九年级科学上册 第11讲 机械能教案 浙教版-浙教版初中九年级上册自然科学教案.doc

能量、机械能
教学主题
能量、机械能
授课日期及时段

教学过程

掌握能量的转化

自然界中各种形式的能量都不是孤立的，不同形式的能量会发生相互转化，能量也会在不同的物体间相互转移。
即所谓的“消耗能量”“利用能量”“获得能量”的实质是能量相互转化或转移的过程。如：
雪崩时的能量转化:　势能转化为动能
人造卫星:　太阳能转化为电能
青蛙跃起扑食的过程:　化学能转化为动能和势能
胶片感光成像:　光能转化为化学能
特技跳伞:　势能转化为动能和热能
森林火灾:　化学能转化为热能
植物生长:　光能转化为化学能
水电站(工作时):　机械能转化为电能

能量的相互转化
1．能量的定义？
物体能够对外做功，物体具有能量
2．人造卫星在太空中工作所需要的电能来自哪里？
太阳能
3．在火山多发地带，断断续续地喷发热泉水,它的能量转换关系是什么?
地热能转化为机械能
4.森林大火的能量转化关系是什么?
化学能转化为内能
5.光和作用和呼吸作用的能量转化关系是什么?
太阳能转化为化学能;化学能转化为内能
6.水电站工作是能量转化关系是什么?
重力势能转化为动能再转化为电能
7.青蛙从地上跃起捕捉害虫,其能量转化关系是什么?
化学能转化为机械能
8.人骑自行车时能量转化关系是什么?
化学能转化为机械能
9.蓄电池充电时和放电时的能量转化关系是什么?
电能转化为化学能,化学能转化为电能
10.常见的电热器工作时的主要能量转化关系是什么?
电能转化为内能
11.流星的能量转化关系是什么?
机械能转化为内能
12.(课本72页)热空气上升推动风车转动的能量转化关系是什么?
热能转化为机械能
13.蒸汽机的能量转化关系是什么?
燃料的化学能转化为水蒸汽的内能再转化为汽车的机械能
14.能的转化和转移有什么本质区别,请各举两例加以说明?
能的转化指的是能的本质发生了变化,而能的转移指能的本质没有发生变化，凡是做功改变物体内能的都是能的转化,而热传递改变物体内能的都是能的转移
晒太阳、冷热水混合等都是能的转移，电热器烧水属于能的转化（电能转化为内能）
15．燃料燃烧的能量转化关系使什么？
化学能转化为内能
16．将热水倒入能水肿，热水的温度没有上升的原因是什么？
能的转化和转移有一定的方向性

1．如果一个物体能够 对外做功 ,我们就说这个物体具有能。
2．动能 与势能 之和称为机械能。物体由于 运动而具有的能叫动能。势能包括 重力势能 和 弹性势能。物体由于 被举高 而具有的能叫重力势能;物体由于发生 弹性形变 而具有的能叫弹性势能。
3．影响动能的因素是 质量 和速度 ，影响重力势能的因素是 质量 和高度 。影响弹性势能的因素是物体发生 弹性形变量的大小 。
4．机械能守恒指：在不计摩擦和介质阻力的情况下物体只发生动能和势能的相互转化且机械能的总量保持不变，也就是动能的增加或减少等于势能的减少或增加。机械能与整个物体的机械运动情况有关。当有摩擦时，一部分的机械能转化为热能 ，在空气中散失，另一部分转化为动能 或势能 。所以在自然界中没有机械能能守恒。
5．能量守恒定律
能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到另一个物体，在转化或转移的过程中，能量的总量不变。这就是能量守恒定律，如今被人们普遍认同。
6.功和能的关系
(1)不同形式的能量之间可以相互转化。“摩擦生热是通过克服摩擦做功将机械能转化为内能；水壶中的水沸腾时水蒸气对壶盖做功将壶盖顶起，表明内能转化为机械能；电流通过电热丝做功可将电能转化为内能等等”。这些实例说明了不同形式的能量之间可以相互转化，且是通过做功来完成这一转化过程。
(2)功是能量转化的量度。做多少功，就有多少能量发生转化。

7．势能、重力势能
(1)势能是属于相互作用的物体系统的,是对系统而言的。如物体被举高h具有的重力势能EP=mgh是属于物体与地球系统的。通常说物体具有势能是简略的说法。单个物体没有势能。如重力势能是物体和地球这个系统所共有的能量，弹性势能是组成弹簧的各质点组成的系统所共有的能量。
(2)势能都是相对的，势能的具体值只有在选定了零势能面才有意义。零势能面的选取可以是任意的，但一般选地面（或海平面）为零势能面。重力势能和其他势能，如弹性势能、分子势能、电势能等一样具有相对性，且有正、负之分，其值取决于零势能参考平面的位置选择，零势能参考平面的选择虽然可以任意，但在应用中需根据实际问题的方便来灵活选取。重力势能的变化量与零势能参考平面的选择无关。
(3)重力势能的变化只与重力做功有关，与其他任何力做功无关。重力做多少正功，重力势能就减少多少；重力做多少负功，重力势能就增加多少。
8．重力做功的特点
对于确定的物体，其重力大小、方向不变，当沿不同的路径向下或向上运动时，据W =FLcosa知，重力所做的功的计算公式为Wmgh，h为始末位置的高度差。重力做功只与初、末位置的高度差有关，与路径无关，故有以下两点：
①物体运动时，重力对它所做的功只跟它的起点和终点的位置有关，而跟物体的运动路径无关。
②重力做功的大小等于重力与初、末两位置高度差的乘积。
9．弹性势能
(1)定义：发生弹性形变的物体的各部分之间，由于有弹力的相互作用而具有势能，这种势能叫弹性势能。
(2)弹性势能的探究：弹性势能与弹簧长度的改变量和弹簧的材料有关。
(3)弹力做功与弹性势能变化的关系：
弹性势能的改变仅与弹力做功有关，弹力做多少正功，弹性势能就减少多少；弹力做多少负功，弹性势能就增加多少。
【经典例题】
【例1】如图所示，“套圈”出手后，从a点到c点的过程中（不计空气阻力），下列说法正确的是（ 　 ）

A．“套圈”由a到b过程中，动能逐渐增大
B．“套圈”在b点的机械能大于a点的机械能
C．“套圈”由b到c过程中，机械能逐渐变小
D．“套圈”由a到b再到c过程中，重力势能先变大后变小
【答案】D
【例2】2011年4月10日，我国在西昌卫星发射中心用“长征三号甲”运载火箭，成功将北斗八号导航卫星发射到预定椭圆轨道，该椭圆轨道近地点约200千米，远地点约3599千米，如图是北斗八号导航卫星的轨道示意图。已知该卫星沿椭圆轨道绕地球运行的过程中机械能守恒，则关于该卫星从远地点向近地点运行过程中势能、动能、速度的变化是（ 　 ）

A．势能增加、动能减小、速度减小 B．势能减小、动能增加、速度增加
C．势能减小、动能增加、速度不变 D．势能不变、动能不变、速度不变
【答案】B
【例3】关于重力势能的下列说法中正确的是（　　）
A．重力势能的大小只由重物本身决定 B．重力势能恒大于零
C．在地面上的物体，它具有的重力势能一定等于零 D．重力势能实际上是物体和地球所共有的
【答案】D
【例4】关于重力势能与重力做功的下列说法中正确的是（　　）
A．物体克服重力做的功等于重力势能的增加
B．在同一高度，将物体以初速v0向不同的方向抛出，从抛出到落地过程中，重力做的功相等，物体所减少的重力势能一定相等
C．重力势能等于零的物体，不可能对别的物体做功
D．用手托住一个物体匀速上举时，手的支持力做的功等于克服重力做的功与物体所增加的重力势能之和
【答案】AB
【例5】若物体m沿不同的路径Ⅰ和Ⅱ从A滑到B，如图1所示，则重力所做的功为（　　）
A．沿路径Ⅰ重力做功最大 B．沿路径Ⅱ重力做功最大
C．沿路径Ⅰ和Ⅱ重力做功一样大D．条件不足不能判断

【答案】C
变式训练：当物体克服重力做功时，物体的（　　）
A．重力势能一定减少，机械能可能不变 B．重力势能一定增加，机械能一定增加
C．重力势能一定增加，动能可能不变 D．重力势能一定减少，动能可能减少
【答案】C
【例6】从离地面h高处以初速v0,分别向水平方向、竖直向上、竖直向下抛出a，b，c三个质量相同的小球，不计空气阻力则它们（　　）
A．落地时的动能相同 B．落地时的动能大小是
C．重力势能的减少相同 D．在运动过程中任一位置上的机械能都相同
【答案】ACD
【例7】如图3所示，小球从左端由静止释放，在左右摆动过程中，不计空气阻力，则（ ）
A.从最高点运动到最低点的过程，一部分重力势能转化为动能
B.从最低点运动到最高点的过程一部分动能转化为重力势能
C.左侧最高点的高度大于右侧最高点的高度
D.左侧最高点的高度等于右侧最高点的高度

【答案】D
【例8】下列现象中，由动能转化为重力势能的是

【答案】C
【例9】如图所示，小明从滑梯上下滑，在这一过程中，他的
A．动能转化为重力势能
B．重力势能全部转化为动能
C．机械能保持不变
D．机械能一定减少

【答案】D
【例10】关于滚摆在运动过程中能量的分析，下列说法正确的是
A.下降过程中动能不变 B．最低点动能为零
C.上升过程中重力势能减小 D.最高点重力势能最大

【答案】D
【例11】图2所示是一个左右对称的凹形槽，将小球从A点由静止释放，若小球由A点到B点运动过程中克服摩擦力做的功用W表示，忽略空气阻力，则下列说法正确的是
A.小球从A点运动到B点的过程中，势能的减少量与动能的增加量之差等于W
B.小球能够从A点运动到D点
C.小球从A点运动到B点的过程中，势能的减少量等于动能的增加量
D.小球从A点运动到C点的过程中，机械能的减少量等于动能的增加量

【答案】A

【例12】玩“过山车”是一项非常惊险刺激的娱乐活动.如图所示,过山车时而从轨道的最低点D上升到最高点A，时而从最高点A飞驰而下。过山车在运动过程中，若不计能量损失，只有动能和势能的相互转化。下列说法正确的是
A．A点机械能小于B点机械能
B．D点动能最大，A点势能最大
C．D点动能最大，A点机械能最大
D．A点势能最大，机械能最大

【答案】B

【例13】如图所示，一个小球由静止从光滑曲面的顶端自由滑下，若它在顶端的重力势能为65J，则滑到底端的动能是（ ）
A．35J B．50J C．55J D．65J

【答案】D

【例14】如图所示，小华把悬挂的铁锁拉近并紧贴自己的鼻子，稳定后松手，头保持不动，铁锁向前摆去又摆回。下列说法正确的是（ ）
A．锁不断地来回摆动，是因为动能不断增加
B．锁向下摆的过程中，重力势能转化为动能
C．锁摆到最低点后会继续上升，是因为受重力作用
D．锁摆动的过程中，机械能总量不变，所以摆回来时会碰到鼻子
【答案】B

【例15】如图，小球上下运动的过程中，下列分析不正确的是( )
A．小球上下运动过程中，运动状态保持不变
B．小球向下运动过程中，小球所受的重力对小球做功
C．小球对弹簧施加拉力，弹簧对小球也施加拉力
D．小球上下运动过程中，动能与势能不断相互转化
【答案】A
【例16】甲图是探究“阻力对物体运动的影响”的实验装置；乙图是探究“物体的动能与质量关系”的实验装置，两个实验都要控制物体从同一高度自由下滑，这是为了保证物体到达水平面开始端的 相同，在下滑的过程中物体的动能将 ______ （选填“增大”、“减小”或“不变”）。
毛巾 棉布 木板
乙 图

甲 图

【答案】初速度；增大
【例17】图示为探究“物体动能的大小跟哪些因素有关”的实验。实验步骤如下：
I．让同一钢球从斜面上不同的高度由静止滚下，观察木块被撞击后移动的距离。
Ⅱ．让不同质量的钢球从斜面上相同的高度由静止滚下，观察木块被撞击后移动的距离。
回答下列问题：
(1)步骤I是为了研究动能大小与___________________________的关系。
(2)步骤Ⅱ是为了研究动能大小与___________________________的关系。
(3)该实验中斜面的作用是为了控制钢球________的大小，木块的作用是为了比较钢球_____________的大小。
【答案】（1）速度（2）质量（3）速度；动能
【例18】如图所示，一辆在水平路面上匀速行驶的洒水车正在洒水作业，关于该洒水车，下列说法正确的是（ ）
Ａ、机械能不变，重力势能不变
B、机械能变小，重力势能、动能变小
Ｃ、机械能不变，动能变小
D、机械能变小，动能不变
【答案】B
【例19】下列对能量转化的描述不正确的是
A．蓄电池充电：电能一化学能
B．发电机工作：电能一机械能
C.萤火虫发光：生物质能一光能
D．内燃机工作：化学能一内能一机械能
【答案】B
【例20】如图所示，在试管中装一些水，用软木塞塞紧，对试管加热使水沸腾，会看到蒸汽把软木塞“嘭”的一声顶开。“蒸汽顶开软木塞”是一个能量转化的过程，请对此能量转化过程作出描述：_________________________________。

【答案】内能转化为机械能（动能）

【例21】下列实例中，属于机械能转化为内能的是：
A．流星穿过大气层时发热发光 B．冬天嘴对着双手哈气
C汽油机的做功冲程 D．不锈钢汤勺放在热汤中
【答案】A
【答案】A

（此环节设计时间在10分钟内）
（以学生自我总结为主，TR根据教案中的总结进行引导为辅，为本次课做一个总结回顾；总结方式可以多种多样，如画思维导图、默想回忆、抢答形式等。教案中给到重难点/易错点等的总结条目。）
1.
2.
3.

1. 包含预习下次课内容和复习本次课内容两部分；
2. 建议作业量不宜过多，最好控制在学生30分钟内能够完成；
3. 每节课前教师对作业进行批改与讲解；

本次课复习
1．(2012杭州)6．冲击钻是一种打孔的工具。工作时，钻头在电动机带动下不断地冲击墙壁打出圆孔（如图所示）。冲击钻在工作的过程中
A．只有电能和内能的转化
B．只有电能和机械能的转化
C．有电能、机械能和内能的转化
D．没有机械能和内能的转化
【答案】C
2.(2012拱墅)12．根据能量守恒定律，下列四幅图中仅发生能量转移的一组是
①试管内的冷水放 ②煤气炉将冷水烧热 ③小灯泡通电发光 ④一球上升一球下降
入热水中变热 （不考虑摩擦影响）
A.．①② B．②③ C．①④ D．③④

【答案】C
3．(2014滨江)5.如图是运载火箭点火起飞的情景．在火箭离地升空的过程中，关于火箭中搭载的卫星的能量及能量转化，下列说法正确的是（　　）
A．动能转化为重力势能 B．重力势能转化为动能
C．机械能的总量不变 D．机械能的总量增加
【答案】D

4．（2014江干）13.如图，在月球附近圆轨道上运行的“嫦娥二号”，到A点时变为椭圆轨道，B点时近月点，则
A．在A点变轨时，“嫦娥二号”必须突然加速
B．在A点变轨时，“嫦娥二号”必须突然减速
C．从A点运动到B点过程中，“嫦娥二号”受到月球的引力减小
D．从A点运动到B点过程中，“嫦娥二号”速度大小不变
【答案】B

下次课预习