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1、第3节动能和势能【新新课导思思】 安赫安赫尔尔瀑布是世界上最高的瀑布瀑布是世界上最高的瀑布, ,从平从平顶高原奥高原奥扬特普伊山的陡壁上直泻而下特普伊山的陡壁上直泻而下, ,落差高达落差高达979m,979m,气气势雄雄伟。处在高山陡壁上的水在高山陡壁上的水蕴含着巨大的能量含着巨大的能量, ,你知道是什么你知道是什么能量能量吗? ?这种能量与什么因素有关种能量与什么因素有关? ? 【目目标导学学】1.1.能分析能分析实例例说出能量和功的关系出能量和功的关系, ,记住能的住能的单位。位。2.2.能能说出出动能和能和势能的概念能的概念, ,并解并解释相关的相关的现象。象。3.3.能能说出影响出影响
2、动能和能和势能大小的因素。能大小的因素。 【自主自主预习】1.1.能量能量: :(1)(1)概念概念: :物体能物体能够_,_,就就说这个物体具有能个物体具有能量。量。(2)(2)单位位:_:_。(3)(3)能量与做功的关系能量与做功的关系: :一个物体能一个物体能够做的功越做的功越_,_,表表示示这个物体的能量越个物体的能量越_。 对外做功外做功焦耳焦耳多多大大2.2.动能能: :(1)(1)概念概念: :物体由于物体由于_而具有的能。而具有的能。(2)(2)影响影响动能大小的因素能大小的因素探究思路探究思路: :a.a.探究探究动能的大小跟物体速度的关系能的大小跟物体速度的关系: :保持物
3、体的保持物体的_不不变, ,改改变物体的物体的_。b.b.探究探究动能的大小跟物体能的大小跟物体质量的关系量的关系: :保持物体的保持物体的_不不变, ,改改变物体的物体的_。 运运动质量量速度速度速速度度质量量实验结论: :a.a.质量相同的物体量相同的物体, ,运运动速度越大速度越大, ,它的它的动能越能越_。b.b.运运动速度相同的物体速度相同的物体, ,质量越大量越大, ,它的它的动能越能越_。 大大大大3.3.重力重力势能能: :(1)(1)概念概念: :在地球表面附近在地球表面附近, ,物体由于受到物体由于受到_并并处在在_时所具有的能。所具有的能。 重力重力一定高度一定高度(2)
4、(2)影响重力影响重力势能大小的因素能大小的因素探究思路探究思路: :a.a.探究重力探究重力势能的大小跟物体高度的关系能的大小跟物体高度的关系: :保持物体的保持物体的_不不变, ,改改变物体的物体的_。b.b.探究重力探究重力势能的大小跟物体能的大小跟物体质量的关系量的关系: :保持物体的保持物体的_不不变, ,改改变物体的物体的_。 质量量高度高度高度高度质量量实验结论: :a.a.质量相同量相同时, ,物体的高度越高物体的高度越高, ,重力重力势能越能越_。b.b.高度相同高度相同时, ,物体的物体的质量越大量越大, ,重力重力势能越能越_。 大大大大4.4.弹性性势能能: :(1)(
5、1)概念概念: :物体由于物体由于发生生_而具有的能。而具有的能。(2)(2)影响因素影响因素: :物体的物体的_越大越大, ,它具有的它具有的弹性性势能就越大。能就越大。 弹性形性形变弹性形性形变知知识点一点一 能量能量1.1.快速射出的子快速射出的子弹能将物体射穿能将物体射穿, ,被被压弯的跳板能将运弯的跳板能将运动员弹起起, ,打打桩机上被机上被举高的重高的重锤落下来可以把落下来可以把桩打打进地里。地里。运运动的子的子弹能射穿水果能射穿水果, ,运运动的子的子弹对水果水果_,_,被被压弯的跳板将运弯的跳板将运动员弹起起, ,跳板跳板对运运动员_;_;被被举高的重高的重锤落下来把落下来把桩
6、打打进地里地里, ,重重锤对桩_。( (均均选填填“做功做功”或或“不做功不做功”) )参考答案参考答案: :做功做功做功做功做功做功2.2.一个物体能一个物体能够对外做功外做功, ,我我们就就说这个物体具有个物体具有_。参考答案参考答案: :能量能量3.3.一个物体具有的能量与它能一个物体具有的能量与它能够对外做功多少的关系外做功多少的关系: :_。提示提示: :运动速度越大的铅球推动木块移动距离越远运动速度越大的铅球推动木块移动距离越远; ;铅球铅球被举得越高被举得越高, ,被砸沙坑凹陷越深被砸沙坑凹陷越深; ;橡皮筋拉得越紧橡皮筋拉得越紧, ,小纸小纸团被弹得越远。这些都说明一个物体能够
7、对外做的功团被弹得越远。这些都说明一个物体能够对外做的功越多越多, ,表示这个物体具有的能量越大。表示这个物体具有的能量越大。参考答案参考答案: :一个物体能够对外做的功越多一个物体能够对外做的功越多, ,具有的能量具有的能量越大越大【示范示范题1 1】下列关于能的叙述中下列关于能的叙述中, ,正确的是正确的是( () )A.A.一个物体能一个物体能够做功做功, ,我我们就就说这个物体具有能个物体具有能B.B.挂在挂在树枝上的苹果枝上的苹果, ,没有做功没有做功, ,所以没有能所以没有能C.C.一个物体已做一个物体已做过的功越多的功越多, ,说明明这个物体具有的能越个物体具有的能越多多D.D.
8、运运动的物体具有能的物体具有能, ,静止的物体没有能静止的物体没有能【精讲精析精讲精析】一个物体能够做功一个物体能够做功, ,我们就说这个物体具我们就说这个物体具有能有能,A,A说法正确说法正确; ;挂在树枝上的苹果挂在树枝上的苹果, ,虽然没有做功虽然没有做功, ,但但具有做功的本领具有做功的本领, ,所以具有能所以具有能, ,故故B B错误错误; ;一个物体做的一个物体做的功的多少与这个物体具有的能没有必然联系功的多少与这个物体具有的能没有必然联系, ,故故C C错误错误; ;运动的物体具有做功的本领就具有能量运动的物体具有做功的本领就具有能量, ,静止的物体如静止的物体如高处的物体也具有
9、做功的本领高处的物体也具有做功的本领, ,也能够具有能量也能够具有能量, ,故故D D错错误。故选误。故选A A。答案答案: :A A【微点微点拨】 能量是描述一个物体做功本能量是描述一个物体做功本领的物理量的物理量, ,是一个状是一个状态量。正在做功的物体一定具有能量量。正在做功的物体一定具有能量, ,但具有能量的物但具有能量的物体不一定在做功。体不一定在做功。知知识点二点二 探究物体的探究物体的动能与哪些因素有关能与哪些因素有关1.1.提出提出问题: :物体的物体的动能大小跟哪些因素有关呢能大小跟哪些因素有关呢? ?2.2.猜想与假猜想与假设: :物体物体动能的大小可能与物体的能的大小可能
10、与物体的_有关。有关。参考答案参考答案: :质量和运动速度质量和运动速度3.3.设计与与进行行实验: :如如图所示所示(1)(1)让同一同一钢球球A A分分别从不同的高度由静止开始从不同的高度由静止开始滚下下, ,比比较钢球运球运动到水平面到水平面时的快慢的快慢, ,比比较木木块B B被撞得被撞得远近。近。(2)(2)改改变钢球的球的质量量, ,让不同的不同的钢球从同一高度由静止开球从同一高度由静止开始始滚下下, ,比比较木木块B B被撞得被撞得远近。近。4.4.实验数据及分析数据及分析: :质量量(m(m1 1mm2 2) )斜面的高斜面的高度度(h(h1 1hh2 2) )运运动速度速度木
11、木块运运动距离距离1 1钢球球(m(m1 1) )h h1 1小小近近2 2钢球球(m(m1 1) )h h2 2较大大较远3 3钢球球(m(m2 2) )h h2 2较大大很很远(1)(1)由由1 1、2 2组数据知数据知,_,_。(2)(2)由由2 2、3 3组数据知数据知,_,_。提示提示: :分析分析1 1、2 2两组实验两组实验, ,质量相同的钢球从不同高度质量相同的钢球从不同高度滚下滚下, ,在水平面上运动的速度不同在水平面上运动的速度不同, ,在斜面上高度越大在斜面上高度越大的运动的速度越大的运动的速度越大, ,将木块推动的距离越远。分析将木块推动的距离越远。分析2 2、3 3两
12、组实验两组实验, ,质量不同的钢球从同一高度滚下质量不同的钢球从同一高度滚下, ,可以保证可以保证在水平面上运动的速度相同在水平面上运动的速度相同, ,质量越大的钢球将木块推质量越大的钢球将木块推动的距离越远。动的距离越远。参考答案参考答案: :(1)(1)质量相同的物体质量相同的物体, ,运动的速度越大运动的速度越大, ,它的它的动能越大动能越大(2)(2)运动速度相同的物体运动速度相同的物体, ,质量越大质量越大, ,它的动能越大它的动能越大5.5.交流与交流与讨论(1)(1)实验中中, ,如何使如何使质量相同的量相同的钢球球滚到水平面上具有不到水平面上具有不同的速度同的速度? ?参考答案
13、参考答案: :让同一钢球从斜面的不同高度由静止开始滚让同一钢球从斜面的不同高度由静止开始滚下。下。(2)(2)实验中中, ,如何使如何使质量不同的量不同的钢球球滚到水平面上具有相到水平面上具有相同的速度同的速度? ?参考答案参考答案: :让质量不同的钢球从斜面的同一高度由静止让质量不同的钢球从斜面的同一高度由静止开始滚下。开始滚下。(3)(3)若木若木块与水平面没有摩擦与水平面没有摩擦, ,能能够得出得出结论吗? ?为什么什么? ?参考答案参考答案: :不能。若水平面没有摩擦不能。若水平面没有摩擦, ,根据牛顿第一定律根据牛顿第一定律, ,钢球和木块将一直运动下去钢球和木块将一直运动下去, ,
14、没有运动距离的远近之分没有运动距离的远近之分, ,就不能达到以比较距离来比较动能大小的目的。就不能达到以比较距离来比较动能大小的目的。(4)(4)实验中是怎中是怎样比比较钢球球动能大小的能大小的? ?这是利用了哪种是利用了哪种研究方法研究方法? ?实验中中还利用了哪种研究方法利用了哪种研究方法? ?参考答案参考答案: :比较木块被撞得远近转换法控制变量法比较木块被撞得远近转换法控制变量法【示范示范题2 2】(2017(2017西宁中考西宁中考) )如如图所示是探究所示是探究“物体物体动能的大小与什么因素有关能的大小与什么因素有关”的的实验装置示意装置示意图。(1)(1)该实验装置要探究的是物体
15、装置要探究的是物体动能的大小与物体能的大小与物体_的关系的关系( (物体物体A A、B B质量不量不变) )。(2)(2)该实验中所探究物体的中所探究物体的动能是指物体能是指物体_(_(选填填“A A”或或“B B”) )的的动能。能。(3)(3)该实验物体物体动能的大小是通能的大小是通过_来反映的。来反映的。(4)(4)该实验物体的速度是指物体物体的速度是指物体A A从斜面上由静止从斜面上由静止滚下与下与物体物体B B即将碰撞即将碰撞时的速度的速度, ,它是通它是通过_(_(选填填“高高度度”或或“质量量”) )来改来改变的。的。(5)(5)实验表明表明, ,同一物体同一物体A A从斜面高从
16、斜面高处滚下下, ,高度越大高度越大, ,物体物体B B被撞得越被撞得越远, ,可得可得结论_。(6)(6)若要研究物体若要研究物体动能与能与质量的关系量的关系, ,则需不同需不同质量的物量的物体从斜面体从斜面_高度由静止高度由静止滚下下, ,并并观察察记录。【精讲精析精讲精析】本题考查探究物体动能大小与什么因素本题考查探究物体动能大小与什么因素有关的实验。有关的实验。(1)(1)动能的大小与物体的质量和速度都有动能的大小与物体的质量和速度都有关系关系, ,因此探究因此探究“物体动能的大小与什么因素有关物体动能的大小与什么因素有关”的的实验中实验中, ,要探究的是物体动能的大小与物体质量和速度
17、要探究的是物体动能的大小与物体质量和速度的关系。在该实验中探究与速度的关系。的关系。在该实验中探究与速度的关系。(2)(2)该实验研究的主体是物体该实验研究的主体是物体A,A,研究的是物体研究的是物体A A动能的动能的大小与速度和质量的关系。大小与速度和质量的关系。(3)(3)该实验中物体动能的大小是通过该实验中物体动能的大小是通过B B被撞距离的远近被撞距离的远近体现的体现的,B,B被撞得越远被撞得越远, ,说明物体的动能越大说明物体的动能越大, ,被撞得越被撞得越近近, ,说明物体的动能越小说明物体的动能越小, ,这里采用了转换法的思想。这里采用了转换法的思想。(4)(4)该实验物体的速度
18、是指物体该实验物体的速度是指物体A A从斜面上由静止滚下从斜面上由静止滚下与物体与物体B B即将碰撞时即将碰撞时A A的速度的速度, ,这个速度的大小是通过控这个速度的大小是通过控制物体制物体A A在斜面上的高度改变的。在斜面上的高度改变的。(5)(5)同一物体同一物体A A从斜面高处滚下从斜面高处滚下, ,高度越大高度越大, ,物体物体B B被撞得被撞得越远越远, ,说明动能越大说明动能越大, ,可得结论为可得结论为: :当物体质量相同时当物体质量相同时, ,物体的速度越大物体的速度越大, ,动能越大。动能越大。(6)(6)为了研究物体动能与物体质量的关系为了研究物体动能与物体质量的关系,
19、,实验中多次实验中多次让不同质量的物体从斜面同一高度上由静止滚下时让不同质量的物体从斜面同一高度上由静止滚下时, ,控控制了物体的速度相同。制了物体的速度相同。答案答案: :(1)(1)速度速度(2)A(2)A(3)B(3)B被撞的距离大小被撞的距离大小(4)(4)高度高度(5)(5)当物体质量相同时当物体质量相同时, ,物体的速度越大物体的速度越大, ,动能越大动能越大(6)(6)相同相同【微点微点拨】 (1)(1)选择实验器材器材时要考要考虑被撞被撞击物体运物体运动距离不能距离不能过短或者短或者过长, ,以便比以便比较前后几次前后几次测量量结果。果。(2)(2)规避易避易错点点: :小球从
20、同一高度小球从同一高度滚下下, ,不是控制高度不不是控制高度不变, ,而是控制速而是控制速度相同。度相同。写写结论时, ,“当当一定一定时”这个前提条件不能个前提条件不能遗漏。漏。结论中中应写写“速度越大速度越大动能越大能越大”, ,而不能写而不能写“动能越能越大速度越大大速度越大”。知知识点三点三 探究重力探究重力势能与哪些因素有关能与哪些因素有关1.1.提出提出问题: :物体重力物体重力势能的大小与哪些因素有关能的大小与哪些因素有关? ?2.2.猜想与假猜想与假设: :物体重力物体重力势能的大小可能与物体的能的大小可能与物体的_有关有关, ,也可能与也可能与_有关。有关。参考答案参考答案:
21、 :质量被举高的高度质量被举高的高度3.3.设计与与进行行实验: :如如图所示所示: :(1)(1)如如图甲、乙甲、乙, ,乙乙图中的中的铁块被被举得得较高高, ,木木桩陷入沙坑陷入沙坑的深度的深度_。说明乙明乙图中的中的铁块具有的重力具有的重力势能能_。(2)(2)如如图甲、丙甲、丙, ,丙丙图中中铁块的的质量量较大大, ,木木桩陷入沙坑的陷入沙坑的深度深度_。说明丙明丙图中的中的铁块具有的重力具有的重力势能能_。(1)(1)提示提示: :铁块被举得越高铁块被举得越高, ,具有的能量越大具有的能量越大, ,木桩陷入木桩陷入沙坑的深度越深。沙坑的深度越深。参考答案参考答案: :较深较大较深较大
22、(2)(2)提示提示: :铁块的质量越大铁块的质量越大, ,具有的能量越大具有的能量越大, ,木桩陷入木桩陷入沙坑的深度越深。沙坑的深度越深。参考答案参考答案: :较深较大较深较大4.4.实验结论: :物体的物体的质量越量越_,_,位置越位置越_,_,它具有的重力它具有的重力势能就越大。能就越大。提示提示: :同一铁块被举得越高同一铁块被举得越高, ,能使木桩陷入越深能使木桩陷入越深; ;质量不质量不同的铁块从同一高度落下同的铁块从同一高度落下, ,质量越大的铁块能使木桩陷质量越大的铁块能使木桩陷入越深。故物体的质量越大入越深。故物体的质量越大, ,位置越高位置越高, ,它具有的重力势它具有的
23、重力势能越大。能越大。参考答案参考答案: :大高大高5.5.交流与交流与讨论: :实验中是怎中是怎样比比较铁块具有的重力具有的重力势能大小的能大小的? ?这是利是利用了什么研究方法用了什么研究方法? ?实验中中还利用了哪种研究方法利用了哪种研究方法? ?参考答案参考答案: :比较木桩陷入沙坑的深度转换法控制变比较木桩陷入沙坑的深度转换法控制变量法量法【示范示范题3 3】(2017(2017鄂鄂尔尔多斯中考多斯中考) )小夏同学在体育活小夏同学在体育活动中中, ,从从铅球下落陷入沙坑的深度情况受到启球下落陷入沙坑的深度情况受到启发, ,并并产生了生了如下猜想。如下猜想。猜想一猜想一: :物体的重
24、力物体的重力势能与物体的能与物体的质量有关量有关; ;猜想二猜想二: :物体的重力物体的重力势能与物体的下落高度有关能与物体的下落高度有关; ;猜想三猜想三: :物体的重力物体的重力势能与物体的运能与物体的运动路径有关。路径有关。为此小夏此小夏设计了如了如图所示的所示的实验: :用大小、形状相同的用大小、形状相同的A A、B B、C C、D D四个四个铅球分球分别从距离沙表面某高度从距离沙表面某高度处静止静止释放放, ,其中其中D D球从光滑弯曲管道上端静止滑入球从光滑弯曲管道上端静止滑入, ,最后从管最后从管道下端道下端竖直落下直落下( (球在光滑管道中运球在光滑管道中运动的能量的能量损失不
25、失不计) )。实验序号序号铅球球代号代号铅球球质量量/g/g下落高下落高度度/m/m陷入沙中陷入沙中的深度的深度/m/mA A2002000.50.50.10.1B B4004000.50.50.250.25C C2002001 10.20.2D D2002001 10.20.2(1)(1)本本实验中中, ,采用的研究采用的研究问题的方法是的方法是_。( (写出一种方法即可写出一种方法即可) )(2)(2)本本实验中中, ,铅球的重力球的重力势能大小是通能大小是通过_来反映的。来反映的。(3)(3)为验证猜想二猜想二, ,应比比较_(_(填填实验序号序号),),得到得到的的结论是是: :当物当
26、物质的的质量相同量相同时,_,_。(4)(4)比比较, ,得到的得到的结论是是_。【精讲精析精讲精析】(1)(1)影响重力势能的因素有物体的质量和影响重力势能的因素有物体的质量和下落高度。实验中研究物体的重力势能与物体的质量下落高度。实验中研究物体的重力势能与物体的质量关系时关系时, ,需要保持下落高度和运动路径相同需要保持下落高度和运动路径相同, ,改变物体改变物体质量质量; ;研究物体重力势能与下落高度的关系时研究物体重力势能与下落高度的关系时, ,需要保需要保持物体质量和运动路径相同持物体质量和运动路径相同, ,改变下落高度改变下落高度; ;研究物体研究物体重力势能与运动路径的关系时重力
27、势能与运动路径的关系时, ,需要保持物体质量和下需要保持物体质量和下落高度相同落高度相同, ,改变运动路径改变运动路径, ,这种方法叫控制变量法。这种方法叫控制变量法。(2)(2)本实验中本实验中, ,铅球的重力势能大小是通过球陷入沙面铅球的重力势能大小是通过球陷入沙面的深度来反映的。的深度来反映的。(3)(3)比较比较A A、B B两球两球, ,下落高度和运动下落高度和运动路径相同路径相同,B,B球质量大于球质量大于A A球质量球质量, ,发现发现B B球陷入沙深度更球陷入沙深度更大大, ,由此可得出结论由此可得出结论: :当下落高度一定时当下落高度一定时, ,物体的质量越物体的质量越大大,
28、 ,重力势能越大。重力势能越大。(4)(4)比较比较两球两球, ,两球的质量相同两球的质量相同, ,下落高度也相同下落高度也相同, ,两球的运动路径不同两球的运动路径不同, ,发现两球运动发现两球运动的路径不同的路径不同, ,但陷入沙深度相同但陷入沙深度相同, ,由此可得出结论由此可得出结论: :物体物体的重力势能与物体运动的路径无关。的重力势能与物体运动的路径无关。答案答案: :(1)(1)控制变量法控制变量法(2)(2)铅球陷入沙中的深度铅球陷入沙中的深度(3)(3)物体所处的高度越高物体所处的高度越高, ,重力势能越大重力势能越大(4)(4)物体的重力势能与物体运动的路径无关物体的重力势
29、能与物体运动的路径无关【微点微点拨】 (1)(1)重力重力势能与物体所能与物体所处的高度有关的高度有关, ,在没有特在没有特别指明的指明的情况下情况下“高度高度”一般是指相一般是指相对于地面而言的。于地面而言的。(2)(2)一个物体可以同一个物体可以同时具有具有动能和能和势能能, ,也可以只具有也可以只具有动能或能或势能。能。【教材教材图片片考点考点阐释】 命命题点点 影响影响弹性性势能大小的因素、能大小的因素、惯性及减小性及减小压强强的方法的方法如如图所示所示, ,射射击运运动员将弓慢慢拉弯的将弓慢慢拉弯的过程中程中, ,弓的弓的弹性性势能逐能逐渐_(_(选填填“增大增大”或或“减小减小”)
30、 )。射出的箭在空。射出的箭在空中能中能够继续飞行行, ,原因是箭具有原因是箭具有_。运。运动员拉弦的拉弦的手要戴上手要戴上“护指指”, ,这是通是通过增大手的受力面增大手的受力面积来来_(_(选填填“增大增大”或或“减小减小”) )弦弦对手的手的压强强。答案答案: :增大惯性减小增大惯性减小命命题点点 限速限速标志牌的理解及影响志牌的理解及影响动能大小的因素能大小的因素如如图所示所示, ,“100100”和和“8080”的的单位是位是_,_,用物理知用物理知识说明一下明一下, ,对同一同一车型限速的原因是型限速的原因是_。答案答案: :km/hkm/h在质量一定时在质量一定时, ,速度越大速度越大, ,动能越大动能越大, ,刹车刹车时制动距离长时制动距离长, ,容易造成交通事故容易造成交通事故
