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第1節 動能與勢能
第十二章 機械能
知識點
知1－講
1
動能
1. 能量
(1)定義 物體能夠對外做功，如圖1 所示，我們就說這個物體具有能量，簡稱能。
具有動能
具有彈性勢能
具有重力勢能
知1－講
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)。
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化過程。物體做的功越多，說明越多的能發生了變化。
易錯警示：做功多的物體，具有的能量不一定大。
知1－講
2. 動能
(1)定義 物體由于運動而具有的能量叫動能。一切運動的物體都具有動能。
知1－講
(2)探究物體的動能的大小跟哪些因素有關
①提出問題：物體的動能跟哪些因素有關？
②猜想與假設：動能大，表明物體由于運動而具有的能量大，故動能可能跟物體運動的速度有關，還可能跟物體本身的質量有關。
知1－講
③設計實驗：利用如圖2 所示的裝置探究動能與質量、速度的關系，根據木塊被推動的距離來判斷物體動能的大小。
轉換法
知1－講
④進行實驗：a.讓同一個鋼球從斜面的不同高度處由靜止開始滾下，發現鋼球的位置越高，木塊被推得越遠；b.讓質量不同的鋼球從斜面上同一高度處由靜止滾下，發現鋼球的質量越大，木塊被推得越遠。
⑤分析與論證：實驗步驟a.說明物體的動能與速度有關；實驗步驟b.說明物體的動能與質量有關。
控制變量法
控制變量法
知1－講
⑥實驗結論：動能與物體的質量和運動速度有關。質量相同的物體，運動的速度越大，動能越大；運動速度相同的物體，質量越大，動能越大。
知1－講
深度理解:
功和能的區別：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的物理量，是一個狀態量。
知1－講
深度理解
◆運動和靜止具有相對性，因此速度具有相對性，在沒有特別說明的情況下，我們采取的參照物是地面。
知1－練
下列關于能量的說法，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. 做功多的物體具有的能量就大，做功少的物體具有的能量就小
C. 能夠做功的物體具有能量，但不一定做功
D. 能量大的物體所做的功一定多
例 1
知1－練
解題秘方：判斷物體是否具有能量，關鍵是看物體能否對外做功。
解析：做功的物體具有能量，不做功的物體不一定不具有能量，高山上的石頭靜止，不做功但具有重力勢能，故A錯誤；做功多的物體具有的能量大，做功少的物體具有的能量不一定小，故B 錯誤；
知1－練
能夠做功的物體具有能量，但具有能量的物體不一定做功，故C 正確；能量大的物體做功不一定多，有能量不一定用來做功，故D 錯誤。
答案：C
知1－練
1. 下列關于能量的敘述，不正確的是( )
A. 彎弓射箭，弓具有能量
B. 高空墜物傷人，墜物具有能量
C. 風吹船行，風具有能量
D. 激流沖走巨石，激流沒有能量， 巨石具有能量
D
知1－練
[中考·蘇州改編]為了提高環境質量，經常有如圖3所示的噴霧車在街道上噴霧作業。噴霧車作業時做勻速直線運動，噴霧車的動能______(填“變小”“不變”或“變大”)。
例2
變小
知1－練
解題秘方：分析噴霧車的質量和速度變化，即可得到答案。
解析：動能的大小與速度和質量有關，噴霧車在噴霧的過程中質量減小，速度不變，所以動能變小。
知1－練
2. 如圖所示，農民趕著牛、扶著犁在田里勞動，他們以相同速度向前行進，則( )
A．農民的動能最大
B．犁的動能最大
C．牛的動能最大
D．他們的動能一樣大
C
知識點
勢能
知2－講
2
1. 勢能 包括重力勢能和彈性勢能。
(1)重力勢能：物體由于位置較高而具有的能量。一切被舉高的物體都具有重力勢能。
(2)彈性勢能：物體由于發生彈性形變而具有的能量。一切發生彈性形變的物體都具有彈性勢能。
易錯警示：發生形變的物體不一定具有彈性勢能。
知2－講
溫故知新:
形變不同于彈性形變，物體受到外力作用而發生形狀變化叫形變；如果外力撤銷，物體能恢復原狀，這種形變叫彈性形變；如果外力撤銷，物體不能恢復原狀，這種形變叫塑性形變；形變包括彈性形變和塑性形變。
知2－講
2. 探究影響重力勢能大小的因素
(1)提出問題：重力勢能的大小與什么因素有關？
(2)猜想與假設：重力勢能是物體由于位置較高而具有的能量，故重力勢能的大小可能跟物體的質量和被舉的高度有關。
知2－講
(3)設計實驗：如圖4 所示，將小方桌的桌腿放置在鋪平的沙面上，讓鐵塊從某一高度處自由落下沖擊方桌，根據方桌下陷的深淺判
斷鐵塊重力勢能的
大小。
轉換法
知2－講
(4)進行實驗：①讓同一鐵塊從不同的高度處自由下落沖擊方桌，發現下落高度大的鐵塊使方桌下陷得深；②讓質量不同的鐵塊從同一高度處自由下落沖擊方桌，發現質量大的鐵塊使方桌下陷得深。
(5)分析論證：實驗步驟①說明重力勢能的大小與高度有關；實驗步驟②說明重力勢能的大小與質量有關。
控制變量法
控制變量法
知2－講
(6)實驗結論 物體的重力勢能與質量和高度有關。質量一定，物體的位置越高，重力勢能越大；高度一定，物體的質量越大，重力勢能越大。
延伸拓展
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。
知2－講
3. 影響彈性勢能大小的因素 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。同一材料的物體，發生彈性形變的程度越大，物體的彈性勢能越大。
知2－練
[中考·徐州]聽到信號出警時，消防員為了盡快從二樓
下到一樓車庫，抱著豎直的滑桿勻速滑下。認為消防員是運動的，是以_______為參照物；如果消防員重700 N，下滑過程中，受到的摩擦力為_______N，重力勢能_______(填“變大”“變小”或“不變”)。
例 3
地面
700
變小
知2－練
解題秘方：解答本題的關鍵是知道影響重力勢能大小的因素：物體的質量和物體所處的高度。
解析：消防員為了盡快從二樓下到一樓車庫，抱著豎直的滑桿勻速滑下，以地面為參照物，消防員的位置發生改變，消防員是運動的。消防員勻速運動，受到的摩擦力和重力是一對平衡力，由二力平衡條件得到摩擦力f=G=700 N。消防員抱著豎直的滑桿勻速滑下，質量不變，高度減小，故重力勢能減小。
知2－練
3. 如圖所示，貨架上放著甲、乙、丙、丁四個體積相同的實心球，其中甲和乙為鐵球，丙和丁為銅球(已知ρ銅＞ρ 鐵)。則四個球中勢能最大的是( )
A. 甲球 B. 丙球
C. 丁球 D. 無法比較
D
動能與勢能
動能和勢能
動能
勢能
重力勢能
彈性勢能
產生原因
影響因素
能量
功
物體做功的過程就是能量的轉移或轉化的過程

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