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1第十一章第十一章 机械功与机械能机械功与机械能11.4 认识动能和势能认识动能和势能(第一课时第一课时)知识梳理知识梳理随堂检测随堂检测课堂导学课堂导学导学目标导学目标课后作业课后作业2导学目标导学目标导学目标导学目标 1知道什么是动能、重力势能、弹性势能、机械能，知道动能、重力势能、弹性势能分别与哪些因素有关.2通过探究动能和势能分别跟哪些因素有关，学习运用控制变量研究问题的方法.核心考点：动能和势能的影响因素核心考点：动能和势能的影响因素.31在物理学中，把物体具有 叫做能，在国际单位制中，能的单位是 2 叫做动能，研究动能大小与哪些因素有关的实验方法通常叫做 ；叫做重力势能；叫弹性势能重力势能和弹性势能统称为 3动能的多少由物体的 和 决定，重力势能的多少由物体的 和 决定知识梳理知识梳理做功的本领做功的本领 焦焦物体由于运动而具有的能物体由于运动而具有的能控制变量法控制变量法物体由于被举高而具有的能物体由于被举高而具有的能物体由于发生弹性形变而具有的能物体由于发生弹性形变而具有的能势能势能质量质量速度速度质量质量高度高度4课堂导学课堂导学知识点知识点1 能能 1.一个物体能够做功，我们就说这个物体具有能量，简称 2.物体做功的过程就是能的 过程物体做的功越多，说明某种能转化为别的形式的能就越 ，因此，能的单位与功的单位相同，在国际单位制中，能的单位是 能能转化转化多多焦（焦（J）5课堂导学课堂导学【例1】下列关于能的叙述中，正确的是（）A一个物体能够做功，我们就说这个物体具有能 B挂在树枝上的苹果，没有做功，所以没有能 C一个物体已做过的功越多，说明这个物体具有的能越多 D运动的物体具有能，静止的物体没有能 A【思路点拨】一个物体能够对另一个物体做功，这【思路点拨】一个物体能够对另一个物体做功，这个物体就具有能量，能量反映了物体做功的本领个物体就具有能量，能量反映了物体做功的本领功是能量转化的量度：即做了多少功必然伴随多少功是能量转化的量度：即做了多少功必然伴随多少能量发生了转化，反之转化了多少能量必定同时做能量发生了转化，反之转化了多少能量必定同时做了多少功了多少功6课堂导学课堂导学【变式拓展1】关于功和能的关系，下列几种说法正确的是()A.具有能的物体一定正在做功B.物体具有的能越大，它做的功就越多C.物体做的功越多，它具有的能越大D.物体能够做的功越多，它具有的能就越大D7课堂导学课堂导学知识点知识点 2 动能动能1.物体由于运动具有的能叫做动能如：.动能的单位是焦(J)射出的箭、运动的球、流动的水和空气射出的箭、运动的球、流动的水和空气等都能对别的物体做功，因此它们都具等都能对别的物体做功，因此它们都具有动能。有动能。8课堂导学课堂导学【例2】（2017海南）下列物体具有动能的是（）A静止不动的课桌 B挂在树上的椰子 C拉长了的橡皮筋 D正在行驶的汽车 D【思路点拨】物体由于运动而具有的能【思路点拨】物体由于运动而具有的能量叫动能量叫动能.9课堂导学课堂导学【变式拓展2】唐诗中有“不尽长江滚滚来”的诗句，这动人的诗句生动、形象地反映了长江蕴藏了大量的 能.动动10课堂导学课堂导学2.影响动能大小的因素按下图实验步骤进行探究动能大小与哪些因素有关.讨论与合作：(1)猜想影响动能大小的因素有哪些？质量、速度质量、速度11课堂导学课堂导学(2)实验中你怎样比较动能的大小？这里运用了什么科学探究方法？(3)实验中采用什么方法，使得铜球和钢球滚动到水平面的速度相同？(4)通过实验可知动能的大小与哪些因素有关？水平面上的物体被撞开的距离水平面上的物体被撞开的距离 转换法转换法控制变量法控制变量法 让小球从同一斜面的同一高度滚下来让小球从同一斜面的同一高度滚下来动能的大小与物体的质量和速度有关动能的大小与物体的质量和速度有关12课堂导学课堂导学【例3】在探究“物体的动能跟哪些因素有关”的实验中，让质量不同的钢球从斜面的同一高度由静止释放，撞击同一木块，比较木块运动的远近，如图所示，下列对该实验的说法中，正确的是（）A该实验是研究动能的大小与高度的关系 B该实验是研究动能的大小与质量的关系 C该实验是研究动能的大小与速度的关系 D该实验是研究动能的大小与距离的关系 B13课堂导学课堂导学【思路点拨】当小球从高处滚下时，重力势能转化为动能，小球的高度决定了小球滚下时的速度；物体的动能与速度和质量有关，要探究动能与其中一个因素的关系，需控制另一个量不变14课堂导学课堂导学【变式拓展3】(2014兰州)如图所示是“探究物体动能的大小与什么因素有关”的实验装置(1)该实验利用了转换法，通过观察 来判断 (选填“小球”或“木块”)动能的大小；(2)让同一小球从斜面的不同高度由静止滚下，推动木块做功目的是为了探究动能的大小与 的关系；小球推动水平面上物体运动距离的远近小球推动水平面上物体运动距离的远近小球小球速度速度15课堂导学课堂导学(3)换用质量不同的小球，使它们从斜面的 (选填“相同”或“不同”)高度由静止滚下，推动木块做功，目的是为了探究动能的大小与 的关系相同相同质量质量16课堂导学课堂导学知识点知识点3 势能势能1.重力势能：物体由于被举高而具有的能如：.重力势能的单位是焦耳，符号是“J”被举高的重锤、空中飞行的子弹、大山中被举高的重锤、空中飞行的子弹、大山中一块伸出的怪石、课桌上放置的书本等都一块伸出的怪石、课桌上放置的书本等都具有重力势能具有重力势能17课堂导学课堂导学【例4】关于重力势能，下列说法正确的是()A 离地面越高的物体重力势能越大 B 质量越大的物体重力势能越大 C 悬挂在顶棚上的电灯静止不动，它没有重力势能 D 任何被举高的物体都具有重力势能D【思路点拨】物体由于被举高而具有的能【思路点拨】物体由于被举高而具有的能叫重力势能，重力势能的大小与物体的质叫重力势能，重力势能的大小与物体的质量和高度有关量和高度有关18课堂导学课堂导学2.影响重力势能大小的因素在探究“物体的重力势能大小与哪些因素有关”的实验中，三个相同的木桩被从空中静止释放的铁块撞击，陷入沙坑中的情况如下图所示，在此实验中，我们是通过观察什么来比较各铁块重力势能的大小？若A、B两铁块质量相等，则两铁块下落高度的关系是ha_hb;若A、C两铁块下落的高度木桩陷入沙坑的深度木桩陷入沙坑的深度19课堂导学课堂导学相等，则两铁块质量关系是ma _mb；实验得出的结论是：物体重力势能的大小与 有关.物体的质量和被举的高度物体的质量和被举的高度20课堂导学课堂导学【例5】为探究重力势能与质量关系，如图所示小龙选择了体积不同的实心铝球a、b，体积相同的实心铜球c和铝球d以及平整的橡皮泥进行实验下列关于本实验说法不正确的是（）C21课堂导学课堂导学A实验时要让球从同一高度自由落下 B比较球落在橡皮泥中的凹陷程度来反应势能的大小 C研究a球和b球可以验证重力势能与质量的有关 D本实验器材还可以探究重力势能与高度的关系【思路点拨】探究物体的重力势能与哪些因素有【思路点拨】探究物体的重力势能与哪些因素有关，由于题目中提到了多个猜想，因此要用到控关，由于题目中提到了多个猜想，因此要用到控制变量法，即要探究重力势能的多少与哪个因素制变量法，即要探究重力势能的多少与哪个因素有关，就只让这个因素变化，其余的因素都不变，有关，就只让这个因素变化，其余的因素都不变，然后做对比实验在探究物体的重力势能与质量然后做对比实验在探究物体的重力势能与质量的关系时，要控制高度相同，质量不同，根据这的关系时，要控制高度相同，质量不同，根据这个思路去选取器材个思路去选取器材22课堂导学课堂导学【变式拓展4】如下图是李刚同学在进行探究性学习时设计的实验，他把小方桌放在沙中，然后把钢柱或木块拿到一定高度，松手后让它自由落下撞击小方桌李刚通过此实验探究了影响重力势能的因素 23课堂导学课堂导学(1)通过 现象确认重力势能的大小(2)观察实验得到的结论是：.(3)观察实验得到的结论是：.方桌下陷的深度方桌下陷的深度在质量相同时，物体的高度越高，具有的重力在质量相同时，物体的高度越高，具有的重力势能越大势能越大在高度相同时，物体的质量越大，具有的在高度相同时，物体的质量越大，具有的重力势能越大重力势能越大24课堂导学课堂导学3.弹性势能：物体由于发生弹性形变而具有的能叫做弹性势能例如：.4.影响弹性势能大小的因素：如下图是玩弹弓的情景经验表明，橡皮筋拉得越长，拉弯的弓、拉长的橡皮筋、弯曲拉弯的弓、拉长的橡皮筋、弯曲的钢条等都具有弹性势能的钢条等都具有弹性势能.25课堂导学课堂导学同样的“子弹”射得越远，这说明橡皮筋的弹性势能与 有关；若橡皮筋被拉的长度相同，则质量大的“子弹”射出的距离较小，原因是质量大的“子弹”射出时的 小橡皮筋形变的长度橡皮筋形变的长度速度速度26课堂导学课堂导学【例6】下列物体中具有弹性势能的是（）A放在桌面上实验用的一根弹簧 B空中来回摆动的秋千 C钟表内（机械钟）卷紧的发条 D上课实验用的橡皮泥 C【思路点拨】物体由于发生弹性形变而具有的能称为弹性势能，故利用弹性势能的定义，分析出物体具有弹性势能的特征，从而可判定出选择项中提到的物体是否具有弹性势能27随堂检测随堂检测1.物体能够对外 ，就称这个物体具有能量能量的单位是 一颗在轨运行的人造地球卫星，因为它在 而具有动能，又因为它处在太空而具有 。做功做功焦耳焦耳动能动能重力势能重力势能28随堂检测随堂检测2.关于能的概念，下面说法正确的是()A用线悬挂着的物体它没有做功，所以没有能B甲物体的速度比乙物体速度大，则甲物体的动能一定比乙物体的动能大C甲物体的位置比乙物体的位置高，则甲物体的势能一定比乙物体的势能大D在空中飞行的子弹，因为它能做功所以具有能D29随堂检测随堂检测3.草原发生大面积蝗灾时，农业部门利用飞机喷洒农药消灭蝗虫当飞机在某一高度水平匀速飞行喷洒农药时，它的()A动能不变，势能不变B动能减少，势能增加C动能增加，势能减少D动能减少，势能减少D30随堂检测随堂检测4.（2017长春）2017年5月21日，在长春举行的国际马拉松比赛中，当运动员加速冲刺时，运动员的（）A动能增大 B惯性增大 C所受重力增大 D运动状态不变A31随堂检测随堂检测5.阅读短文，回答下列问题：汽车安全带 汽车安全带是用于保护驾乘人员安全的装置，如图甲 安全带结构一般由软带、等部分组成汽车正常行驶时，卷带装置中的卷收器借助弹簧，如图乙，使软带随身体的移动而自由伸缩且不会松弛当紧急制动、碰撞或车辆行驶状态急剧变化时，安全带能在人尚未移动时拉紧软带，将乘员紧紧地绑在座椅上，32随堂检测随堂检测待冲击力峰值过去时，适当放松安全带，避免因拉力过大造成二次伤害，同时卷收器内的敏感元件将驱动锁止机构锁住卷轴，使软带固定在某一个位置上，有效保护乘员的安全33随堂检测随堂检测(1)当紧急制动、碰撞或车辆行驶状态急剧变化时，系上安全带可以有效防止驾乘人员由于惯性而造成伤害这时人和车具有的 能也急剧变化(2)将安全带拉伸，卷收器弹簧的弹性势能将 (变大/变小/不变)动动变大变大34随堂检测随堂检测(3)发生碰撞时，安全带对人的拉力随时间变化的图象是图丙中的 (4)下列说法正确的是 A汽车突然拐弯时，安全带能自由伸缩B汽车突然启动时，安全带能对人起到保护作用C为了安全，安全带要尽可能系得松一些D用手快速拉安全带，安全带不能被拉动BD35课后作业课后作业一.选择题1.关于动能和势能，下列说法不正确的是()A在水平公路上行驶的汽车具有动能 B悬挂在天花板上的吊灯具有重力势能 C在空中飞行的飞机只有重力势能 D被拉开的弹弓具有弹性势能C36课后作业课后作业2.关于动能的概念，下列说法中正确的是()A速度大的物体具有的动能一定大 B质量大的物体具有的动能一定大 C运动物体只具有动能 D一切运动的物体都具有动能 D37课后作业课后作业3.（2017桂林）下列物体重力势能发生变化的是（）A水平拉长的弹簧 B正在下落的篮球 C水平滑行的玩具车 D静止在桌面上的课本 B38课后作业课后作业4.如图几个物体中，不具有弹性势能的是()D39课后作业课后作业5.（2017大连）用电梯往高处搬运货箱当货箱随着电梯一同匀速上升时，货箱的（）A动能变小，重力势能变小 B动能变小，重力势能变大 C动能不变，重力势能变小 D动能不变，重力势能变大 6.三峡水库修建大坝，提高水位为了增加水的 ()A内能 B重力势能 C弹性势能 D动能DB40课后作业课后作业7.据报道，一辆横穿铁路的拖拉机，因故障而停在铁道上，此时从远处驶来一列火车，尽管司机及时采取紧急制动措施，但是缓慢行驶的列车还是将拖拉机撞“飞”了这是因为火车的()A动能很大 B速度很大 C势能很大 D功率很大8.高空抛物是极不文明的行为，会造成很大的危害因为高处的物体具有较大的()A弹性势能 B重力势能 C体积 D重力AB41课后作业课后作业9.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B42课后作业课后作业10.（2017贺州）如图所示的光滑轨道，BC为水平面，小球从A点静止释放运动到C点的过程中，小球的动能和重力势能的变化情况是（）AA到B小球的重力势能不变 BA到B小球的动能减少 CB到C小球的重力势能增大 DB到C小球的动能不变 D43课后作业课后作业二.填空题11.人们常常利用物体具有各种形式的机械能来做功，如：风具有 能，可以推动帆船航行；机械手表里拧紧的发条具有 能，可以带动小齿轮和指针转动；打桩机举高的重锤具有 能，可以完成打桩工作动动弹性势弹性势重力势重力势44课后作业课后作业12.“为了您和他人的生命安全，请谨慎驾驶”，如图所示，虽然汽车B采取了紧急刹车措施，但是从能的角度看，由于汽车B的速度大，大，汽车B仍向前运动了较长一段距离，撞到汽车A，致使两车都发生严重的变形动能动能45课后作业课后作业13.将体积相等的实心铅球和铁球放在同一水平桌面上，则铅球的重力势能 (填“大于”或“等于”或“小于”)铁球的重力势能(以地面为参考面，铅铁)14.2016年4月24日定为首个中国航天日，是为了纪念我国首枚人造卫星东方红一号发射成功，卫星加速升空的过程中重力势能 ，动能 (选填“变大”、“变小”或“不变”)大于大于变大变大变大变大46课后作业课后作业15.下列情况只具有重力势能的物体是 ，只具有弹性势能的物体是 ，只具有动能的物体是 ，具有动能和重力势能的物体是 A空中飞行的炮弹 B拧紧的钟表发条C弹簧 D水平路面上行驶的车E被举高的重锤 F站在上行自动扶梯上的乘客EBDAF47课后作业课后作业三.实验题16.（2017泰州）如图所示，在探究物体动能的大小与哪些因素有关时，让同一小车分别从同一斜面的不同高度由静止释放，撞击水平面上同一木块48课后作业课后作业（1）本实验探究的是 （木块/小车/斜面）的动能与 的关系，实验中是通过观察 来比较动能大小的；（2）第一次实验的情景如图甲所示，在进行第二次实验前，应先将撞出的木块 ；（3）若操作正确，第二次实验木块最终的位置如图乙所示，则此实验的结论是：小车小车速度速度木块移动的距离木块移动的距离恢复到原位置恢复到原位置在质量相同的情况下，在质量相同的情况下，速度越大，动能越大速度越大，动能越大49课后作业课后作业17.如图甲所示，是设计的“探究小球的重力势能大小与哪些因素有关“的实验装置 其中AB是四分之一光滑圆弧轨道，BC是粗糙的水平面，木块初始静止在B点，让小球从距水平面高h处由静止释放，小球刚好能沿着过A点的切线方向进入圆弧轨轨道，然后与木块发生碰撞，木块运动一段距离后最终停下来小球可认为是光滑的，如圈乙所示，是实验过程中的三个步骤其中小球质量m1m2=m3，小球由静止释放的位置距水平面的高度h1=h2h350课后作业课后作业（1）在小球由静止释放到即将与木块碰撞的过程中,小球的重力势能转化为小球的_动能动能51课后作业课后作业（2）通过观察 _来比较小球的重力势能的大小。（3）步骤一,步骤二是探究小球的重力势能大小与_的关系。（4）步骤二,步骤三是探究小球的重力势能大小与_的关系。木块被撞开的距离木块被撞开的距离质量质量速度速度52课后作业课后作业18.（2017福建）小江同学利用一个弹珠、三根材料和厚度相同、长宽不同的橡皮条，探究“橡皮条的弹性势能与长度、宽度的关系”他依次将橡皮条固定在弹弓上，如图所示，在弹性范围内，拉伸相同的伸长量，将弹珠在同一位置沿水平方向弹射出去，测得弹射的水平距离，数据如下表：53课后作业课后作业请回答以下问题：（1）实验中，是通过比较 来间接反映橡皮条的弹性势能大小；（2）比较第1次和第2次实验可知，拉伸相同的伸长量，橡皮条的弹性势能与橡皮条的 有关；（3）比较第1次和第3次实验可知，拉伸相同的伸长量，橡皮条的弹性势能还与橡皮条的 有关；弹珠被弹射的水平距离弹珠被弹射的水平距离长度长度宽度宽度54课后作业课后作业（4）用同种材料同厚度的橡皮条，拉伸相同的伸长量，弹性势能最大的橡皮条是 。A、窄而长的 B、宽而长的 C、窄而短的 D、宽而短的D
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