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第十章 功与机械能
动能和势能
第3节
01
通过观察分析生产生活中实例知道动能和势能。
02
通过实验探究了解动能和势能大小的影响因素。
03
能用动能和势能解释相关的现象。
流动的空气、高处的桩锤和张开的弓有什么共同特点？
物体能对其他的物体做功越多，物体所具有的能量就越大。
知识点
一
能量
1.物理学中，如果一个物体___________________，我们就说这个物体具有能量，简称___。
2.不同物体能够对其他物体做功的多少不一样，说明了什么？
能够对其他物体做功
能
射出的子弹、运动的球、流动的空气等物体能否对外做功，如果能对外做功请分析这些物体能做功的共同原因？
你认为动能的大小可能跟哪些因素有关？说出你的猜想。
动能大小与速度的大小和质量大小有关。
速度越大动能越大，质量越大动能越大。
知识点
二
动能
1.物体由于_____而具有的能量叫做动能。
运动
探究动能的大小与哪些因素有关
(1)实验方法
①控制变量法：控制质量相同，探究动能大小与速度的关系；控制速度相同，探究动能大小与质量的关系。
②转换法：通过钢球将木块推动距离的远近来反映钢球动能的大小。
(2)实验过程
①将木块放在水平面上，让钢球由静止开始沿斜面向下运动。
②比较木块分别被从不同高度处滚下的同一钢球撞击后运动的距离。
典例
③比较木块分别被从同一高度处滚下的木球、钢球撞击后运动的距离。
(3)实验结论
物体的动能与物体的_____和_____有关。质量相同时，速度_____的物体具有的动能_____。速度相同时，质量_____的物体具有的动能_____。
质量
速度
越大
越大
越大
越大
(2024·张掖阶段练习)如图所示，在“研究物体动能与哪些因素有关”的实验中，将A、B、C三小球先后从同一装置的hA、hB、hC高处由静止滚下( mA＝mBhB)推动纸盒运动一段距离后静止。
(1)实验中通过观察_______________比较动能的大小；
(2)因探究的因素较多，所以该探究实验用到实验方法中的_________法；
纸盒被推动距离
控制变量
(3)分析比较实验甲与实验乙可得出结论是：_______________________________ _________。要探究另一个影响因素应该选择_______两次实验；
(4)为了使得质量不同的两个小球到水平面的初速度相同，实验中采用让他们从斜面_____(选填“相同”或“不同”)高
质量相同的物体，运动速度越大，
相同
度由静止滚下；从图中可以看出，A、B、C三个小球刚到达水平面时，___球的动能最大；
(5)若水平面是光滑的，_____(选填“能”或“不能”)达到探究目的。
动能越大
不能
甲、丙
C
举高的杠铃、棚架上的南瓜、高处流下的瀑布等物体是否能对外做功，如果能对外做功请分析这些物体能做功的共同原因？
知识点
三
重力势能
1.定义：物体由于高度位置所具有的能叫重力势能。
2.实验：探究重力势能的大小跟哪些因素有关
(1)实验过程
①同一重物从不同高度自由下落冲击小方桌，比较小方桌下陷的深度，进而推断重物具有的重力势能与重物所在高度的关系。
②从同一高度自由下落的两个不同质量的重物冲击小方桌，比较小方桌下陷的深度，进而推断重物具有的重力势能与重物的质量的关系。
(2)实验结论
物体的重力势能与___________和它所在___________有关。质量相同时，_____的物体具有的重力势能_____。高度相同时，_________的物体具有的重力势能_____。
物体的质量
位置的高度
越高
越大
质量越大
越大
知识点
四
弹性势能
人们将________、________这类能统称为势能。动能、势能等______的单位与__的单位____。在国际单位制中，功的单位是__，用符号__表示，能的单位也是__，用符号__表示。
重力势能
弹性势能
各种能
功
相同
焦
J
焦
J
(2024·北京延庆区期末)小明利用实验小桌、装有细砂的容器、质量不同的物体A、B和C，探究重力势能的大小与哪些因素有关。如图所示，将物体从高处(图中水平虚线处)由静止释放，物体自由下落撞击小桌后立即与小桌一起向下运动。观察各
次实验中桌腿陷入细砂中的深度情况，便可知物体释放前的重力势能大小的关系。已知实验中三个物体的质量关系为mA(1)比较_______两次的实验结果可知，物体的重力势能与物体被举高的高度有关；
(2)比较甲、丙、丁三次的实验结果可知，______相同的物体，质量越大，它的重力势能越大；
(3)设乙实验中物体A释放前的重力势能为
EA，丁实验中物体C释放前的重力势能为EC，
则EA__(选填“>”“<”或“＝”)EC。
甲、乙
高度
<
1.(2023·临沂蒙阴县开学考)体育课上，李华同学让铅球和足球在跑道上以相同的速度滚动，则(　　)
A.铅球的动能大 B.足球的动能大
C.铅球、足球的动能一样大 D.无法比较
A
2.(2024·菏泽曹县期末)如图所示，货架上放着甲、乙、丙、丁四个体积相同的实心球，其中甲和乙为铁球，丙和丁为铜球(已知ρ铜>ρ铁)。则四个球中势能最大的是(　　)
A.甲球
B.丙球
C.丁球
D.无法比较
D
3.(2023·内江期末)如图所示，用同样大小的力作用在甲、乙两根完全相同的弹簧上，则关于它们弹性势能的大小关系，下列说法中正确的是(　　)
A.甲弹簧的弹性势能大
B.乙弹簧的弹性势能大
C.两弹簧的弹性势能一样大
D.以上三种情况均有可能
C
能量
动能
势能
重力势能
弹性势能
所处高度
速度
弹性形变大小
质量
质量
解析　(1)比较甲、乙两次实验，物体的质量相等，下落时的高度不同，桌腿陷入细砂中的深度不同，说明重力势能与物体被举高的高度有关。
(2)比较甲、丙、丁三次实验，物体下落时的高度相同，质量不同。质量越大，桌腿陷入细砂中的深度越深，它的重力势能越大。
(3)被物体A撞击后的小桌陷入细砂的深度小于被物体C撞击后的小桌陷入细砂的
深度，说明物体A释放前的重力势能EA小于物体C释放前的重力势能EC，即EA解析　铅球和足球在跑道上滚动的速度相同，但铅球的质量大于足球的质量，所以铅球的动能大，故选A。
解析　甲、乙、丙、丁四个体积相同的实心球，甲和乙为铁球，则甲、乙的质量相同；丙和丁为铜球，则丙、丁的质量相同。因铜比铁的密度大，丙、丁两铜球的质量大于甲、乙两铁球。甲、乙的质量相同，图中甲比乙的位置高，则甲的重力势能大；丙球和丁球的质量相同，
丙球高度高，丙的重力势能大；对比甲、丙两球，甲的质量小于丙的质量，但是甲的高度大于丙的高度，故无法判断甲、丙谁的重力势能大，故选D。
解析　用同样大小的力作用在甲、乙两根完全相同的弹簧上，则甲、乙弹簧的形变程度相同，所以两弹簧的弹性势能一样大，故选C。

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