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機械能
第五章 簡單機械與功
腳對足球做功，足球從地面飛起。
一個物體如果能夠對另一個物體做功，
我們就說這個物體具有能量。
足球由靜止變為運動，是因為其被做功
的過程中，獲得了
足球獲得的能量來自于
因此我們可以說：腳具有
能量
腳
能量
一.能量
1、物體能夠做功，就具有能量。
一個物體能夠做功越多，表示這個物體的能量越大。
注意：
能夠做功不表示物體一定要正在做功，將要做功或可以做功而現在沒有做
功的物體也具有能量。
舉例理解：
一個人能消費，說明有錢。能夠高消費，說明很有錢。而他是否有錢不一
定需要通過花錢來體現，他打算去購買奢侈品，或卡里有錢但不買，都能
夠說明他有錢。
風正在對風輪機做功
具有能量
高舉的鐵錘可以對釘子做功
具有能量
一.能量
2、能的單位
在國際單位制中，能量的單位與功的單位相同都是焦(J) 。
功：發生了轉移的那部分能量。
做功：能量的轉移
能的形式
動能
勢能
電能
光能
內能
化學能
核能
機械能
二.能量
——動能
由于運動而具有
的能叫做動能。
定義:
二.能量
——動能
影響物體動能大小的因素有哪些呢？
思路:物體具有動能，可以表現為其對其他物體能夠做功。
若動能越大，則能夠做功越多。
(1)實驗器材：兩個相同的金屬物塊、兩個完全相同的鋼球
和一個質量較大的鋼球、斜面軌道。
探究影響物體動能大小的因素
二.能量
——動能
①將金屬塊放在水平面上，讓質量相同的兩個鋼球由靜止開始
沿斜面向下運動。
②比較金屬塊被從不同高度處滾下的質量相同鋼球撞擊后運動
的距離，并說出實驗現象和結論。
實驗現象：質量相同鋼球位置越
高，滾離斜面時，速度越大，木
塊被推得越遠。
結論：在其他條件一定時，物體的速度越大，物體的動能就越大。
(2)實驗步驟：
二.能量
——動能
③比較金屬塊分別被從同一高度處滾下的質量不同鋼球撞擊后
運動的距離。并說出實驗現象和結論。
實驗現象：同一位置釋放鋼球，
球質量越大，木塊被推得越遠。
結論：在其他條件一定時，物體的質量越大，物體的動能就越大。
物體動能的大小與物體的質量和速度有關。
物體質量越大、速度越大，其動能就越大。
行駛的列車因其質量大且具有速
度，具有動能。當它停靠在站臺旁
時還有動能嗎？
因為速度等于零，
所以動能也就等于零，
即不具有動能。
圖中勻速行駛的灑水車，其動能的變化如何？為什么？
隨著水的灑出，灑水車的質量不斷減小而速度不變，故動能減小。
一袋水能夠將汽車砸出明顯震顫，說明了什么？
水袋具有很大的動能。
被拋下的瞬間，水袋的速度很小，為什么最后會具有很大的動能？
思考：水袋在轉變為動能前的能量是什么？
水袋下落的位置很高，
下落過程中重力對水袋做功更多，
轉化為動能的能量也越多。
二.能量
——重力勢能
定義:
因被舉高而能夠做功的物體所具有的能量，叫做重力勢能。
影響重力勢能大小因素有哪些呢？
探究影響物體動能大小的因素
(1)實驗器材
水槽、水、刻度尺、鐵架臺、塑料小球、鋼球、
塑料球、裝有細沙的盒子。
①讓小球從不同高度處自由下落（由靜止釋放），觀察小球落入
水中的深度。
②讓大小相同質量不同的鋼球和塑料球從相同高度處自由下落，
觀察小球落入沙土中的深度。
(2)實驗步驟：
二.能量
——重力勢能
①讓小球從不同高度處自由下落（由靜止釋放），觀察小球落入
水中的深度。
②讓大小相同質量不同的鋼球和塑料球從相同高度處自由下落，
觀察小球落入沙土中的深度。
實驗結論：
物體的重力勢能跟物體的質量和所處的高度有關。物體的質量越大，被舉得越高，重力勢能就越大。
(2)實驗步驟：
二.能量
——重力勢能
二.能量
——重力勢能
補充:
一個體重為500N的學生，當他站在操場空曠地面上/三樓的時候，你認為兩種情況下都具有重力勢能嗎？
可以認為站在地上的重力勢能為0，站在樓上時的重力勢能不為零；也可以認為兩種情況下的重力勢能都不為零。
補充：
嚴格來講，討論重力勢能的前提是選定參照面。即選擇高度為0的位置不同，某空間位置的具體高度不同，重力勢能也不同。
一般認為地面為參照面（高度為0）。
二.能量
——彈性勢能
定義:
當物體被拉伸、壓縮或彎曲發生彈性形變時所具有的能叫
做彈性勢能。
彈性勢能的大小影響因素
與物體的形變程度有關。
形變程度越大，彈性勢能越大。
二.能量
——機械能
物體有時既具有動能又具有勢能。
例如:起重機吊起重物過程中，重物因
運動而具有動能，又因離地面有一定
高度而又有重力勢能。
機械能：
動能和勢能統稱為機械能。
重力勢能、彈性勢能都屬于勢能，如何理解“勢”？
到底什么是“勢能”？
位于一定高度的物體具有重力勢能
物體下落過程中，重力勢能減少
物體下落過程中，動能增大
重力勢能轉化為動能
“勢”的理解：發生轉化的趨勢
弦被拉，具有彈性勢能
松手后弦對箭做功，
箭獲得動能而飛出
彈性勢能轉化為動能
“勢能”的理解：儲存于物體內的（隱），
但是能夠轉化為其他 形式能量（顯）的能量。
思考：勢能能夠轉化為動能，動能能否轉化為勢能？
動能
勢能
動能和勢能之間能
進行相互轉化。
舉例
思考：小球從最低點向最高點運動的過程中，
動能和勢能如何變化？
高度越來越大，
速度越來越小
動能轉換為重力勢能
思考：小球從最高點向最低點運動的過程中，
動能和勢能如何變化？
高度越來越小，
速度越來越大
重力勢能轉換為動能
思考：小球在擺動過程中的動能和勢能在不斷轉化，
為什么最終會在最低處停下來？
小球在運動過程中不斷克服空氣阻力做功，能量在不斷損耗。
如果沒有空氣阻力，小球在擺動的過程中，動能與重力勢能不斷轉化而總和保持不變，小球將會永遠擺動下去。
機械能守恒
在僅重力或彈力做功的情況下（簡單理解為不存在克服摩擦力
做功的情況下），物體的能量只是以動能和勢能的形式不斷轉
化，而機械能總量保持不變。
機械能守恒
在僅重力或彈力做功的情況下（簡單理解為不存在克服摩擦力做功的情況下），物體的能量只是以動能和勢能的形式不斷轉化，而機械能總量保持不變。
舉例理解：
一個人有1張100元的紙幣，他去銀行兌換硬幣。若兌換50個硬幣，則手頭上有1張50元紙幣和50個1元硬幣；若兌換80個硬幣，則手頭上有1張20元紙幣和80個1元硬幣。不論怎么兌換，錢的總數都是100元。
若辦理過程中銀行要收手續費，則每次兌換總會有錢流失，錢的總數就會減少。
動能和重力勢能相互轉換的其他例子
滾擺
過山車
滑板比賽
射箭：彈性勢能→動能
鐵絲網接炮彈：動能→彈性勢能
網球回球：相互轉換
動能和彈性勢能相互轉換的其他例子
動能和重力勢能、彈性勢能三者能否同時相互轉換？
蹦床
蹦極
練一練
1、關于能的概念,下列說法中正確的是 (　　)
A. 勢能相等的物體是在同一高度
B. 懸掛的物體因為沒有做功,所以沒有能
C. 在空中飛行的子彈能做功,所以具有能量
D. 一個物體具有能量,則它一定具有動能或勢能
C
2、據報道,一輛橫穿鐵路的拖拉機,因故障而停在鐵道上,此時從遠處駛來一列火車,盡管司機及時采取緊急制動措施,但緩緩駛近的列車還是將拖拉機撞飛了,這是因為火車的(　　)
動能很大 B. 速度很大
C. 勢能很大 D. 功率很大
A
練一練
2、據報道,一輛橫穿鐵路的拖拉機,因故障而停在鐵道上,此時從遠處駛來一列火車,盡管司機及時采取緊急制動措施,但緩緩駛近的列車還是將拖拉機撞飛了,這是因為火車的(　　)
動能很大 B. 速度很大
C. 勢能很大 D. 功率很大
A
練一練
A
練一練
D
練一練
練一練
D
練一練
B

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