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1、第六节合理利用机械能第一课时动能与势能【新【新课导课导思】思】三峡水三峡水电电站是世界上最大的水力站是世界上最大的水力发发电电站站,它是利用它是利用长长江水推江水推动动水水轮轮机机带动发带动发电电机机发电发电的。从高的。从高处处流下的水流下的水为为什么可什么可以推以推动动水水轮轮机机转动转动做功做功?【目【目标导标导学】学】1.1.会分析会分析实实例例说说出能量和功的关系出能量和功的关系,记记住能的住能的单单位。位。2.2.知道知道动动能和能和势势能的概念能的概念,并解并解释释相关的相关的现现象。象。3.3.知道影响知道影响动动能和能和势势能大小的因素。能大小的因素。【自主【自主预习预习】1.
2、1.能能:(1)(1)定定义义:一个物体能一个物体能够对别够对别的物体的物体_,_,就就说这说这个物体个物体具有能量具有能量,简简称能。称能。(2)(2)单单位位:_:_。做功做功焦焦(J)(J)2.2.机械能机械能:(1)(1)动动能。能。定定义义:物体由于物体由于_具有的能。具有的能。影响因素影响因素:质质量和速度。量和速度。质质量相同量相同时时,速度速度_的物的物体具有的体具有的动动能越大。速度相同能越大。速度相同时时,质质量量_的物体具有的物体具有的的动动能越大。能越大。运运动动越大越大越大越大(2)(2)重力重力势势能。能。定定义义:物体由于物体由于_所具有的能。所具有的能。影响因素
3、影响因素:物体被物体被举举得得_,_,质质量量_,_,它具有的重它具有的重力力势势能就越大。能就越大。高度位置高度位置越高越高越大越大(3)(3)弹弹性性势势能。能。定定义义:物体因物体因_而具有的能。而具有的能。影响因素影响因素:弹弹性物体的性物体的_越大越大,具有的具有的弹弹性性势势能就越大。能就越大。弹弹性形性形变变弹弹性形性形变变知知识识点一点一 动动能的大小跟哪些因素有关能的大小跟哪些因素有关1.1.如如图图所所示示,怎怎么么判判断断钢钢球球动动能能的的大大小小?这这种种方方法法是是_._.提示提示:钢球从斜面上滚下碰上木块时钢球从斜面上滚下碰上木块时,能够推动木块前能够推动木块前进
4、一段距离进一段距离,对木块做功对木块做功;钢球具有的动能越大钢球具有的动能越大,推动木推动木块移动的距离越远块移动的距离越远,对木块做的功就越多对木块做的功就越多;所以用木块所以用木块被推动的距离来表示钢球具有的动能。这是利用转换被推动的距离来表示钢球具有的动能。这是利用转换的思想进行研究的。的思想进行研究的。参考答案参考答案:利用钢球推动木块的距离判断钢球具有的动利用钢球推动木块的距离判断钢球具有的动能的大小能的大小,木块被推动得越远木块被推动得越远,钢球具有的动能越大钢球具有的动能越大,这这种方法是转换法。种方法是转换法。2.2.实实验验方方法法:动动能能的的大大小小与与多多个个因因素素有
5、有关关,在在探探究究时时,需需利用利用_法。法。提提示示:当当一一个个物物理理量量受受多多个个因因素素影影响响时时,采采用用控控制制变变量量法法,即让其他物理量相同即让其他物理量相同,只改变一个物理量进行探究。只改变一个物理量进行探究。参考答案参考答案:控制变量控制变量3.3.进进行行实验实验:如如图图所示所示(1)(1)探探究究动动能能与与速速度度的的关关系系:如如甲甲、乙乙两两图图,让让同同一一钢钢球球从从_高度高度处滚处滚下下,比比较较木木块块被推被推动动的距离。的距离。(2)(2)探探究究动动能能与与质质量量的的关关系系:如如丙丙、丁丁两两图图,让让木木球球和和钢钢球球,分分别别从从_
6、高度高度处滚处滚下下,比比较较木木块块被推被推动动的距离。的距离。提提示示:利利用用控控制制变变量量法法,改改变变探探究究量量(一一个个量量),),控控制制其其他他量不变。量不变。参考答案参考答案:(1)(1)不同不同(2)(2)同一同一4.4.实验实验数据及分析数据及分析:序号序号质质量量速度速度木木块块被推被推动动的距离的距离甲甲大大小小近近乙乙大大大大远远丙丙小小大大近近丁丁大大大大远远分析分析实验实验数据数据,你得出的你得出的实验结论实验结论:(1)(1)动动能与速度的关系能与速度的关系:_:_。(2)(2)动动能与能与质质量的关系量的关系:_:_。提示提示:(1)(1)分析甲、乙两图
7、分析甲、乙两图,乙图中钢球从较高的位置滚乙图中钢球从较高的位置滚下下,速度较大速度较大,木块被推的距离较远木块被推的距离较远,说明钢球具有的动说明钢球具有的动能较大能较大,故可得出故可得出:质量相同时质量相同时,速度越大的物体做的功速度越大的物体做的功越多越多,表明它具有的动能越大。表明它具有的动能越大。(2)(2)分析丙、丁两图分析丙、丁两图,速度相同速度相同,丁图钢球的质量较大丁图钢球的质量较大,木块被推的距离较远木块被推的距离较远,故可得出故可得出:速度相同时速度相同时,质量越大质量越大的物体能做的功越多的物体能做的功越多,表明它具有的动能越大。表明它具有的动能越大。参考答案参考答案:(
8、1)(1)质量相同时质量相同时,速度越大的物体具有的动能速度越大的物体具有的动能越大越大(2)(2)速度相同时速度相同时,质量越大的物体具有的动能越质量越大的物体具有的动能越大大5.5.交交流流与与讨讨论论:实实验验中中,让让不不同同钢钢球球从从同同一一高高度度滚滚下下的的目目的是什么的是什么?提示提示:使两球到达水平面时使两球到达水平面时,具有相同的速度。具有相同的速度。【示示范范题题1 1】(2017(2017西西宁宁中中考考)如如图图所所示示是是探探究究“物物体体动动能的大小与什么因素有关能的大小与什么因素有关”的的实验实验装置示意装置示意图图。(1)(1)该实验该实验装置要探究的是物体
9、装置要探究的是物体动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质质量不量不变变)。(2)(2)该实验该实验中所探究物体的中所探究物体的动动能是指物体能是指物体_(_(选选填填“A”“A”或或“B”)“B”)的的动动能。能。(3)(3)该实验该实验物体物体动动能的大小是通能的大小是通过过_来反映的。来反映的。(4)(4)该该实实验验物物体体的的速速度度是是指指物物体体A A从从斜斜面面上上由由静静止止滚滚下下与与物物体体B B即即将将碰碰撞撞时时的的速速度度,它它是是通通过过_(_(选选填填“高高度度”或或“质质量量”)”)来改来改变变的。的。(5)(5)实实验验表表明
10、明,同同一一物物体体A A从从斜斜面面高高处处滚滚下下,高高度度越越大大,物物体体B B被撞得越被撞得越远远,可得可得结论结论_。(6)(6)若若要要研研究究物物体体动动能能与与质质量量的的关关系系,则则需需不不同同质质量量的的物物体从斜面体从斜面_高度由静止高度由静止滚滚下下,并并观观察察记录记录。【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
11、探究的是物体动能的大小与物体质量和速度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)该该实实验验研研究究的的主主体体是是物物体体A,A,研研究究的的是是物物体体A A动动能能的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)该该实实验验中中物物体体动动能能的的大大小小是是通通过过B B被被撞撞距距离离的的远远近近体体现现的的,B,B被被撞撞得得越越远远,说说明明物物体体的的动动能能越越大大,被被撞撞得得越越近近,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)
12、(4)该该实实验验物物体体的的速速度度是是指指物物体体A A从从斜斜面面上上由由静静止止滚滚下下与与物物体体B B即即将将碰碰撞撞时时A A的的速速度度,这这个个速速度度的的大大小小是是通通过过控控制物体制物体A A在斜面上的高度改变的。在斜面上的高度改变的。(5)(5)同同一一物物体体A A从从斜斜面面高高处处滚滚下下,高高度度越越大大,物物体体B B被被撞撞得得越越远远,说说明明动动能能越越大大,可可得得结结论论为为:当当物物体体质质量量相相同同时时,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,实验中多次实
13、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)当当物物体体质质量量相相同同时时,物物体体的的速速度度越越大大,动动能能越越大大(6)(6)相同相同【易【易错错易混警示】易混警示】(1)(1)选择实验选择实验器材器材时时要考要考虑虑被撞被撞击击物物体运体运动动距离不能距离不能过过短或者短或者过长过长,以便比以便比较较前后几次前后几次测测量量结结果。果。(2)(2)规规避易避易错错点
14、点:小小球球从从同同一一高高度度滚滚下下,不不是是控控制制高高度度不不变变,而而是是控控制制速速度相同。度相同。写写结论时结论时,“,“当当一定一定时时”这这个前提条件不能有个前提条件不能有遗遗漏。漏。结结论论中中应应写写“速速度度越越大大动动能能越越大大”,”,而而不不能能写写“动动能能越越大速度越大大速度越大”。知知识识点二点二 重力重力势势能的大小跟哪些因素有关能的大小跟哪些因素有关1.1.实验实验中中,怎么判断重力怎么判断重力势势能的大小能的大小?提示提示:重物被举高后具有的势能不能直接观察和测量重物被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重物落下对小方桌做功,把小方
15、桌打进沙中把小方桌打进沙中,做功越多做功越多小方桌下陷越深小方桌下陷越深,重物的重力势能越大重物的重力势能越大,这是利用转换这是利用转换的思想进行研究的。的思想进行研究的。参考答案参考答案:通过物体陷入沙中的深度判断通过物体陷入沙中的深度判断,物体陷入沙物体陷入沙中越深中越深,重物原来具有的重力势能越大。重物原来具有的重力势能越大。2.2.实验实验方法方法:重力重力势势能的大小与多个因素有关能的大小与多个因素有关,在探究在探究时时,需利用需利用_法。法。提提示示:当当一一个个物物理理量量受受多多个个因因素素影影响响时时,采采用用控控制制变变量量法法,即让其他物理量相同即让其他物理量相同,只改变
16、一个物理量进行探究。只改变一个物理量进行探究。参考答案参考答案:控制变量控制变量3.3.进进行行实验实验:如如图图所示所示(1)(1)探究重力探究重力势势能与高度的关系。能与高度的关系。如如甲甲、乙乙两两图图,让让同同一一物物体体分分别别从从_高高度度处处自自由由落下落下,冲冲击击小方桌小方桌,比比较较小方桌下陷得深度。小方桌下陷得深度。(2)(2)探究重力探究重力势势能与能与质质量的关系。量的关系。如如丙丙、丁丁两两图图,让让质质量量不不同同的的物物体体,分分别别从从_高高度度处处自由落下自由落下,冲冲击击小方桌小方桌,比比较较小方桌下陷的深度。小方桌下陷的深度。(1)(1)提提示示:利利用
17、用控控制制变变量量法法,控控制制一一个个量量(探探究究量量)改改变变,其他量不变。其他量不变。参考答案参考答案:不同不同(2)(2)参考答案参考答案:同一同一4.4.分析分析现现象象:(1)(1)分析甲、乙知分析甲、乙知,质质量相同的物体量相同的物体,被被举举得越高得越高,小方小方桌下陷得越深桌下陷得越深,物体具有的重力物体具有的重力势势能能_。(2)(2)分析丙、丁可知分析丙、丁可知,物体被物体被举举得高度相同得高度相同时时,质质量越大量越大的物体的物体,小方桌下陷得越深小方桌下陷得越深,物体具有的重力物体具有的重力势势能能_。越大越大越大越大5.5.实验结论实验结论:物体被物体被举举得越高
18、得越高,质质量越大量越大,它的重力它的重力势势能能就越大。就越大。【示示范范题题2 2】(2017(2017鄂鄂尔尔多多斯斯中中考考)小小夏夏同同学学在在体体育育活活动动中中,从从铅铅球球下下落落陷陷入入沙沙坑坑的的深深度度情情况况受受到到启启发发,并并产产生生了了如下猜想。如下猜想。猜想一猜想一:物体的重力物体的重力势势能与物体的能与物体的质质量有关量有关猜想二猜想二:物体的重力物体的重力势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势能与物体的运能与物体的运动动路径有关路径有关为为此小夏此小夏设计设计了如了如图图所示的所示的实验实验:用大小、形状相同的
19、用大小、形状相同的A A、B B、C C、D D四个四个铅铅球分球分别别从距离沙表面某高度从距离沙表面某高度处处静止静止释释放放,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竖直落下直落下(球在光滑管道中运球在光滑管道中运动动的能量的能量损损失不失不计计)。实验实验数据如表所示数据如表所示:实验实验序号序号铅铅球球代号代号铅铅球球质质量量/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 D20
20、02001 10.20.2(1)(1)本本实实验验中中,采采用用的的研研究究问问题题的的方方法法是是_。(写写出一种方法即可出一种方法即可)(2)(2)本本实实验验中中,铅铅球球的的重重力力势势能能大大小小是是通通过过_来来反反映的。映的。(3)(3)为验证为验证猜想二猜想二,应应比比较较_(_(填填实验实验序号序号),),得到的得到的结论结论是是:当物体当物体质质量相同量相同时时,_,_。(4)(4)比比较较,得到的得到的结论结论是是_。(5)(5)经进经进一步一步实验实验和分析和分析,小夏大胆小夏大胆给给出重力出重力势势能能(E(Ep p)的的表达式表达式“E“Ep p=mgh”,=mgh
21、”,并去并去办办公室公室询问询问了老了老师师,得以得以证实证实,小小夏高夏高兴兴不已不已,回到教室后回到教室后,根据学根据学过过的知的知识识又算出了各小又算出了各小球落到沙表面的球落到沙表面的动动能能,其中其中B B球的球的动动能能为为_J_J。(忽忽略空气阻力略空气阻力,g,g取取10N/kg)10N/kg)【精讲精析】【精讲精析】本题考查探究影响物体势能大小的因素。本题考查探究影响物体势能大小的因素。(1)(1)物物理理学学中中对对于于多多因因素素或或多多变变量量的的问问题题,常常常常采采用用控控制制因因素素(变变量量)的的方方法法,把把多多因因素素的的问问题题变变成成多多个个单单因因素素
22、的的问问题题。每每一一次次只只改改变变其其中中的的某某一一个个因因素素,而而控控制制其其余余几几个个因因素素不不变变,从从而而研研究究被被改改变变的的这这个个因因素素对对事事物物的的影影响响,分分别别加加以以研研究究,最最后后再再综综合合解解决决,这这种种方方法法叫叫控控制制变变量法量法,该实验中用到了控制变量法。该实验中用到了控制变量法。(2)(2)本本实实验验中中,铅铅球球的的重重力力势势能能大大小小是是通通过过球球陷陷入入沙沙中中的深度来反映。的深度来反映。(3)(3)比比较较A A、C C两两球球,铅铅球球质质量量和和运运动动路路径径相相同同,C,C球球下下落落高高度度大大于于A A球
23、球下下落落高高度度,发发现现C C球球陷陷入入沙沙中中的的深深度度更更大大,由由此此可可得得出出结结论论:当当物物体体质质量量相相同同时时,物物体体的的下下落落高高度度越大越大,重力势能越大。重力势能越大。(4)(4)比比较较两两球球,两两球球的的质质量量相相同同,下下落落高高度度也也相相同同,两两球球的的运运动动路路径径不不同同,发发现现两两球球运运动动的的路路径径不不同同,但但陷陷入入沙沙中中的的深深度度相相同同,由由此此可可得得出出结结论论:物物体体的的重重力力势势能能与物体运动的路径无关。与物体运动的路径无关。(5)(5)根据根据E Ep p=mgh=mgh可得可得,B,B球的动能球的
24、动能E Ep p=mgh=0.4kg10N/kg0.5m=2J=mgh=0.4kg10N/kg0.5m=2J。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)物物体的重力势能与物体运动的路径无关体的重力势能与物体运动的路径无关(5)2(5)2【易【易错错易混警示】易混警示】(1)(1)重力重力势势能与物体所能与物体所处处的高度有关的高度有关,在没有特在没有特别别指明的情况下指明的情况下“高度高度”一般是指相一般是指相对对于地面于地面而言的。而言的。(2)(2)一个物体
25、可以同一个物体可以同时时具有具有动动能和能和势势能能,也可以只具有也可以只具有动动能或能或势势能。能。【教材【教材图图片片考点考点阐释阐释】命命题题点点 弹弹性性势势能能运运动动员员射射箭箭时时用用力力将将弓弓拉拉开开,在在放放开开箭箭的的一一小小段段时时间间内内,对对箭箭做做功功的的力力是是_,_,由由此此说说明明。拉拉满满的的弓弓具具有有_能。能。答案答案:弹力弹性势弹力弹性势命命题题点点 动动能、重力能、重力势势能的大小能的大小变变化化航航天天飞飞机机加加速速上上升升时时,航航天天飞飞机机的的动动能能_,_,重重力力势势能能_。(均均选选填填“增大增大”“”“减小减小”或或“不不变变”)
26、”)答案答案:增大增大增大增大9、静夜四无邻，荒居旧业贫。2022/11/272022/11/27Sunday,November 27,202210、雨中黄叶树，灯下白头人。2022/11/272022/11/272022/11/2711/27/2022 1:53:05 AM11、以我独沈久，愧君相见频。2022/11/272022/11/272022/11/27Nov-2227-Nov-2212、故人江海别，几度隔山川。2022/11/272022/11/272022/11/27Sunday,November 27,202213、乍见翻疑梦，相悲各问年。2022/11/272022/11/2
27、72022/11/272022/11/2711/27/202214、他乡生白发，旧国见青山。27 十一月 20222022/11/272022/11/272022/11/2715、比不了得就不比，得不到的就不要。十一月 222022/11/272022/11/272022/11/2711/27/202216、行动出成果，工作出财富。2022/11/272022/11/2727 November 202217、做前，能够环视四周；做时，你只能或者最好沿着以脚为起点的射线向前。2022/11/272022/11/272022/11/272022/11/279、没有失败，只有暂时停止成功！。2022
28、/11/272022/11/27Sunday,November 27,202210、很多事情努力了未必有结果，但是不努力却什么改变也没有。2022/11/272022/11/272022/11/2711/27/2022 1:53:05 AM11、成功就是日复一日那一点点小小努力的积累。2022/11/272022/11/272022/11/27Nov-2227-Nov-2212、世间成事，不求其绝对圆满，留一份不足，可得无限完美。2022/11/272022/11/272022/11/27Sunday,November 27,202213、不知香积寺，数里入云峰。2022/11/272022/
29、11/272022/11/272022/11/2711/27/202214、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。27 十一月 20222022/11/272022/11/272022/11/2715、楚塞三湘接，荆门九派通。十一月 222022/11/272022/11/272022/11/2711/27/202216、少年十五二十时，步行夺得胡马骑。2022/11/272022/11/2727 November 202217、空山新雨后，天气晚来秋。2022/11/272022/11/272022/11/272022/11/279、杨柳散和风，青山澹吾虑。2022/11/2720
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