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第3節(jié) 動能和勢能
第十一章 功和機械能
知識點
能量
知1－講
感悟新知
1
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1. 定義 物體能夠?qū)ν庾龉Γ覀兙驼f這個物體具有能量，簡稱能，用字母E 表示。
2. 單位 在國際單位制中，能量的單位與功的單位相同，都是焦耳(J)。
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3. 理解
(1)能量的大小可以用能夠做功的多少來衡量，一個物體能夠做的功越多，它具有的能量就越大。
(2)物體做功的過程就是能的轉(zhuǎn)化過程。物體做的功越多，說明某種形式的能轉(zhuǎn)化為其他形式的能越多。
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思想方法
轉(zhuǎn)換法理解能：
一個物體是否具有能量，具有能量的多少，是不能直接觀察或測量到的。
通過轉(zhuǎn)換法，我們利用物體能對外做功的多少，來反映或測量物體具有能量的多少
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深度思考 (1)具有能量的物體是否正在做功？ 是否做了功？
深度理解
一個物體具有能量說明該物體具有做功的本領(lǐng)，這種本領(lǐng)不一定展現(xiàn)出來，因此具有能量的物體不一定正在做功，也不一定做了功。
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(2)你認為功與能有什么區(qū)別？
深度理解
功是一個力對物體作用過程中取得成效的物理量，是相對于一個過程而言的，是一個過程量。能量是描述一個物體做功本領(lǐng)的物理量，是一個狀態(tài)量。
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關(guān)于功和能的關(guān)系，下列說法中正確的是( )
A. 具有能的物體一定正在做功
B. 物體具有的能越多，它做的功就越多
C. 物體做的功越多，它具有的能越多
D. 物體能夠?qū)ν庾龅墓υ蕉啵哂械哪茉蕉?br/>例 1
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解題秘方：利用概念辨析法解答：判斷物體是否具有能量，關(guān)鍵是看物體能否對外做功。能夠做功不同于正在做功：(1)能夠做功的物體，即具有能量的物體，由于所處的條件不同，可能正在做功，也可能不做功, 但它一定能夠?qū)ν庾龉Γ?2)正在做功的物體一定能夠?qū)ν庾龉Γ匆欢ň哂心芰俊?br/>
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解析：具有能量的物體不一定在做功；物體能夠?qū)ν庾龅墓υ蕉啵矬w具有的能量越多。
答案：D
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1. 下列關(guān)于能量的說法正確的是( )
A. 做功的物體具有能量，不做功的物體沒有能量
B. 具有能量的物體，一定正在做功
C. 具有能量的物體，一定能夠?qū)ν庾龉?br/>D. 沒有做功的物體，一定不具有能量
C
知識點
動能
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2
分析思考
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1. 定義 物體由于運動而具有的能，叫做動能。一切運動的物體都具有動能。
深度理解:
●“物體由于運動”和“運動的物體”含義不同，敘述動能的定義時，不能說成運動的物體具有的能叫動能，因為運動的物體除了具有動能外，還可能具有其他形式的能。
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2. 研究動能的大小跟哪些因素有關(guān)
(1)猜想：物體動能大小與物體的質(zhì)量和速度有關(guān)。
(2)實驗思路：①用如圖1 所示的裝置進行實驗。
根據(jù)木塊被推動的距離來判斷物體動能的大小。
思想方法
研究動能的影響因素時，運用了兩種思想方法：轉(zhuǎn)換法和控制變量法。
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②研究動能跟其中一個猜想因素的關(guān)系時，保持另外的猜想因素不變。
(3)實驗過程
①研究動能大小和速度的關(guān)系
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細節(jié)點撥
改變鋼球滾下的高度。切記，改變鋼球滾下的高度 ，是為了改變鋼球到達斜面底端的速度，所以探究的是動能大小與速度的關(guān)系，而不是動能大小與高度的關(guān)系。
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實驗次數(shù) 鋼球質(zhì)量 鋼球高度 鋼球推動木塊的距離
1 m h 近
2 m 2h 近
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細節(jié)點撥
在忽略鋼球和斜面摩擦和空氣阻力的條件下，不同鋼球從相同高度由靜止開始滾下到達底端速度相同。
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②研究動能大小和質(zhì)量的關(guān)系
結(jié)論提醒
●運動和靜止具有相對性，因此速度具有相對性，則動能也具有相對性。對于不同的參照物，同一運動的物體的動能大小可能不同。例如，飛行的飛機會被鳥撞毀，就是因為相對于飛機，鳥的動能很大。
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實驗次數(shù) 鋼球質(zhì)量 鋼球高度 鋼球推動木塊的距離
1 m 2h 近
2 m 2h 近
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(4)實驗結(jié)論：動能與物體的質(zhì)量和運動速度有關(guān)。質(zhì)量相同的物體，運動的速度越大，動能越大；運動速度相同的物體，質(zhì)量越大，動能越大。
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深度思考 實驗過程中，是探究鋼球的動能還是木塊的動能？
深度理解
實驗中的研究對象是鋼球，故是探究鋼球的動能。
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在空中飛翔的質(zhì)量較小的燕子的動能，比以相同速度飛翔的質(zhì)量較大的鴿子的動能_______。
例2
小
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解題秘方：
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解析：動能大小與質(zhì)量、速度有關(guān)；燕子和鴿子的速度相同，燕子比鴿子質(zhì)量小，所以燕子的動能比鴿子的動能小。
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2. [新考法作曲線圖像杭州一模如圖甲所示是小明練習(xí)投擲鉛球擲出手后的情景，請在圖乙中大致畫出鉛球從離開手時，到它剛接觸水平地面的這段時間內(nèi)，鉛球的動能Ek 隨時間t 變化的大致圖像。
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解：如圖所示。
知識點
勢能
知3－講
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3
1. 重力勢能
分析思考
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(1)定義：在地球表面附近，物體由于受到重力并處在一定高度時所具有的能，叫作重力勢能。
深度理解
1. 物體所處的高度具有相對性，所以重力勢能也具有相對性。例如，放在桌面上的課本，相對于地面來說有一定的高度，具有重力勢能；相對于桌面來說其高度為零，重力勢能為零。
2. 在沒有特別說明的情況下，“高度”一般是相對于地面而言的。在初中階段，通常把地面上的物體所具有的重力勢能看成零。
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思想方法
研究重力勢能的影響因素時，運用了兩種思想方法：
轉(zhuǎn)換法：根據(jù)方桌下陷的深淺判斷物體重力勢能的大小。
控制變量法：研究重力勢能跟其中一個猜想因素的關(guān)系時，保持另外的猜想因素不變。
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(2)影響因素：重力勢能與物體的質(zhì)量和高度有關(guān)。物體的質(zhì)量越大，位置越高，它的重力勢能就越大。
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2. 彈性勢能
特別提醒
重力勢能和彈性勢能可以儲存，而動能不能儲存。
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(1)定義：物體由于發(fā)生彈性形變而具有的能叫作彈性勢能。
(2)影響因素：物體的彈性勢能的大小與物體的彈性形變程度和物體本身的材料有關(guān)。同一材料的物體，發(fā)生彈性形變的程度越大，物體的彈性勢能越大。
3. 勢能 重力勢能和彈性勢能是常見的兩種勢能。
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[濟南模擬] 籃球場上，運動員練習(xí)投籃，籃球劃過一條漂亮的弧線落入籃筐，球的軌跡如圖4 中虛線所示，從籃球出手到落入籃筐的過程中，籃球的重力勢能( )
A. 一直增大 B. 一直減小
C. 先減小后增大 D. 先增大后減小
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例 3
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解題秘方：通過影響因素判斷重力勢能的變化：
答案：D
解析：從籃球出手到落入籃筐的過程中，籃球的質(zhì)量不
變，高度先增大后減小，則其重力勢能先增大后減小。
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3. [新考法角度新中考·常州]2023年11 月9 日，甘肅省消防隊舉行高樓滅火演習(xí)。如圖甲所示，電動滅火無人機懸停在空中。如圖乙所示，當無人機水平向右猛烈噴射干粉的同時，原本懸停的無人機水平向左飄移，這說明力的作用是______的。使原本懸停的無人機發(fā)生飄移的是______對______施加的力。噴射干
粉過程中，滅火無人機的重力勢能
______。 　　
相互
干粉
無人機
變小
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[常州模擬] 如圖5 甲所示，一根輕質(zhì)彈簧固定在水平桌面上，此時彈簧______(填“有”或“沒有”)彈性勢能。圖乙中彈簧的彈性勢能______ (填“大于”“小于”或
“等于”)圖丙中
彈簧的彈性勢能。
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例 4
沒有
小于
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解題秘方：通過影響因素判斷彈性勢能的變化：
解析：圖甲中彈簧為輕質(zhì)彈簧，不考慮其質(zhì)量，彈簧沒有被壓縮，則彈簧沒有發(fā)生彈性形變，所以此時彈簧沒有彈性勢能。圖丙彈簧受到的壓力大于圖乙彈簧受到的壓力，所以彈簧的形變程度較大，彈性勢能也較大。
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4. 如圖是一種訂書機的示意圖，訂書釘設(shè)計得很尖細是為了______(填“增大”或“減小”)壓強；被壓縮的彈簧可以給訂書釘一個向______ (填“左” 或“右”) 的彈力，隨著訂書釘逐漸減少，彈簧的彈性勢能變______。
增大
左
小
動能和勢能
動能
勢能
功
能量
重力勢能
重力勢能
產(chǎn)生原因
影響因素

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