3.2 机械能 —浙教版九年级科学上册学案(1).docxVIP

3.2机械能

游乐园中的过山车从高处滑下时,如图3-9所示，它的运动速度不断增大，然后它又冲上另一个斜坡，速度就减小下来。过山车运动的速度为什么会发生这样的变化？

一、动能

1、动能：物体由于运动而具有的能量。一切运动的物体都具有动能，如飞翔的小鸟、行走的人、行驶的汽车、掷出的铅球、流动的水等物体，都具有动能。

【活动一】探究动能大小的影响因素

（1）如图3-11所示，放在斜面上某一高度处的小钢球A滚下时，撞击水平面上的木块B，并将木块B推出一段距离。木块B被推出的距离越远，说明小钢球A的动能越大。

（2）让同一个小钢球从斜面上不同的高度处分别由静止开始沿斜面滚下，比较木块被小钢球推出的距离大小。

（3）让不同质量的小钢球从斜面上相同的高度处分别由静止开始沿斜面滚下，比较木块被小钢球推出的距离大小。

结论：质量相同的物体，运动的速度越大，它的动能越大。运动速度相同的物体，质量越大，它的动能也越大。

2、影响动能大小的因素：动能的大小与物体的质量和运动速度有关。在质量相同时，物体的运动速度越大，它具有的动能越大。②在运动速度相同时，物体的质量越大，它具有的动能越大。

二、势能

1、势能的分类：势能可分为重力势能和弹性势能。

2、重力势能

（1）定义：物体由于被举高而具有的能量叫做重力势能。判断一个物体是否具有重力势能，关键看此物体相对某一个平面有没有被举高，即相对此平面有没有一定的高度。若有，则物体具有重力势能；若没有，则物体不具有重力势能。

（2）影响重力势能大小的因素：重力势能的大小与物体的质量和被举高的高度有关。物体的质量越大，被举得越高，其具有的重力势能就越大。

【活动二】探究重力势能大小影响因素

（1）在一个铝盘中放入约2厘米厚的细沙。

（2）取大小不同的金属小球。

（3）将一根米尺竖直立在细沙上，把金属小球拿到某一高度自由释放，如图3-13所示,记录这一高度。

（4）把金属小球从沙中拿出，观察被金属小球所撞出的沙坑深度和大小，并将结果记录下来。

（5）抹平盘中的沙，从不同的高度自由释放同一个金属小球，观察被金属小球所撞出的沙坑深度和大小，并将结果记录下来。

（6）抹平盘中的沙，从相同的高度自由释放不同质量的金属小球，观察被金属小球所撞出的沙坑深度和大小，并将结果记录下来。

（7）比较观察结果，被金属小球所撞出的沙坑深度和大小跟金属小球的质量和下落的高度有什么关系？

大量事实表明：物体的质量越大，被举得越高，具有的重力势能就越大。

3、弹性势能

（1）定义：物体由于发生弹性形变而具有的能量叫做弹性势能。判断一个物体是否具有弹性势能关键是看此物体是否发生了弹性形变，若物体发生了弹性形变，则物体具有弹性势能。如拉长的弹簧、压扁的皮球、机械手表等物体都具有弹性势能。

（2）影响弹性势能大小的因素：弹性势能的大小与物体形变的大小有关。物体的弹性形变越大，它具有的弹性势能就越大。

三、动能和势能的转化

1、机械能：动能和势能之和。

【活动三】

（1）如图3-16所示，用细绳把摆锤悬挂起来，将摆锤拉到某一高度后释放。在摆锤向下动的过程中，重力势能如何变化？动能如何变化？在摆锤摆过中点向上摆动的过程中，重力势能如何变化？动能如何变化？（2）如图3-17所示，把一个滚摆悬挂起来。用手捻动滚摆，使悬线缠在轴上，将滚摆升高到最高点，然后放手。在滚摆下降的过程中，重力势能如何变化？动能如何变化？当滚摆上升的过程中，重力势能如何变化？动能如何变化？

（3）如图3-18所示，把金属小球放在A处，然后让它沿轨道滚下，观察小球的滚动过程。小球在A、B、C、D各点具有什么形式的能量？小球在滚动过程中能量如何转化？

实验表明：物体的动能和重力势能可以相互转化。如果只有动能和势能的相互转化，机械能的总量就保持不变，或者说，机械能守恒。

2、动能和势能的相互转化的应用

（1）撑杆跳高运动员在起跳前进行一段助跑，获得大量的动能。起跳后，他的身体不断上升，撑杆剧烈弯曲，动能转化为运动员的重力势能和撑杆的弹性势能。当上升到一定高度时，动能减小到最小值。此后，弹性势能不断释放，促使运动员不断上升，同时重力势能不断增加，如图3-19所示。当运动员越过横杆下落的过程中，他的重力势能又被转化为动能。

（2）水力发电站，被大坝拦住的上游水积蓄了大量的势能。当这些水通过坝中的水管向低处流动时，势能转化为动能。而流动的水冲击水轮机的叶轮，又将动能传递给水轮机，进而带动发电机发电，再转化为电能，如图3-20所示。

思考与讨论：如图为人造卫星沿椭圆轨道绕地球运动的示意图。卫星离地球中心最近的点叫做近地点，离地球中心最远的点叫做远地点。卫星在近地点的速度较大，在远地点的速度较小，那么，卫星从近地点运动到远地点的过程中，它的动能和势能如何变化？