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第3节 动能和势能
第十一章 功和机械能
导入
是什么使水车转动？
湍急的流水能推动水车。
导入
拉开的弓能将箭射出
导入
风推动帆船航行
导入
流水、弓和风是否都做了功？是否都具有能量？
一、能量
物体能够对外做功，我们就说这个物体具有能量，简称能。
能量的物理意义：物体具有做功的本领。
能量的单位与功的单位相同，也是焦耳（J）。
一、能量
功与能量的关系：
①功是过程量，能量是状态量。
②物体能够对外做的功越多，它具有的能量就越大。
③做功的多少=能量的变化量。
（物体做功的过程就是能量的转化过程）
一、能量
具有能量的物体一定做功吗？
不一定
能够做功的物体一定具有能量吗？
一定
一、能量
小试牛刀：
1.下列关于能量的叙述不正确的是（ ）
A.拉弯的弓能把箭射得很远，弓具有能量
B.高空坠物会砸伤人，坠物具有能量
C.台风把大树连根拔起，台风具有能量
D.急流的河水将石头冲走，河水没有能量，石头具有能量
D
一、能量
2.（多选）下列说法正确的是（ ）
A.具有能的物体一定在做功
B.物体具有的能越大，它做的功越多
D.物体能够做的功越多，它具有的能越大
E.做功的物体具有能量，不做功的物体没有能量
F.做功多的物体能量就多，做功少的物体能量就少
G.能够对外做功的物体具有能量，但不一定做功
DG
二、动能
运动的钢球打在木块上，木块被撞走，钢球对木块做了功。
钢球是否具有能量？
钢球能够做功，表明钢球具有能量。
物体由于运动而具有的能，叫做动能。
二、动能
行驶的小汽车
二、动能
跑步运动员
二、动能
飞行的子弹
二、动能
动能的大小跟哪些因素有关呢？
实验：探究物体的动能跟哪些因素有关
猜想：……
速度和质量
二、动能
探究物体的动能与速度的关系：
让同一钢球A分别从斜槽的不同高度h由静止开始滚下，在水平面上运动，运动的钢球A碰上木块B后，能将B撞出一段距离s，观察木块B被撞出的距离大小。
如何判断钢球A在水平面上的动能大小？
在同样的水平面上，B被撞得越远，A对B做的功就越多，A的动能越大。
转换法：用木块被撞的距离远近来表示钢球在水平面上的动能大小。
如何改变钢球A运动到水平面时的速度大小？
钢球从高处滚下，高度越高，钢球运动到水平面时的速度越快。
转换法：通过改变一开始钢球的高度来改变钢球运动到水平面时的速度大小。
二、动能
二、动能
根据观察到的物理现象，分析并得出结论。
结论：质量相同时，钢球的速度越大，动能越大。
二、动能
探究物体的动能与质量的关系：
改变钢球的质量m，让不同的钢球从同一高度由静止开始滚下，观察木块B被撞出的距离大小s。
二、动能
为什么要让不同的钢球从同一高度由静止开始滚下？
控制不同的钢球运动到水平面时的速度相同。
根据观察到的物理现象，分析并得出结论。
结论：钢球的速度相同时，质量越大，动能越大。
二、动能
影响物体动能大小的因素：质量m和速度v
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。
二、动能
（2）车型不同，车的载重量就不同，车的质量有大有小；如果车的行驶速度相同，质量越大，动能越大，行驶时危险就大，所以对质量大的车辆设定更小的最高行驶速度。
（1）同一车辆的质量一定，行驶速度越快，动能越大，刹车阻力相同时，它滑行的距离长，容易与前面的车相撞，相撞时冲击力也更大，行驶时危险就大，所以要限制机动车速度。
二、动能
二、动能
小试牛刀：
1.下列关于动能的说法不正确的是( )
A.运动的物体具有动能
B.静止的物体具有动能
C.一个物体随着速度的增加，动能增大
D.速度相同的重汽车比轻汽车的动能大
B
二、动能
2.甲物体的速度小于乙物体的速度，则（ ）
A.甲的动能一定比乙的动能大
B.甲的动能一定小于乙的动能
C.甲、乙的动能一定相等
D.条件不足，无法确定
D
3.小吕猜想动能的大小可能与物体质量
和运动速度有关，于是设计了如图甲、乙
所示的实验，探究动能的大小与哪些因素有关。
（1）让质量相同的两个小球沿同一光滑斜面分别从A处和B处开始向下滚动，然后与放在水平面上的纸盒相碰，纸盒在水平面上移动一段距离后静止，如图甲所示。
（2）让不同质量的两个小球沿同一光滑斜面分别从B处开始向下滚动，然后与放在水平面上的纸盒相碰，纸盒在水平面上移动一段距离后静止，如图乙所示。
①乙图中让不同质量的两个小球从同一高度滚下的目的是：
②用木块被撞的距离远近来表示 。
③选用图甲探究的是动能与 的关系，得出的结论是：
④选用图乙探究的是动能与 的关系，得出的结论是：
使小球运动到斜面底端时的速度相同。
速度
小球在斜面底端时动能的大小
物体质量相同时，物体的速度越大，动能越大。
物体速度相同时，物体的质量越大，动能越大。
质量
三、势能
把课本举高，课本下面有一只纸鹤，被举高的课本具有能量吗？
如何判断它是否具有能量？
要想判断课本是否具有能量，就要看它是否能对外做功；让课本自由落下后，课本对纸鹤做功，使纸鹤被压扁，说明被举高的课本具有能量。
三、势能
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。
打桩机在工作时，举高的重锤
具有重力势能。
三、势能
举高的铅球具有重力势能。
猜想一下，物体的重力势能跟哪些因素有关？
三、势能
影响物体重力势能大小的因素：质量m和高度h
质量相同的物体，所处位置的高度越高，它具有的重力势能就越大；
所处位置的高度相同，质量越大的物体，它具有的重力势能也越大。
水力发电站要想发出更多的电来，就要想办法储存更多的水，将水位提得更高，目的是？
尽量使水的重力势能更大。
三、势能
拉弯的弓是否具有能量？
拉弯的弓能对外做功将箭射出，说明它具有能量。
三、势能
发生形变的物体在恢复形变时可以做功，因此也具有能量。
物体由于发生弹性形变而具有的能，叫做弹性势能。
发生形变的网球拍
三、势能
被压弯的跳板
猜想一下，物体的弹性势能跟哪些因素有关？
三、势能
影响物体弹性势能大小的因素：弹性形变程度
物体的弹性形变程度越大，它具有的弹性势能就越大。
重力势能和弹性势能是常见的两种势能。
三、势能
小试牛刀：
1.关于重力势能，下列说法中正确的是（ ）
A.吊在天棚上的灯没有对外做功，因此它不具有重力势能
B.一个放在三楼的西瓜重力势能比一个放在二楼的李子重力势能要大
C.质量相同的两个物体的重力势能一定相等
D.站在三楼的人的重力势能一定比站在二楼的人的重力势能大
B
三、势能
2.关于弹性势能的说法正确的是（ ）
A.橡皮泥的形变越大，它具有的弹性势能越大
B.被压缩的弹簧具有弹性势能，被拉伸的弹簧没有弹性势能
C.弹簧原长越长，它具有的弹性势能越大
D.同一个弹簧，它的弹性形变越大，它具有的弹性势能越大
D
三、势能
3.如图，小吕在玩蹦蹦杆，蹦蹦杆中的弹簧向上弹起的过程中，小吕的重力势能、弹簧的弹性势能的变化是（ ）
A.重力势能减小，弹性势能增大
B.重力势能增大，弹性势能减小
C.重力势能减小，弹性势能减小
D.重力势能增大，弹性势能增大
B
三、势能
4.如图所示，人骑自行车下坡，速度会越来越快，在这过程中（ ）
A.人和车的动能保持不变
B.人和车的动能增大
C.人和车的动能减小
D.人和车的重力势能增大
B
三、势能
5.在研究物体的重力势能与哪些因素有关的实验中，三个陷入深度一样的相同木桩，被从空中静止释放的铁块撞击后，陷入沙坑中的情况如图所示。
（1）实验中，我们是通过观察 来比较各铁块重力势能的大小。
（2）若A、B两铁块质量相等，则两铁块下落高度的关系是hA hB（填“＞”或“＜”）得出的结论是:
（3）若A、C两铁块下落高度相等，则两铁块的质量关系是mA mC（填“＞”或“＜”）得出的结论是:
木桩陷入沙坑的深度
＜
＜
质量相同的物体，所处的高度越高，它的重力势能越大。
所处的高度相同的物体，质量越大，它的重力势能越大。
6.在探究弹性势能的大小跟哪些因素有关时，小吕提出了如下猜想：
猜想一：弹性势能的大小与弹簧被压缩的程度有关；
猜想二：弹性势能的大小与弹簧的材料有关；
猜想三：弹性势能的大小与弹簧的长度有关；
猜想四：弹性势能的大小与弹簧的粗细有关。
(1)为验证猜想一，他设计了如图所示实验，实验时将同一弹簧压缩 (相同/不同)的长度，将小球置于弹簧的右端，松开后小球碰撞到同一位置的相同木块上，
分析 ，从而比较弹性势能的大小。
(2)为验证猜想二，需选用 的两根弹簧，实验时将两根弹簧压缩 (相同/不同)的长度，将小球置于弹簧的右端，松开后小球碰到同一位置的相同木块上，对数据进行比较分析时，若 ，说明弹性势能的大小与弹簧的材料有关。
不同
木块被推动的距离
长度和粗细相同,材料不同
相同
木块被推动的距离不相等
6.在探究弹性势能的大小跟哪些因素有关时，小吕提出了如下猜想：
猜想一：弹性势能的大小与弹簧被压缩的程度有关；
猜想二：弹性势能的大小与弹簧的材料有关；
猜想三：弹性势能的大小与弹簧的长度有关；
猜想四：弹性势能的大小与弹簧的粗细有关。
(3)若水平面绝对光滑，本实验将__________(能/不能)达到探究目的。
(4)小吕根据实验现象认为：小球和木块移动一段距离后都要停下来，所以弹簧、小球和木块所具有的机械能最终都消灭了，你认为小吕的观点是 （正确/不正确)的，
理由是
不能
不正确
根据能量守恒定律可知，能量不会消失，只会由一种形式的能量转化为另一种形式的能量，或者能量由一个物体转移到另一个物体上，机械能转化为内能（或其他形式能量）。
三、势能
7.某兴趣小组提出利用“探究动能的大小与哪些因素有关”的实验装置（如图所示）与所需器材(斜面、木块、不同质量的小球)来探究“影响重力势能大小的因素”的设想。假设斜面绝对光滑，请你帮助他们完成如下实验方案：
（1）实验中通过观察 ，来判断小球重力势能的大小。
（2）实验中为了要探究重力势能与物体的质量的关系要选用上述图 ，具体的操作方法是让质量 （选填“相同”或“不同”）的小球从 （选填“相同”或“不同”）的高度由静止滚下。
（3）实验中为了要探究重力势能与物体的高度的关系要选用上述图 ，具体的操作方法是让质量 （选填“相同”或“不同”）的小球从 （选填“相同”或“不同”）的高度由静止滚下。
木块被小球推出的距离大小
乙
不同
相同
甲
相同
不同
三、势能
课后作业1：设计并进行“探究物体的重力势能跟哪些因素有关”的实验。
课后作业2：设计并进行“探究物体的弹性势能跟哪些因素有关”的实验。
三、势能
课后作业1：设计并进行“探究物体的重力势能跟哪些因素有关”的实验。
器材：刻度尺、桌腿尖的的小桌、不同质量的的重物（铁块、石块等）、沙子。
三、势能
步骤:
（1）桌腿朝下放在沙子上，让同一重物从不同高度自由落下，用刻度尺记录小桌被打入沙子中的深度s和重物一开始的高度h。
（2）让质量m不等的重物从同一高度自由落下，用刻度尺记录小桌被打入沙子中的深度s。
注意：撞击时要保证重物撞击在小桌的中心部位，使四条桌腿进入沙中的深度均匀。
转换法：用小桌被打入沙子中的深度来表示重物在某一高度处的重力势能大小。
三、势能
课后作业2：设计并进行“探究物体的弹性势能跟哪些因素有关”的实验。
方法一：拉开弹弓的橡皮筋，将石块射出去，在弹性限度内，改变橡皮筋被拉的的长短，观察石块被射出的距离。
转换法：用石块被射出的距离来表示橡皮筋的弹性势能大小。
三、势能
方法二：用小木块将弹簧压缩，松开手时，弹簧会推动小木块发生移动，在弹性限度内，改变弹簧被压缩的程度，观察小木块被推动的距离。
转换法：用小木块被推动的距离来表示弹簧的弹性势能大小。
总结

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