上空，当它在一定高度匀速飞行并投下救灾物资后，飞机的机械能将 （填“变大”“变小”或“不变”）.
16.如图4是皮球落地后弹跳过程中，每隔相等时间曝光一次所拍摄的照片.A、B是同一高度的两点，则A点的重力势能 (填“大于”“小于”或“等于”)B点的重力势能，A点的动能 (填“大于”“小于”或“等于”)B点的动能，此过程中皮球的机械能总量 (填“增大”“减小”或“不变”).
(
图4
图5
)
(
图6
) 17. 如图5为撑竿跳的过程示意图，在这项运动中，根据能量以及能量转化的物理知识可知:运动员助跑是为了在起跳前获得较大的 .从开始起跳到撑竿(不考虑撑竿的质量)达到最大弹性形变的过程中，运动员减小的动能 (填“大于”“等于”或“小于”)撑竿增加的弹性势能.
18. 小红猜想动能的大小可能与物体的质量和运动速度有关，于是她设计了如图6甲、乙所示的实验来探究动能的大小与哪些因素有关.
(1)物理研究方法很多，如等效替代法、类比法、对比法、控制变量法等.本实验中运用了两种研究方法:一是 法；二是转换法，就是用 来表示小球动能的大小.
(2)选用图甲探究的是动能与 的关系，理由是两球 相等，得出的结论是 .
(3)选用图乙探究的是动能与 的关系，让不同质量的两小球从同一高度滚下的目的是使两球到达水平面时具有相同的 ，得出的结论是 .
参考答案
三、新知应用
1. 圆筒下坡时重力势能转化为动能，动能转化为弹性势能；
2. ①重力势能②动能③弹性势能④动能和重力势能
3. 减小；减小；重力势；动
4. 机械能；9J
5. 弹性势；动；重力势
6. C
四、课后作业
1. D
2. B
3. D
4. C
5. C
6. B
7. D
8. D
9. A
10. C
11. D
12. C
13. C
14. DF；AB；CE
15. 重力势；动；变小
16. 等于； 大于； 减小
17. 动能(或速度) ；大于
18. (1)控制变量；木块移动的距离
(2)速度；质量； 物体的质量一定时，速度越大，动能越大
(3)质量；速度； 物体的速度一度时，质量越大，动能越大