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第十二章　机械能
机械能
1.能量:物体　 　就表示物体具有能量,简称能。能量的单位是焦耳,简称焦,符号为J。
2.动能和势能
能够对外做功
能的类型 动能 势能
重力势能 弹性势能
定义 物体由于　 .　而具有的能 物体由于受到重力并处在一定的　 　时所具有的能 发生　 　.而具有的能
运动
高度
弹性形变
影响因素 质量相同的物体,运动　 　越大,动能越大; 运动速度相同的物体,　 　越大,动能越大 物体的　 　越大,　 　越高,它具有的重力势能越大 物体的　 　.越大,它具有的弹性势能越大
速度
质量
质量
位置
弹性形变
机械能的转化
1.动能和势能的转化
(1)机械能:动能和势能统称为机械能。
(2)机械能的相互转化
(3)机械能守恒:如果只有动能和势能相互转化,虽然动能、势能的大小会变化,但机械能的总和　 　,或者说机械能守恒。
2.机械能同其他形式能量的相互转化
(1)在一定条件下,机械能可以与　 　、　 　、　 　等其他形式的能量相互转化。
(2)转化实例:水电站将水的　 　转化为　 　;汽车刹车过程中,刹车片发热,将　 　转化为　 　。
内能
保持不变
声能
电能
机械能
电能
动能
内能
[八下,P101] 如图所示的单摆,让小球从A点由静止释放,小球从A点向B点摆动的过程中,小球的动能将　 　(选填“变大”“变小”或“不变”),细绳对小球的拉力　 　(选填“做”或“不做”)功。
变大
不做
水能和风能
自然界的瀑布、海浪都具有　 　,水能可以发电;风是流动的空气,具有　 　能,也可以发电。
能量
机械
机械能及其转化
中国女足通过奋勇拼搏,夺得了2022女足亚洲杯冠军。如图所示是足球落地后又弹起的示意图。分析可知,足球( )
B
A.在B点时受力平衡
B.在A、D两点动能可能相等
C.在C点时,若所受力全部消失,其运动状态将不断改变
D.在运动过程中,只存在动能和势能的相互转化
[一题多问]
足球在空中能上升,是因为足球具有　 　,足球上升过程中速度越来越慢,是因为足球受到空气的阻力和　 　,在上升过程中　 　能转化为内能和　 　能。
惯性
重力
动
重力势
分析动能和势能的转化现象时,不能只关注动能和势能的相互转化,有时其他形式的能量也会参与转化。如汽车匀速上坡,动能不变,重力势能增大,动能就没有转化为重力势能,而是有其他形式的能转化为了重力势能。
实验　探究动能的大小跟哪些因素有关
[实验器材]
斜面和水平木板、质量不同的钢球、木块、刻度尺。
[实验装置]
[设计与进行实验]
1.主要实验器材及其作用
(1)斜面:让钢球在某一高度滚下时重力势能转化为在水平面上的动能。
(2)木块:观察木块移动的距离,反映钢球动能的大小。
2.实验方法
(1)控制变量法
①探究物体动能大小与质量的关系:使质量　 　的钢球从斜面的
　 　高度由静止释放,观察木块被推动的距离。
②探究物体动能大小与速度的关系:使质量　 　的钢球从斜面的
　 　高度由静止释放,观察木块被推动的距离。
(2)转换法:通过木块　 　反映钢球动能的大小,实验中探究的动能是指钢球撞击木块时的动能。
3.控制不同质量的钢球从斜面同一高度由静止释放的目的:使钢球到达水平面时的　 　相同。
不同
相同
相同
不同
被推动的距离
速度
4.改变同一钢球所处的高度,由静止释放的目的:使钢球到达水平面时的　 　不同。
5.木块最终停下来的原因是受到　 　的作用。
6.钢球从斜面上滚下的过程中,钢球的　 　能转化为　　能。(钢球受到的重力做功)
7.钢球在水平面滚动的过程中,要克服摩擦力做功,钢球的　 　能转化为　 　能。
8.若水平面绝对光滑,该实验不能达到实验目的,因为木块将做
　 　运动,无法比较钢球动能的大小。
[实验结论]
质量相同的物体,运动的速度越大,它的动能越　 　;运动速度相同的物体,质量越大,它的动能也越　 　。
速度
摩擦力
重力势
动
动
内
匀速直线
大
大
例如图所示,某实验小组在“探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验中,让小球从同一斜面某处由静止释放,撞击同一水平面上的同一木块,木块移动一段距离后停止。
(1)该实验中所探究物体的动能是指　 　(选填“小球”或“木块”)的动能。
(2)小球滚下斜面的过程中,它的　 　能转化为动能,其动能大小是通过木块移动的距离来反映的。
(3)分析比较　 　两次实验,可探究出的结论是质量相同的物体,速度越大,动能越大。
(4)分析比较(甲)、(丙)两次实验,可探究出的结论是　 .
　 。由此结论可以联想到,交通事故的危害程度与　 　(选填“超载”或“超速”)有很大关系。
小球
重力势
(甲)、(乙)
当速度相同时,物体的质量越大,动能越大
超载
(5)(甲)实验中若木块所受重力为1 N,水平移动的距离是30 cm,则重力对木块做功　 　J。
(6)若水平面绝对光滑,则　 　(选填“能”或“不能”)完成本实验,理由是　 　。
(7)本实验运用了两种探究方法:一是　 　,二是转换法。本实验用木块　 　来反映小球动能大小的方法就是转换法。
(8)该实验物体的速度是指小球从斜面上由静止滚下与木块即将碰撞时的速度,它是通过改变小球的　 　(选填“高度”或“质量”)来实现的。
0
不能
木块将做匀速直线运动,无法比较小球的动能大小
控制变量法
移动的距离
高度
(9)小华将实验装置改进成如图(丁)所示,利用质量相同的铁球将同一弹簧压缩不同程度后静止释放,撞击同一木块,将木块撞出一段距离进行比较,来探究铁球动能大小与　 　的关系。小华还想用质量不同的铁球将同一弹簧压缩相同程度后由静止释放,撞击同一木块,探究铁球的动能大小与质量的关系,这个设计方案　 　(选填“正确”或“错误”)。
速度
(丁) (戊)
错误
(10)实验结束后,有些同学对“质量不同的小球从同一光滑斜面同一高度由静止开始滚下,刚到达底部时的速度大小相等”有疑惑,小明设计了如图(戊)所示的实验:让质量不同的小球A、C同时从同一高度由静止开始沿光滑斜面滚下,观察和比较两球相对运动情况,若C球相对于A球　 　(选填“运动”或“静止”),就可以说明任一时刻两球的速度大小相等。
(11)完成实验后,同学们还联想到以前学习牛顿第一定律时,也用到了斜面:让同一小车从同一斜面的同一高度由静止滑下,在三个不同的表面上滑行的距离不同(如表所示),小车在这三个表面上滑行的过程中克服摩擦力做功
　 　(选填“相等”或“不相等”)。
静止
相等
表面 毛巾 棉布 木板
摩擦力 最大 较大 最小
小车运动距离 最近 较远 最远

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