粤沪版九年级物理上册 第十一章 机械功与机械能 11.4 认识动能和势能 上课课件（共40张PPT）

(共40张PPT)
11.4认识动能和势能
2006年11月14日，某飞行员驾驶歼击机，在训练结束下降途中撞到飞鸟。在生死攸关的16s里，他看到飞机下方密集的村庄和人群，决定改跳伞为迫
降，先后三次放弃跳伞机会而不幸殉职。据了解，小鸟一直是飞行员的“心头大患”，历史上曾有多次因飞鸟撞击而造成机毁人亡的恶性事件。一只小小的飞鸟，为什么会造成如此严重的事故呢？
飞机与小鸟
小小的飞鸟为什么能导致庞然大物的飞机返航甚至被毁坏呢？
下面我们就来共同探讨这一问题：
一、什么是能
先从教材图11-19中的四个实例开始分析：
（1）形变的跳板把运动员弹起的过程中是否对运动员做了功？
你判断的依据是什么？
你判断的依据是什么？
（2）拉开的弓将箭射出的过程中对箭是否做了功？
（3）升高的重锤、流动的水能否做功？说明你的理由。
形变的跳板、拉开的弓、升高的重锤、流动的水，都能对其他物体做功。
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或能（E）。
也就是说，形变的跳板、拉开的弓、升高的重锤、流动的水之所以能够对其他物体做功，就是因为它们具有能。
你还知道哪些物体具有能？
也就是说，能是物体做功的本领。
①在水平轨道上滚动的钢球
②天花板上的吊灯
③上紧的发条
④在地上滚动的足球
⑤放在课桌上的书本
⑥在水平公路上行驶的小汽车
这些物体都具有对外做功的本领，都可能对物体做功，因此，都具有能。
能量有大小的问题吗？怎样比较能量的大小呢？
风可以推动帆船行走
大风可以吹倒大树
飓风可以把大树连根拔起
我们来分析下面的例子：
思考：
哪种风具有的能量最大？
你是怎样判断能的大小的？
飓风对外做的功最多
飓风
在物理学中，能量和做功有密切的联系，能量反映了物体做功本领的大小。
一个物体能做的功越多，则这个物体的能量就越大。
能的单位和功的单位相同，都是焦耳（J）。
二、动能的大小跟哪些因素有关
我们再分析下面的例子：
这些物体是否具有能量？为什么？
都具有能量
因为它们都能对其它物体做功
它们对外做功时都具有什么共同的特征？
它们都是运动的
定义：
物体由于运动而具有的能叫做动能。
你还能举出哪些物体具有动能吗？
活动1：探究动能的大小跟哪些因素有关
猜想与假设：（说出你的理由）
（1）动能的大小可能跟物体的速度有关；
（2）动能的大小还可能跟物体的质量有关。
制定计划与设计实验：
（1）有多个因素影响着动能的大小，实验时要用到什么方法？
（2）探究动能与速度的关系时，要控制哪些量不变，如何控制？要改变哪个量，如何改变？
（3）探究动能与质量的关系时，应控制哪些量不变？改变哪个量？
（4）怎样比较动能的大小？
（5）要探究动能的大小与其速度和质量的关系，应分别怎样进行实验？
进行实验与收集证据：
实验
小球
质量
球的
高度
纸盒移动
的距离
球对纸盒
做功大小
球的动能
大小
1
大球A
h
2
大球A
h／2
3
小球B
h
s1
s2
s3
E3
E2
W3
W1
W2
E1
分析论证，得出结论：
比较1、2：
（1）质量相同时，速度大的物体能做的功多，表明它具有的动能多；
比较1、3：
（2）速度相同时，质量大的物体能做的功多，表明它具有的动能多。
转换法
结论：
物体的动能跟质量和速度有关，速度越大，质量越大，它具有的动能越大。
学以致用：
①一辆汽车突然加速行驶，它的动能怎样变化？
②洒水车在马路上匀速前进并不停地洒水，它的动能是否变化？
③交通部门为什么要对车辆进行限速？为什么同一路段不同车辆限速不同？
机动车行驶时速度越大,动能也就越大,越不容易刹车,所以要对车辆的速度加以限制,以免发生交通事故.
不同车型的车辆,即使速度相同,它们的质量也不同,质量越大,动能也越大,越不容易刹车,所以大型客车的限制速度比小型客车更小.
当我们从建筑工地附近走过时，会看到工地上有一些下面的安全警示牌，同时你也会特别地小心。
高空落物具有能量吗？
举起的杠铃
它们都能在下落时对物体做功，因而都具有能。
定义：
像这样被举高的物体具有的能叫做重力势能
重力势能有大小吗？影响重力势能大小的因素有哪些？
三、势能的大小跟哪些因素有关
活动2：探究重力势能的大小跟哪些因素有关
猜想与假设：（围绕具有重力势能的条件去猜想）
①物体的高度；
②物体的质量。
制定计划与设计实验：
①利用教材中的器材，如何比较重物重力势能的大小？
②在实验中，应控制或改变哪些有关的变量？如何控制或改变？
转换法——木桩被打入沙中的深度
进行实验、收集证据：
分析论证、得出结论：
物体被举得越高，质量越大，它具有的重力势能就越大。
我们再看下面的例子，它们都能做功吗？它们做功时都具有什么特征？
它们都能做功
它们都发生了弹性形变
定义：
物体发生弹性形变而具有的能叫做弹性势能。
回顾射箭的过程，看看影响弹性势能大小的因素有哪些？
弹性势能的大小跟物体的弹性强弱、形变的大小有关。物体的弹性越强，形变越大，它具有的弹性势能就越大。
学以致用：
②发条上得越紧，弹性势能越大，钟表走得时间越长
①弹弓上的橡皮筋形变越大，弹性势能就越大，“子弹”就射得越远
四、机械能的转化
重力势能和弹性势能统称势能。
即：重力势能和弹性势能是势能的两种表现形式。
一个物体可以既有动能，又有势能，也可以只具有动能或者只具有势能。
物体的动能和势能统称机械能。
或者说，动能和势能是机械能的两种表现形式。
机械能
动能
势能
(能量)
速度
质量
重力势能
弹性势能
形变的大小
形变的强弱
高度
质量
（1）举高的球释放后，重力势能减小，是不是能量消失了？
（2）弓的弹性势能哪里去了？
A.探究摆球的动能与势能的转化
活动3：研究动能动能和势能的转化
重力势能
动能
重力势能
做功
做功
做功
做功
物体具有的动能和势能是可以互相转化的。
B.皮球在下落过程中，皮球的动能和势能是怎样转化的
高度减小
速度增大
重力势能减小
动能增大
转
化
①皮球下落时：
动能减小
弹性势能增大
转
化
速度减小
形变增大
②皮球接触地面时：
皮球触地时，开始发生弹性形变，弹性势能逐渐增大。向下的速度变小，动能减小。这时是动能转化为弹性势能。
皮球的弹性形变程度变小，向上的速度变大。
动能增大
弹性势能减小
转
化
形变减小
速度增大
③皮球在恢复原状的过程中：
高度增大
速度减小
重力势能增大
动能减小
转
化
④皮球上升时：
动能
重力势能
弹性势能
整个过程中，皮球能量的转化情况：
C.在玩蹦蹦床的过程中，人的动能与势能是怎样相互转化的
蹦蹦床弹性势能最大的时刻是什么时候？
d.游乐场中的过山车沿轨道运动时，动能与势能是怎样相互转化的
观察思维：皮球落地后又弹起的闪光照片
在这里，皮球的动能和势能也在不断地转化。在转化过程中，机械能的总量有什么变化吗？
我们看到，皮球每一次弹起后的高度都比前一次低些。
这是因为，由于存在着空气阻力和地面阻力的作用，皮球的机械能逐渐减少，使皮球上升的高度逐渐减少。
结论：
物体的动能与势能是可以互相转化的；在动能与势能相互转化的过程中，如果不受摩擦等阻力，机械能守恒；如果存在摩擦等阻力，机械能会减少。
——机械能的转化和守恒定律
其实，如果存在摩擦等阻力，上述的机械能并未消失，而是以一种新的能的形式——内能存在。
即：机械能
内能
过山车沿轨道运动时，在动能与势能的相互转化过程中，由于克服轨道摩擦等阻力做功，机械能逐步转化为内能，使机械能逐渐减小，因此，为了安全，过山车的高度一圈比一圈低。
学以致用
①你能为公交车站设计一个节能站台吗？说说你的设计思路和方案。
公交车进站上坡前关闭发动机,由于惯性冲上缓坡,则上坡时公交车的动能逐渐
，重力势能逐渐
；车辆出站下坡时重力势能逐渐
，动能逐渐
。
减少
减少
增加
增加
势能
动能
进站时
出站时
②同学们上学时，在上坡前往往要加紧蹬几下；
汽车司机在开车上坡前，也往往要加大油门，加大速度。　　　　　
从能量的转化的角度来说明这样做的好处。
增大动能，可以有较多的动能转化为势能和内能，防止车倒退。
③人造卫星的动能和势能的转化
近地点
远地点
势能转化动能，速度变大
动能转化势能，高度变大
④水力发电站的能量是怎样转化的？
电能
水轮机的动能
水的动能
水的重力势能
潮汐能发电
课堂练习
1、一架飞机在灾区上方水平匀速飞行，并不断向灾区空投救灾物资，则飞机在这个过程中，动能_____
，势能______
，
机械能______
(填“变大”
、“变小”或“不变”)
变小
变小
变小
2、一个沿竖直方向匀速上升的气球，它的
（
）
A、动能不变，势能不变；
B、动能不变，势能增加；
C、动能增加，势能增加；
D、动能增加，势能不变。
B
3、关于能的概念，下列说法中正确的是
（
）
A、势能相等的物体一定在同一高度；
B、悬挂着的物体因为没有做功，所以没有能；
C、在空中飞行的子弹，具有做功的本领，所以具有能；
D、一个物体具有机械能，则这个物体一定既具有动能，又具有势能。
C
4、如图是研究小球
动能大小与小球的____
和____
关系的实验装置
示意图。（1）本实验中
小球动能的大小通过________________
来显示；
（2）表中记录了用甲、乙两球分别进行实验的数据。由表中数据可知：甲球的动能______（选填”大于”、”小于”、或”等于”）乙球的动能；(3)在质量和速度两个物理量中，对动能影响较大的是_____
。
A
小
球
球
质
量
小球碰撞物体A时的速度
物体A被推动的距离
甲
球
4
g
1
v
S
乙
球
2
g
2
v
2
S
速度
质量
物体A被小球推出的距离
速度
小于
5、跳伞运动员在“中国第一高楼
”——上海中心大厦进行跳伞。运动员从632米的高度跳下，下落一段时间后打开降落伞做匀速直线运动。在下落过程中，运动员和降落伞的（
）
A．势能不断减少，动能不断增加，机械能不变；
B．势能不断减少，动能不断增加，机械能减少；
C．势能不断减少，动能先增加然后保持不变，机械能减少；
D．势能不断减少，动能先增加后减少，机械能不变。
C
本节小结
一、能的概念：
物体具有能够对别的物体做功的本领，就说这个物体具有能（E）。
物体能够做的功越多，它具有的能量就越多。
二、机械能：
机械能
动能
势能
(能量)
速度
质量
重力势能
弹性势能
形变的大小
形变的强弱
高度
质量
三、机械能的转化：
动能与势能是可以互相转化的，如果存在摩擦等阻力，在动能与势能的相互转化中，机械能会减少。