10.1.2机械能及其转化（课件）2025-2026学年九年级物理全册北师大版（2024）

幻灯片 1：封面标题：10.1.2 机械能及其转化学科：物理年级：九年级授课教师：[你的姓名]幻灯片 2：课程引入复习回顾：什么是动能？影响动能大小的因素有哪些？（物体由于运动而具有的能量；质量和速度）什么是势能？势能分为哪两类？影响它们大小的因素分别是什么？（物体由于位置或形状变化而具有的能量；重力势能和弹性势能；重力势能与质量和高度有关，弹性势能与弹性形变程度有关）展示图片或视频：滚摆上升和下降的过程。单摆左右摆动的过程。蹦极运动员下落和上升的过程。提问：在这些过程中，物体的动能和势能是如何变化的？它们之间是否存在某种联系？整个过程中能量的总量是否发生变化？幻灯片 3：机械能的概念定义：动能、重力势能和弹性势能统称为机械能。说明：机械能是动能与势能的总和，一个物体可以同时具有动能和势能。例如：飞行的小鸟，既有动能（因为在运动），又有重力势能（因为具有一定高度），它的机械能就是动能和重力势能之和。单位：机械能的单位与动能、势能的单位相同，都是焦耳（J）。举例：运动的汽车：具有动能，属于机械能。被举高的杠铃：具有重力势能，属于机械能。被压缩的弹簧：具有弹性势能，属于机械能。空中飞行的飞机：同时具有动能和重力势能，机械能为两者之和。幻灯片 4：动能与重力势能的相互转化（实例分析一）实例 1：苹果下落过程初始状态：苹果在树上静止，高度较高，具有较大的重力势能，动能为 0。下落过程：高度逐渐降低，重力势能减小；速度逐渐增大，动能增大。结论：苹果下落过程中，重力势能转化为动能。实例 2：向上抛出去的石块上升过程：速度逐渐减小，动能减小；高度逐渐增大，重力势能增大。最高点：速度为 0，动能为 0；高度最大，重力势能最大。下落过程：速度逐渐增大，动能增大；高度逐渐减小，重力势能减小。结论：石块上升过程中，动能转化为重力势能；下落过程中，重力势能转化为动能。图示：用示意图展示苹果和石块运动过程中动能和重力势能的变化曲线，直观呈现转化关系。幻灯片 5：动能与重力势能的相互转化（实例分析二）实例 3：滚摆实验实验现象：滚摆从最高点放手后，会向下转动，速度越来越快，到最低点时转动最快；随后向上转动，速度越来越慢，上升到接近原来的高度。能量变化：下降过程：高度降低，重力势能减小；速度增大，动能增大，重力势能转化为动能。上升过程：高度升高，重力势能增大；速度减小，动能减小，动能转化为重力势能。实例 4：单摆摆动实验现象：单摆从左侧最高点摆到右侧最高点，再摆回左侧，往复运动。能量变化：从左侧最高点到最低点：重力势能减小，动能增大，重力势能转化为动能。从最低点到右侧最高点：动能减小，重力势能增大，动能转化为重力势能。结论：在只有动能和重力势能相互转化的过程中，两种能量的总和保持不变。幻灯片 6：动能与弹性势能的相互转化实例 1：弹簧门的开启与关闭开启过程：人推开门，门的动能转化为弹簧的弹性势能，弹簧发生弹性形变。关闭过程：弹簧的弹性势能转化为门的动能，门自动关闭。实例 2：蹦床运动下落过程：运动员下落时，重力势能转化为动能。接触蹦床到最低点：动能减小，蹦床的弹性势能增大，动能转化为弹性势能。从最低点上升：弹性势能减小，动能增大，弹性势能转化为动能；继续上升时，动能转化为重力势能。实例 3：拉弓射箭拉弓过程：人的动能转化为弓的弹性势能，弓发生弹性形变。射箭过程：弓的弹性势能转化为箭的动能，箭被射出。图示：用分步示意图展示蹦床运动中能量的转化过程，标注各阶段的能量形式及变化。幻灯片 7：实验探究：机械能的转化与守恒实验目的：探究在动能和势能相互转化的过程中，机械能的总量是否保持不变。实验器材：单摆（或滚摆）、刻度尺、秒表。实验步骤：让单摆从某一高度由静止释放，观察单摆能上升到另一侧的高度。用刻度尺测量释放时的高度和上升到另一侧的高度，记录数据。多次改变释放高度，重复实验，记录数据。观察单摆摆动过程中，摆动的幅度是否变化。实验现象：单摆从左侧高度 h1 释放后，能上升到右侧接近 h1 的高度 h2（h2 略小于 h1）。多次摆动后，单摆的幅度逐渐减小，最终静止。幻灯片 8：实验分析与机械能守恒实验分析：单摆第一次摆动时，h2 略小于 h1，是因为存在空气阻力，部分机械能转化为内能，导致机械能略有减少。多次摆动后，幅度逐渐减小直至静止，是因为机械能不断转化为内能，最终机械能全部转化为内能。机械能守恒定律：内容：如果只有动能和势能相互转化，机械能的总和保持不变，即机械能守恒。条件：只有动能和势能的相互转化，没有其他形式的能量参与（如不受空气阻力、摩擦阻力等）。理想化模型：在物理学中，为了简化问题，常常忽略空气阻力和摩擦阻力，认为机械能守恒。例如，在光滑斜面上滑动的物体，机械能守恒。幻灯片 9：生活中的机械能转化应用水电站：原理：水库中的水被拦河坝抬高，具有较大的重力势能；水流下时，重力势能转化为动能，推动水轮机转动；水轮机带动发电机发电，动能转化为电能。能量转化过程：重力势能→动能→电能。撑杆跳高：过程：运动员助跑获得动能；撑杆弯曲时，动能转化为撑杆的弹性势能；撑杆伸直时，弹性势能转化为运动员的动能和重力势能；运动员上升到最高点时，动能最小，重力势能最大。能量转化过程：动能→弹性势能→动能和重力势能。过山车：原理：过山车从高处滑下时，重力势能转化为动能；上升时，动能转化为重力势能。利用机械能的转化，使过山车在轨道上高速行驶。幻灯片 10：机械能转化中的能量损失能量损失原因：摩擦阻力：物体在运动过程中，与接触面之间存在摩擦，机械能转化为内能（如汽车行驶时，部分机械能转化为轮胎和路面的内能）。空气阻力：物体在空气中运动时，受到空气阻力，机械能转化为内能（如跳伞运动员下落时，机械能转化为空气和降落伞的内能）。影响：机械能因克服阻力做功而不断减少，导致物体的运动状态发生变化（如滚摆最终会停止转动，单摆最终会静止）。减少能量损失的方法：减小摩擦：如给机械部件加润滑油、使用滚动摩擦代替滑动摩擦。优化形状：如汽车、飞机设计成流线型，减小空气阻力。幻灯片 11：课堂练习选择题：下列过程中，属于动能转化为重力势能的是（ ）A. 小球从斜面上滚下 B. 电梯匀速上升 C. 熟透的苹果从树上落下 D. 向上抛出的石块在上升过程中关于机械能守恒，下列说法正确的是（ ）A. 物体在运动过程中，机械能一定守恒 B. 只有在没有阻力的情况下，机械能才守恒 C. 匀速下落的雨滴，机械能守恒 D. 荡秋千时，若忽略空气阻力，机械能守恒填空题：动能和势能统称为__________，在动能和势能相互转化的过程中，若没有摩擦阻力，机械能的总量__________。撑杆跳高运动员在上升过程中，撑杆的__________能转化为运动员的__________能和__________能。简答题：为什么滚摆多次摆动后会静止？这一过程中能量是如何变化的？幻灯片 12：课堂总结机械能概念：动能、重力势能和弹性势能的总和，单位是焦耳。能量转化：动能与重力势能可以相互转化（如苹果下落、单摆摆动）。动能与弹性势能可以相互转化（如蹦床运动、拉弓射箭）。机械能守恒：在只有动能和势能相互转化，没有其他能量损失的情况下，机械能的总量保持不变。实际情况：由于存在摩擦和空气阻力，机械能会不断减少，转化为其他形式的能量（如内能）。幻灯片 13：课后作业书面作业：完成课本中关于机械能及其转化的练习题，分析不同场景中能量的转化过程。实践作业：观察生活中 3 个机械能转化的实例，详细记录能量的转化过程，如荡秋千、玩弹弓等。设计一个小实验，验证动能和弹性势能的相互转化（如用弹簧和小球，观察小球压缩弹簧后被弹开的过程），并撰写实验报告。2024北师大版物理九年级全册10.1.2机械能及其转化第十章 机械能、内能及其转化授课教师： . 班 级： . 时 间： . 知道物体的动能和势能之间可以相互转化。知道动能、势能统称为机械能。知道机械能守恒的概念及条件。飞行中的飞机跳水运动员他们都具有什么形式的能？机械能1．动能、势能统称为机械能。2．物体具有机械能的总量等于动能、势能两种能量之和。动 能下列四个实例中，机械能正在增加的是（ 　　）A．蓄势待发的火箭B．水平匀速飞行的飞机C．加速上升的飞艇D．匀速下降的热气球C初始态最低点最高点重力势能转化为动能动能转化为重力势能滚摆实验1.从鼻尖静止释放铁锁，会再次打到鼻尖吗？2.从鼻尖向前轻推铁锁，会再次打到鼻尖吗？3.铁锁最终为什么会停下来呢？近地点远地点动能转化为重力势能重力势能转化为动能下列现象中，物体动能转化为重力势能的是（　　）A．向上抛出去的篮球B．张开的弓把箭水平射出去C．骑自行车匀速上坡D．秋千由最高处向最低处荡去A①②③①②③弹簧弹性势能最大弹簧弹性势能为0小车动能为0小车具有动能小车动能为0弹簧弹性势能为0小车最终为什么会停下来，最开始具有的能量哪里去了？乒乓球从自由下落到反弹上升可分为四个过程，即：自由下落到地面的过程，与地面碰撞发生形变的过程，恢复形变的过程，反弹上升的过程。由动能转化为势能的过程是（　　）A．自由下落过程和碰撞形变过程B．碰撞形变过程和恢复形变过程C．恢复形变过程和反弹上升过程D．碰撞形变过程和反弹上升过程DABC1.碗中小球从A点到B点的过程中，动能和重力势能是如何转化的？2.小球最终能到达碗口C点吗，如果不能，增加什么条件可以呢？机械能动 能势 能当机械能守恒时当机械能转化为其他形式能量时点击该行文字演示动画其他形式能点击该行文字演示动画机械能守恒：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。机械能 = 动能 + 势能如图所示，将同一个物体从A点开始沿三个光滑的斜面AB、AC、AD自由滚下，到达同一水平面时的动能分别为E1、E2、E3，则（　　）A．E1最大 B．E2最大C．E3最大 D．一样大D水碓的结构及工作过程大轮拨板碓杆石锤水碓的工作原理工作原理：水流推动大轮转动，带动轴上的拨板依次不断向下挤压碓杆，从而使石锤抬起。能量转化：①水流带动石锤抬起，水的动能转化为石锤的重力势能；②石锤落下，石锤的重力势能又转化为石锤的动能；③石锤对下面的米做功，石锤的动能转化为米的内能知识点11．飞行器在空中飞行，已知它具有的动能为a J，重力势能为b J，这个飞行器具有的机械能为(　　)A．a J B．(a＋b) JC．b J D．(a－b) JB机械能及其转化2．[2025·南京模拟]下列过程中属于将动能转化为重力势能的是(　　)A．弯弓将箭射出B．上紧发条的闹钟指针转动C．电梯匀速上升D．秋千向上摆动D3．如图所示，运动员正在进行蹦床比赛，当他从高处落下，在与蹦床接触前的过程中，运动员的________能转化为________能；与蹦床接触后，蹦床发生弹性形变，运动员的动能转化为蹦床的________能。重力势动弹性势4．如图所示，当松手后，小球被弹簧弹起，弹簧的________能转化为小球的动能和________能；若不计空气阻力，机械能________(填“守恒”或“不守恒”)。弹性势知识点2机械能守恒重力势守恒5．人造地球卫星沿椭圆轨道绕地球运行，如图所示，离地球最近的一点叫近地点，最远的一点叫远地点。已知卫星在运行过程中机械能保持不变，则卫星从远地点向近地点运动的过程中，势能________，速度________。(均填“增大”或“减小”)。减小增大6．[2025年1月武汉期末]如图所示，把一个铁锁用绳子悬挂起来，将铁锁拉到鼻子附近(a点)，稳定后松手，铁锁从a向前摆，经b到c，再由c经b摆回时到不了a，铁锁不会打到鼻子。则铁锁(　　)A．从a到b的过程，铁锁克服空气阻力做功，机械能减少B．从b到c的过程重力势能减少C．在a、c两点的重力势能相等D．从a到b和从c到b两次经过b点时的动能相等A7．[2025·南昌模拟]如图所示的是小明制作的水力发电的设备。水从高处落下时，将________能转化为________能，推动水轮机转动，进而使发电机发电。重力势知识点3水能和风能的利用动8．风是没有公害的能源之一，而且它取之不尽，用之不竭，利用风力发电非常适合缺水、缺燃料和交通不便的沿海岛屿等。风力发电的过程是将风的____________能转化为电能。机械(或动)9．下列情境中，关于机械能之间的相互转化的描述正确的是(　　)A．弯弓射箭时，动能转化为弹性势能B．玩蹦床时，被蹦床弹起的过程中，重力势能转化为弹性势能C．滚摆下降时越滚越快，动能转化为重力势能D．向上抛出的石块在空中上升时，动能转化为重力势能D10.[新情境题　2025·西安模拟]在巴黎奥运会中，中国运动员凭借总分425.60分的成绩，蝉联奥运会女子10 m跳台的冠军 。如图所示的为某运动员跳水过程的轨迹示意图，不计空气阻力，下列有关运动员的说法正确的是(　　)A．A到B的过程中，动能逐渐减小B．B处时，动能全部转化为重力势能C．B处到C处的过程中，机械能逐渐增大D．C处时，机械能为零A11. [易错题]在体育场上，小明先后两次在同一高度将完全相同的两个垒球A和B以相同速度分别竖直上抛和斜上抛(如图所示)，在不计空气阻力的情况下，两个垒球上升的最大高度分别为HA和HB，则HA______(填“＞”“＜”或“＝”)HB。 [补充设问]A、B两球落地前的瞬间，其速度大小关系是________。A．vA>vB　　B．vA＝vB　　C．vA B易错点睛：物体竖直上抛到达最高点时速度为零，动能为零；斜抛到达最高点时速度不为零，动能不为零。12．[2025·常州模拟]弧形轨道ab段光滑，bc段粗糙，小球从a点经最低点b运动至c点；从a到b的过程中，小球的________能转化为________能；从a到c的过程中，小球的机械能________(填“增大”“不变”或“减小”)。重力势动减小思路点睛：物体在粗糙面上运动时，需克服摩擦力做功，物体机械能不守恒。13．如图所示，橡皮筋两头分别固定在罐子两端，中间系一个物块，就制成了一个“魔罐”。将“魔罐”在水平地面上滚出，橡皮筋的弹性势能______(填“增大”“不变”或“减小”)；“魔罐”能自动滚回来，滚回的过程中弹性势能转化为________能。增大动14.[新器材　2025·无锡模拟]如图甲所示，压力传感器能够测量出其表面受到的压力大小，将其与电脑连接后，放置在水平地面上，将一个排球从正上方某一高度处由静止释放，排球落到传感器上后再竖直弹起上升，反复多次后静止在传感器上。传感器测得的弹力F的大小随时间t的变化情况如图乙所示，A、B、C三点对应的时刻是t1、t2、t3，下列说法中正确的是(　　)A．t2时刻排球的重力势能最小B．t2～t3时间内，排球的重力势能转化为动能C．排球t1时刻的动能等于t3时刻的动能D．整个过程中，排球的机械能守恒 A机械能及其转化机械能动能、重力势能和弹性势能统称为机械能机械能及其转化机械能守恒动能与势能的转化实例水碓谢谢观看！