10.1 机械能 课件 (共28张PPT) 2024-2025学年物理北师版九年级全一册

(共28张PPT)
第十章 机械能、内能及其转化
第一节 机械能
1.能通过实例从做功的角度描述能量。
2.能通过实例认识动能、势能的概念并能运用其解释相关的现象。
3.能通过实验探究，了解动能、势能的大小跟哪些因素有关。
4.知道动能和势能之间的相互转化。
学习目标
抛出的保龄球
迎风的船帆
水车
新知学习
01 能量
流动的水
迎风的船帆
抛出的保龄球
能把水车
能把船
能把保龄瓶
冲转动
推向前
推翻
物体
做功
能够对外
具有能量
能量的定义：
物体能够对别的物体做功，我们就说这个物体具有能量，简称“能”。
能量的单位：焦耳（J）
一个物体能够做的功越多，表示这个物体具有的能量越大。
1.定义：物体由于运动而具有的能，叫做动能。
动能大小跟哪些因素有关呢？
行驶的汽车
奔跑的人
疾驰的猎豹
一切运动的物体都具有动能。
02 动能
2.探究物体动能的大小与哪些因素有关
实验方案
②实验原理：如下图所示，钢球A从高为h的斜槽上滚下，在水平面上运动，运动的钢球A碰到木块B后，能将B撞出一段距离s。在同一水平面上，木块B被撞得越远，钢球A对B做的功就越多，A的动能越大。
①实验器材：质量不同的钢球A、木块B、斜面等。
③实验方法：转换法、控制变量法。
转换法：通过被撞物体运动的距离s来反映动能的大小。
速度 v1=v2
控制速度不变，改变质量的方法：
质量不等的小球从同一高度滚下。
速度 v1＞v2
控制质量不变，改变速度的方法：
同一小球从不同高度滚下。
控制变量法：
进行实验
①探究动能大小与速度的关系
2.让同一钢球A分别从不同的高度由静止开始滚下，撞击木块B。
1.控制钢球的质量m不变。
3.观察并测量木块被撞出的距离s。
次数 质量m/kg 高度h/cm 推动木块的距离s/cm
1 0.1 10
2 0.1 15
3 0.1 20
②探究动能大小与质量的关系
1.控制速度不变，即固定钢球在滑槽上的释放位置的高度h。
2.改变钢球的质量m。
3.观察并测量木块被撞出的距离s。
次数 质量m/kg 高度h/cm 推动木块的距离s/cm
1 0.1 10
2 0.2 10
3 0.3 10
进行实验
探究①中：当钢球质量相同时，钢球达到斜面底端速度越大，木块被撞击滑行的距离越远，说明：
钢球的动能大小与速度有关，速度越大，动能越大。
分析与论证
探究②中：当钢球达到斜面底端速度相同时，钢球质量越大，木块被撞击滑行的距离越远，说明：
钢球的动能大小与质量有关，质量越大，动能越大。
实验结论
物体动能的大小跟速度、质量有关:
1.质量相同的物体，运动速度越大，它的动能越大；
2.运动速度相同的物体，质量越大，它的动能越大。
1.重力势能：物体由于被举高而具有的能叫做重力势能。
水滴石穿，表明
位于高处的水具有能量。
从高空落下的陨石
把地面砸出一个大坑，
表明位于高处的陨石具有能量。
物体具有的重力势能的多少跟什么因素有关呢？
03 势能
举高的重锤具有重力势能，把木桩打入地下。
猜想：
重力势能的大小跟物体被举的高度和物体质量有关。
如图所示：
（1）让同一重物从不同的高度降落砸在小桌子上；
（2）让质量不同的重物从相同的高度降落砸在小桌子上；
观察桌子腿陷入沙中的深度，来比较重物的重力势能的大小。
实验步骤：
探究方法：
控制变量法、
转换法
转换法：通过小桌陷入沙子的深度来反映重力势能的大小。
探究物体的重力势能跟哪些因素有关
实验
实验结论：
在质量一定时，物体被举得越高，重力势能越大。在高度一定时，物体的质量越大，重力势能越大。
2.弹性势能：物体由于发生弹性形变而具有的能叫作弹性势能。
发生弹性形变的物体产生的弹力可以做功，也具有能量。
压弯的跳板
具有弹性势能
拉弯的弓
具有弹性势能
发生形变的网球拍
具有弹性势能
3.势能：重力势能和弹性势能统称为势能。
一切发生弹性形变的物体都具有弹性势能。
弹性势能的大小与弹性物体的弹性以及形变的程度有关；
同一物体，弹性形变越大，弹性势能越大。
弹簧压缩程度越大，砝码被弹起得越高，
弹簧具有的弹性势能越大。
弓的形变越大，箭射得越远，
弓具有的弹性势能越大。
异同点 动能 势 能
重力势能 弹性势能
不同点 形成原因 物体由于运动而具有的能量 物体由于被举高 物体由于发生弹性形变而具有的能量
特点 一切运动的物体都具有动能 一切被举高的物体 都具有重力势能 一切发生弹性形变的物体都具有弹性势能
决定因素 质量和速度 　质量和高度　 弹性形变程度、材料
相同点 都是能量的一种具体形式，都具有做功的本领
比较动能和势能的异同
（一）动能和重力势能相互转化
04 机械能及其转化
观察滚摆的运动，想想滚摆在运动过程中动能和势能是如何变化的？
滚轮运动视频
初始态
最低点
最高点
最低点时，转动最快，动能最大， 高度最低，重力势能最小
最高点时，转动最慢，动能最小，高度最高，重力势能最大
演示：滚摆和单摆运动
分析单摆小球在摆动过程中动能和势能是怎样相互转化的。
单摆
A
B
C
（二）动能和弹性势能之间的转化
分析小球从斜面上滚下到最后挤压弹簧过程中动能和势能是怎样相互转化的。
小球从斜面上滚下来，高度变小，重力势能减小，速度变快，动能增大，所以此过程是重力势能转化为动能；在小球与弹簧碰撞后，小球速度减小，动能变小，但此时弹簧受到小球的挤压作用，发生弹性形变，因而弹性势能变大，所以这个过程为动能转化为弹性势能。
2.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。有摩擦等阻力时，在动能与势能的相互转化中，机械能会减少。
机械能 = 动能 + 势能
势能
动能
+
1.动能和势能能够相互转化。
知识小结
机械能
能量
物体能够对外做功，表示这个物体具有能量
动能
物体由于运动而具有的能
影响因素：质量、速度
势能
重力势能
弹性势能
高处物体具有的能量
影响因素：质量、高度
物体由于发生弹性形变而具有的能量
动能和重力势能相互转化
课堂总结
1.下列关于各种形式的能量的说法正确的是（ ）
A.质量大的物体具有的重力势能一定大
B.速度大的物体具有的动能一定大
C.同一物体的弹性形变越大，则它具有的弹性势能也越大
D.以一定速度运动的物体，对于不同的参照物，它的动能是相同的
C
课堂练习
2.如图所示，长征五号 B 运载火箭加速升空过程中，它的（ ）
A. 重力势能增大，动能减小
B. 重力势能增大，动能增大
C. 重力势能减小，动能减小
D. 重力势能减小，动能增大
B
3.如图是运动员参加射箭比赛时的场景，下列说法错误的是（ ）
A.运动员将弓举起的过程对弓做功
B.弓被拉的越弯产生的弹力越小
C.弓被拉的越弯弹性势能越大
D.箭被射出说明力可以改变物体的运动状态
B