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第十一章 功和机械能
第4节 动能和势能
流动的水推动皮筏
滚下的巨石砸毁路面
下列现象中，哪些物体能做功？
拉弯的弓把箭射出
观察思考
1.知道什么是能量、动能、重力势能及弹性势能。
2.知道影响动能、重力势能大小的因素且能解释简单的现象。
3.通过分析实例知道动能和势能可以相互转化。
1.能量的概念：物体能够对别的物体做功，我们就说这个物体具有能量。
2.一个物体能够做的功越多，表示这个物体具有的能量越大。
3.能量的单位 : 焦耳 , 简称焦，符号是 J。
流动的水具有能量
流动的水推动皮筏
山顶的巨石具有能量
滚下的巨石砸毁路面
拉弯的弓具有能量
拉弯的弓把箭射出
知识点一：认识能量
呼啸的海浪有时会冲坏海堤、推倒房屋；弹出去的玻璃球能把静止的球弹的远远的……这些现象说明了运动的物体有对其他物体做功的能力，也就是说：运动的物体具有能量。
湍急的流水能推动水车，
对水车做功，具有能量。
飞行的子弹能穿透苹果，
对苹果做功，具有能量。
风吹动船帆使船航行，
流动的空气具有能量。
1.动能的定义：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。
知识点二：动能
【思考】运动着的物体都具有动能，那么动能的大小与哪些因素有关呢
动能大小可能与速度有关、质量有关
实验探究：动能的大小与哪些因素有关
猜想：
实验过程：
让小球A在斜面上滚下，观察小球A在水平面上撞击木块B的运动距离，木块B被撞得越远，A对B做的功就越多，A的动能就越大。（转换法）
将同一小球A（质量相同）从不同高度由静止释放开始滚下，观察：
1、小球运动到水平面时的快慢一样吗？
2、哪次木块B被撞得远？
同一小球从高处滚下，高度越高，小球运动到水平面越___ ，
木块B被撞得越 ，小球对外做功越 ，具有的动能越_____。所以，质量相同时，小球的速度越大，动能越 ______。
快
大
实验表明：
①研究动能大小可能与速度有关
远
大
多
实验表明：
速度相同时，质量越___ 的小球能将物体B撞得越远，小球对外做功越 ，具有的动能越_____。所以，速度相同时，质量越大，动能越 ____ 。
大
大
②研究动能大小可能与质量有关
换不同质量的小球，使小球在同一高度由静止开始滚下，观察：
1、小球运动到水平面时的快慢一样吗？
2、哪次木块B被撞得远？
大
多
实验结论
物体的动能与速度和质量有关，速度越大，质量越大，它具有的动能就越大。
（一）重力势能
如图打桩机在工作时，先把重锤高高举起，重锤落下，可以把木桩打入地里，重锤对木桩做了功，这说明高处的重锤具有能量。
1.定义：高处的物体由于受重力作用而具有的能叫做重力势能。
知识点三：势能
（实验2）探究重力势能与质量的关系
（实验1）探究重力势能与高度的关系
视频2
视频1
实验探究：重力势能的大小与哪些因素有关
重力势能大小可能与物体所处的高度和质量有关
猜想：
（1）物体的重力势能与被举高的高度和质量有关。
（2）物体被举高度一定，质量越大，重力势能越大；
（3）物体质量一定，被举得越高，重力势能越大。
实验表明：
被拉长的橡皮筋和压弯的撑杆分别可以把石子和人弹出去，橡皮筋和撑杆能够对外功，说明它们具有能量。
想一想:它们具有的能量是怎样产生的呢？
（二）弹性势能
1、定义：
物体发生弹性形变而具有的能叫做弹性势能。
2、影响因素：
同一物体，物体弹性形变越大，弹性势能越大。（在弹性限度内）
重力势能和弹性势能统称为势能
知识点四：机械能的转化
观察与思考
说说下列情况的物体都具有哪些能？
动能和重力势能
动能和重力势能
一个物体可以既有动能，又有势能，也可以只具有动能或者只具有势能。
思考：动能与势能是否可以相互转化呢？
1.滚摆旋转向下运动过程中：
速度变大，动能增大；
高度降低，重力势能减小。
重力势能 → 动能
观察滚摆的运动，讨论滚摆在运动过程中动能和重力势能是如何变化的？
实验 1
（一）研究动能与重力势能的转化
2. 滚摆旋转向上运动过程中：
速度减小，动能减小；
高度增大，重力势能增大。
动能 → 重力势能
观察滚摆的运动，讨论滚摆在运动过程中动能和重力势能是如何变化的？
实验 1
观察滚摆的运动，讨论滚摆在运动过程中动能和重力势能是如何变化的？
实验 1
实验结论：动能和重力势能可以相互转化。
理想情况下，每次应上升到原来的高度， 但因受到空气阻力，所以每次上升的高度都比上次低。
观察摆球的动能和重力势能的转化
如图所示，用细线把一个小球悬挂起来，
将小球从位置 B 拉倒位置 A，松开手释放小球，
观察它在 A→B→C 过程中高度和速度的变化，
分析这一运动过程中动能和重力势能之间的转化。
将你的分析填入表格中。
单摆
A
B
C
实验 2
观察摆球的动能和重力势能的转化
单摆
A
B
C
运动过程 A→B B B→C C
动能 增大 最大 减小 最小
势能 减小 最小 增大 最大
动能和势能 的转化 势能 动能 动能 势能 结论：动能和重力势能可以相互转化。
说明：理想情况下，A、C等高。
但实际情况下，每次上升的高度都比上次要低。
原因：存在空气阻力
实验 2
（二）研究动能与弹性势能的转化
（1）弓的弹性势能哪里去了？
拉开的弓把箭射出去 ，
弓的弹性势能减小，箭的动能增大，
弓的弹性势能 → 箭的动能
（2） 弹簧门在推开以后为什么能自己关闭？
推开弹簧门的过程，动能转化为弹簧的弹性势能；
弹簧门自动关闭的过程：弹簧的弹性势能 → 门的动能
大量研究结果表明：物体的动能与势能是可以互相转化的；有摩擦等阻力时，在动能与势能的相互转化中，机械能会减少。
机械能守恒：当只有动能和势能互相转化时，机械能总量不变。
机械能 = 动能 + 势能
势能
动能
+
保持不变
蹦床运动
蹦床运动员从高处落下，随着高度降低，
重力势能转化为动能，
在与蹦床将要接触时，具有动能最大，
与蹦床接触后，床面发生弹性形变，
运动员的动能转化成蹦床的弹性势能。
当反弹时，蹦床的弹性势能转化为运动员的动能，
随着高度上升，动能转化为重力势能。
请你说一说蹦床运动过程中，能量的转化情况。
交流讨论
物体由于弹性形变而具有的能量
动能和势能
势能
影响因素：
能量
动能
物体由于运动而具有的能
重力势能
物体能够对外做功
弹性势能
高处物体受重力作用而具有的能量
影响因素：
影响因素：
质量、速度
质量、高度
弹性形变
动能和势能的相互转化
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
2.如果汽车、摩托车与列车三种车辆的速度相等，那么按照它们的动能从大到小排列顺序正确的是( )
A．汽车、摩托车、列车
B．列车、汽车、摩托车
C．摩托车、汽车、列车
D．汽车、列车、摩托车
B
3.下列物体中，只具有动能的是　 ；只具有势能的是　 ；既具有动能，又具有势能的是　 。（设地面处物体的重力势能为零）
A．挂在屋顶上的电灯 B．被拉开的弹簧
C．空中飞行的小鸟 D．在水平地面的冰场上滑行的运动员
E．在斜坡上滚动的石头 F．在水平公路上行驶的汽车
D、F
A、B
C、E

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