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1、 年级 下 第十章 机 械 春雨金语 没有一种不通过蔑视 忍受和奋斗就可以征服的命运 第六节 合理利用机械能 学 习 目 标 导 航 通过对本节内容的学习 初步理解动能 势能 机械能的概念 采用实验探究的方法 知道决定动能 势能大小的相关因素 能用实例说出动能 势能及它们的转化 教 材 知 识 详 析 要点 能量 概念 如果一个物体能够对别的物体做功 我们就说这个物体具有能量 能 量简称能 能的大小 物体做功的过程就是能的转化过程 物体能做的功越多 说明此 物体具有的能量越大 单位 同功的单位一样 能的单位也是焦 J 关键提醒 物体具有能仅仅说明物体具有做功的本领 一个正在做功的物体 它一定具
2、有能 而一个具有能的物体 它一定能做功 但它未必在做功 例如 静止 在高山上的石块没有做功 但由于此石块下落时能够做功 故石块具有能 例 关于能的概念 下列说法中正确的是 A 一个物体能够做功 我们就说这个物体具有能 B 一个物体被站立的人举在手中 人不松手 物体不能做功 所以物体没有能 C 一个物体做了功 说明这个物体具有能 D 物体已做的功越多 说明物体具有的能越多 精析 本题中 选项B属于因为条件所限不能做功 尚未 花钱 并非没有能 量 没有钱 选项C则是已经做过功 花过钱 而眼下还有没有能量 钱 则不得而知了 例如一块石头从高处下落 则重力对它做了功 至于现在它是否还 有能量却难以确定
3、 可能有 如果它还在下落过程中 也可能没有 也许早就 一块石头落了地 解答 A 一个物体能够做功 就说这个物体具有能 其中的 能够做功 不是 正 在做功 也不是 已经做功 是指可以做功 有做功的本领 这同 有钱 并不等于 花钱 是一个道理 要点 动能和势能 动能 概念 物体由于运动而具有的能量 叫动能 影响动能大小的因素 物体的动能与物体的质量和速度有关 物体的质量 第六节 合理利用机械能 不骄 方能师人之长 谭嗣同 名言大观 越大 速度越大 物体具有的动能就越大 势能 重力势能 概念 物体由于被举高而具有的能 叫重力势能 影响重力 势能大小的因素 物体的质量和物体所处的高度 物体被举得越高
4、质量越大 它具 有的重力势能就越大 弹性势能 概念 物体由于发生弹性形变而具有的能 叫弹性势能 影 响弹性势能大小的因素 弹性形变程度 同一物体弹性形变程度越大 弹性势能就 越大 机械能 动能和势能统称为机械能 关键提醒 一切运动的物体都具有动能 重力势能的大小与物体的质量和被举的高度有关 物体的高度判断要注意 所选的参照面 通常我们选地面为零势面 所谓 弹性形变 是指物体受外力时会发生形变 外力消失后 能自动恢复 原来形状的形变 例 说明下面的物体各具有什么形式的机械能 正在爬坡的汽车具有 拉长的橡皮条具有 平直轨道上行驶的火车具有 水库里的水具有 正在匀速下落的降落伞具有 正在升空的火箭具
5、有 精析 正在爬坡的汽车 正在匀速下落的降落伞和正在升空的火箭既具有速 度 又具有高度 故既具有动能 又具有重力势能 拉长的橡皮筋发生了弹性形变 故具有弹性势能 平直轨道上行驶的火车具有速度 故具有动能 水库中的水具有 高度 故具有重力势能 解答 动能和重力势能 弹性势能 动能 重力势能 动能和重 力势能 动能和重力势能 判定物体具有什么形式的机械能 应依据动能 重力势能和弹性势能 的定义来确定 运动的物体一定具有动能 被举高的物体一定具有重力势能 发生 弹性形变的物体一定具有弹性势能 要点 动能和势能的相互转化 动能和势能可以相互转化 动能和重力势能可以相互转化 当动能转化为重力势能时 动能
6、减小 重力 势能增加 当重力势能转化为动能时 重力势能减小 动能增加 动能和弹性势能也可以相互转化 当动能转化为弹性势能时 动能减小 弹 性势能增加 当弹性势能转化为动能时 弹性势能减小 动能增加 年级 下 第十章 机 械 春雨金语 幸福是不分贫富的 自信是不依赖他人的 如果物体只有动能和势能的相互转化 则物体机械能的总量保持不变 称 为机械能守恒 拓展反思 水能和风能都属于机械能 机械能守恒是有条件的 即只有动能和势能的相互转化 表现在做功上即 是没有重力和弹力之外的力对物体做功 然而通常情况下不可避免地有外力对物 体做功或要克服外力做功 这时机械能将会相应地增大或减小 例 如图所示 一个小
7、球由静止从光滑曲面的顶端自由滑下 若它在顶端 的动力势能为 J 则滑到底端的动能是 A JB JC JD J 精析 小球由于在顶端静止 说明小球的动能为 机械能等于重力势能为 J 沿光滑斜面自由滑下 机械能没有转化为其他形式的能 重力势能全部转化为动 能 滑动底端的动能为 J 故D正确 解答 D 顿有所悟 因为是光滑的曲面 所以 在曲面上滑下的小球没有能量的损耗 在 能量转化过程中能量是守恒的 重力势能全部转化为动能 例 游乐场中的翻滚过山车是一种惊险 刺激的游戏 如图是翻滚过山车 的简化模型 图中B点为最低点 C点为轨道弧形部分的最高点 翻滚过山车在运 动过程中 下列说法中正确的是 A 从A
8、点到B点 重力势能增大 动能减小 B 运动到B点时 动能最大 C 从B点到C点 重力势能减小 动能增大 D 运动到C点时 重力势能最大 精析 从A点到B点 过山车的高度降低 重力势能减小 动能变大 运动到B 点时 高度最低 故动能最大 故A错B对 从B点到C点高度增加 重力势能增 加 动能变大 到达C点时高度不是最大 重力势能也不是最大 故C D均错 解答 B 第六节 合理利用机械能 欲知则问 欲能则学 荀子 名言大观 在分析动能与势能的相互转化情况时 首先要清楚分别决定动能和势 能大小的因素 再结合具体过程 明确在过程初态物体具有能量的形式 过程末态 物体具有能量的形式 即可判断其能量转化情
9、况 拉 分 典 例 探 究 综合应用 例 要点 能量 下列关于功和能的说法中 正确的是 A 两个物体中举得越高的物体具有的重力势能一定大 B 物体不做功说明它一定不具有能 C 质量相同的两个物体 速度大的物体动能大 D 一石块运动时的机械能一定比它静止时的机械能大 精析 A项是错的 重力势能的大小不仅与被举高度有关还与质量有关 D项 也是错的 机械能的大小不仅与动能大小有关 还与势能大小有关B项也是错的 考虑了 质量 速度 能量 是能够做功的物体具有的 重在理解 能够 二字 它指 物体有做功的本领 但可能做了功 也可能没有做功 正确选项是C 解答 C 分析 对比 易出现的错误 不能正确理解功和
10、能的关系 对物体 能够 做 功与 实际 做功的概念常常弄混淆 不能在具体事例中判断物体是否具有机械 能或比较机械能的大小 例 要点 动能和势能 下面的物体中 只具有动能的是 只有 势能的是 既具有动能 又具有势能的是 A 停在地面上的汽车 B 在空中飞行的飞机 C 被起重机吊在空中静止的货物 D 弹簧 E 在水平铁轨上正行驶的火车 精析 停在地面上的汽车没有运动 它不具有动能 因 在地 面 上 它也 没 有 势能 正在空中飞行的飞机 它在运动着 具有动能 它离地面有一定的高度 又具有 重力势能 在空中静止的货物 它没有动能 只有重力势能 弹簧在没有发生弹性形变时 它不具有弹性势能 水平铁轨上行
11、驶的火车 只有动能没有势能 解答 E C B 归纳 演绎 在确定物体具有何种能量时 应按照动能 重力势能 弹性势能的 定义 分析物体是否在运动 是否被举高 是否发生了弹性形变 符合哪一种能量的 年级 下 第十章 机 械 春雨金语 只有做辛勤的 织梦者 我们的梦想才会成真 定义 就确定物体具有哪一种能量 例 要点 动能和势能 如果汽车 摩托车与列车三种车辆的速度相等 那么按照它们的动能从大到小排列顺序正确的是 A 汽车 摩托车 列车B 列车 汽车 摩托车 C 摩托车 汽车 列车D 汽车 列车 摩托车 精析 本题考查影响动能大小的因素 影响动能大小的因素是物体的质量和速 度 本题中三种车辆的速度相
12、同 列车的质量最大 其次分别是汽车和摩托车 所以 他们的动能从大到小的排列顺序应当是列车 汽车和摩托车 故本题选B 解答 B 归纳 演绎 影响动能大小的因素 质量和速度 物体的质量越大 速度越大 物体的动能越大 根据经验能估测出列车 汽车 摩托车的质量大小顺序是本题的 关键 例 要点 动能和势能的相互转化 下列现象中 由动能转化为重力势 能的是 精析 A选项 动车匀速上坡 所处高度增大 速度不变 重力势能增大 动能不 变 不符合题意 D选项 火箭加速上升 速度增大 所处高度增大 其动能和重力势 能都增大 不符合题意 C选项 滚摆上升时 速度越来越小 所处高度增大 动能转 化为重力势能 符合题意
13、 B选项 小孩滑下 所处高度减小 速度变大 重力势能转 化为动能 不符合题意 故选C 解答 C 归纳 演绎 分析能量转化时 就看什么能量减少了 什么能量增加 总是减少 的能量转化为增加的能量 例 要点 动能和势能的相互转化 如何有效地提高能量的利用率是人 类所面临的一项重要任务 如图所示是某轻轨车站的设计方案示意图 该图表明与 第六节 合理利用机械能 傻瓜的愚蠢往往是聪明人的砺石 莎士比亚 名言大观 站台前后连接的轨道都有一个坡度 请你说明这种设计可以节能的理由 精析 一般的车站轨道都是水平连接的 车进站前 需要刹车减速 车开出时 需克服摩擦力加速 这样既浪费了能量又多消耗了能量 将站台设计在
14、小坡上 车 进站时 让车驶上小坡 将动能转化为重力势能 车速减小了 重力势能增大了 车 再起动出站时 由于下坡 车的重力势能转化为动能 在不需要多消耗能量的情况 下 车速加快 减少了因加速消耗的能量 解答 进站时将动能转化为重力势能 储藏 起来 出站时将重力势能转化为动 能 释放 出来 达到节约能源的目的 归纳 演绎 应用动能和势能之间的转化 将重物举高存储很大的势能以便转 化为足够大的动能 从而提高能量利用率 如 建筑工人为了把铁钉砸入木头中 总 是高高把锤举起 修建拦河大坝 提高水的势能 发展电力事业等 例 要点 动能和势能 小红猜想动能的大小可能与物体的质量m和 运动速度v有关 于是设计
15、了如图甲 乙所示的实验 探究动能的大小与物体的质 量m和运动速度v的关系甲 乙两组实验中 甲图中让不同质量的两个小球从斜面的同一高度自由滚下 目的是使两球 到达水平面时 具有相同的 选用图甲探究的是动能与 的关系 比较分析实验现象 得出的结 论是 选用图乙探究的是动能与 的关系 比较分析实验现象 得出的结 论是 精析 本题考查探究影响动能大小的因素 为了研究动能大小与质量的关 系 需要控制不同质量的小球撞击木块的速度相同 具体措施让不同质量的小球从 同一高度自由滚下 则到达斜面底端时的速度相同 动能的大小可以通过做功 的多少来体现 做功的多少又可以通过小球推动木块通过的距离的远近来体现 由 年
16、级 下 第十章 机 械 春雨金语 你不应该去担心 因为担心是人类最无效益的活动 图甲可知探究的是动能与质量的关系 由图可知 运动速度相同时 质量大的小球 具有的动能越大 为了研究动能大小与速度的关系 需要控制小球的质量相同 速度不同 具体措施使两个小球在斜面上的高度不同 滑到斜面底端时的速度不 同 从题图可知 物体质量一定时 运动速度越大 动能越大 解答 速度 质量 运动速度一定时 物体质量越大 动能越大 运 动速度 物体质量一定时 运动速度越大 动能越大 技法 演绎 在该题中小球的高度在这个题中代表了速度的大小 解答此 题要知道动能的决定因素有两个 质量和速度 此类实验题目是考查对控制变量法 和转换法的掌握情况 及如何正确的对实验现象进行分析 归纳出正确的结论 误 区 警 醒 误区一 不能区分功和能 例 下列关于功和能的说法中 正确的是 A 两个物体中举得越高的物体具有的重力势能一定大 B 物体不做功说明它一定不具有能 C 质量相同的两个物体 速度大的物体动能大 D 一石块运动时的机械能一定比它静止时的机械能大 错解 易出现的错误 不能正确理解功和能的关系 对物体 能够 做功与 实际
