【學習目標】
1．知道什么是能量以及能量的單位.
2．知道什么是動能、什么是重力勢能、彈性勢能
3．知道動能、重力勢能、彈性勢能與什么因素有關.
【學習重點】：在探究實驗中理解影響動能勢能的因素。
【學習難點】：用能量的初步知識理解分析簡單的實際問題。
【自主預習】
1．物體體能夠做功，表示這個物體具有能量。在物理學中，能的單位是焦耳，簡稱焦_，符號是_J。
2．物體由于運動而具有的能，叫做動能。物體動能的大小跟它的質(zhì)量和速度有關。質(zhì)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(zhì)量越大，它的動能也越大。
3．物體由于被被舉高_而具有的能量，叫做重力勢能。物體的重力勢能跟它的質(zhì)量和高度有關。對于高度相同的物體，質(zhì)量越大的勢能越大；對于質(zhì)量相同的物體，高度越高的勢能越大。
4．物體由于發(fā)生彈性形變而具有的能量叫做彈性勢能。重力勢能和彈性勢能統(tǒng)稱為勢能。
【合作探究】
探究一：能量
想一想：流動的水推動皮筏，流動的水對皮筏做了功；拉彎的弓把箭射出，拉彎的弓對箭做了功；山上滾下的巨石砸毀路面，滾下的巨石對路面做了功。
這些現(xiàn)象中， 流動的水、拉彎的弓、山上滾下的巨石有個共同點，都能對其他物體做功，我們說，他們具有具有對外做功的本領，具有能量。
1．定義：物體能夠?qū)ν庾龉?，表示這個物體具有能量，簡稱為“能”。
2．物體能夠做的功越多，表示這個物體能量越大。
3．物理意義：能量是表示物體做功本領大小的物理量。
4．單位：焦耳，簡稱焦，符號J。
探究二：動能
呼嘯的海浪有時會沖壞海堤、推到房子；彈出去的玻璃球能把靜止的球彈的遠遠的……這些現(xiàn)象說明了運動的物體有對其他物體做功的能力，也就是說運動的物體具有能量。

湍急的流水能推動水車 風吹動船帆使船航行 飛行的子彈能穿透蘋果
對水車做功，具有能量 流動的空氣具有能量 對蘋果做功，具有能量
1．定義：物體由于運動而具有的能。一切運動的物體都具有動能。
問題： 小鳥和飛機迎面相撞時，能量大到足以擊落飛機，那么物體的動能大小跟哪些因素有關呢？
猜想：汽車速度越大，出事故時破壞就越嚴重；一輛汽車以同一速度運動，重載比空載時出事故更嚴重，因此動能的大小可能與物體的速度、質(zhì)量等因素有關。
實驗探究 物體動能的大小跟那些因素有關
實驗方法：
（1）控制變量法：
= 1 \* GB3 ①質(zhì)量一定，動能大小與速度的關系； = 2 \* GB3 ②質(zhì)量一定，動能大小與質(zhì)量的關系
（2）轉(zhuǎn)化法：
小球動能的大小不能直接顯示,可以通過木塊被撞擊后移動距離的遠近來反映,木塊被推得越遠,說明鋼球?qū)δ緣K做的功越多,鋼球的動能越大 。
實驗器材：質(zhì)量不同的鋼球、表面光滑的斜面、木塊。
實驗步驟：
（1）當探究動能大小與速度的關系時，控制質(zhì)量一定，改變速度大小。將同一個小球，從不同高度由靜止自由釋放，到達水平面時速度不同，動能不同。
（2）探究動能大小與質(zhì)量的關系時，控制速度大小一定，改變質(zhì)量。將質(zhì)量不同的鋼球從光滑斜面的同一高度由靜止自由釋放，下滑到水平面時速度相同。
從同一高度滾下是為保證小球到達平面的速度一樣。
實驗結(jié)論：物體動能的大小跟速度和質(zhì)量有關。質(zhì)量相同的物體，速度越大，它的動能越大。運動速度相同的物體，質(zhì)量越大，它的動能也越大。
交流討論：將質(zhì)量不同小球從同一斜面不同高度由靜止釋放，不能探究速度大小跟動能大小的關系，原因是沒有控制物體質(zhì)量相同；也不能探究質(zhì)量大小跟動能大小的關系，原因是沒有控制速度大小相同。
想想議議：
用物理學的術(shù)語解釋，為什么要對機動車的行駛速度進行限制？為什么在同樣的道路上，不同車型的限制車速不同？
分析：機動車的行駛速度越大,動能就越大,越不容易剎車,所以要對車輛的速度加以限制,以免發(fā)生交通事故.
不同車型的車, 速度相同,質(zhì)量越大,動能越大,越不容易剎車,所以大型客車的限制速度比小型客車更小.
觀察思考
物體的質(zhì)量和它的速度都能影響物體的動能。請你研究小資料的數(shù)據(jù)，能不能看出：質(zhì)量和速度相比，哪個對物體動能的影響更大？
一些物體的動能
分析：對比行走的牛和飛行的子彈的動能，可見：物體的速度對動能的影響更大。
探究三：重力勢能
1.重力勢能：物體由于位置較高而具有的能量叫做重力勢能．

水滴石穿，表明位于 舉高的重錘能具有重力 從高空落下的隕石把地面砸出
高處的水具有能量。 勢能，把木樁打入地下 大坑.表明高處的隕石具有能量
問題：物體具有的重力勢能的多少跟什么因素有關呢？
猜想：重力勢能的大小跟物體被舉高度和物體質(zhì)量有關
探究方法：控制變量法 ； 對比法； 轉(zhuǎn)換法：通過小桌陷入沙子的深度來反映重力勢能的大小。
實驗器材：質(zhì)量不同的物體、沙子、小桌、刻度尺。
實驗步驟：
如圖所示：
（1）探究重力勢能大小與質(zhì)量的關系時，控制物體的高度一定，使用質(zhì)量不同的物體。
（2）探究重力勢能大小與高度的關系時，控制物體質(zhì)量一定，就選擇同一個物體，改變高度。
量出桌子腿陷入沙中的深度,來比較重物重力勢能的大小。
實驗結(jié)論：重力勢能大小與質(zhì)量和高度有關。在質(zhì)量一定時，高度越高，重力勢能越大；在高度一定時，質(zhì)量越大，重力勢能越大。
交流討論：將質(zhì)量不同砝碼從不同高度由靜止釋放，不能探究質(zhì)量大小跟重力勢能大小的關系，原因是沒有控制高度相同；也不能探究高度跟重力勢能大小的關系，原因是沒有控制質(zhì)量相同。
探究四：彈性勢能
1．定義：物體由于彈性形變而具有的能量。
2．探究影響彈性勢能大小的因素
影響彈性勢能大小的主要因素是彈性形變的大小、自身材料性質(zhì)。在自身材料性質(zhì)一定時，物體的彈性形變的大小越大，彈性勢能就越大。

拉彎的弓具有彈性勢能 發(fā)生形變的網(wǎng)球拍具有彈性勢能 壓彎的跳板具有彈性勢能
一切發(fā)生彈性形變的物體都具有彈性勢能。
彈性勢能的大小與物體的彈性以及形變的程度有關；同一物體，彈性形變越大，彈性勢能越大。

弓的形變越大,箭射得越遠, 彈簧壓縮程度越大, 砝碼被彈起得越高.
弓具有的彈性勢能越大. 彈簧具有的彈性勢能越大.
3.勢能：重力勢能和彈性勢能統(tǒng)稱為勢能．
【精講點撥】
1．物體能夠?qū)ν庾龉Γǖ灰欢ㄗ龉Γ?，表示這個物體具有能量，簡稱能。
2．動能：物體由于運動而具有的能叫做動能。
3．質(zhì)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(zhì)量越大，它的動能也越大。
4．重力勢能和彈性勢能統(tǒng)稱為勢能。
①重力勢能：物體由于被舉高而具有的能量，叫做重力勢能。物體被舉得越高，質(zhì)量越大，具有的重力勢能也越大。
②彈性勢能：物體由于彈性形變而具有的能量叫做彈性勢能。物體的彈性形變越大，具有的彈性勢能越大。
【歸納整理】

【當堂練習】
1.（2020福建）疫情期間，某快遞公司用無人機進行無接觸配送包裹。無人機攜帶包裹勻速上升時，包裹的（ ）
A．動能減少，重力勢能增加 B．動能不變，重力勢能增加
C．動能不變，重力勢能不變 D．動能增加，重力勢能減少
【答案】B
【解析】無人機攜帶包裏勻速上升時，包裏的質(zhì)量不變，速度不變，動能不變，高度增加，重力勢能增加。故選B。
2.（2020 臨沂）2019年10月27日7時35分，臨沂國際馬拉松賽鳴槍開賽。本次賽事使用無人機（如圖）進行了航拍，無人機勻速下降的過程中（ ）。
A．失去了慣性B．重力不做功C．動能減小D．機械能減小
【答案】D。
【解析】A、任何物體都有慣性，無人機勻速下降的過程中具有慣性，故A錯誤；
B、無人機勻速下降的過程中，在重力方向上通過了距離，所以重力做了功，故B錯誤；
CD、無人機勻速下降的過程中，質(zhì)量不變，速度不變，動能不變；高度越來越小，重力勢能越來越??；所以機械能減小，故C錯誤，D正確。故選：D。
3.（2020樂山）2020年6月17日15時19分，我國在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心用長征二號丁運載火箭，成功將高分九號03星送入預定軌道，發(fā)射獲得圓滿成功。在運載火箭加速升空的過程中，下列說法正確的是（ ）
A．動能增大，勢能減小B．動能不變，勢能增大
C．動能增大，勢能增大D．動能減小，勢能增大
【答案】C
【解析】火箭加速升空時，質(zhì)量不變，速度增大，動能增大；高度增大，重力勢能增大。故選C。
4.（2020 天津）2020年6月23日，我國北斗三號全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)最后一顆組網(wǎng)衛(wèi)星發(fā)射成功?若某衛(wèi)星沿橢圓軌道從遠地點向近地點運動時速度增大了，由此可知其動能（ ）
A．減小 B．增大 C．不變 D．消失
【答案】B
【解析】衛(wèi)星沿橢圓軌道從遠地點向近地點運動時，高度減小重力勢能減小，速度增大，動能增大，總的機械能不變。故選B。
5.（2020 湘西）在常吉高速某段平直路面上勻速行駛的小汽車，其動能大小的情況是（ ）
A．一直變大 B．一直變小 C．先變大后變小 D．始終不變
【答案】D
【解析】影響動能大小的因素：質(zhì)量和速度，質(zhì)量越大，速度越大，動能越大。在常吉高速某段平直路面上勻速行駛的小汽車，速度不變，質(zhì)量不變，動能不變。故選：D。
6.（2020泰州）在水平地面上鋪一張紙，將一只皮球表面涂黑，使其先后從高處下落，在紙上留下黑色圓斑A、B。如圖所示。關于皮球兩次下落形成圓斑的過程，下列說法正確的是（ ）
A．皮球?qū)埖淖畲髩毫ο嗟? B．皮球剛到達紙面時的速度相等
C．皮球剛到達紙面時的動能相等 D．皮球獲得的最大彈性勢能不等
【答案】D
【解析】A．由圖可知，黑色圓斑B比較大，而力的大小影響力的作用效果，力越大作用效果越明顯形變量越大，可知從B處落下的皮球?qū)埖淖畲髩毫^大，故A錯誤；
BCD．皮球從不同的高度落下時，高度減小，速度變大，重力勢能轉(zhuǎn)化為動能；在紙上留下黑色圓斑A、B，留下圓斑說明皮球下落到紙面上時發(fā)生了彈性形變，此過程是動能轉(zhuǎn)化為彈性勢能，由圖中兩個圓斑大小可看出，圓斑大的（B）皮球轉(zhuǎn)化的彈性勢能較大，說明它原來所具有的重力勢能大，即B所處的高度較高；可知從B處落下的皮球剛到達紙面時的速度較大，此時動能也較大，故BC錯誤；D正確。故選D。
7.（2020大連）體育課上，同學們進行投擲鉛球的練習。鉛球在空中下落時，鉛球的（ ）
A．重力勢能變大，速度變小B．重力勢能變小，速度變小
C．重力勢能變大，速度變大D．重力勢能變小，速度變大
【答案】D
【解析】鉛球在空中下落時，其高度降低、速度不斷增大，所以它的重力勢能減小，動能增大，重力勢能不斷向動能轉(zhuǎn)化。故選D。
8.（2020牡丹江）現(xiàn)代農(nóng)業(yè)利用噴藥無人機噴灑農(nóng)藥，安全又高效。如圖所示，噴藥無人機在農(nóng)田上方沿水平方向勻速飛行，同時均勻噴灑農(nóng)藥。此過程中，噴藥無人機的（ ）
A．升力大于重力
B．空氣阻力和重力是一對平衡力
C．動能減小、重力勢能減小
D．動能不變、重力勢能減小
【答案】C
【解析】A．噴藥無人機在農(nóng)田上方沿水平方向勻速飛行，在豎直方向受力平衡，即升力等于重力，故A不符合題意；
B．空氣阻力和重力不在同一條直線上，不是一對平衡力，故B不符合題意；
CD．噴藥無人機在農(nóng)田上方沿水平方向勻速飛行，同時均勻噴灑農(nóng)藥時，重量變小，速度不變、高度不變，故動能與重力勢能都將減小，故C符合題意、D不符合題意。故選C。
9.（2020黃石）如圖，彈簧下端懸掛一個實心小球，用手托住小球，小球靜止在A點，此時彈簧處于自然長度。釋放小球，小球向下運動到最低點B（不超過彈簧彈性限度），小球從A點運動到B點的過程中，下列說法正確的是（ ）
A
B
A．小球的重力勢能--直在減少，動能一直在增加
B．小球減少的重力勢能全部轉(zhuǎn)化為動能
C．彈簧的彈性勢能不斷增大
D．小球運動到B點時，重力勢能最小，動能最大
【答案】C
【解析】A．小球高度下降，故小球的重力勢能一直減小，小球受重力和彈力作用，在開始階段時，重力大于彈力物體將一直加速，當彈力等于重力后物體開始減速，故小球的動能先增大后減小，故A錯誤；
B．彈簧的形變量增大，小球減少的重力勢能轉(zhuǎn)化為動能和彈簧的彈性勢能，故B錯誤；
C．彈簧的形變量一直增大，彈簧的彈性勢能不斷增大，故C正確；
D．小球運動到B點時，高度最小，重力勢能最小，速度為0，動能為0，故D錯誤。故選C。
10.（2020株洲）今年的十三屆全國人大三次會議表決通過了《中華人民共和國民法典》，其中把“高空墜物”納入了違法行為，使受害者能依法追責。高空墜物過程中，下墜的物體（ ）
A．動能增大 B．動能減小 C．勢能增大 D．勢能不變
【答案】A
【解析】高空墜物過程中，下墜的物體高度減小，
11.（2020襄陽）在練習立定跳遠時，當你雙腳離開地面后，由于______你仍然要繼續(xù)向前運動；在上升的過程中，你所具有的動能將逐漸______（選填“增加”“減小”或“不變”）。
【答案】 (1). 慣性 (2). 減小
【解析】[1]立定跳遠時，當你雙腳離開地面后，由于慣性，在空中仍然保持向前的運動狀態(tài)。
[2]在上升的過程中，質(zhì)量不變，速度減小，動能將減小。
12.（2020紹興）2020年5月5日，我國自主研發(fā)的長征5號B型運載火箭圓滿完成發(fā)射任務，圖為起飛階段加速上升的火箭，該過程中，內(nèi)部的新型返回艙的動能__________（選填“增大”、“減小”或“不變”），火箭整體的機械能__________（選填“增大”、“減小”或“不變”）。
【答案】 (1). 增大 (2). 增大
【解析】[1][2]火箭加速上升時，內(nèi)部的新型返回艙的速度變大，動能變大；高度增大，重力勢能增大，火箭整體的機械能增大。
13.（2020無錫）用“模擬打樁”來探究物體重力勢能的大小與哪些因素有關，物體的質(zhì)量m1＝m2＜m3，實驗時，讓物體從木樁正上方的某一高度處自由下落，將木樁打入沙中，三次實驗木樁進入沙中的深度如圖所示，木樁進入沙中的深度越深，則物體對木樁做的功越______，比較a、b可知：物體重力勢能的大小與物體的______有關；比較______可知：物體重力勢能的大小與物體的質(zhì)量有關。
【答案】 (1). 多 (2). 高度 (3). a、c
【解析】（1）物體下落過程中，物體的重力勢能轉(zhuǎn)化為動能，物體的重力勢能就越大，對木樁做功越多，木樁陷入沙坑越深，所以我們可以通過木樁陷入沙坑的深度觀察來判斷重力勢能的大小，這用到了轉(zhuǎn)換法；
（2）由a、b兩圖可知，物體的質(zhì)量m1＝m2，從不同高度落下，落下的位置越高，木樁被打得越深，物體的重力勢能越大，說明重力勢能與高度有關；
比較a、c兩圖可知，物體的質(zhì)量m1＜m3，物體從同一高度落下，質(zhì)量越大，木樁被打得越深，說明重力勢能與質(zhì)量有關。故答案為：多；高度；a、c。
14.（2020泰安）如圖所示是 “探究物體的動能跟哪些因素有關”的實驗裝置示意圖，讓小球A從斜面上某點滾下，撞擊在水平面上的木塊B，木塊B移動一段距離。
（1）該實驗中所探究物體的動能是指______（選填“小球A”或“木塊B”）的動能。
（2）實驗表明，讓小球A分別從斜槽不同高度由靜止?jié)L下，高度越大，速度越______，木塊B被撞得越遠?？傻媒Y(jié)論：質(zhì)量相同時，小球的速度越______，動能越大。
（3）若要研究物體動能與質(zhì)量的關系，應讓不同質(zhì)量的小球A從斜面______高度由靜止?jié)L下，觀察比較木塊B被撞移動的距離。
【答案】 (1). 小球A (2). 大 (3). 大 (4). 同一
【解析】(1)[1]該實驗研究的是小球A動能的大小與速度和質(zhì)量的關系。
(2)[2][3]同一小球從不同的高度滾下，位置高的滾到斜面底端的速度較大，把木塊推得越遠，說明小球做功多，動能大，說明了物體的動能與物體的速度有關，由此得出結(jié)論：在質(zhì)量一定時，小球的速度越大，動能就越大。
(3)[4]要研究物體動能與質(zhì)量的關系，根據(jù)控制變量法可知，控制小球到達水平面的速度相同，讓不同質(zhì)量的小球A從斜面同一高度由靜止?jié)L下，觀察比較木塊B被撞移動的距離。
【課后反思】本節(jié)課學習中，你有哪些收獲，還有哪些不足，有什么體會。
物體
動能/J
物體
動能/J
拋出去的籃球
約30
跑百米的運動員
約3×103
行走的牛
約60
飛行的步槍子彈
約5×103
從10 m高處落下的磚塊
約2.5×103
行駛的小轎車
約2×105

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11.3 動能和勢能

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