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第十一章　功与机械能
动能和势能
11.4　第1课时
沪粤版九年级上册
1
能从做功的角度描述能量，知道能量的单位。
2
初步认识动能、势能的概念，并能运用其解释相关的现象。
3
了解动能、势能大小的影响因素。
学习目标
观察与思考——为什么飞机那么惧怕小鸟？
观察与思考——观看“高空坠物”
1.观看“高空坠物”视频，思考高空坠物为什么十分危险？
焦耳
2.物体 ，我们就说这个物体具有能量。能量的单位是 ，符号是 。
3.一个物体能够做的功越多，表示这个物体的能量 。
答案　高空抛下的物体能够对低处的物体或人做功，造成很大的危害。
J
越大
能够对别的物体做功
一、能量
思考：你还知道生活中哪些现象说明物体具有能量？
答案　湍急的流水能推动水车，说明流水具有能量；风吹动风车转动，说明风具有能量；高举落下的重锤把地面砸陷，说明下落的重锤具有能量；悬挂在天花板的吊灯也具有能量等。
学以致用　
下列关于能量的说法中正确的是(　　)
A.做功的物体具有能量，不做功的物体没有能量
B.做功多的物体能量就多，做功少的物体能量就少
C.能够对外做功的物体具有能量，但不一定在做功
D.能量多的物体所做的功一定就多
C
1.物体由于 而具有的能叫做动能。 物体都具有动能。
2.活动1　探究动能的大小与哪些因素有关
(1)如图所示，先让同一小球分别从斜面上A处和B处由静止开始滚下如图(a)，比较在平面上运动速度的大小；然后让同一小球分别从A处和B处由静止开始滚下后碰上木块如图(b)，看看哪种情况下小球将木块推得更远。
现象分析：同一小球从高处滚下，高度越高，小球运动到水平面时速度越 ，木块被撞得越 。即：质量相同时，速度大的物体能做的功 ，它具有的动能更 。
大
远
多
大
运动
运动着的
二、动能
木块
木块
(2)如图所示，先让不同质量的小球先后从斜面上同一高度处由静止开始滚下如图(c)，比较它们在平面上运动速度的大小；然后让这两个小球从斜面上同一高度处由静止开始滚下后碰上木块如图(d)，看看哪个小球将木块推得更远。
现象分析：速度相同时，质量 的小球将木块撞得越远。即：速度相同时，质量 的物体能做的功多，它具有的动能更 。
(3)结论：物体的动能与 和 有关，速度越 ，质量越 ，它具有的动能就越 。
大
大
大
速度
质量
大
大
大
木块
木块
思考：如图为高速公路交通标志牌，为什么不同车型设置不同的最高行驶速度？
答案　车型不同，车的质量往往也不同。
如果车的行驶速度相同，质量大的车，动能大，行驶时危险性就大。因此，在同样的道路上对不同车型设置不同的最高行驶速度。
学以致用　
如图是探究“物体的动能大小与哪些因素有关”的实验装置图。实验中，探究的动能是指(　　)
A.小球在斜面上的动能
B.小球撞击木块时的动能
C.小球撞击木块后的动能
D.木块被小球撞击时的动能
B
1.高处的物体由于受 而具有的能叫做重力势能。
2.物体发生 而具有的能叫做弹性势能。重力势能和弹性势能统称为势能。
重力作用
弹性形变
三、势能
3.活动2　探究重力势能的大小与哪些因素有关
如图所示，让高处的重物从静止开始下落，将小木桩打入沙中。
(1)先让同一个重物在不同高度处从静止开始下落，打击小木桩，观察和比较小木桩被打入沙中的深度。由此你能得到什么结论？
(2)让质量不同的物体分别从同一高度由静止开始下落，打击小木桩，观察和比较小木桩被打入沙中的深度，你又能得到什么结论？
4.物体的位置越高，质量越大，它具有的重力势能就 ；弹性物体的弹性越强，形变越大，它具有的弹性势能就 。
越大
越大
思考：我国的乌东德水电站的拦河拱坝高270 m。水电站满负荷发电时，一天的发电量就可以满足30万人1年的生活用电。我国葛洲坝水电站的拦河坝高70 m。有人说前者水的重力势能比后者的大，能够这样简单地得出结论吗？为什么？
不能；影响重力势能的因素有物体的质量和位置，虽然乌东德水电站的拦河拱坝比葛洲坝水电站的拦河坝高，但水的质量未知，所以不能简单地说前者的重力势能比后者的大。
学以致用　
1.高空抛物被称为“悬在城市上方的痛”，这是因为高处的物体具有较大的(　　)
A.弹性势能
B.重力势能
C.动能
D.速度
B
2.(2024·三明期末)下列物体具有弹性势能的是(　　)
A.空中飞行的飞机
B.从桔子树上掉落的桔子
C.被拉长的橡皮筋
D.悬挂在天花板上的吊灯
C
3.(2024·合肥巢湖市模拟)小球从桌面滚落后的运动轨迹如图所示，C、D两处高度相同。B点的重力势能_____
(选填“大于”“小于”或“等于”)C点的重力势能。
解析　重力势能与质量、高度有关，小球质量一定，B点的高度大于C点的高度，故B点的重力势能大于C点的重力势能。
大于
1.(2024·河源紫金县期末)下列物体具有动能的是(　　)
A.被拉长的弹簧
B.悬停在天花板上的吊扇
C.空中飞行的炮弹
D.静止在草坪上的足球
C
2.如图所示是高速公路的交通标志牌，下列说法错误的是(　　)
A.对机动车设定限制速度，可以限制它的动能
B.速度相同时，机动车的质量越大，动能越大
C.当图中三种车辆都以最高限速行驶，小汽车
的动能最大
D.对机动车限定最高行驶速度，是因为质量相
同时，速度越大动能越大
C
解析　物体的动能与物体的质量和速度有关，同一辆汽车的质量不变，速度越大，其动能越大，所以对机动车设定限制速度，可以限制它的动能，故A、D正确；
速度相同时，机动车的质量越大，动能越大，故B正确；
小汽车的最高限速大，但质量小，而质量的具体大小关系不确定，所以动能大小不确定，故C错误。
3.(2024·菏泽曹县期末)如图所示，货架上放着甲、乙、丙、丁四个体积相同的实心球，其中甲和乙为铁球，丙和丁为铜球(已知ρ铜>ρ铁)。则四个球中势能最大的是(　　)
A.甲球 B.丙球
C.丁球 D.无法比较
D
解析　甲、乙、丙、丁四个体积相同的实心球，甲和乙为铁球，则甲、乙的质量相同；丙和丁为铜球，则丙、丁的质量相同。因铜比铁的密度大，所以相同体积时，铜球的质量大于铁球的质量，即丙、丁两铜球的质量大于甲、乙两铁球。
甲、乙的质量相同，图中甲比乙的位置高，则甲的重力势能比乙大；
丙球和丁球的质量相同，丙球高度高，丙的重力势能比丁大；
乙的质量小于丙的质量，高度相同，故丙球重力势能比乙大，
对比甲、丙两球，甲的质量小于丙的质量，但是甲的高度大于丙的高度，故无法判断甲、丙谁的重力势能大，故D正确。
4.(2024·临沂二模)如图所示，忽略空气阻力和摩擦，在光滑的水平台面上，一轻弹簧左端固定，右端连接一金属小球，O点是弹簧保持原长时小球的位置。开始时通过小球压缩弹簧到A位置(已知AO＝OB)，释放小球，研究小球在水平方向上的受力和运动情况，下列说法正确的是(　　)
A.小球在B点时，速度为0，处于平衡状态
B.小球在O点时，速度最大，惯性最大
C.弹簧和小球来回振动，听不到振动声，因此不产生声音
D.小球在A点和B点时，弹簧储存的弹性势能一样大
D
解析　小球在B点时，速度为0，但受到弹簧向左的拉力，受力不平衡，不处于平衡状态，故A错误；
惯性大小只与质量大小有关，与速度无关，故B错误；
人耳听觉频率范围是20~20 000 Hz，弹簧和小球来回振动，振动发声，但由于振动频率不在人耳的听觉频率范围而听不到，故C错误；
在光滑的水平台面上，忽略空气阻力和摩擦力，小球在A点和B点速度均为0，由AO＝OB知，小球在A点和B点时，弹簧的弹性形变相同，因此弹簧储存的弹性势能一样大，故D正确。
5.(2024·晋城陵川县月考)在探究“物体动能的大小与哪些因素有关”的实验中，让质量不同的铁球从斜面的同一高度由
静止释放，撞击同一木块，能将木块撞出一段
距离，如图所示。请回答下列问题。
解析　根据实验的要求可知，从同一高度由静止释放的目的是控制铁球到达水平面时速度相同；
该实验的目的是研究铁球的动能大小与质量的关系。
(1)该实验从同一高度由静止释放铁球的目的是______________________
_________；该实验的目的是研究铁球的动能大小与　　　(选填“质量”或“速度”)的关系；
使铁球到达水平面时的　
质量
速度相同　
(2)该实验是通过观察木块被撞后　　　　 　的大小，从而判断出　　 (选填“铁球”或“木块”)具有的动能的大小；
解析　该实验是通过观察木块被撞后移动的距离，来判断出铁球具有的动能大小；
移动的距离
铁球
(3)小梦在做实验时发现质量较大的铁球能将木块推得更远，由此可得到的结论是：____________
___________________________
___________________。
解析　当速度相同时，物体的质量越大，动能越大。
当速度相同时，
物体的质量越大，动能越大

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