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1.知道什么是动能、重力势能、弹性势能、机械能.
2.知道动能、重力势能、弹性势能的大小分别跟哪些因素
有关.
3.知道动能、重力势能、弹性势能可以相互转化，并能通
过具体事例说明自然界中机械能相互转化的现象.
4.通过探究动能和势能的大小分别跟哪些因素有关，学会
运用控制变量研究问题的方法.
1. 做功与能量的关系
情 境 _______________________ 发生形变的 跳板能将运 动员弹起 _______________________________ 被拉开的 弓能将箭 射出 __________________________ 从高处下落 的重锤能将 桩打入土中 _________________________
流动的水能
推动水车
分 析 发生形变的 跳板能够对 运动员做功 被拉开的 弓能够对 箭做功 从高处下落 的重锤能够 对桩做功 流动的水能
够对水车做
功
归 纳 物体能够对别的物体做功（ 表示物体具有做功的本 领，但不一定“做了功”）,我们就说这个物体具有能 量或能 2.对能量的理解
（1）能量是表示物体做功本领强弱的物理量.
（2）物体能够做的功越多，表示这个物体的能量越大.
（3）当物体对外做了功，物体具有的能量就会减少.
3.能量的单位：与功的单位相同，在国际单位制中，功的
单位是焦耳，能量的单位也是焦耳.
4.能与功的区别与联系
区别 功是一个过程 量，能是一个 状态量 功是描述力对物体作用过程中取得
的成效的物理量，是相对于一个过
程而言的；能是描述一个物体做功
本领强弱的物理量，是一个状态量
具有能量的物体不一定做功，而正在做功的物体 一定具有能量 联系 功是能量变化的量度 典例1 下列关于功和能的说法，正确的是( )
C
A.物体具有的能量越大，它做的功就越多
B.具有能量的物体一定正在做功
C.正在做功的物体一定具有能量
D.物体不做功就没有能量
[解析] 物体具有的能量越大，做的功不一定越多，
如让力气大的人推火车，没有推动，人不做功； 一
个物体具有能量，只能说明物体具有做功的本领，但并
不能说明物体已经做了功或正在做功； 一个物体如
果能够对外做功，我们就说它具有能量，所以正在做功
的物体一定具有能量； 物体不做功不一定没有能量.
1. 运动的物体是否具有能量
情境 _______________________ 滚动的保龄球击 倒球瓶 ___________________________________ 河水把沙石冲走 ___________________________
风吹着帆船移
动
分析 运动的球对球瓶 做功 流动的水对沙石 做功 流动的空气对
帆做功
归纳 运动着的物体具有能量 2.动能：物体由于运动而具有的能叫做动能（不能表述成
“运动物体具有的能”，因为运动物体具有的可能不仅仅是
动能）.一切运动的物体都具有动能,如空中飞行的小鸟、
地上行驶的汽车等.
3.实验：探究动能的大小与哪些因素有关
设计 实验 与制 订方 案 如图所示，利用该装置探究小球的动能与速度及质量的关系.实验中我们让同一小球从不同高度处滚下来改变速度的大小，通过换用不同质量的小球来改变质量.小球的动能由木块被推动的距离来反映（转换法），木块被推动得越远，说明小球对木块做的功就越多，小球具有的动能越大
获 取 与 处 理 信 息 （1）如图甲所示，让同一小球分别从斜面上 处和 处由静止滚下，并推动静止在水平面上的木块，比较两次木块被推的距离.通过比较可以发现，小球从 处由静止滚下时，速度更大，木块被推得更远.
__________________________________________________________________
甲
获取 与处 理信 息 （2）如图乙所示，让质量不同的小球先后从同一高度处由静止滚下，使其推动静止在水平面上的木块，比较两次木块被推的距离.通过比较可以发现，质量不同的小球从同一高度由静止滚下时，速度相同；质量大的小球滚下时木块被推得更远
乙
分析 与论 证 （1）同一小球由静止滚下时的速度越大，能做的
功越多，具有的动能越多.
（2）不同质量的小球由静止滚下的速度相同时，
质量越大的小球能做的功越多，具有的动能越多.
（3）物体的动能与速度和质量有关，速度越大，
质量越大，它的动能也越大
4.对动能的理解
一切运动的物体都具有动能，物体的动能由物体的质量
和运动的速度决定，在讨论物体动能大小时，必须同时
分析两个因素.例如，一颗子弹的速度大于火车的速度，
但子弹的动能不一定比火车的动能大，因为子弹的质量
比火车的质量小得多；也不能因为火车的质量比子弹的
质量大得多，就认为火车的动能一定比子弹的动能大，
例如当火车的速度为零时，动能也为零，其动能一定比
飞行的子弹小.
教材拓展
动能的相对性
物体的运动速度大小与选取的参照物有关，即速度大小
具有相对性，那么动能的大小也具有相对性.同一运动物
体相对于不同参照物的动能一般是不同的.例如，疾驰的
列车中，对乘客而言，桌面上放着的茶杯静止，对乘客
无害，但是相对于列车外的行人，茶杯速度很大，动能
很大，一旦掷出窗外可能会对行人造成严重的伤害.
典例2 （多选） 下列物体中，具有动能的是( )
BD
A.停在站台上的火车 B.风驰电掣的过山车
C.静止在地面上的足球 D.腾空而起的长征火箭
[解析] 物体由于运动而具有的能叫动能. 停在站台上
的火车，处于静止状态，不具有动能； 风驰电掣的
过山车，处于运动状态，具有动能； 静止在地面上
的足球，处于静止状态，不具有动能； 腾空而起的
长征火箭，处于运动状态，具有动能.
1.重力势能
（1） 高处的物体是否具有能量
情境 _________________________________ 被升高的重锤下落撞击木 桩，从而将木桩打入地里 _______________________________
从高空落下的陨石把
地面砸出一个大坑
分析 被升高的重锤下落时能对 木桩做功 高空中的陨石下落时
能对地面做功
归纳 高处的物体具有能量 辑作答空间顺序
（2）重力势能：物理学中，把高处的物体由于受重力作
用而具有的能（不能表述成“高处的物体具有的能”，因为
高处的物体具有能可能不仅仅是重力势能）叫做重力势
能.编辑作答空间顺序
2.实验探究重力势能的大小与哪些因素有关
设计 实验 与制 定方 案 将小木桩置于沙面上，让重物从某一高度处自由
下落撞击小木桩，小木桩被打入沙中的深度越
深，重物具有的重力势能越大.改变同一物体的下
落高度，或从同一高度释放不同质量的物体，比
较小木桩被打入沙中的深度
获取 与处 理信 息 （1）让重物从 处自由下落将小木桩打入沙中，如甲所示；让重物从
处自由下落将小木桩
打入沙中，如乙所示.由甲、乙
可知重物从 处自由下落时
将小木桩打入沙中的深度更深.
获取 与处 理信 息 （2）让重物从 处自由下落将小木
桩打入沙中，如丙所示，由甲、丙可知重物 从
处自由下落时将小木桩打入沙中的深度更深
________________________________________
分析 与论 证 （1）同一重物从不同高度落下，高度越高，对小
木桩做功越多，具有的能量越多.
（2）不同重物从同一高度落下，质量越大，对小
木桩做功越多，具有的能量越多.
（3）物体的位置越高，质量越大，它具有的重力
势能就越大
教材拓展
重力势能的相对性
物体所处的高度具有相对性，则物体所具有的重力势能
也具有相对性.例如，放在书桌上的课本，相对于地面来
说有一定的高度，具有重力势能，而相对于桌面其高度
为0，重力势能为0.在初中阶段，如无特别说明，一般认
为放在地面上的物体重力势能为0.
3.弹性势能
（1） 发生弹性形变的物体是否具有能量
情境 _______________________ 被压弯的撑竿能把运 动员弹得很高 __________________________
被拉开的弹弓能把“子弹”打
出去
分析 撑竿对运动员做了功 弹弓的橡皮条对“子弹”做了
功
归纳 发生弹性形变的物体具有能量
（2）弹性势能：物体发生弹性形变（不能表述成“发生
弹性形变物体具有的能”，因为发生弹性形变的物体具有
的能可能不仅仅是弹性势能）而具有的能叫做弹性势能.
（3）影响弹性势能大小的因素:弹性形变程度和弹性强度
①对同一物体，它的弹性势能取决于其弹性形变的大小；
物体的弹性形变越大，它具有的弹性势能就越大.
②对不同的物体，弹性形变大小相同时，其弹性势能一
般不同.
③只有发生弹性形变的物体才具有弹性势能，不是发生
形变的物体都具有弹性势能.
（4）弹性势能的应用：弹性势能的应用很广泛，如拉弯
的弓具有弹性势能，可以将箭射出去；带有发条的机械
手表和玩具车利用了发条的弹性势能；撑竿跳高运动中，
撑竿起跳上升过程中利用了竿的弹性势能等.
4.势能：重力势能和弹性势能统称为势能.
典例3 （广元中考节选）小苏同学的物理兴趣小组准备
探究“弹簧弹性势能的大小与什么因素有关”.他们的实验
装置如图所示，把弹簧放在水平面上，其左端固定在墙
上，等于弹簧原长，水平面 点左侧光滑，右侧粗糙.
将物体从点压缩弹簧到 点，然后由静止释放，物体
M运动到O点与弹簧分开，
最终运动到Q 点静止.请补
充完成他们的探究过程：
（1）弹簧弹性势能的大小是通过___________________
来衡量的.
物体被弹出的距离
（2）探究弹簧弹性势能与弹簧长度变化量的关系，应该
选用______（选填“相同”或“不同”）弹簧进行实验，并先
后改变____之间的距离，测出 的距离，重复实验，测
量多组数据并记录.
相同
[解析] 探究的是弹性势能和弹簧长度变化量之间的关系，
根据控制变量的思想，必须使用相同的弹簧，改变弹簧
长度变化量，则要先后改变 间的距离.弹簧弹性势能的
大小通过弹簧推动物体 在粗糙表面上运动距离的远近来
体现，所以必须测出 间的距离.为了使结论具有普遍性，
应改变弹簧长度变化量，即 间的距离，多测几组数据.
1.机械能
（1）定义
物体的动能和势能统称为机械能（机械能动能势能）.
机械能与其他形式的能一样，单位都是焦耳.
（2）对机械能的理解
一个物体可以只有动能（如水平路面上行驶的汽车），
也可以只有势能（如天花板上的吊灯 ），还可以既有动
能又有势能（如飞行的飞机），都称为物体具有机械能.
2.动能和势能的转化
（1）研究动能与势能的相互转化
情境探 究 _将小球拉至点由静止释放，
小球加速摆至点，由于惯
性再减速摆至点，到 点
速度为零，之后再经过点回到 点（因空气阻力，实际上小球不能回到 点），不断往复
能量转化分析 单摆运动可分为下降段和上升段,动能和势能
转化情况如表
________________________________________________________________________________
实验结论 物体具有的动能与势能是可以相互转化的
（2） 动能与势能转化的应用
①过山车中的能量转化
.过山车沿轨道上升过程中：速度减小，动能减小；重心
升高，重力势能增大；动能转化为重力势能.
.过山车沿轨道下降过程中：重心降低，重力势能减小；
速度增大，动能增大；重力势能转化为动能.
②蹦床中的能量转化
.小孩下落时：小孩重心降低，重力势能减小，速度增大，
动能增大；小孩的重力势能转化为动能.
.小孩压蹦床：小孩速度减小，动能减小，小孩重心降低，
重力势能减小；蹦床弹性形变增大，弹性势能增大；小
孩的动能和重力势能转化为蹦床的弹性势能.
.蹦床恢复原状：蹦床弹性形变减小，弹性势能减小；小
孩速度增大，动能增大，小孩重心升高，重力势能增大;
蹦床的弹性势能转化为小孩的动能和重力势能.
.小孩离开蹦床继续上升：小孩速度减小，动能减小，重
心升高，重力势能增大；小孩的动能转化为重力势能.
（3）对机械能转化的理解
①机械能的转化是一个“此消彼长”的过程.当某一种形式
的机械能减少时，另一种形式的机械能增加，那么第一
种形式的机械能转化为第二种形式的机械能.
②能量的转化可以发生在同一个物体上，也可以发生在
不同的物体之间.例如，自由下落的小球，能量的转化发
生在小球上；而人在玩蹦床时，能量的转化发生在人和
蹦床之间.
典例4 皮球从手中落到地上，又弹跳起来.在皮球落向地
面的过程中，________能转化为____能；皮球撞击地面
发生形变的过程中，____能转化为________能；皮球形
变逐渐减小直至恢复原状的过程中，________能转化为
____能；皮球离开地面上升的过程中，____能转化为
_________能.（均选填“动”“重力势”或“弹性势”）
重力势
动
动
弹性势
弹性势
动
动
重力势
[解析]
3.机械能守恒
（1）在单摆来回摆动的过程中，随着时间的推移，单摆
摆动的幅度越来越小，最后会停下来；在玩蹦床时，人
被蹦床弹起的高度都比前一次低；这是因为受到空气阻
力的作用.有摩擦等阻力时，在动
能与势能的相互转化中，机械能会减少.
（2）如果没有空气阻力和摩擦，单摆会以相同的摆幅一
直摆动下去；人每一次被蹦床弹起的高度都会一样，即
机械能的总量保持不变.
物体的动能和势能在相互转化的过程中，
由于存在摩擦等阻力，机械能的总量会不断减少；若不
计摩擦等阻力，机械能的总量会保持不变.
4.机械能与其他形式的能的转化
类型 实例 分析
机械能转化为其 他能 水力发电 机械能转化为电能
风力发电 机械能转化为电能
其他能转化为机 械能 电风扇工作 电能转化为机械能
太阳帆飞船 光能转化为机械能
典例5 （呼和浩特中考）如图所示，海
天同学将小球由 点静止释放，小球在
管道内沿运动，段和 段内壁光
滑，段内壁粗糙， 点略高于c点，b点
与 点等高.下列说法正确的是 ( )
B
A.从到 的过程中，小球重力势能不变
B.小球在、 两点的动能可能相等
C.从到的过程中，小球运动到 点时，动能最大
D.从到 的过程中，小球机械能守恒
[解析] 点略高于点，从点到 点的过程中，小球重力势能
先变小，后变大，点的重力势能大于 点的重力势能，A错
误；段和段内壁光滑，所以小球从 点到点的过程中机
械能守恒，段内壁粗糙，小球从点到 点要克服摩擦阻力
做功，小球的机械能减小，D错误；小球在点的机械能大于
在点的机械能，小球在 点的重力势能大于在点的重力势
能，因此、 两点的动能可能相等，B正确；点与点等高，
点与 点的重力势能相同，但小球在点的机械能小于在 点
的机械能，故小球在点的动能大于在 点的动能,C错误.

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