11.4動(dòng)能和勢能第十一章功與機(jī)械能逐點(diǎn)導(dǎo)講練課堂小結(jié)作業(yè)提升課時(shí)講解1課時(shí)流程2能量動(dòng)能勢能機(jī)械能的轉(zhuǎn)化知識點(diǎn)能量知1－講1如圖1所示，被拉開的弓、發(fā)生形變的跳板、從高處下落的重錘、流動(dòng)的水，都能對其他物體做功。知1－講我們?nèi)绾蚊枋鑫矬w能夠?qū)ν庾龉Φ倪@種能力呢？1.定義物體能夠?qū)e的物體做功，我們就說這個(gè)物體具有能量，能量簡稱能。2.能量和功的關(guān)系能量大小可以通過做功多少來體現(xiàn)。一個(gè)物體能夠做的功越多，表明它具有的能量越大。3.單位能的單位就是功的單位，國際單位是焦耳(J)。知1－講方法點(diǎn)撥一個(gè)物體是否具有能量，具有能量的多少，是不能直接觀察或測量的。通過轉(zhuǎn)換法，我們利用物體能對外做功的多少來反映或測量物體具有能量的多少。知1－講深度理解具有能量的物體可以不在做功，甚至就沒有做功。例如，拉彎的弓具有能量，但手松開之前，弓沒有對箭做功。知1－練例1下列關(guān)于能量的敘述，不正確的是()A.彎弓射箭，弓具有能量B.高空墜物傷人，墜物具有能量C.風(fēng)吹船行，風(fēng)具有能量D.激流沖走巨石，激流沒有能量，巨石具有能量知1－練解題秘方：利用概念辨析法解答：判斷物體是否具有能量，關(guān)鍵是看物體能否對外做功。解析：弓對箭做功，墜落的物體對人做功，風(fēng)對船做功，激流對石頭做功,它們都能夠做功，都具有能量。答案：D知1－練1.關(guān)于功和能的關(guān)系，下列說法正確的是()A.物體具有的能越多，它做的功越多B.物體具有能就一定正在做功C.做功的物體一定具有能D.物體能夠做功的多少與它具有的能無關(guān)C知2－講知識點(diǎn)動(dòng)能21.定義物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能叫做動(dòng)能。一切運(yùn)動(dòng)的物體都具有動(dòng)能。知2－講2.探究動(dòng)能的大小與哪些因素有關(guān)(1)探究動(dòng)能大小與速度大小的關(guān)系實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：如圖2所示，讓同一小球分別從斜面的不同高度由靜止開始滾下，撞擊置于水平面上的木塊，觀察木塊移動(dòng)距離的長短。知2－講實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：由較高位置釋放的小球，推動(dòng)木塊移動(dòng)的距離長。分析論證：同一小球分別從斜面的不同高度由靜止開始滾下，位置越高，小球到達(dá)水平面的速度越大，小球推動(dòng)木塊移動(dòng)的距離越長，表明小球的動(dòng)能越大。實(shí)驗(yàn)結(jié)論：質(zhì)量相同時(shí)，速度大的物體能做的功多，它具有的動(dòng)能更大。知2－講(2)探究動(dòng)能大小與質(zhì)量大小的關(guān)系實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：如圖3所示，先讓不同質(zhì)量的小球先后從斜面上同一高度處由靜止開始滾下，比較它們在水平面上運(yùn)動(dòng)速度的大??；然后讓這兩個(gè)小球從斜面上同一高度處由靜止開始滾下后撞擊置于水平面上的木塊，觀察木塊移動(dòng)距離的長短。知2－講實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：斜面上同一高度由靜止開始滾下的小球到達(dá)水平面的速度相同。質(zhì)量較大的小球，推動(dòng)木塊移動(dòng)的距離長。分析論證：速度相同時(shí)，質(zhì)量越大的小球推動(dòng)木塊移動(dòng)的距離越長，表明質(zhì)量越大的小球的動(dòng)能越大。實(shí)驗(yàn)結(jié)論：速度相同時(shí),質(zhì)量大的物體能做的功多，它具有的動(dòng)能更大。知2－講總結(jié)：物體的動(dòng)能與速度和質(zhì)量有關(guān)，速度越大,質(zhì)量越大，它具有的動(dòng)能越大。知2－講方法點(diǎn)撥控制變量法：讓同一小球從斜面的不同高度由靜止?jié)L下，從而控制小球撞擊木塊的速度不同，即質(zhì)量相同時(shí)，改變速度進(jìn)行對比實(shí)驗(yàn)。轉(zhuǎn)換法：通過木塊移動(dòng)的距離來比較小球動(dòng)能的大小。知2－講易錯(cuò)提醒影響動(dòng)能的因素有質(zhì)量和速度，描述動(dòng)能與質(zhì)量(或速度)的關(guān)系時(shí)，注意控制變量的思想。例如，不能說“質(zhì)量越大，動(dòng)能越大”，應(yīng)該說“速度相同時(shí)，質(zhì)量越大，動(dòng)能越大”。知2－練如圖4是“探究物體的動(dòng)能跟物體的質(zhì)量、速度關(guān)系”的實(shí)驗(yàn)裝置圖。例2解題秘方：對于以教材實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的探究題，必須綜合教材實(shí)驗(yàn)的體驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)探究的方法進(jìn)行分析思考。知2－練(1)實(shí)驗(yàn)中通過觀察木塊B____________來判斷鋼球A動(dòng)能的大小，這種物理研究方法叫________(填“控制變量法”或“轉(zhuǎn)換法”)。解析：實(shí)驗(yàn)中，通過比較木塊B移動(dòng)的距離來比較鋼球A動(dòng)能的大小，物理學(xué)上稱這種實(shí)驗(yàn)方法為轉(zhuǎn)換法。移動(dòng)的距離轉(zhuǎn)換法知2－練(2)在探究動(dòng)能與速度的關(guān)系時(shí)，讓同一鋼球A分別從斜面的不同高度由靜止開始滾下，高度h越高，鋼球運(yùn)動(dòng)到水平面時(shí)的速度越____(填“大”或“小”)，木塊B被撞得越遠(yuǎn)。該實(shí)驗(yàn)的結(jié)論是_____________________________。大質(zhì)量相同時(shí)，速度越大動(dòng)能越大知2－練解析：鋼球A放置位置越高，鋼球A由靜止?jié)L動(dòng)到水平面的速度越大，將木塊B撞擊得越遠(yuǎn)，這表明動(dòng)能的大小與速度有關(guān)，質(zhì)量相同時(shí)，速度越大動(dòng)能越大。知2－練(3)為了探究動(dòng)能與質(zhì)量的關(guān)系，要選擇兩個(gè)質(zhì)量_______(填“相同”或“不同”)的鋼球，并讓它們分別從同一斜面的______(填“相同”或“不同”)高度處由靜止開始滾下。解析：在探究動(dòng)能與質(zhì)量的關(guān)系時(shí)，需要控制速度不變，將質(zhì)量不同的鋼球從同一斜面的相同高度由靜止?jié)L下，滾到水平面的速度相同。不同相同知2－練2.[中考·濰坊]為探究物體的動(dòng)能跟哪些因素有關(guān)，利用斜槽、鋼球、木塊等器材在同一水平面上進(jìn)行探究活動(dòng)。鋼球從高為h的斜槽上滾下，在水平面上運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)的鋼球碰上木塊后，能將木塊撞出一段距離s，如圖所示。知2－練(1)實(shí)驗(yàn)中探究的“物體的動(dòng)能”是指______(填選項(xiàng)前的字母)。A.鋼球在斜面上的動(dòng)能B.鋼球撞擊木塊時(shí)的動(dòng)能C.木塊被撞擊后的動(dòng)能B知2－練(2)若水平面是光滑的，______(填“能”或“不能”)達(dá)到探究目的。(3)實(shí)驗(yàn)過程中，發(fā)現(xiàn)木塊移動(dòng)的距離較短而不易進(jìn)行觀察和比較。對此請你寫出一條改進(jìn)措施：____________________。不能增大斜面的傾斜程度知3－講知識點(diǎn)勢能31.勢能重力勢能和彈性勢能統(tǒng)稱為勢能。(1)重力勢能：物理學(xué)中，把高處的物體由于受重力作用而具有的能叫做重力勢能。一切被舉高的物體都具有重力勢能。(2)彈性勢能：物體發(fā)生彈性形變而具有的能。一切發(fā)生彈性形變的物體都具有彈性勢能。知3－講深度理解重力勢能是“被舉高”這個(gè)原因而產(chǎn)生的，一定不要把它理解成“被舉高的物體具有的能量叫重力勢能”。例如在空中飛行的飛機(jī)，不僅有重力勢能，還具有其他形式的能。知3－講2.探究重力勢能的大小與哪些因素有關(guān)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：(1)如圖5所示，先讓同一個(gè)重物在不同高度處從靜止開始下落,打擊小木樁,觀察和比較小木樁被打入沙中的深度。(2)讓質(zhì)量不同的重物分別在同一高度處，從靜止開始下落，打擊小木樁,觀察和比較小木樁被打入沙中的深度。知3－講實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：(1)質(zhì)量相同的重物，從較高位置靜止下落時(shí)，小木樁被打入沙中深度大。(2)從相同高度靜止下落，質(zhì)量較大的重物打擊小木樁陷入沙中深度大。知3－講實(shí)驗(yàn)結(jié)論：(1)質(zhì)量相同時(shí)，高度越高，物體的重力勢能越大。(2)高度相同時(shí)，質(zhì)量越大，物體的重力勢能越大?？偨Y(jié)：物體的重力勢能大小與物體的質(zhì)量和高度有關(guān),物體的位置越高，質(zhì)量越大，具有的重力勢能就越大。知3－講3.對彈簧、橡皮筋等彈性物體而言，彈性形變越大，物體的彈性勢能就越大。知3－講易錯(cuò)提醒影響重力勢能的因素有質(zhì)量和高度，描述重力勢能和質(zhì)量或高度的關(guān)系時(shí)，需要質(zhì)量和高度全盤考慮。例如，不能說“質(zhì)量越大，重力勢能越大”，應(yīng)該說“高度相同時(shí)，質(zhì)量越大，重力勢能越大”。知3－練如圖6所示是“探究影響重力勢能大小因素”的實(shí)驗(yàn)過程。(容器中裝有沙子，A和B為實(shí)心鐵塊，A的質(zhì)量比B的質(zhì)量小)例3知3－練解題秘方：對于不同于教材實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)探究題，既要注意將其和教材中的探究實(shí)驗(yàn)相比較，基于試題和教材內(nèi)容的異同分析推理，還要注意運(yùn)用實(shí)驗(yàn)探究的基本方法。知3－練(1)由_______兩圖可探究重力勢能的大小與質(zhì)量的關(guān)系，得出的關(guān)系是_____________________________________________。乙、丙在高度相同時(shí)，質(zhì)量越大，物體的重力勢能越大知3－練解析：探究重力勢能的大小與質(zhì)量的關(guān)系，需控制物體釋放的高度相同，由圖知，乙、丙符合此條件。結(jié)論是當(dāng)高度一定時(shí)，質(zhì)量越大，物體的重力勢能越大。知3－練(2)由甲、丙兩圖_____(填“能”或“不能”)探究重力勢能的大小與高度的關(guān)系，理由是________________________。不能沒有控制A、B的質(zhì)量相等知3－練解析：要探究重力勢能的大小與高度的關(guān)系，要控制物體的質(zhì)量相同，由甲、丙兩圖可知，A、B

的質(zhì)量不相等，因此不能探究重力勢能的大小與質(zhì)量的關(guān)系。知3－練(3)本實(shí)驗(yàn)是通過________________________來判斷重力勢能大小的，這是物理探究過程中較常用的______法。桌腿在沙子中下陷的程度轉(zhuǎn)換解析：在此實(shí)驗(yàn)中，通過觀察桌腿陷入沙子中的深度來比較各鐵塊重力勢能的大小，這種方法叫做轉(zhuǎn)換法。知3－練3.[北京順義區(qū)期中]在探究“物體的重力勢能與高度、質(zhì)量是否有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)中，小明準(zhǔn)備了四塊相同的花泥，兩個(gè)體積相同但質(zhì)量不同(m鋼＞

m玻)的小球。知3－練(1)如圖甲所示，將鋼球、玻璃球從距花泥h1高處由靜止釋放，砸在花泥上，砸出深淺不同的痕跡，由圖可知，實(shí)驗(yàn)的自變量是___________，控制不變的量是________________。小球的質(zhì)量釋放球的高度知3－練(2)如圖乙所示，將鋼球分別從距花泥h1和h2(h1＞h2)高處由靜止釋放，砸在花泥上，砸出深淺不同的痕跡，據(jù)圖得出結(jié)論：當(dāng)______相同時(shí)，重力勢能與______有關(guān)。質(zhì)量高度知4－講知識點(diǎn)機(jī)械能的轉(zhuǎn)化41.機(jī)械能物體的動(dòng)能和勢能統(tǒng)稱為機(jī)械能。一個(gè)物體可以同時(shí)具有動(dòng)能和勢能。例如，空中飛行的客機(jī)具有動(dòng)能和重力勢能；瀑布的水具有重力勢能和動(dòng)能。知4－講深度理解動(dòng)能、重力勢能和彈性勢能是機(jī)械能的三種形式，分別起因于物體的運(yùn)動(dòng)、被舉高和彈性形變。知4－講2.研究動(dòng)能與重力勢能的轉(zhuǎn)化(1)如圖7所示，擺球左右擺動(dòng)過程中，位置和速度不斷發(fā)生變化。知4－講(2)實(shí)驗(yàn)分析：運(yùn)動(dòng)方向高度速度重力勢能動(dòng)能能的轉(zhuǎn)化下降A(chǔ)→O’B→O’變低變大變小變大重力勢能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能上升O’→AO’→B變高變小變大變小動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢能(3)實(shí)驗(yàn)歸納：在一定條件下，動(dòng)能和勢能可以相互轉(zhuǎn)化。知4－講深度理解能的轉(zhuǎn)化過程中，總是變小的那種形式的能轉(zhuǎn)化為變大的那種形式的能。動(dòng)能和勢能的相互轉(zhuǎn)化，可以發(fā)生在同一個(gè)物體上，也可以發(fā)生在不同物體之間。知4－講3.動(dòng)能與勢能轉(zhuǎn)化的應(yīng)用圖示知4－講續(xù)表現(xiàn)象探究如圖所示，在玩過山車時(shí)：①過山車從軌道高處向低處運(yùn)動(dòng)時(shí)，過山車的高度減小，速度增大，重力勢能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能。②過山車從軌道低處向高處運(yùn)動(dòng)時(shí)，過山車的高度增大，速度減小，動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢能如圖所示，在玩蹦床時(shí)：①當(dāng)人從高處下落的過程中，人的高度減小，速度增大，重力勢能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能。②當(dāng)人從接觸蹦床到蹦床被壓到最低的過程中，人的速度減小，高度減小，蹦床的形變增大，說明此過程中人的動(dòng)能、重力勢能減小，蹦床的彈性勢能增大，人的動(dòng)能、重力勢能轉(zhuǎn)化為蹦床的彈性勢能。知4－講續(xù)表現(xiàn)象探究③當(dāng)人被彈起來的過程中(未離開蹦床)，人的速度增大，高度增加，蹦床的形變減小，說明此過程中蹦床的彈性勢能減小，人的動(dòng)能增大，重力勢能增大，蹦床的彈性勢能轉(zhuǎn)化為人的動(dòng)能和重力勢能總結(jié)動(dòng)能、重力勢能和彈性勢能之間可以相互轉(zhuǎn)化知4－講特別提示在分析有關(guān)物體動(dòng)能和勢能大小的變化時(shí)，要同時(shí)考慮影響它們的所有因素，不能只考慮其中一個(gè)因素，以偏概全。知4－講分析思考圖7中擺球擺起的最大高度越來越低，最終靜止在O＇位置，什么原因?qū)е聶C(jī)械能總量減少？分析成果現(xiàn)實(shí)生活中，由于摩擦阻力的存在，動(dòng)能和勢能相互轉(zhuǎn)化的過程中要克服摩擦阻力做功，將部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為其他形式的能，使機(jī)械能總量減少。知4－講4.

機(jī)械能守恒(1)大量研究表明，如果只有動(dòng)能和勢能相互轉(zhuǎn)化，盡管動(dòng)能、勢能的大小會變化，但機(jī)械能的總和不變，或者說，機(jī)械能是守恒的。(2)機(jī)械能守恒的條件：只有動(dòng)能和勢能的相互轉(zhuǎn)化，即動(dòng)能的增減量等于勢能的減增量；或者說，沒有機(jī)械能轉(zhuǎn)化為其他形式的能，也沒有其他形式的能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。知4－講5.機(jī)械能與其他形式的能之間的轉(zhuǎn)化機(jī)械能與其他形式的能之間也可以相互轉(zhuǎn)化。水力發(fā)電是水的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能；電動(dòng)機(jī)工作時(shí)，是電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。知4－練例4[合肥二模]如圖8所示，在一根細(xì)繩一端拴一個(gè)小球，繩子的另一端固定在懸掛點(diǎn)O上，做成一個(gè)單擺。拉動(dòng)小球到A處，松手后使它擺動(dòng)起來，B點(diǎn)為擺動(dòng)過程中的最低點(diǎn)，C為右側(cè)最高點(diǎn)，不計(jì)空氣阻力，知4－練則小球在擺動(dòng)過程中，下列說法正確的是(

)A.小球運(yùn)動(dòng)到最低處B時(shí)的動(dòng)能最小B.小球從B運(yùn)動(dòng)到C的過程中重力勢能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能C.小球運(yùn)動(dòng)到右側(cè)的最高點(diǎn)C比A點(diǎn)的位置高D.小球在擺動(dòng)過程的任一位置機(jī)械能守恒知4－練解題秘方：不計(jì)空氣阻力，動(dòng)能和勢能的轉(zhuǎn)化過程中，機(jī)械能守恒。知4－練解析：小球運(yùn)動(dòng)到最低處B時(shí)，速度最大，動(dòng)能最大，故A錯(cuò)誤；小球從B運(yùn)動(dòng)到C的過程中，速度減小、高度增加，動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢能，故B錯(cuò)誤；不計(jì)空氣阻力，小球的機(jī)械能守恒，小球運(yùn)動(dòng)到右側(cè)的最高點(diǎn)C與A點(diǎn)的位置等高，故C錯(cuò)誤；不計(jì)空氣阻力，小球在擺動(dòng)過程中只有動(dòng)能和勢能的相互轉(zhuǎn)化，小球在任一位置的機(jī)械能都守恒，故D正確。答案：D知4－練4.[中考·宜賓]如圖所示，人造地球衛(wèi)星沿橢圓軌道繞地球運(yùn)行，當(dāng)衛(wèi)星從近地點(diǎn)向遠(yuǎn)地點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的過程中(

)A.速度增大B.動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢能C.機(jī)械能增大D.重力勢能減小B知4－練例5如圖9所示，小球從左側(cè)斜面的P點(diǎn)由靜止釋放，在右側(cè)斜面上能到達(dá)的最高位置是Q點(diǎn)，M、N是小球運(yùn)動(dòng)過程中先后通過的兩個(gè)等高點(diǎn)，知4－練下列關(guān)于該過程的說法中正確的是(

)A.小球在左側(cè)斜面向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，重力勢能全部轉(zhuǎn)化為動(dòng)能B.小球從P點(diǎn)向Q點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的過程中，機(jī)械能保持不變C.小球從P點(diǎn)向Q點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的過程中，機(jī)械能總量不斷減小D.