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第六节 合理利用机械能
新课导入
观察下面图片，分析它们有哪些共同点？
穿甲弹能穿透十层钢板
巨大的水流能带动轮机发电
飞鸟撞击有时会机毁人亡
1.穿甲弹飞行速度越快，穿透钢板越多。
2.水的流速越大发出的电越多。
3.小鸟撞击飞机时速度越快，飞机损坏越严重。
学习目标
1.知道动能、势能和机械能的概念。
2.知道决定动能、势能的因素。
3.能举例说明动能和势能的相互转化。
一、能量
课堂探究
可怕的台风 能把树 吹弯
湍急的河水 能把水车 推动
拉开的弓 能把箭 射出
物体
能够对外
做功
能量
在物理学中，如果一个物体能够对别的物体做功，我们就说这个物体具有能量，简称“能”。
（1）一个物体能够做的功越多，表示这个物体的能量越大。
（2）能量的单位与功的单位相同，也是焦耳，符号为 J。
（3）不同的物体做功的本领也不同。一个物体能够做的功越多，表示这个物体的能量越大。
二、动能
课堂探究
物体由于运动而具有的能，叫做动能。一切运动的物体都具有动能。
风吹动船帆使船航行，说明流动的空气具有能量。
流动的水具有动能
行驶的汽车具有动能
那么，动能的大小跟哪些因素有关呢？
物体动能和哪些因素有关。
实验探究
物体动能和物体运动有关，我们可以从运动物体的做功多少判断动能大小。
实验设计
如图所示，让小车从下面上自由滑下，碰撞水平面上的物体，物体向前滑动距离越远，小车对物体做的功就越多，小车具有的动能就越大。
让不同质量的小车A从斜面同一高度自由滑下，它们到达水平面速度相同，观察小车把物体B推出的距离，数据计入表格；并重复三次。
实验步骤
探究：物体的动能与哪些因素有关
钢球从高处滚下，高度h越高，钢球运动到底部时越________(填“快”或“慢”)，物体B被撞得越远。所以，质量相同时，钢球的速度越大，动能越 _______。
快
大
控制质量相同
速度相同时，质量越_______的钢球能将物体B 撞得越远 。所以，钢球的速度相同时，质量越大，动能越 ________。
大
大
控制速度相同
物体动能的大小跟速度、质量有关。
总 结
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。
观看：《动能的大小跟哪些因素有关》
结 论
思考
某段道路的标志牌显示：小型客车最高行驶速度不得超过100km/h，大型客车最高行驶速度不得超过90km/h，载货汽车最高行驶速度不得超过80km/h。
（1）为什么要对机动车的最高行驶速度进行限制？
（2）为什么在同样的道路上，对不同车型设定不一样的最高行驶速度？
结 论
思考
动能大小的决定因素是物体的质量和运动的速度，质量越大，速度越大，物体的动能就越大。当车辆的质量相等时，车辆的速度越大，动能越大，越不容易刹住车，所以要对车辆的速度加以限制，以免发生交通事故。当车辆的速度相等时，质量越大，动能也越大，所以大型客车、载货汽车的限制速度比小型客车的小。
结
思考
A
1.质量较大的鸽子与质量较小的燕子在空中飞行，如果它们的动能相等，那么( )
A.燕子比鸽子飞得快
B．鸽子比燕子飞得快
C．燕子与鸽子飞得一样快
D．两者速度大小无法比较
例 题
结 论
思考
2.请你从能量的角度解释，为什么骑自行车时速度不能太快？
解析：自行车的速度越大，动能就越大，刹车阻力相同时，刹车需要的距离就越长，车越不容易停下来，容易发生危险，所以骑自行车时速度不能太快。
三、势能
结 论
思考
在地球表面附近，物体由于受到重力并处在一定高度时所具有的能，叫做重力势能。
结 论
思考
这些安全警示牌表示什么含义？
当心吊物
为什么高空坠物非常危险呢？
处于高空的物体具有很大的重力势能。
当心落物
必须戴安全帽
重力势能大小与哪些因素有关。
观察与实验
猜 想
1.重力势能的大小跟物体被举高度有关。
2.重力势能的大小跟物体的质量有关。
实验思路
把小桌放在透明的沙箱中，重物落下通过观察小桌腿陷入沙箱的深度确定重力势能大小。
一、观察同一重物从不同高度落下小桌腿陷入深度，并记录实验结果。
实验步骤
探究：物体的重力势能与哪些因素有关
实验序号 重物下落高度 桌腿陷入沙子的深度
1
2
3
…
步骤一实验表格
二、换用不同质量的重物，让它从同一高度落下，观察并记录结果。
实验步骤
实验序号 重物质量 桌腿陷入沙子的深度
1
2
3
…
步骤二实验表格
1.质量相同时，物体被举得越 重力势能越大。
2.高度相同时，物体的质量越 重力势能越大。
高
大
重力势能与物体质量和高度有关。
一个物体质量越大、被举得越高，重力势能越大。
总 结
射箭时弓的形变越大，箭射得越远。
物体的弹性形变越大，具有的弹性势能越大。
弹性势能大小与哪些因素有关？
结
思考
例 题
结 论
思考
A
3.柚子树上有甲、乙、丙、丁四个柚子,甲和乙的质量都是1.5 kg;丙和丁的质量都是1.2 kg。它们的位置如图所示,则重力势能最大的是( 　 )
A.甲 B.乙
C.丙 D.丁
结 论
4.两个相同的篮球，表面潮湿，从不同的高 度自由落至同一地面，留下的印迹如图所示，关于初始时篮球的重力势能，下列说法正确的是( )
A.落在 a 处的大 B.落在 b 处的大
C.两个一样大 D.无法比较大小
B
三、动能和势能的转换
观察荡秋千，分析人能量的变化：
上升
下落
动能
重力势能
动能
重力势能
动能与重力势能互相转化
观察射箭过程，分析能量的变化：
弓弦
箭
弹性势能
动能
动能与弹性势能互相转化
机械能守恒：满足一定条件时，物体的动能与势能互相转化，总的机械能不变。
最高点
最低点
远地点
近地点
例 题
5.如图所示的四种运动中重力势能转化为动能的是(　　 )
D
6.跳伞运动员从 345 m 的高度跳下，下落一段时间后打开降落伞做匀速直线运动。在匀速下落过程中，运动员和降落伞的 （ ）
A.势能不断减少，动能不断增加，机械能不变
B.势能不断减少，动能不断增加，机械能减少
C.势能不断减少，动能先增加然后保持不变，机械能减少
D.势能不断减少，动能先增加后减少，机械能不变
C
课堂小结
合理利用机械能
能量
物体能够对外做功，表示这个物体具有能量
动能
物体由于运动而具有的能
影响因素：质量、速度
势能
重力势能
弹性势能
物体由于被举高而具有的能
影响因素：质量、高度
物体由于弹性形变而具有的能
机械能
动能和势能统称为机械能

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