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第4節 動能和勢能
第十一章 功與機械能
1.知道能量、動能、重力勢能、彈性勢能的概念；
2.知道影響動能、重力勢能大小的因素。（重要）
3.掌握物體的動能和勢能的轉化，并理解機械能守恒。
學習目標
高掛在枝頭的蘋果
疾馳的汽車
拉開的弓
流動的水
高舉的重錘
發生形變的跳板
　不同形式的能量　
高舉的重錘　 　能把地面　 　 砸陷
流動的水　 能推動水輪 轉動
拉圓的弓　 能把箭　 彈射開
　　
物體 能夠對外 做功
高舉的重錘
流動的水
拉圓的弓
具有能量
物體能夠對外做功，表示這個物體具有能量。
注：
1）物體能夠做的功越多，它具有的能量就越多。
2）物體具有能量不一定要正在做功。
能量的單位與功的單位相同，也是焦耳（J）。
什么是能
一
動能
勢能
動能大小的影響因素
二
活動1：探究動能的大小跟哪些因素有關
（1）按照圖11-22所示的情況做實驗，并
回答有關問題。
讓小球分別從斜面上A處和B處滾下，比
較他們在平面運動速度大小。
然后讓同一小球分別從A處和B處滾下，
看看哪種情況下小球將紙盒推得更遠。這說明了什么？由此你能得到什么結論？
小球的動能
比較紙盒運動距離來比較動能大小
活動1：探究動能的大小跟哪些因素有關
（1）按照圖11-22所示的情況做實驗，并
回答有關問題。
讓小球分別從斜面上A處和B處滾下，比
較他們在平面運動速度大小。
然后讓同一小球分別從A處和B處滾下，
看看哪種情況下小球將紙盒推得更遠。這說明了什么？由此你能得到什么結論？
VA＞VB
紙盒推得更遠
小球速度越大，動能越大
實驗表明小球從高處滾下，高度h越高，小球運動到底部時越_____(快、慢)，A處小球把物體撞得越遠。所以，質量相同時，速度 的物體能做的功多，表明它具有的動能越 ______。
快
大
越快
（2）按照圖11-23所示的情況做實驗，并回答有關問題。
讓不同質量的小球從斜面上同一高度滾下，比較他們在平面運動速度大小。
然后讓這兩個小球從斜面上同一高度滾下，看看哪種情況下小球將紙盒推得更遠。這說明了什么？由此你能得到什么結論？
速度大小相等
小球質量越大，動能越大
速度相同時，質量越_______的物體能做的功多，這表明它具有的動能越 ________。
結 論
物體動能的大小跟速度、質量有關，質量相同的物體，運動的速度越大，它的動能越大；運動速度相同的物體，質量越大，它的動能也越大。
大
大
以同樣速度行駛的列車和小汽車（圖11-24），哪個動能大？假如發生交通事故，哪個導致的后果更嚴重？為什么？
想一想
列車的動能大，因為列車的質量大，具有的動能大，能夠對外做更多的功。
勢能大小跟哪些因素有關
三
被升高的重錘能對木樁做功
變形的撐桿能對運動員做功
勢能
重力勢能：物體由于被舉高而具有的能量。
彈性勢能：物體由于發生彈性形變而具有的能量。
活動2 探究重力勢能的大小跟哪些因素有關
如圖11-26所示，讓高處的重物從不同的
高度落下，將小木樁打入沙中。
（1）先讓同一重物從不同的高度落下，打擊
小木樁，觀察和比較小木樁被打入沙中的深
度。由此你能得到什么結論？
（2）用質量不同的重物分別從同一高度落下，打擊木樁，觀察和比較小木樁被打入沙中的深度，你又能得到什么結論？
物體質量相同時，被舉高的高度越高，重力勢能越大。
物體被舉高的高度相同時，質量越大，重力勢能越大。
物體被舉得越 ，質量越 ，它具有的重力勢能就越大。
高
大
彈性勢能大小與形變大小有關
射箭時弓的形變越大，箭射得越遠，彈性勢能越大。
物體的彈性形變越大，彈性勢能越大。
　 重力勢能的大小與高度、質量有關，質量相同的物體，高度越大，重力勢能越大；高度相同的物體，質量越大，它的重力勢能也越大。
　 彈性勢能大小與形變大小有關，物體的彈性形變越大，彈性勢能越大。
小結
動能和勢能
能量
物體能夠對外做功，表示這個物體具有能量
動能
定義：
影響因素：
勢能
重力勢能
彈性勢能
定義：
影響因素：
定義：物體由于彈性形變而具有的能量
質量（m)、速度(v)
質量(m)、高度(h)
筆 記
物體由于運動而具有的能
物體由于被舉高而具有的能量
隨堂練習
【例 1】 關于能的概念，以下說法正確的是（　　）
A．用線懸吊的小球，從豎直方向偏開一個角度后，因為小球不能做功，所以小球不具有能
B．在空中飛行的子彈，因為它能夠做功，所以子彈具有能
C．甲物體比乙物體的速度大，則甲物體的動能一定比乙物體的動能大
D．甲物體的位置比乙物體的位置高，則甲物體的勢能一定比乙物體的勢能大
【例 2】 胖人與瘦人比賽爬同樣高的樓梯，如果其他條件一樣，則（　　）
A．胖人做功較多
B．瘦人做功較多
C．兩人做功一樣多
D．兩個人重力勢能一樣
B
A
【例 3】 一輛拖車在平直的公路上勻速運動，在拖車的貨架上放有體積相等的四塊金屬，如圖所示，A為銅塊，B、C為鐵塊，D為鋁塊．金屬塊相對于貨架靜止．則此時動能最大的是　　　　　　塊，比較C、D重力勢能　　　　　　塊大．比較B、C的動能，　　　　　　大，比較B、C的重力勢能　　　　　　大，比較B、C的機械能　　　　大．
A
C
一樣
C
【例 4】如圖，一輛正在公路上勻速行駛的灑水車正在灑水作業，該灑水車在灑水過程中，動能　　　　　　，機械能 　 ．（選填“增大”“減小”或“不變”）
【例 5】 司機開車上坡前，往往加大油門，以提高車速，這是為了增大汽車的
　 　能。清掃路面垃圾的清潔車，能通過吸塵器將路面上的垃圾吸入車內容器中。清潔車沿街道勻速行駛，在清掃垃圾過程中，車的動能將　 　（選填：變大、變小或保持不變）。
減小
減小
動
變大
（1）實驗中是通過觀察 來判斷鋼球的動能大小．
（2）讓同一鋼球從斜面的不同高度由靜止滾下，目的是探究鋼球的動能大小與___________的關系．
（3）換用質量不同的鋼球從斜面的相同高度由靜止開始滾下，目的是探究鋼球的動能大小與_________的關系．
（4）木塊最終會停下來的主要原因是 ．
（5）如果木塊在運動過程中所受的摩擦力為0，木塊將 ．
木塊被撞開的距離
速度
質量
在水平面上受到阻力
做勻速直線運動
【例 6】 如圖所示是“探究物體動能的大小與哪些因素有關”的實驗裝置，實驗中讓鋼球從斜面上某個高度由靜止沿斜面滾下，在底部與靜止在水平面上的木塊發生碰撞，木塊沿 水平向右運動直至停止．
【例 7】 在學習勢能知識時，小明同學猜想物體的重力勢能的大小可能與以下三個因素有關：①物體高度，②物體質量大小，③物體所處地理位置．為了證明自己的猜想，首先決定對因素①進行驗證．他把橡皮泥平鋪在水平面上，讓1個小球從不同高度自由下落，記錄結果如表所示：
實驗次數 球離橡皮泥高度/米 凹痕深度
1 O.2 很淺
2 0.4 比較淺
3 0.6 比較深
4 0.8 很深
（1）小明同學是依據　　　　 　　判斷重力勢能的大小的，這里用到的物理方法是　　　　　　（選填“類比”、“轉換”或“替代”） 法．
（2）小明同學四次實驗中的幾個凹痕　　　　　　（選填“在”或“不在”）同一位置．本實驗的結論是　　 　．
（3）若想對因素②進行驗證，你認為實驗中應控制相等的變量是　　　　　 ．
橡皮泥的凹陷程度
轉換
在
當小球的質量相同時，高度越高，重力勢能越大
物體的高度
動能和勢能
能量
物體能夠對外做功，表示這個物體具有能量
動能
定義：
影響因素：
勢能
重力勢能
彈性勢能
定義：
影響因素：
定義：物體由于彈性形變而具有的能量
質量（m)、速度(v)
質量(m)、高度(h)
溫故知新
物體由于運動而具有的能
物體由于被舉高而具有的能量
機械能
動能
勢能
重力勢能
彈性勢能
1.動能、勢能統稱為機械能。
2.物體具有機械能的總量等于動能、勢能兩種能量之和。
機械能的轉化
四
弓的彈性勢能哪里去了？
舉高的球釋放后，重力勢能減小，是不是能量消失了？
動能和勢能能夠相互轉化
彎弓射箭時，弓的彈性勢能轉化成箭的動能；自由下落的球，重力勢能轉化成動能。
活動3：研究動能與勢能的轉化
A.探究擺球的動能與勢能的轉化
如圖11-27所示，將小球拉到點A處，然后釋放。
仔細觀察小球擺動的情況。比較小球在點A、B
和中間的點C的勢能和動能的情況。
這個實驗說明：
物體具有的動能與勢能是可以 的。
重力勢能轉化為動能
動能轉化為重力勢能
相互轉化
活動3：研究動能與勢能的轉化
B.動能與勢能轉化的應用
1→2→3
男生的重力勢能轉化為動能
4→5→6
女生的動能轉化為重力勢能
小孩下落時：
重力勢能轉化為動能
小孩砸壓蹦蹦床，蹦蹦床發生形變時：
小孩的動能與重力勢能轉化為蹦蹦床彈性勢能
蹦蹦床逐漸恢復原狀，把小孩上彈時：
蹦蹦床的彈性勢能轉化為小孩的動能和重力勢能。
小孩被反彈起來后上升時：
動能轉化為重力勢能
B.動能與勢能轉化的應用
B.動能與勢能轉化的應用
從高處到低處時；
重力勢能轉化為動能
從低處到高處時；
動能轉化為重力勢能
　 在圖11-27所示的實驗中，我們看到，擺球每次上升達到的高度都比之前一次要低一點。這是因為存在空氣阻力的作用，使擺球每次上升的高度和最低點的速度都逐漸減小，這說明擺球的機械能減少了。
鐵鎖會打到鼻子嗎？？
風力發電
機械能與其他形式的能之間可以轉化嗎？
在水（風）力發電站，水（風）的機械能轉化為電能。
2.機械能守恒
當只有動能和勢能互相轉化時，機械能總量不變。
機械能 = 動能 + 勢能
勢能
動能
+
1.動能和勢能能夠相互轉化。
保持不變
小 結
3.有摩擦等阻力時，在動能與勢能的相互轉化中，機械能會減少。（機械能轉化為其他形式的能）
機械能及其轉化
機械能
動能、重力勢能和彈性勢能統稱為機械能
機械能及其轉化
機械能守恒
水能和風能的利用
水能發電
風能發電
隨堂練習
【例 1】 汽車沿盤山公路勻速向上行駛的過程中，汽車的（　　）
A．動能不變，勢能增加
B．動能增加，勢能減少
C．動能變小，勢能增加
D．動能不變，勢能不變
A
【例 2】 學校的體育課上，同學們在進行籃球訓練．運球過程中籃球由地面彈起后向上運動的過程中（若不計空氣阻力），下列說法中正確的是（　　）
A．籃球受支持力作用，動能增加
B．籃球動能不變，重力勢能增加
C．籃球只受重力作用，機械能減少
D．籃球重力勢能增加，動能減少
D
【例3】如圖，足球以初速度v沿著凹凸不平的草地從a運動到d，足球（　　）
A．在b、d兩點動能相等
B．從c到d的過程重力勢能減少
C．在b點的動能大于在d點的動能
D．在a、d兩點動能相等
C
【例 4】 蹦床比賽已被列入奧運會正式比賽項目，圖是小朋友玩蹦床的情景，對他們在上升和下落過程中機械能的變化，下列分析錯誤的是（忽略空氣阻力）（　 　）
A．小孩上升到最高點時的重力勢能最大
B．小孩在空中下落的過程中重力勢能轉
化為動能
C．小孩下落到最低點時的動能最大
D．小孩下落到最低點時蹦床的彈性勢能最大
C
【例 5】 如圖所示，人造衛星沿橢圓形軌道繞地球運行，下列說法正確的是( )
A．衛星在近地點時，動能最大，機械能最大
B．衛星在遠地點時，勢能最大，機械能最大
C．衛星從近地點向遠地點運行時，動能逐漸減小，勢能逐漸增大，機械能不變
D．衛星從遠地點向近地點運行時，動能逐漸減小，勢能逐漸增大，機械能不變
C
【例6】 如圖所示，將小球拉到A點處由靜止釋放，不計空氣阻力，小球將依次經過B、C、D點，并最終到達E點。A、E兩點的高度相同，C點為最低點，則下列說法中正確的是（　　）
A．小球在B點時，做圓周運動，所以受力平衡
B．小球在C點時，速度最大，所以受力平衡
C．小球在E點靜止的瞬間，受力平衡
D．從A點釋放后，小球擺動過程中受力均不平衡
D
【例 7】 “蹦極”是一種富有刺激性的勇敢者的運動項目．如圖所示，一端系住人的腰部、另一端系于跳臺的是一根彈性橡皮繩．當人下落至圖中Q點時，橡皮繩剛好被拉直．那么，在人越過Q點繼續向下的過程中，人的重力勢能變化情況是　　　　，人的動能變化情況是　　　　　　 ．
變小
先變大，后變小

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