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第六节合理利用机械能第一课时动能与势能体验1动能活动1:让玩具车从斜面的A点由静止滑下,到水平面上推木块,木块移动的距离如图甲。活动2:让玩具车从斜面的B点由静止滑下,到水平面上推木块,木块移动的距离如图乙。活动3:在玩具车上面粘一块磁铁,再让它从斜面的B点由静止滑下,到水平面上推木块,木块移动的距离如图丙。(1)比较活动1和2,活动中的玩具车速度大,木块移动的距离。(2)比较活动2和3,活动中的玩具车质量大,玩具车对木块做功。提示:(1)2远(2)3多体验2重力势能活动1:把小石块从高处释放,让它落在海绵上。活动2:把大石块从较高处释放,让它落在海绵上。(1)石块落在海绵上,对海绵做功,海绵向下凹。(2)活动1和2中,活动中的石块对海绵做功多。提示:(1)石块(2)2体验3弹性势能活动:用大小不同的力拉弹弓。(1)用力拉弹弓时,橡皮筋发生了。(2)对同一个弹弓,用的力越大,橡皮筋发生的弹性形变,把弹珠射得越。提示:(1)弹性形变(2)越大远1.什么是能量、动能、重力势能、弹性势能?2.影响动能的因素有哪些?3.影响重力势能的因素有哪些?4.影响弹性势能的因素有哪些?探究1什么是能量思考以下问题:1.体验中,运动的玩具车、从高处下落的石块、拉开的弹弓,它们的共同点是。物体能够,我们就说这个物体具有能量。参考答案:都能对其他物体做功对外做功2.物体具有能量的多少与做功的多少有什么关系?具有能量的物体一定正在做功吗?参考答案:物体做功的过程就是能量的转化过程。物体做的功越多,说明某种能转化为别的形式的能越多。具有能量的物体不一定正在做功,例如,高山上的石头,就具有能量,但只有下落过程中才能做功。探究2动能的大小跟哪些因素有关结合“体验1”,回答问题:1.由“体验1”知,具有动能的物体在,可猜想影响动能大小的因素是、。参考答案:运动质量速度2.在如图所示的实验中,如何判断钢球动能的大小?提示:钢球从斜面上滚下碰上木块时,能够推动木块前进一段距离,对木块做功;钢球具有的动能越大,推动木块移动的距离越远,对木块做的功就越多;所以用木块被推动的距离表示钢球具有的动能。这是利用转换的思想进行研究。参考答案:木块被推动的距离3.实验方法:动能的大小与多个因素有关,在探究时,需利用法。提示:当一个物理量受多个因素影响时,采用控制变量法,即让其他物理量相同,只改变一个物理量进行探究。参考答案:控制变量4.实验设计:如图所示(1)探究动能与速度的关系:思路:需控制不变,改变。如甲、乙两图,让同一钢球从高度处滚下。提示:利用控制变量法,改变探究量(一个量),控制其他量不变。参考答案:质量速度不同(2)探究动能与质量的关系:思路:需控制不变,改变。如丙、丁两图,让木球和钢球,分别从高度处滚下。参考答案:速度质量同一5.实验数据及分析:序号质量速度木块被推动的距离甲大小近乙大大远丙小大近丁大大远分析实验数据,你得出的实验结论是(1)动能与速度的关系:__________________________;(2)动能与质量的关系:__________________________。提示:(1)分析甲、乙两图,乙图中钢球从较高的位置滚下,速度较大,木块被推的距离较远,说明钢球具有的动能较大,故可得出:质量相同时,速度越大的物体做的功越多,表明它具有的动能越大。(2)分析丙、丁两图,速度相同,丁图钢球的质量较大,木块被推的距离较远,故可得出:速度相同时,质量越大的物体能做的功越多,表明它具有的动能越大。参考答案:(1)质量相同时,速度越大的物体具有的动能越大(2)速度相同时,质量越大的物体具有的动能越大6.交流与评估:在探究动能与哪些因素有关的实验中,怎样确定钢球在平面上开始运动的速度是否相同?参考答案:探究动能与速度的关系时,先让相同的小球从不同高度处滚下,观察它们到达水平面的速度。探究动能与质量的关系时,先让质量不同的小球从相同高度处滚下,观察它们到达水平面的速度。探究3势能结合“体验2、3”,回答以下问题:1.由“体验2”知,具有重力势能的物体的特点是,可猜想影响重力势能大小的因素有、。结合“体验3”知,具有弹性势能的物体的特点是。参考答案:被举高质量被举高的高度发生弹性形变2.实验方法:重力势能的大小与多个因素有关,在探究时,需利用法。提示:当一个物理量受多个因素影响时,采用控制变量法,即让其他物理量相同,只改变一个物理量进行探究。参考答案:控制变量3.实验设计:如图(1)实验中如何判断重力势能的大小?提示:重物举高后具有的势能不能直接观察和测量,重物落下对小方桌做功,把小方桌打进沙中,做功越多小方桌下陷越深,这是利用转换的思想进行研究。参考答案:小方桌下陷的深度(2)设计思路:①探究重力势能与高度的关系:思路:需控制不变,改变。如甲、乙两图,让同一物体从高度处落下。提示:利用控制变量法,控制一个量(探究量)改变,其他量不变。参考答案:质量高度不同②探究重力势能与质量的关系:思路:需控制不变,改变。如丙、丁两图,让质量不同的物体,从高度处落下。参考答案:被举高的高度质量同一4.分析实验现象,你得出的实验结论是:物体被举得,越大,它的重力势能就越大。参考答案:越高质量5.交流评估:(1)怎样才能使实验结果准确?提示:小方桌陷入沙中的深度表示重力势能的大小,要尽量减小沙子对实验的影响。参考答案:沙子有足够的深度,小方桌所在位置沙子的软硬程度相同。(2)由“体验3”猜想弹性势能与弹性形变的程度有关,设计实验证明你的猜想。参考答案:同一张弓拉开不同的程度,把相同的箭射出,如果箭射出的距离不同,则说明弹性势能与弹性形变有关,如果箭射出的距离相同则说明弹性势能与弹性形变无关。一、能1.定义:一个物体_____对别的物体做功,我们就说这个物体具有_____,简称能。2.单位:______。3.实质: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越___。能够能量焦(J)转化多二、机械能机械能动能势能重力势能弹性势能定义物体由于_____而具有的能物体由于_________而具有的能物体因发生_________而具有的能影响因素_____越大,_____越大,物体具有的动能就越大物体被举得_____,_____越大,它具有的重力势能就越大物体的______________越大,具有的弹性势能就_____运动高度位置弹性形变速度质量越高质量弹性形变程度越大物理量类别考点1动能、势能的影响因素【典例1】(2013·济南中考)体积相等的实心铜球和实心木球在水平地面上以相同的速度做匀速直线运动,铜球的动能为Ek铜,木球的动能为Ek木。已知铜的密度大于木头的密度,则()A.Ek铜Ek木B.Ek铜=Ek木C.Ek铜Ek木D.无法判断【思路导引】分析比较影响动能的因素:质量和速度。【精讲精析】选A。本题考查影响动能大小的因素。铜球和木球的体积相等,但是铜的密度比木头的密度大,所以铜球的质量比木球的质量大;两个球的速度相同,所以铜球的动能大于木球的动能,本题选A。【方法归纳】判断动能、势能的大小的方法(1)“控一变一”:影响动能和重力势能大小的因素各有两个,一般而言,只有控制其中的一个因素不变,改变另一个因素,才能判断动能和重力势能的变化。(2)不要忽略“质量”这一关键因素。【拓展延伸】重力势能是个相对量,与零势能面(或参照面)的选取有关。如果物体位于零势能面的上方,则重力势能为正;如果物体位于零势能面的下方,则重力势能为负;若物体恰好位于零势能面上,则重力势能为零。弹性势能是物体发生弹性形变而具有的能量,有些物体虽然发生了形变,但由于不是弹性形变,因而不具有弹性势能。考点2探究动能与哪些因素有关【典例2】(2012·长春中考)如图是探究动能大小与哪些因素有关的实验装置。(1)实验中通过观察木块在同一水平面上被推动的来比较小球的动能大小。(2)将同一小球从同一斜面的不同高度(h1h2)由静止开始释放的目的是:使小球到达斜面底部时的速度。(3)小球推动木块,最后静止时的位置如图甲、乙所示,分析可知小球的动能与速度的大小(选填“有关”或“无关”)。(4)如图丙所示,质量较小的扑克牌动能较大时能切入黄瓜,根据上面的探究可知,飞行的扑克牌一定具有(选填“较大”或“较小”)的速度。【思路导引】解答本题的两个关键点:关键点1:正确理解控制变量法、转换法。关键点2:影响动能的因素是质量还是速度。【精讲精析】本题考查探究影响物体动能大小的因素。(1)小球的动能不好测量和观察,但是小球能做的功多,动能一定大;小球推木块移动距离越远,做的功就越多,所以用木块移动的距离表示小球的动能大小。(2)动能大小与速度、质量有关;研究动能与速度的关系,控制小球的质量相同,改变速度,故让小球从斜面上不同高度处滚下,使小球到达斜面底部时的速度不同。(3)由甲、乙两图可知:乙图中,推动木块移动的距离较远,小球的动能较大,两图中小球的质量相同,速度不同,说明小球的动能与速度的大小有关。(4)动能与物体的质量和速度有关,质量越大、速度越大,动能越大。由题可知,扑克牌动能较大,而质量较小,所以推理出:扑克牌一定具有较大的速度。答案:(1)距离(2)不同(3)有关(4)较大【方法归纳】转换法、控制变量法(1)转换法:物理学中对于一些不易直接测量的物理量,通常用一些非常直观的现象去认识。这种研究问题的方法叫转换法。比如小球的动能不易直接测量,用木块被推动的距离表示。(2)用控制变量法分析数据、图形、现象,得出结论的步骤:①确定探究的问题;②找出不相同的因素(不同的因素只有一个,如甲、乙两图中速度不同);③找出相同的因素;④在写出结论时,一定不要忘记控制不变的条件,格式一般是:在×××相同时,……1.下列有关能的说法正确的是()A.静止的物体一定不具有能B.运动的物体由于没有对别的物体做功,所以不具有能C.只有物体被举高了才具有能D.正在做功的物体一定具有能【解析】选D。本题考查能的概念。能反映了物体做功的本领,具有能的物体不一定在做功,而正在做功的物体一定具有能,故D项正确。2.(2012·钦州中考)如图所示,运动员在射箭比赛时总是要把弓拉得很弯,其主要目的是()A.增大箭的弹性势能B.增大箭的动能C.增大弓的弹性势能D.使箭沿直线运动【解析】选C。本题考查势能的影响因素。把弓拉得很弯,使弓的弹性形变程度变大,获得更大的弹性势能。3.质量较大的鸽子与质量较小的燕子在空中飞行,如果它们的动能相等,那么()A.燕子比鸽子飞得快B.鸽子比燕子飞得快C.燕子与鸽子飞得一样快D.两者速度大小无法比较【解析】选A。本题考查动能的影响因素,动能的大小与物体的质量和物体运动的速度有关。燕子和鸽子的动能大小相等,由于鸽子的质量比燕子的大,所以鸽子的速度小于燕子的速度,故燕子比鸽子飞得快,故选A。4.(2013·柳州中考)如图所示,苹果树上结有甲、乙、丙三个质量相等的苹果,哪一个苹果的重力势能最大()A.甲B.乙C.丙D.一样大【解析】选C。本题考查影响重力势能的因素。重力势能跟物体的质量和被举高的高度有关:质量越大,高度越高,物体的重力势能越大。对于甲、乙、丙三个质量相等的苹果,丙的高度最高,重力势能最大,故选C。5.熊猫喜欢吃竹子,当它把竹子拉得弯下腰时,竹子具有;藏羚羊在平地上奔跑时具有;风筝在空中飞行时,具有和(以上四个空均选填“动能”“重力势能”或“弹性势能”)。【解析】本题考查动能、势能的概念。竹子发生弹性形变,具有弹性势能。在平地上奔跑的藏羚羊由于运动而具有动能。风筝在空中飞行,既被举高,又运动,故具有重力势能和动能。答案:弹性势能动能动能重力势能6.(2013·广安中考)为捍卫祖国海疆,人民解放军某航空兵大队在南海上空举行了多次实兵实战对抗演习。在演习过程中,一空中加油机给某歼-10战机进行空中加油,加油后若该歼-10战机仍以原来的高度和速度匀速飞行,则该战机的动能,机械能。(选填“增大”“减小”或“不变”)【解析】加油机给战机加油后,战机的质量增大,而物体的动能与物体的质量