【学习要求】

1.知道动能、势能和机械能.

2.通过实验，了解动能和势能的相互转化.

3.能举例说明机械能和其他形式能量的相互转化.

【知识网络】

【知识要点】

1.能

一个物体如果能够对另一个物体做功（也就是具有做功的本领），这个物体就具有能（或能量）.物体能做多少功，就说它具有多少能.能的单位和功的单位相同，在国际单位制中，能的单位也是焦（J）.

2.动能和势能

3.机械能

动能和势能统称为机械能.

4.机械能的转化与守恒

物体的动能和势能是可以相互转化的，且这种转化必须通过做功的过程来完成.如果没有摩擦等阻力，那么在动能和势能的相互转化中，机械能的总量保持不变.

【典型例题】

例1　关于能的概念，下列说法中正确的是（　　）.

A.一个物体做了功，说明这个物体具有能

B.一个物体已做过的功越多，说明这个物体具有的能越多

C.一个物体能够做功，就说这个物体具有能

D.用线悬挂着的小球，没有做功，所以没有能

点拨　物体是否具有能，不是看物体是否“做了”功，而是看物体“能不能做”功，“具有不具有”做功的本领.

例2　下列物体具有哪种形式的机械能：

（1）正在上坡的自行车，具有______________.

（2）被拦河坝拦住的静止的河水具有______________.

（3）射箭运动员拉开的弓具有______________.

点拨　用生活中的事例认识能，有利于激发学生学习物理的兴趣，体现从生活走向物理的理念.分析物体具有什么形式的机械能，关键是看物体有无速度，有无高度，有无形状改变，具备哪个因素，就可判断出具有哪种能.

例3　一个同学把乒乓球从1m高处自然放手，反弹后不能上升到高于1m的地方.

（1）这是不是违反了机械能转化和守恒规律？为什么？

（2）若要使乒乓球反弹的高度超过1m，你该怎么办？

点拨　机械能的转化和守恒是在没有摩擦等阻力的条件下才成立的.

图　6-31

例4　如图6-31所示，让钢球从斜面上由静止滚下，碰到一个木块上，能将木块推出一段距离.放在同一水平面上相同位置的木块，被推得越远，表示钢球的动能越大.现将质量不同的钢球从同一高度滚下，看哪次木块被推得远.回答以下问题：

（1）设计本实验的目的是研究_________________________________________________.

（2）让不同的钢球从同一高度滚下是为了_____________________________________.

（3）此实验得出的结论是：__________________________________________________.

（4）下表中给出了一头牛慢步行走和一名普通中学生百米赛跑的一些数据.

分析数据可以看出，对物体动能大小影响较大的因素是：________________________.

你这样判断的依据是：______________________________________________________.

点拨　试题将一个重要的知识点放在一定的探究实验基础上，且对模型作了简化处理，设置了台阶，这就为问题的回答起到了铺垫作用，符合学生的认知水平状况.另一方面要求学生能根据有关物理表格数据进行分析，得出结论，考查了探究的过程与方法，体现了新课程的理念.

【例题解析】

例1：根据题意，答案为C.

例2：（1）动能和重力势能.（2）重力势能.（3）弹性势能.

例3：（1）不违反机械能转化和守恒规律.由于存在空气阻力，乒乓球在运动过程中要克服空气阻力做功，机械能要损失.（2）可以用力向下掷，也可以用力向上抛.

例4：（1）动能与质量的关系.（2）使钢球到达斜面底端时的速度大小相同.（3）速度相同时，质量越大，动能越大.（4）速度.人的质量约是牛的，而速度约是牛的12倍，此时动能约是牛的12倍，所以速度对物体动能的影响较大.

自我评估

一、填空题

1.一个物体能够做功，我们就说这个物体具有___________，物体由于运动而具有的能叫________能.它的大小与物体的质量和__________有关；物体由于被举高而具有的能叫________能，它的大小与物体的________和高度有关；拉弯的弓因为发生了________而能够做功，所以它具有________能.(www.daowen.com)

2.许多同学都很喜欢设计和参加“多米诺骨牌效应”活动（按一定距离排列的骨牌，碰倒第一块骨牌后，其他所有骨牌会依次倒下），其中的物理原理是：骨牌倒下时，_____________能转化为__________能，这部分能量就转移给下一张骨牌，下一张骨牌倒下时具有的能量更大，骨牌被推倒的速度越来越大.

3.在“探究动能大小与质量关系”的两次实验中，小球从同一高度由静止开始释放时的场境如图6-32所示，木板固定在水平面上，该实验是通过比较木块在木板上滑行的__________来比较小球动能大小的，图中错误的操作是：______________________________.改正后进行实验，发现木块会从木板右侧滑出，则可以通过__________（选填“增大”或“减小”）木块的质量来加以改进.

图6-32

二、选择题

图　6-33

4.如图6-33所示，空中加油机正在给歼10战斗机加油.加油过程中，若战斗机的高度和速度不变，则战斗机的（　　）.

A.动能增加，势能减小，机械能不变

B.动能不变，势能不变，机械能不变

C.动能减小，势能不变，机械能减小

D.动能增加，势能增加，机械能增加

图　6-34

5.一个小球从A点由静止开始下落，速度越来越大，相继经过B、C两点，如图6-34所示.若A、B两点间的距离等于B、C两点间的距离，则下列说法中错误的是（　　）.

A.小球在下落过程中动能不变

B.小球在C点的重力势能小于在B点的重力势能

C.小球所受的重力在AB段做的功等于在BC段做的功

D.小球所受的重力在AB段做功的功率小于在BC段做功的功率

6.在排球比赛中，小明把排球竖直向上抛出，排球在运动中动能E随时间t变化的图像（图6-35）最接近的是（　　）.

图　6-35

7.下列现象中，物体动能和势能都发生变化的是（　　）.

A.跳伞运动员在空中匀速下降　　B.空中加速下落的冰雹

C.匀速上坡的汽车　　D.在水平轨道上加速行驶的汽车

图　6-36

8.如图6-36所示，将摆球从A点静止释放，摆球在A、C两点间来回摆动，B为最低点，不计空气阻力，下列说法正确的是（　　）.

A.从A点到B点，摆球的动能增大，机械能增大

B.从B点到C点，摆球的动能减小，机械能减小

C.摆球在摆动过程中所经各点的机械能均相等

D.摆球在B点的机械能最大，在A、C两点的机械能最小

三、实验题

9.在学习重力势能知识时，小明同学猜想物体重力势能的大小可能与以下两个因素有关：A.物体的高度；B.物体的质量.为了证明自己的猜想，他把橡皮泥平铺在水平面上，让同一小球从不同高度自由下落，结果记录在表格中.

（1）由记录的数据可以得到的实验结论是：____________________________________.

（2）若想对另一个因素进行验证，你认为小明应该怎么做？

_____________________________________________________________________.

图　6-37

10.滚摆从图6-37中的位置1静止释放，下降经过位置2，继续下降，再上升到达最高点位置3.这三个位置：滚摆重力势能最大的是位置______，动能为零的是位置　_______，机械能最大的是位置_______.（填写位置序号）

11.在某次探究活动中，小明对老师给出的“小球在光滑斜面上由静止释放时，所处高度越高，到达斜面底端的速度越大，而与小球质量无关”这一结论产生了质疑.他对小球从同一光滑斜面上自由滚到底端时的速度与哪些因素有关作了以下两个猜想：

猜想一：可能与小球在光滑斜面上的高度无关.

猜想二：可能与小球的质量有关.

他选择了某些实验器材，进行了如下实验，图6-38中A、B、C分别表示小钢球在第0.1s末、第0.2s末、第0.3s末时的位置，小钢球1、2、3的质量关系为m1＜m2=m3.

图　6-38

（1）实验一是为了验证猜想________（选填“一”或“二”），通过该实验他得到的结论是：小球从同一光滑斜面上自由滚到底端时的速度与小球的质量________（选填“有关”或“无关”）.

（2）实验二中小球2和3在同一光滑斜面的不同高度处同时由静止释放，到达底端时的速度分别为v2、v3，请判断v2__________（选填“＞”“=”或“＜”）v3.

（3）在完成了以上探究后，小明借助两个相同的木块继续进行“探究动能的大小与速度大小的关系”的实验三，在实验中，小明是通过比较_____________________来比较两球动能的大小的.根据实验的结果，他得出了“速度越大，动能越大”的结论，你认为他的结论是否可靠？________（选填“可靠”或“不可靠”）.原因是：________________________________.