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第12章 机械能
动能与势能
1
01
能从做功的角度描述能量，知道能量的单位。
02
初步认识动能、势能的概念，并能运用其原理解释相关的现象。
03
了解动能、势能大小的影响因素。
观察与思考——为什么飞机那么惧怕小鸟？
一、能量
观看“高空坠物”
1.活动1　思考高空坠物为什么十分危险？
高空抛下的物体能够对低处的物体或人做功，造成很大的危害。
2.物体 ，我们就说这个物体具有能量。能量的单位是 ，符号是 。
3.一个物体能够做的功越多，表示这个物体的能量 。
焦耳
有对其他物体做功的能力
J
越大
一、能量
思考：你还知道生活中哪些现象能说明物体具有能量？
流水能推动水车，
说明流水具有能量
风吹动风车转动，说明风具有能量
落下的重锤把地面砸陷，说明下落的重锤具有能量
悬挂的吊灯也具有能量
学以致用
下列关于能量的说法中正确的是(　　)
A.做功的物体具有能量，不做功的物体没有能量
B.做功多的物体能量就多，做功少的物体能量就少
C.能够对外做功的物体具有能量，但不一定在做功
D.能量多的物体所做的功一定就多
C
二、动能
1.物体由于 而具有的能量叫作动能。 物体都具有动能。
运动
一切运动的
2.演示实验：研究物体的动能跟哪些因素有关
二、动能
现象分析：钢球从高处滚下，高度越高，钢球运动到水平面时速度越 ，木块被撞得越 。即质量相同时，钢球的速度越大，动能越 。
大
远
大
(1)步骤1：让同一个钢球分
别从不同的高度由静止开
始滚下，比较钢球运动到
水平面时的速度大小，以及木块被撞后移动的距离。
现象分析：速度相同时，质量越 的钢球将木块撞得越远。即钢球的速度相同时，质量越大，动能越 。
大
大
(2)步骤2：让质量不同的钢球从同一高度由静止开始滚下，比较哪个钢球把木块撞得远。
(3)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，它的动能越大。
二、动能
思考：如图为高速公路交通标志牌，
为什么不同车型设置不同的最高行驶速度？
车型不同，车的质量往往也不同。如果车的行驶速度相同，质量大的车，动能大，行驶时危险性就大。因此，在同样的道路上对不同车型设置不同的最高行驶速度。
二、动能
学以致用
1.在探究“物体动能的大小与哪些因素有关”的实验中，让同一钢球从斜面的不同高度由静止释放，撞击同一木块，能将木块撞出一段距离，如图所示。下列说法正确的是(　　)
A.实验中研究的是木块的动能
B.此实验运用控制变量法和转
　换法来研究问题
C.钢球在斜面上自由释放时位置越高，到达水平面时初速度越小
D.该实验的目的是探究钢球在水平面上的动能大小与质量的关系
B
解析　实验中，同一个钢球，控制了质量相同，从不同高度滚下，使钢球到达水平面时的速度不同，实验目的是探究钢球的动能与速度的关系，故A、D错误；
实验中，控制钢球质量不变，仅改变钢球到达水平面的速度，应用了控制变量法，通过木块被撞移动的距离，来判断钢球撞击木块的动能大小，应用了转换法，故B正确；
钢球在斜面上自由释放时位置越高，到达水平面的初速度越大，故C错误。
学以致用
2.如图所示，明明在进行弹硬币的小游戏。弹出的硬币由于具有　　 继续运动。向上弹起的硬币在上升过程中动能越来越　 。(忽略空气阻力)
惯性
小
学以致用
三、势能——重力势能
1.重力势能
(1)受到重力的物体被举高而具有的能量叫作 。
重力势能
(2)演示实验：重力势能的大小与哪些因素有关
如图所示，用不同质量的铁块从不同高度落下，撞击小桌桌面，桌腿陷入细沙的深度有怎样的
不同呢？
实验现象：
铁块的质量相等时，高度大的铁块把小桌砸入细沙中的深度 ；
铁块的高度相等时，质量大的铁块下落后把小桌砸入细沙中的深度 。
大
大
三、势能——重力势能
(3)重力势能的大小与物体的 和 有关，物体的 越大，____
越高，它具有的重力势能越大。
位置
质量
质量
位置
三、势能——重力势能
三、势能——重力势能
思考：我国的乌东德水电站的拦河拱坝高270 m。水电站满负荷发电时，一天的发电量就可以满足30万人1年的生活用电。我国葛洲坝水电站的拦河坝高70 m。有人说前者水的重力势能比后者的大，能够这样简单地得出结论吗？为什么？
答案　不能；影响重力势能的因素有物体的质量和位置，虽然乌东德水电站的拦河拱坝比葛洲坝水电站的拦河坝高，但水的质量未知，所以不能简单地说前者的重力势能比后者的大。
三、势能——弹性势能
2.弹性势能
(1)有弹性的物体，在被外力改变形状时会产生一个弹力来对抗这种改变，这种形状的改变是一种弹性形变。物体由于发生 而具有的能量叫作弹性势能。
(2)物体的 越大，它具有的弹性势能就越大。
(3)重力势能和弹性势能是常见的两种势能。
弹性形变
弹性形变
学以致用
1.高空抛物被称为“悬在城市上方的痛”，这是因为高处的物体具有较大的(　　)
A.弹性势能
B.重力势能
C.动能
D.速度
B
2.(2024·三明期末)下列物体具有弹性势能的是(　　)
A.空中飞行的飞机
B.从桔子树上掉落的桔子
C.被拉长的橡皮筋
D.悬挂在天花板上的吊灯
C
学以致用
学以致用
3.(2024·合肥巢湖市模拟)小球从桌面滚落后的运动轨迹如图中虚线所示。B点的重力势能　 (选填“大于”“小于”或“等于”)C点的重力势能。
大于
解析　重力势能与质量、高度有关，小球质量一定，B点的高度大于C点的高度，故B点的重力势能大于C点的重力势能。
1.(2024·河源紫金县期末)下列物体具有动能的是(　　)
A.被拉长的弹簧
B.悬停在天花板上的吊扇
C.空中飞行的炮弹
D.静止在草坪上的足球
C
2.如图所示是高速公路的交通标志牌，下列说法错误的是(　　)
A.对机动车设定限制速度，可以限制它的动能
B.速度相同时，机动车的质量越大，动能越大
C.当图中三种车辆都以最高限速行驶，小汽车
　的动能最大
D.对机动车限定最高行驶速度，是因为质量相
　同时，速度越大动能越大
C
解析　物体的动能与物体的质量和速度有关，同一辆汽车的质量不变，速度越大，其动能越大，所以对机动车设定限制速度，可以限制它的动能，故A、D正确；
速度相同时，机动车的质量越大，动能越大，故B正确；
图中三种车辆质量的具体大小关系不确定，所以动能大小不确定，故C错误。
3.(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
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，所以相同体积时，铜球的质量大于铁球的质量，即丙、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，则甲的重力势能比乙大；丙球和丁球的质量相同，丙球高度高，丙的重力势能比丁大；乙的质量小于丙的质量，高度相同，故丙球重力势能比乙大，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D正确。
4.(2024·临沂二模)如图所示，忽略空气阻力和摩擦，在光滑的水平台面上，一轻弹簧左端固定，右端连接一金属小球，O点是弹簧保持原长时小球的位置。开始时通过小球压缩弹簧到A位置(已知AO=OB)，释放小球，研究小球在水平方向上的受力和运动情况，下列说法正确的是(　　)
A.小球在B点时，速度为0，处于平衡状态
B.小球在O点时，速度最大，惯性最大
C.弹簧和小球来回振动，听不到振动声，因此不产生声音
D.小球在A点和B点时，弹簧储存的弹性势能一样大
D
解析　小球在B点时，速度为0，但受到弹簧向左的拉力，受力不平衡，不处于平衡状态，故A错误；
惯性大小只与质量有关，与速度无关，故B错误；
人耳听觉频率范围是20~20 000 Hz，弹簧和小球来回振动，振动发声，但由于振动频率不在人耳的听觉频率范围而听不到，故C错误；
在光滑的水平台面上，忽略空气阻力和摩擦力，小球在A点和B点速度均为0，由AO=OB知，小球在A点和B点时，弹簧的弹性形变相同，因此弹簧储存的弹性势能一样大，故D正确。
5.(2024·晋城陵川县月考)在探究“物体动能的大小与哪些因素有关”的实验中，让质量不同的铁球从斜面的同一高度由静止释放，撞击同
一木块，能将木块撞出一段距离，如图所示。请回答下列问题。
(1)该实验从同一高度由静止释放铁球的目的是______________________
　　　　 ；该实验的目的是研究铁球的动能大小与　　 (选填“质量”或“速度”)的关系；
使铁球到达水平面时的
速度相同
质量
(2)该实验是通过观察木块被撞后　　　　 的大小，从而判断出　　 (选填“铁球”或“木块”)具有的动能的大小；
移动距离
铁球
(3)小梦在做实验时发现质量较大的铁球能将木块推得更远，由此可得到的结论是：　　　　　　　　　　 。
当速度相同时，物体的质量越大，动能越大

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