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第十一章　功和机械能
第 2 节　动能和势能　机械能及其转化
动能和势能
考点清单
1. 能量：物体能够①____________，我们就说这个物体具有能量，简称能，能量的单位与功的单位相同，也是②________。一个物体能够做的功越多，表示这个物体的能量越大。
对外做功
焦耳
考点 1
(1)定义：物体由于③________而具有的能，叫做动能，一切运动的物体都具有动能。
(2)影响因素：动能只与物体的质量和速度有关．质量相同的物体，④__________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⑤________。
3. 势能
(1)常见的两种势能：⑥_______势能和⑦_________势能.
运动
运动速度
越大
重力
弹性
(2)重力势能
a. 定义：在地球表面附近，物体由于受到⑧________并处在一定⑨________时所具有的能，叫做重力势能．
b. 影响因素：重力势能的大小只与物体的质量和位置有关．物体的质量越大，位置越高，它具有的重力势能就越⑩______。
重力
高度
大
(3)弹性势能
a. 定义：物体由于发生 ____________而具有的能，叫做弹性势能。
b. 影响因素：弹性势能的大小只和弹簧的弹性形变有关．物体的 ____________越大，它具有的弹性势能就越大。
弹性形变
弹性形变
考点 2
机械能及其转化
◎能用实例说明物体的动能和势能及它们之间的相互转化。
1. 定义：动能、重力势能和弹性势能统称为 ________。
2. 机械能内部转化情况：动能和势能是可以相互转化的。机械能内部转化情况可用下图表示：(不计能量损失、物体质量不变)
机械能
判断一个物体的动能、重力势能和弹性势能是否改变，看该物体质量、速度、被举高的高度、弹性形变是否改变。
3. 机械能守恒：如果只有动能和势能相互转化，尽管动能、势能的大小会变化，但机械能的总和 ________，或者说，机械能是守恒的。
不变


示
失
分
警
1. 匀速运动的物体，其机械能大小不变(　　)
2. 跳伞运动员匀速降落过程中，机械能守恒，重力势能转化为动能(　　)
3. 运动快的物体比运动慢的物体动能大(　　)
×
×
×
教材图片解读
命题点：机械能及其转化
1. 如图所示，滚摆上升的过程中，______能转化为________能，如果滚摆在摆动过程中只有这两种能相互转化，机械能的总和______。
动
重力势
不变
命题点：机械能及其转化
2.如图所示，将摆球从A点静止释放，摆球在A、C两点间来回摆动，B为最低点，不计空气阻力，摆球从A点到B点，动能______，重力势能______，机械能______(以上均选填“增大”、“减小”或“不变”)，A、B、C三点中_____点动能最大。
增大
减小
不变
B
命题点：机械能及其转化
3.如图所示，已知人造卫星绕地球运动的轨迹是椭圆形的，有近地点和远地点，当卫星从近地点向远地点运动时，速度______，动能______，势能______(以上均选填“增大”或“减小”)；当卫星在近地点时，______能最大，______能最小。
减小
减小
增大
动
势
机械能及其转化(重点)
常考类型剖析
例　网球落到水平地面后又会跳起来。如图是用频闪照相机拍摄的记录一只网球落地后运动过程的照片，照片中位置1和位置2高度相等，位置3高于位置1和2。则(　　)
例题图
类型
A. 该网球在位置1、2和3的机械能相等
B. 该网球在位置1、2和3的动能越来越小
C. 该网球在位置1、2和3的重力势能越来越小
D. 该网球在位置1、2的机械能相等，在位置3的机械能最大
【答案】B


导
方
法
指
分析机械能转化的思路
(1)先要明确研究对象是在哪一个过程中，再分析能的变化和转化情况，这里关键是从物体的运动速度、高度、形变的变化情况入手；
(2)在动能和势能相互转化过程中，如果不受阻力时，机械能守恒. 如滚摆在旋转上升的过程中(不考虑滚摆与绳的摩擦力及空气阻力)其机械能守恒。
实验突破
探究物体的动能跟哪些因素有关
1. 让不同的小球从斜面同一高度由静止释放的目的(控制小球到达水平面的速度相同)
2. 转换法的应用(通过水平面上的物体被推动的距离远近来反映物体动能的大小，推动距离越远，动能越大)
点
命
题
实验
3. 控制变量法的应用
(1)探究物体动能的大小与质量的关系(控制质量不同的物体在同一位置由静止释放，使质量不同的物体在撞击水平面上物体时速度相同)
(2)探究物体动能的大小与速度的关系(控制同一物体在不同高度释放，使同一物体在撞击水平面上物体时速度不同)
4. 机械能转化与守恒(物体从斜面释放运动到水平面，重力势能转化为动能，高度越高，到达水平面时速度越大；两物体碰撞后在水平面上运动一段距离停下来，两物体的动能转化为内能；若斜面光滑，物体从斜面下滑过程中机械能守恒)
5. 小球从斜面滚下因为具有惯性不能立即停下；木块因受到摩擦最终会停下来
6. 若水平面绝对光滑，实验不能完成(木块将以一定速度一直运动下去，无法比较滑动距离)
7. 实验结论在实际中的应用(对不同车型设定不同的最高速度)
实验结论：
物体的动能跟物体的质量和速度有关，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。
例　在探究“物体的动能跟哪些因素有关”的实验中，李瑞提出了如下猜想：
A. 物体的质量越大，动能越大；
B. 物体的速度越大，动能越大；
C. 物体的动能可能与物体的材料有关．
于是设计了如下的探究实验：让小球从斜面上某一高度静止释放，撞击静止在水平面上的木块，使木块在水平面上滑行一段距离。如图所示，选择的器材有：斜面、木块各一块，质量分别为m1和m2的铁球各1个，质量为m1的铝球1个，已知m1例题图
(1)分别让小球从斜面不同高度由静止开始滚下，目的是改变小球到达水平面的________；
【解析】(1)实验中让小球从斜面的不同高度由静止开始滚下，目的是改变小球到达水平面的速度，从而研究动能大小与速度的关系；
速度
(2)通过比较甲、乙两次实验，得出的结论，可以验证猜想________(选填“A”、“B”或“C”)是________(选填“正确”或“错误”)的；
【解析】(2)比较甲、乙两次实验，质量相同的铁球，从斜面的不同高度由静止释放，铁球到达水平面的速度不同，致使木块被撞后移动的距离不同，且速度越大，运动的距离越远，这可以验证猜想B是正确的；
B
正确
(3)通过比较________两次实验，可以验证猜想C是错误的；
【解析】(3)比较甲、丁两次实验，让质量相同的铁球和铝球，从斜面的同一高度由静止释放，控制了质量相同，到达水平面时的速度相同，改变了物体的材料，而结果是木块被撞后移动的距离相同，这说明猜想C是错误的；
甲、丁
(4)实验后，同学们联想到在交通事故中，造成安全隐患的因素有汽车的“超载”与“超速”，进一步想知道，在影响物体动能大小的因素中，哪个对动能影响更大，于是利用上述器材进行了实验测定，得到数据如下表。
小球的质量
m/g 小球自由滚下
的高度h/cm 木块被撞后
运动的距离s/m
30 10 4
30 20 16
60 10 8
　　分析表格中对应的数据可知：__________对物体的动能影响更大，即当发生交通事故时，由此造成的危害更严重。
【解析】(4)由1、2次实验数据可知，小球自由滚下的高度增大到2倍时，木块被撞后运动的距离增大到4倍；由1、3次实验数据可知，小球自由滚下的高度一定时，小球质量增大到2倍，木块被撞后运动的距离增大到2倍，由此可知，速度对物体的动能影响更大；
速度
(5)本实验通过观察“木块滑行的距离”来判断小球动能大小，这种方法在初中物理中有广泛的应用，下列两个电学实验中运用了这种方法的是(　　)
A. 用磁感线描述磁体周围磁场的分布情况
B. 用吸引大头针的多少判断电磁铁磁性强弱
【解析】(5)实验中通过观察“木块滑行的距离”来判断动能大小，这是转换法的应用。用磁感线描述磁体周围磁场的分布情况利用的是模型法；而吸引大头针的多少判断电磁铁的磁性强弱，利用的是转换法的思想。
【答案】B

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