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第11课时机械能物体能够对外,我们就说这个物体具有能量,简称能。[注意](1)物体具有做功的本领,即说明此物体具有能,但是有能不一定正在做功,物体能做多少功,就说它具有多少能。(2)功是能转化多少的量度,功和能的单位是相同的。功的单位是焦耳(J),能的单位也是焦耳(J)。考点知识聚焦考点一能做功1.动能:物体由于而具有的能量。一切运动的物体都具有动能。2.物体动能的大小与两个因素有关:一是物体的,二是物体运动的。当物体的质量一定时,物体运动的速度越大,其动能越大;物体运动的速度越小,其动能越小。具有相同运动速度的物体,质量越大,动能越大;质量越小,动能越小。考点知识聚焦考点二动能运动质量速度[点拨]动能是物体由于运动产生的,但不能理解为“运动的物体具有的能量叫动能”。如在空中飞行的飞机,不仅具有动能,还具有其他形式的能量。1.重力势能:物体由于被而具有的能量,叫作重力势能。2.重力势能的大小与物体的和有关。物体的质量越大,被举得越高,它的重力势能越大。3.弹性势能:物体由于发生而具有的能量叫弹性势能。4.弹性势能的大小与弹性形变的程度有关。考点知识聚焦考点三势能质量举高被举高的高度弹性形变[点拨]重力势能是物体被举高产生的,但不能理解为“被举高的物体具有的能量叫重力势能”。如在空中飞行的飞机,不仅具有重力势能,还具有其他形式的能量。考点知识聚焦考点四机械能及其转化1.动能、重力势能和弹性势能统称为机械能。2.在一定的条件下,动能和重力势能之间可以相互转化。如将一小石块从低处抛向高处,再从高处下落的过程中,先是动能转化为重力势能,后是重力势能转化为动能。3.在一定的条件下,动能和弹性势能之间可以相互转化。如跳板跳水运动员,在起跳的过程中,压跳板是动能转化为弹性势能,跳板将运动员反弹起来是弹性势能转化为动能。4.机械能守恒:如果一个过程中,只有动能和势能相互转化,机械能的总和就保持不变,即机械能守恒。5.水能和风能的利用:自然界的流水和风能都是具有大量机械能的天然资源。利用水能发电,一定量的水,上、下水位差越大,水的重力势能越大,能发出的电就越多。利用风能发电,在风力资源丰富的地区,可以同时安装几十台到几百台风力发电机组成“风车田”,然后一起供电。例1如图11-1所示是甲、乙两辆小汽车同时从同一地点出发的s-t图像,由图像可知,甲车在10~20s内动能(选填“变大”“变小”或“不变”);乙车在0~5s内动能比10~15s内动能(选填“更大”“更小”或“相等”)。图11-1热点考向探究探究一动能、势能更大不变[解析]由图像可知,甲车运动的路程与时间成正比,一直做匀速直线运动,速度不变,所以10~20s内甲车的动能不变;0~5s内乙车速度v=𝑠𝑡=15m5s=3m/s,而在10~20s内,乙车静止,速度为0,动能为0;则乙车在0~5s内动能比10~15s内动能更大。【变式】小球从空中由静止自由落下,不计空气阻力的影响,某段时间小球的动能Ek随时间变化情况如图11-2所示。则小球在这段时间内重力势能Ep随时间变化情况是图11-3中的()图11-3热点考向探究B[解析]由小球的动能随时间变化图像可知,小球动能逐渐增加,且动能先增加得较慢,后增加得较快;不计空气阻力的影响,则该过程中没有能量的损失,所以增加的动能是由重力势能转化来的,即重力势能一定呈减小的趋势,故C、D错误;由于一开始动能增加得慢,即重力势能转化的动能少,所以剩余的重力势能较多,而后随着动能增加变快,则重力势能减小的速度变大,所以重力势能的变化趋势是:先减小得较慢,后减小得较快;故A错误,B正确。例2如图11-4所示,一个静止小球从A点沿粗糙程度相同的轨道下滑,经B点到达C点,从A点到达C点的过程中,小球的动能,小球的重力势能,小球的机械能。(选填序号)①保持不变;②一直减小;③先增大后减小;④一直增大;⑤先减小后增大。图11-4热点考向探究探究二机械能及其相互转化⑤③②【变式1】如图11-5所示,是撑竿跳的过程示意图。运动员助跑的目的是在起跳前获得较大的;撑竿起跳时,能转化为重力势能;越过横杆在最高点时最大,此时动能(选填“大于”“小于”或“等于”)零。图11-5热点考向探究动能动大于重力势能【变式2】如图11-6所示,小球沿光滑的斜面由a滚到b,接着又在光滑水平面上滚动经过c。比较小球在a、b、c三点时速度v的大小()图11-6A.vavbvcB.vavbvcC.vavb=vcD.vavb、vc=0热点考向探究C热点考向探究实验突破突破测量滑轮组的机械效率【考点归纳】(1)水平面上放置木块的作用:通过木块被撞后移动距离的远近反映物体动能的大小(转换法)。(2)控制变量法:实验中探究动能与小球质量的关系时,必须保持小球到达斜面底部的速度相同;探究动能与小球速度的关系时,必须保持小球的质量相同。(3)让体积相同、质量不同的小球从斜面的同一高度由静止释放,目的是使小球到达水平面时具有相同的速度。热点考向探究(4)小球下滑过程中,重力势能转化为动能;在水平面上滚动时,因为受到摩擦阻力,最后静止,机械能转化为内能。(5)影响动能大小的因素:物体的质量和物体运动的速度。质量越大、运动速度越大,动能越大。(6)水平面绝对光滑不能完成实验:木块将一直做匀速直线运动,无法比较木块移动的距离。(7)超速、超载问题的判断:超速问题质量不变,超载问题速度不变。热点考向探究例如图11-7甲所示是“探究物体动能的大小与什么因素有关”的实验装置示意图。图11-7(1)该实验装置要探究的是物体动能的大小与物体的关系。(物体A、B质量不变)(2)该实验中所探究物体的动能是指物体(选填“A”或“B”)的动能。(3)该实验物体动能的大小是通过来反映的。速度AB被撞的距离大小(4)该实验物体的速度是指物体A从斜面上由静止滚下与物体B即将碰撞时的速度,它是通过(选填“高度”或“质量”)来改变的。(5)实验表明,同一物体A从斜面高处滚下,高度越大,物体B被撞得越远,可得结论。(6)若要探究物体动能与质量的关系,则需使不同质量的物体从斜面(选填“相同”或“不同”)高度由静止滚下,并观察记录。热点考向探究高度相同当物体质量相同时,物体的速度越大,动能越大实验拓展(7)物体B被碰撞后受个力的作用,最终物体B会停下来是因为受到力的作用。(8)如图乙所示为某段道路的标志牌,请结合所学知识解释:①对机动车限定最高行驶速度的原因:;②对不同车型限定不一样的最高行驶速度的原因:。(9)林红同学想用这套实验装置来探究阻力对物体运动的影响,必须增加的器材是。A.质量不同的物体AB.粗糙程度不同的水平面C.倾斜程度不同的斜面热点考向探究3阻质量一定,速度越大动能越大速度相同时,质量越大动能越大B