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2022华师大版九上科学5.4机械能(1)学案
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[学习目标]:
1、建立能量的初步概念;
2、理解动能、重力势能的概念及影响它们大小的因素;
3、能用实例说明物体的动能、重力势能、弹性势能;
4、知道机械能及其单位。
一、知识点梳理:
知识点1、 动能
1. 动能:物体由于____________ 而具有的能量叫做动能。
2、决定动能大小的因素,一是物体的____________;二是物体运动的____________。
知识点2、势能
1、势能包括 和 ;
2、重力势能:因被 而能够做功的物体所具有的能量叫做重力势能,
3、决定重力势能大小的因素,一是物体的____________ ,二是物体所处的 。
4、弹性势能是当弹性物体被____________ 、____________或____________ 发生弹性形变时所具有的能量,弹性势能的大小与物体的____________有关。
5、研究重力势能大小与什么因素有关的实验:
(1)1把小方凳正放在细砂上,用手压凳面,压力越 ,铁钉陷入细砂越 ,说明手对它做的功越 。 这时所用的研究方法是 法;
(2)把小方凳放在细砂上,在凳面正上方分别从不同高度释放相同质量的砂袋,观察并比较铁钉下陷的深度。你的发现是 ;说明: ;这里还用到的研究方法是 法;
(3)把小方凳放在细砂上,在它的正上方从同一高度分别释放不同质量的大、小砂袋,观察并比较铁钉下陷的深度。你的发现是 ,说明: ;
6、动能和势能统称为 。因为有能的物体就能做功,能的单位与功相同,都是 。
二、例题讲解:
例题1、关于物体的动能,下列说法正确的是( )
A.质量大的物体动能一定大 B.速度大的物体动能一定大
C.质量相等的物体,举得越高的动能越大 D.质量相等的物体,速度大的动能大
例题2、下列说法正确的是( )
A. 能够做功的物体一定具有能 B. 静止的物体不具有能
C. 具有能的物体一定在做功 D. 没有做功的物体不具有能
例题3、质量相等、半径相同的铅球、铁球和铝球,放在同一水平桌面上,它们具有的势能是( ).
A. 铅球最大 B. 铁球最大 C. 铝球最大 D. 一样大
例题4、抽水蓄能电站开建,其工作原理如图所示。用电低谷时(如深夜),电站利用电网多余电能把水从下水库抽到上水库中储存起来;用电高峰时,再利用上水库中的水发电。
(1)蓄能时,水被抽到上水库,此过程是将电能转化为水的 能。
(2)抽水蓄能电站选址时,不仅要考虑当地水资源丰富,同时还考虑到当地地势较陡,这样建成的电站上、下水库的高度差比较 ,有利于蓄能与发电。
(例题4图) (例题5图)
例题5、小明用图示装置探究“动能大小与速度的关系”.下列说法正确的是( )
A. 改变小车质量多次进行试验 B. 实验中要尽量保持水平面光滑
C. 让同一小车从同一高处由静止开始下滑 D. 用木块移动的距离来比较小车动能的大小
例题6、将普通塑料水管进行改装,能做多个实验。将塑料水管①侧面开口并标上刻度,再将塑料水管②在侧面不同高度开两个大小合适的口。
(1)将两根塑料管按图甲连接,选合适的滑块放入管①,将一钢球从管②的口放入后,静止释放。观察并记录 。取出钢球,将滑块移回原位,将钢球从另一个口放入,重复实验。该实验可验证动能大小与 的关系。
(2)将两根塑料管按图乙连接,验证“重力势能大小与质量的关系”。请你写出实验步骤。
三、随堂练习:
1、下列物体具有动能的是( )
A. 静止不动的课桌 B. 挂在树上的椰子 C. 拉长了的橡皮筋 D. 正在行驶的汽车
2、据报道,一辆横穿铁路的小汽车,因故障而停在轨道上,此时从远处驶来一列火车,尽管司机及时采取紧急制动措施,但是缓慢行驶的火车还是将小汽车撞“飞”了。这是因为火车的( )
A. 动能很大 B. 速度很大 C. 势能很大 D. 质量很大
3、下列物体中不具有弹性势能的是( )
A. 被压紧的弹簧 B. 被撑杆跳运动员压弯的撑杆
C. 从拉弯的弓中射出的箭 D. 发生形变的蹦床
4、下列说法中正确的是 ( )
A.速度快的汽车,它的动能一定大
B. 两个物体,其中高度高的那个物体重力势能大
C. 放在桌上的弹簧一定具有弹性势能
D. 在平直公路上匀速行驶的汽车,它的动能没有发生变化
5、为强化消防救援能力,战士们每天都要进行刻苦训练。如图所示是战士爬杆训练的场景,战士在匀速直线向上爬升的过程中( )
A. 他的重力势能会逐渐减小 B. 他受到的摩擦力方向向下
C. 他的动能大小保持不变 D. 他受到的重力在做功
(第5题图) (第6题图) (第7题图)
6、如图所示,一个小球从光滑斜面的顶端自由下滑经过A点到达斜面底端,如果小球经过A点时具有的重力势能为50焦,若不计空气阻力,以下说法不正确的是( )
A.小球到达底端时动能大于50焦
B.小球从顶端到达底端的过程中,重力势能转化为动能
C.小球到达底端时的机械能大于经过A点时的机械能
D.小球到达底端时的机械能等于经过A点时的机械能
7、如图所示,在“探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验中,让同一钢球A从斜面上不同的高度由静止滚下,撞到同一木块B上。实验中,通过观察 来判断钢球动能的大小;本实验用到的科学研究方法是 (说出一种即可)。
四、课后巩固:
1、关于能的概念,下列说法中正确的是( )
A. 一个物体能够做功,我们就说这个物体具有能
B. 一个物体被站立的人举在手中,人不松手,物体不能做功,所以物体没有能
C. 一个物体做了功,说明这个物体没有能
D. 物体已做的功越多,说明物体具有的能越多
2、从飞机上空投下的救灾物资在下落过程中,逐渐减小的物理量是( )
A. 重力势能 B. 动能 C. 重力 D. 质量
3、 在下列情况中,物体既具有动能又具有势能的是( )
A.海面上航行的轮船 B.空中飞行的子弹
C.吊在天花板上的电灯 D.拉长的橡皮条
4、将一支内有弹簧的圆珠笔向下按压(如图),放手后笔会向上弹起一定高度。下列关于该过程中能量变化的叙述,其中正确的是( )
A.向下按笔的过程中,弹簧的弹性势能减小 B.向下按笔的过程中,笔的重力势能增大
C.笔向上弹起的过程中,笔的重力势能增大 D.笔向上弹起的过程中,弹簧的弹性势能增大
(第4题图) (第5题图)
5、跳远运动的几个阶段如图所示,则运动员( )
A.在助跑阶段,动能保持不变 B.在起跳时,机械能最小
C.在最高点时,动能最大 D.从起跳到最高点,部分动能转化为重力势能
6、如下图所示,把不同的实心小铁球放在相同的实验装置的斜面上自由滚下,撞击静止于水平面上的小木块上进行实验。在下列几种情况中,能说明物体的动能与物体的质量有关的是( )
A.甲、乙 B.甲、丙 C.乙、丙 D.丙、丁
7、在探究“物体的动能跟哪些因素有关”的实验中,让质量不同的钢球从斜面的同一高度由静止释放,撞击同一木块,比较木块运动的远近,如图所示。下列对该实验的说法中,正确的是( )
A. 该实验是研究动能的大小与高度的关系 B. 该实验是研究动能的大小与质量的关系
C. 该实验是研究动能的大小与速度的关系 D. 该实验是研究动能的大小与距离的关系
(第4题图) (第5题图)
8、如图所示,物块在光滑斜面上由静止开始下滑,依次经过a、b两个点,不计空气阻力,比较物块在a、b两点的能量。下列说法正确的是( )
A. 物块在a点动能大 B. 物块在b点动能大
C. 物块在b点重力势能大 D. 物块在a、b两点的重力势能一样大
9、如图所示为运动员投掷铅球的过程示意图,铅球在空中运动过程中动能Ek随时间t变化的曲线最接近( )
10、下列说法正确的是( )
A.静止的物体,一定不具有能量
B.速度大的物体,具有的动能一定大
C.放在高处的物体具有的势能一定比放在低处的物体具有的势能大
D.被举高的物体,一定具有能
11、如图所示,是探究“动能的大小与什么因素有关?”实验的示意图。小球从a处滚下,在c处与小木块碰撞,并与小木块共同运动到d处停下。下面的一些判断正确的是( )
A.从a到b,小球的势能不变,动能增大
B.从b到c,小球的势能增大,动能增大
C.到达c处,小球的势能最小,动能最大
D.到达d处,小球的动能为零,小木块的动能最大
12、为了更好地保证交通安全,某市交警严查开车打电话、车窗抛物等行为。如果汽车以36 km/h的速度匀速行驶,驾驶员开车时看一眼手机需要3 s,在这段时间内,汽车相当于在无人驾驶状态下行驶________m,容易发生交通事故,从行驶的汽车内向外抛杂物,不但污染环境,还可能由于物体速度较大而具有较大的________能,可能砸伤人,这些都是十分危险的行为。
13、为探究影响重力势能的大小的因素,小金利用带有四个铁钉的小方桌、沙箱及质量不同的重物设计并进行了如图甲所示的实验。
(1)要探究重力势能的大小与高度的关系应选择哪两个图进行比较?____________。
(2)小金为了探究“重力势能大小与物体质量是否有关”,选择了b和c进行实验,老师说她的选择是错误的,请你分析原因:_______________________________________________ 。
(3)本实验中,主要采用的科学研究方法是转换法和____________ 。
(4)图甲a中的重物被手释放由静止下落到接触小方桌的过程中,下落高度与时间的关系如图乙所示。在如图丙所示的四个选项中,描述重力对重物做功大小与下落时间关系最接近正确的是____________。
14、在探究“物体动能的大小与哪些因素有关”的实验中,小丽同学设计了如图所示的甲、乙、丙三次实验。让铁球从同一斜面上某处由静止开始向下运动,然后与放在水平面上的纸盒相碰,铁球与纸盒在水平面上共同移动一段距离后静止。
(1)要探究动能大小与物体质量的关系应选用___________两次实验;实验中应保证___________ 相同,为了达到这一目的所采取的具体操作方法是_______________________________ 。
(2)选用甲、丙两次实验可以得出的结论是____________________________________ 。
(3)该实验是通过观察________________________来比较铁球动能的大小,从而得出结论的。下面的四个实例中也采用这种研究方法的是____________。
A. 认识电压时,我们可以用水压来类比
B. 用磁感线来描述磁场
C. 探究影响电磁铁的磁性的因素,通过电磁铁吸引大头针数量的多少来判断电磁铁磁性强弱
D. 保持电阻不变,改变电阻两端电压,探究电流与电压的关系
(4)若水平面绝对光滑,铁球将做____________ 运动。
参考答案:
一、知识点梳理:
知识点1、
1、运动 2、质量 运动速度
知识点2、
1、重力势能 弹性势能 2、被举高 3、 质量 所处高度
4、压缩、拉伸或弯曲 形变程度
5、(1)大(小) 深(浅) 大(小) 转换
(2)同一个砂袋,从越高的地方下落时,砂子凹陷的深度越深; 物体的重力势能大小与其所处的高度有关,质量相同时,物体所处的高度越高,具有的重力势能越大; 控制变量
(3)质量不同的大小两个砂袋,从相同高度下落时,质量较大的砂袋使砂子凹陷的深度越深; 物体的重力势能大小与其质量大小有关,高度相同时,质量越大的物体所具有的重力势能越大;
6、机械能 焦耳
二、例题讲解:
例题1、D
解析:A、质量大的物体,速度的大小无法确定,动能大小也无法确定,故A错误;B、速度大的物体,质量的大小无法确定,动能大小也无法确定,故B错误;C、质量相等的物体,举得越高的重力势能越大,故C错误;D、质量相等的物体,速度大的动能大,故D正确。
例题2、A
解析:如果一个物体能够做功,那么这个物体就具有能量,据此分析即可。A.能够做功的物体一定具有能,故A正确。B.静止的物体没有动能,但是可以有弹性势能和重力势能,故B错误; C.具有能的物体不一定在做功,故C错误;D.三楼窗台上摇摇欲坠的花盆并没有做功,但是它一旦落下来就能将地面砸一个坑,即能够对外做功,因此它就具有能量,故D错误。
例题3、D
解析:重力势能只与物体的质量 ( http: / / www.21cnjy.com )和高度有关,质量越大、高度越大,物体的重力势能越大,据此分析即可。 三个球的质量相等,且都在同一水平桌面上即高度相等,那么它们的重力势能一样大,故D正确,而A、B、C错误。
例题4、机械能 大
解析:(1)将水抽到较高处,使水具有较大的重力势能,水冲下时速度大动能也就大,能做的功就多,能发的电也就越多;所以这里是电能转化为水的机械能;(2)抽水蓄能电站就是将水的机械能最后转化为电能,所以不仅要考虑当地水资源丰富,同时还考虑到当地地势较陡,这样建成的电站上、下水库的高度差比较大,有利于蓄能,有利于发电。
例题5、D
解析:(1)动 ( http: / / www.21cnjy.com )能的影响因素是质量和速度,根据控制变量法分析即可; (2)小车推动木块,而木块克服水平面的摩擦做功,那么木块移动距离的远近将反映小车动能的大小;如果表面光滑,那么小车都会不停运动,无法判断动能大小; (3)小车到达水平面时的速度由它在斜面上的高度决定,分析要控制的变量即可; (4)根据上面的分析确定小车动能大小的分析方法: A.探究“动能大小与速度的关系”,应该改变速度而控制小车的质量相同,故A错误; B.在实验中,水平面要保持一定的粗糙程度,不能是光滑的,故B错误; C.实验中,为了改变小车的速度,因此让小车从斜面上不同高度处开始下滑,故C错误; D.用木块移动的距离来比较小车动能的大小,故D正确。
例题6、(1)滑块移动距离 速度大小
(2)答题要点:①变量的控制;②观察对象;③实验设计:将一钢球从管②的任一口放入,静止释放,观察并记录滑块移动距离;取出钢球,将滑块移回原位。将另一质量不同的钢球从同一个口放入,重复实验。
解析:(1)让钢球从斜面的不同高度滑下,那么钢球到达水平面时的速度就不同,钢球推动滑块,运动距离越远,说明钢球的动能越大。实验中变量为钢球的速度大小,所以该实验可验证动能大小与速度大小的关系。(2)①变量的控制;②观察对象;③实验设计。示例:将一钢球从管②的任一口放入,静止释放,观察并记录滑块移动距离;取出钢球,将滑块移回原位。将另一质量不同的钢球从同一个口放入,重复实验。
三、随堂练习:
1、D 2、A 3、C 4、D 5、C 6、C
7、木块B被撞后移动的距离;控制变量法(或转换法)
四、课后巩固
1、A 2、A 3、B 4、C 5、D 6、B
7、B 8、B 9、A 10、D 11、C
12、30; 动(机械)
13、(1)a、b (2)实验中没有控制物体下落高度相同
(3)控制变量法 (4)C
14、(1)甲、乙 铁球到达水平面时的初速度 让铁球从同一斜面的同一高度由静止开始运动
(2)质量相同的物体,运动的速度越大,它具有的动能就越大
(3)纸盒被撞击后移动的距离 C
(4)匀速直线
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