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第三节 动能和势能
三口中学 黄世华
- 能利用实例或实验初步认识动能、重力势能、弹性势能的概念，并能运用其解释相关的现象。
知识点一
能量
1、定义：物体能够对外 做功 ，我们就说这个物体具有能量。
2、单位： 焦耳 ，简称“ 焦 ”，符号“J ”
3、“能够做功”的理解：能够做功，并非物体一定正在做功，只是具有做功的本领。
4、机械能包括动能和势能，势能包括重力势能和弹性势能。
知识点二
动能
1、定义：物体由于 运动 而具有的能叫动能。
一切运动的物体都具有动能。
2、探究物体动能的大小跟那些因素有关
①用到的实验方法： 控制变量法 、转换法。
②如图甲，让小球从同一斜面的不同高度滚下，目的是让小球滚到斜面底端时的 速度 不同，取同一小球，是控制了 质量 相同。小球从越高滚下，把木块推得越 远 ，结论： 质量 一定时，物体速度越 大 ，具有的动能越大。
③如图乙，让小球从同一斜面的同一高度滚下，目的是让小球滚到斜面底端时的 速度 相同，取不同质量的小球，是改变了 质量 。质量越大的小球滚下，把木块推得越 远 ，结论： 速度 一定时，物体 质量 越大，具有的动能越大。
④动能与 质量 和 速度 有关，物体质量越大，速度越大，动能越 大 。
3、具有动能的物体：飞行的小鸟、行驶的汽车、流动的河水等。
知识点三
势能
- 定义：物体由于被 举高 而具有的能量叫重力势能；物体由于发生 弹性形变 而具有的能量叫弹性势能。
2、探究物体重力势能的大小跟那些因素有关
①用到的实验方法：控制变量法 、转换法。
②如图丙，让同一个重锤从不同高度自由落下，重锤从越高落下撞击小板凳，小板凳陷入沙中越深，因此得出结论： 质量 一定，物体被举得越高，重力势能越 大 ；
③如图丙，让不同质量的重锤从相同高度自由落下，质量越大的重锤落下撞击小板凳，小板凳陷入沙中越深，因此得出结论： 高度 一定，物体质量越大，重力势能越 大 。
3、具有重力势能的物体：飞行的小鸟、树上的苹果、流动的河水等。
4、弹性势能大小与形变大小有关，同一个物体，弹性形变越大，弹性势能越 大 。
思考
为什么要修拦河坝？
答案：修拦河坝是要提高水位，也就是提高水的高度，让水流下时有更多的重力势能转化为动能，有更多的动能转化为电能。
练一练
1、 判断下列说法正确的是( B )。
A．速度大的球一定比速度小的球动能大
B．同一辆车运动速度越大动能就越大
C．子弹的速度比火车的速度大，所以子弹动能就比火车动能大
D．平直公路上匀速行驶洒水的洒水车动能不变
【解析】动能与质量和速度有关，要比较动能，就要比较质量和速度。A错误， “一定”错了，是“不一定”，没有比较质量大小关系；B正确，同一辆车，质量相同，当然速度越大，动能越大；C错误，子弹质量比火车质量小得多，有可能子弹动能就比火车动能小；D错误，洒水车，洒水过程中，质量减小，速度不变，动能减小。故该选B
2、一架沿竖直方向上升的直升机，它具有( D )。
A．动能 B．重力势能 C．弹性势能 D．动能和重力势能
【解析】一切运动的物体都具有动能，直升机在上升，所以直升机具有动能；凡是距地面有高度的物体都具有重力势能，所以直升机具有重力势能。故该选D
3、某同学骑自行车上坡时，速度越来越慢，则车和人的（ D ）。
A．动能变大，重力势能变大 B．动能变小，重力势能变小
C．动能不变，重力势能不变 D．动能变小，重力势能变大
【解析】动能与质量和速度有关，上坡时，质量不变，速度变慢，动能就变小；重力势能与质量和被举高的高度有关，上坡，质量不变，高度升高，重力势能就增大。故该选D
课时同步检测
基础检测
1、一个物体具有的能越多，那么这个物体做功本领就越 强 ，能的单位是 焦耳 。
2、手表里拧紧的发条具有弹性势能，打桩机举高的锤具有重力势能。
【解析】发生弹性形变的物体具有弹性势能，拧紧的发条发生了弹性形变，所以它具有弹性势能；距地面有高度的物体具有重力势能, 举高的锤距地面有高度，所以它具有重力势能。
3、关于能的概念，下列说法正确的是（ C ）
A．悬挂的吊灯静止不动时，因为没有做功，所以它不具有能
B．动能相等的物体一定具有相等的速度
C．正在斜面上滚下的小球既有动能也有重力势能
D．弹簧只能具有弹性势能，而不会有动能和重力势能
【解析】A错误，具有能的物体不一定在做功，它只是具有做功的本领，悬挂的吊灯具有重力势能；B错误，动能大小与质量和速度有关，动能相等，质量和速度成反比；C正确，一切运动的物体具有动能，所以小球有动能，小球滚下，以低处为参照面，小球距低处有高度，所以小球具有重力势能；D错误，如果弹簧运动就具有动能，弹簧离地面有高度，就具有重力势能。故该选C
4、关于重力势能的说法，正确的是（ C ）
A．质量大的物体，重力势能一定大
B．被举得越高的物体，重力势能一定越大
C．质量相等的物体，被举得越高，重力势能就越大
D．质量相等的物体，速度越大，重力势能就越大
【解析】重力势能与质量和被举高的高度有关.A错误，因为没有比较高度；B错误，因为没有比较质量；C正确；D错误，重力势能与速度大小无关。故该选C
5、骑自行车上坡前往往要加紧蹬几下，这样做是为了（ C ）
A．增大车的惯性 B．增大车的冲力 C．增大车的动能 D．增大车的势能
【解析】上坡前加紧蹬几下，是增大自行车的速度，自行车质量不变，以增大自行车的动能，让车有更多的动能转化为重力势能，以便能够上坡。故该选C
6、我国研制成功的超音速反舰导弹，当它接近敌舰时的速度极大，很难拦截，导弹发射后，若敌舰侥幸将其拦截击中但导弹的残骸仍能以极高的速度横扫敌舰，给其以重创。高速飞行的残骸能重创敌舰，是因为它们具有（ A ）
A．较大的动能 B．残破的外形 C．较大的势能 D．较大的射程
【解析】动能大小与质量和速度有关，高速飞行的残骸，由于速度大，所以它具有很大的动能。故该选A
7、汽车要进行限速行驶，其实质是限制了汽车的 （ C ）
A．摩擦力 B．势能 C．动能 D．惯性
【解析】动能大小与质量和速度有关，汽车要进行限速行驶，是汽车质量不变，限制了汽车的动能大小。故该选C
8、如图所示,小球从斜面上滑下，速度越来越快，小球动能 （ A ）
A．增大 B．减小
C．不变 D．无法确定
【解析】动能大小与质量和速度有关，小球速度越来越快，质量不变，所以小球的动能会越来越大。故该选A
9、8题中，小球重力势能（ B ）
A．增大 B．减小 C．不变 D．无法确定
【解析】重力势能与质量和被举高的高度有关，小球滑下，质量不变，高度降低，所以小球的重力势能减小。故该选B
能力拓展检测
1、篮球被投出后,篮球在上升过程中动能变小，惯性大小不变，重力势能变大，（均选填“变大”、“变小”或“不变”），碰到篮板后篮球会弹回，说明力可以改变物体的运动状态。
【解析】动能大小与质量和速度有关，篮球上升速度越来越慢，质量不变，所以小球的动能会变小；惯性大小与质量有关，篮球质量一直不变，所以篮球惯性大小不变；重力势能与质量和被举高的高度有关，篮球上升，质量不变，高度增大，所以重力势能增大。
2、小华在乘坐电梯匀速下降的过程中，以电梯为参照物，小明是静止的（选填“运动”或“静止”）．匀速下降过程中，他的动能不变，重力势能减小，机械能减小（“增大”、“减小”、“不变”）。
【解析】动能大小与质量和速度有关，小华匀速下降，小华质量不变，速度不变，所以他的动能不变；机械能=动能+重力势能，动能不变，重力势能减小，所以机械能减小。
3、根据能的概念，下面哪个说法是正确的（ B ）
A． 一个弹簧的质量越大，它的势能就越多
B．一个物体能够做功，这个物体就具有能
C．因为子弹的速度大于火车的速度，所以子弹的动能大于火车的动能
D．因为天空中一滴雨的高度比被举高的夯要高，所以这滴雨的势能大于夯的势能
【解析】A错误，弹簧的弹性势能与弹性形变有关，弹性形变越大，弹性势能越大；B正确；C错误，动能大小与质量和速度有关，子弹质量比火车质量小得多，有可能子弹动能就比火车动能小；D错误，重力势能与质量和被举高的高度有关，水滴虽然高度很高，但它的质量很小，有可能它的重力势能比夯小。故该选B
4、在探究重力势能与质量关系的实验中，需要控制什么相等（ C ）
A. 质量 B. 体积 C. 高度 D. 速度
【解析】探究重力势能与质量关系时，需要控制被举高的高度相等，改变质量，观察重力势能。故该选C
5、在探究动能与质量关系的实验中，需要改变（ A ）
A. 质量 B. 体积 C. 高度 D. 速度
【解析】探究动能与质量关系时，需要控制被速度相等，改变质量，观察动能。故该选A
6、小明用图示装置探究“动能大小与速度的关系”．下列说法正确的是( D )
A. 改变小车质量多次进行实验
B. 实验中要尽量保持水平面光滑
C. 让同一小车从同一高处由静止开始下滑
D. 用木块移动的距离来比较小车动能的大小
【解析】探究动能与速度关系时，需要控制被质量相等，改变速度，观察动能。A错误，改变的是速度大小；B错误，太光滑了，不便于观察动能大小，实验中观察动能是通过观察小车把木块推的远近来判断的；C错误，应该是让同一小车从不同高度由静止开始下滑，以便控制了小车质量相等，让小车滑到斜面底端时的速度不同；D正确。故该选D
7、飞机在某一高度水平匀速飞行喷洒农药的过程中，飞机的( A )
A．动能减小，重力势能减小 B．动能不变，重力势能不变
C．动能减小，重力势能不变 D．动能增大，重力势能减小
【解析】动能大小与质量和速度有关，飞机匀速喷洒农药，质量减小，速度不变，动能减小；重力势能与质量和被举高的高度有关，飞机在同一高度喷洒农药，质量减小，高度不变，重力势能减小。故该选A
8、如图所示，小朋友将蹦蹦杆中的弹簧向下压缩的过程中，小朋友的重力势能、弹簧的弹性势能的变化是（ A ）
A．重力势能减小，弹性势能增大
B．重力势能增大，弹性势能增大
C．重力势能减小，弹性势能减小
D．重力势能增大，弹性势能减小
【解析】重力势能与质量和被举高的高度有关，小朋友将蹦蹦杆中的弹簧向下压缩的过程中，小朋友质量不变，高度减小，小朋友重力势能减小；弹性势能与弹性形变有关，小朋友将蹦蹦杆中的弹簧向下压缩的过程中，弹簧弹性形变增大，弹簧的弹性势能增大。故该选A
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