10.1 机械能（课件）北师大版（2025版）物理九年级全一册

第一节机械能第十章机械能、内能及其转化知识点能量知1－讲11.概念物体能对外做功，我们就说这个物体具有能量，简称能，通常用符号E表示。例如，流动的河水可以使水车转动，河水对水车做功，我们就说此时河水具有能量。2.单位能量的单位与功的单位相同。在国际单位制中，能量的单位是焦耳(J)，简称焦。知1－讲3.能量和功的关系能量大小可以通过做功多少来体现。能够做的功越多，表明物体具有的能量越大。知1－讲深度思考具有能量的物体是否正在做功？是否做了功？深度理解具有能量的物体可以不在做功，甚至就没有做功。例如，拉弯的弓具有能量，但手松开之前，弓没有对箭做功。知1－练例1下列关于能量的叙述，不正确的是()A.弯弓射箭，弓具有能量B.高空坠物伤人，坠物具有能量C.风吹船行，风具有能量D.激流冲走巨石，激流没有能量，巨石具有能量知1－练解题秘方：利用概念辨析法解答：判断物体是否具有能量，关键是看物体能否对外做功。解析：弓对箭做功，坠落的物体对人做功，风对船做功，激流对巨石做功，它们都能够做功，都具有能量。答案：D知1－练1.关于功和能的关系，下列说法正确的是()A.物体具有的能越多，它做的功越多B.物体具有能就一定正在做功C.正在做功的物体一定具有能D.物体能够做功的多少与它具有的能无关C知2－讲知识点动能21.定义物体由于运动而具有的能叫作动能。知2－讲2.探究动能大小和速度大小的关系实验设计：如图1所示，质量相同的两个小球分别从斜面的不同高度由静止开始滚下，撞击置于水平面上的小木盒，观察小木盒移动距离的长短。控制变量法(控制质量相同，改变速度)。转换法知2－讲实验现象：由较高位置释放的小球，推动木盒移动的距离长。分析讨论：位置越高的小球到达水平面的速度越大；小球推动木盒移动的距离越长，表明小球的动能越大。实验结论：质量相同的物体，运动的速度越大，它具有的动能就越大。知2－讲深度思考实验过程中，是探究小球的动能还是木盒的动能?深度理解实验中的研究对象是小球，即探究小球动能大小和速度大小的关系。知2－讲3.探究动能大小和质量大小的关系实验设计：如图2所示，质量不同的两个小球分别从斜面的同一高度由静止开始滚下，观察小木盒移动距离的长短。实验现象：质量较大的小球，推动小木盒移动的距离长。实验结论：速度相同的物体，质量越大，动能就越大。知2－讲4.动能的影响因素物体动能的大小与物体的质量和运动速度有关，质量越大，运动速度越大，物体的动能越大。知2－讲方法点拨小球从同一斜面的同一高度由静止开始滚下，到达水平面时的速度相同。知2－练为了模拟汽车超载和超速带来的安全隐患，小明选用小车、斜面、木板、钩码、木块等器材进行了如图3所示的实验探究。例2知2－练解题秘方：对于以教材实验为基础的探究题，必须综合教材实验的体验和实验探究的方法进行分析思考。知2－练(1)实验中，通过比较小车推动木块移动距离的远近，来判断_______(填“小车”或“木块”)动能的大小，这种常用的实验方法是_________(填“控制变量法”或“转换法”)。解析：实验中通过观察木块被推动的距离的远近，比较小车对木块做功的多少，从而判断小车动能的大小，这是转换法的运用。小车转换法知2－练(2)为了研究汽车的超速问题，实验中应选择图中_____、______两图进行比较，得到的结论是小车的质量一定时，速度越大，则动能越大，安全隐患越大。解析：研究超速问题应控制质量相同，改变速度，实验中应选择甲、乙两图进行比较。甲乙知2－练(3)为了研究汽车的超载问题，实验中应选择图中乙、丙两图进行比较，得到的结论是______一定时，______越大，______越大，安全隐患越大。解析：研究超载问题应控制速度相同，改变质量，实验所得结论：速度一定时，质量越大，动能越大。速度质量动能知2－练2.[中考·潍坊]为探究物体的动能跟哪些因素有关，利用斜面、钢球、木块等器材在同一水平面上进行探究活动。钢球从高为h的斜面上自由滚下，在水平面上运动，运动的钢球碰上木块后，能将木块撞出一段距离s，如图所示。知2－练(1)实验中探究的“物体的动能”是指_______(填字母)。A.钢球在斜面上的动能 B.钢球撞击木块时的动能C.木块被撞击后的动能(2)若水平面是光滑的，______(填“能”或“不能”)达到探究目的。(3)实验过程中，发现木块移动的距离较短而不易进行观察和比较。对此请你写出一条改进措施：_______________。B不能增大钢球的释放高度知3－讲知识点势能31.势能包括重力势能和弹性势能。(1)重力势能：受到重力作用的物体被举高后具有的能量。一切被举高的物体都具有重力势能。(2)弹性势能：具有弹性的物体发生弹性形变能对外做功，即具有能。一切发生弹性形变的物体都具有弹性势能。对弹簧、橡皮筋等物体而言，弹性形变越大，物体的弹性势能就越大。知3－讲知识链接形变不同于弹性形变，物体受到外力作用而发生形状变化叫形变；如果外力撤销，物体能恢复原状，这种形变叫弹性形变；如果外力撤销，物体不能恢复原状，这种形变叫塑性形变；形变包括弹性形变和塑性形变。知3－讲2.探究重力势能和质量、高度的关系实验设计：如图4所示，将木质小桌正立放置在细沙上。知3－讲方案一：让质量相同的铁块从不同高度由静止落下，观察比较铁块对小桌做功后桌腿陷入细沙的深度。方案二：让质量不同的铁块从同一高度由静止落下，观察比较铁块对小桌做功后桌腿陷入细沙的深度。知3－讲实验现象：(1)相同质量的铁块，释放时的位置越高，小桌桌腿陷入细沙的深度越大。(2)从同一高度下落的铁块，质量越大，小桌桌腿陷入细沙的深度越大。知3－讲实验要点方案一：控制质量相同，改变高度进行实验，探究重力势能和高度的关系。方案二：控制高度相同，改变质量进行实验，探究重力势能和质量的关系。知3－讲3.重力势能的影响因素物体的重力势能大小与物体的质量和所处的高度有关，质量越大、所处的高度越大，具有的重力势能就越大。知3－练如图5所示是“探究影响重力势能大小因素”的实验过程。(容器中装有细沙，A和B为实心铁块，A的质量比B的质量小)例3知3－练解题秘方：对于以教材实验为基础的探究题，必须综合教材实验的体验和实验探究的方法进行分析思考。知3－练(1)由_______两图可探究重力势能的大小与质量的关系，得出的关系是_________________________________________________。解析：探究重力势能的大小与质量的关系，需要控制物体自由释放的高度相同，物体的质量不同，由图可知，乙、丙符合此条件。结论是当高度相同时，质量越大，物体的重力势能越大。乙、丙在高度相同时，质量越大，物体的重力势能越大知3－练(2)由甲、丙两图_____(填“能”或“不能”)探究重力势能的大小与高度的关系，理由是______________________。解析：要探究重力势能的大小与高度的关系，要控制物体的质量相同，由甲、丙两图可知，A、B

的质量不相等，因此不能探究重力势能的大小与高度的关系。不能没有控制A、B的质量相等知3－练(3)本实验是通过_______________________来判断重力势能大小的，这也是物理探究过程中较常用的______法。解析：在此实验中，通过观察桌腿陷入细沙中的深度来比较各铁块重力势能的大小，这种方法叫转换法。桌腿在细沙中下陷的深度转换知3－练3.在探究“物体的重力势能与高度、质量是否有关”的实验中，小明准备了四块相同的花泥，两个体积相同但质量不同的钢球和玻璃球(m钢＞m玻)。(1)将钢球、玻璃球从距花泥h1高处由静止释放，砸在花泥上，砸出深浅不同的痕迹，由实验现象可知，实验的自变量是_________，控制不变的量是_____________。球的质量球释放的高度知3－练(2)将钢球分别从距花泥h1和h2(h1＞h2)高处由静止释放，砸在花泥上，砸出深浅不同的痕迹，由实验现象得出结论：当______相同时，重力势能与_______有关。质量高度知4－讲知识点机械能及其转化41.机械能动能、重力势能和弹性势能统称为机械能。一个物体可以同时具有动能和势能。例如，空中飞行的客机具有动能和重力势能；瀑布中的水具有重力势能和动能。知4－讲2.动能和重力势能的转化实验设计：如图6所示，将小球从A点由静止释放，小球左右来回不断地摆动，C位置是右侧最高点。知4－讲论证思考(1)小球从A位置摆向B位置的过程中，什么能减小？什么能增加？什么能转化为什么能？(2)小球从B位置摆向C位置的过程中，什么能转化为什么能？论证结果(1)重力势能减小，动能增加，重力势能转化为动能。(2)动能转化为重力势能。知4－讲实验结论：重力势能可以转化为动能，动能也可以转化为重力势能，即动能和重力势能可以相互转化。知4－讲3.机械能守恒大量实验表明：物体的动能和势能之间是可以相互转化的。在只有动能和势能相互转化的过程中，机械能的总量保持不变，即机械能是守恒的。知4－讲4.机械能的应用《天工开物》中记载了我国古代的一种水力舂米机械——水碓，如图7所示。水碓工作时，水流推动大轮转动，从而使石锤抬高，石锤的重力势能增大，然后石锤落下，石锤的重力势能又转化为石锤的动能，再对下面的米做功。知4－讲知识拓展生产、生活中因各种阻力的存在，动能和势能的转化中，机械能总和往往会逐渐减小，即机械能不守恒。知4－练下列四个情境中，属于动能转化为势能的是()A.滚摆下落 B.踩板下滑C.秋千上摆 D.弹簧拉车例4知4－练解题秘方：机械能转化方向是由减少的那种能转化为增加的那种能。解析：滚摆下落的过程是重力势能转化为动能；踩板下滑的过程是重力势能转化为动能；秋千上摆的过程是动能转化为重力势能；弹簧拉车的过程是弹簧的弹性势能转化为车的动能。答案：C知4－练4.[中考·安徽]在射箭比赛中，运动员释放弓弦将箭射出，弓弦的弹性势能转化为箭的_______能。动知4－练[中考·呼和浩特]如图8所示，海天同学将小球由a点静止释放，小球在管道内沿abcd运动，ab段和bc段内壁光滑，cd段内壁粗糙，a点略高于c点，b点与d点等高。例5知4－练下列说法正确的是()A.从a到c的过程中，小球重力势能不变B.小球在c、d两点的动能可能相等C.从a到d的过程中，小球运动到d点时，动能最大D.从a到d的过程中，小球机械能守恒知4－练解题秘方：小球从a