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第十一章：机械功和机械能
11.4认识动能和势能
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小鸟为什么会有如此巨大的威力？
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一、什么是能
物体能够对别的物体做功，我们就说这个物体具有能量或能。单位：焦（J）
以上物体都能够对外做功或具备做功的本领
二、认识动能
1.动能：物体由于运动而具有的能，叫做动能
一切运动的物体都具有动能
二、什么是动能
一、提出问题：动能的大小与那些因素有关
二、猜想：动能的大小与那些因素有关？并说明猜想的依据？
动能可能与
速度
物体的质量
有关
二、什么是动能
设计实验：
（1）如何探究动能的大小与速度有关？
控制质量不变（同一小车），改变速度
如何改变速度？
实验器材：小车、斜面、钩码、木块
让同一小车从斜面的不同高度由静止开始滑下
（2）如何研究动能与质量的关系？
将质量不同的小车从斜面的同一高度由静止开始滑下（控制速度相同 ，控制变量法）
结论：动能的影响因素:物体的速度越大，质量越大，具有的动能就越多。
1、（2023年湖南郴州）小明通过下面的实验，研究“动能的大小与物体运动的速度有关”的问题。质量相同的小球，从斜面上不同高度处自由滚下，小球到达水平面时的速度是__________的。（选填“相同”或“不同”）。
（1）实验1将小球从斜面顶端自由滚下（图甲），观察到木块被撞出了一段距离。
（2）实验2将小球从斜面中间自由滚下（图甲乙），观察到木块被撞出的距离比实验1的距离__________（选填“短”、“长”或“相等”）由上述实验现象，我们可以得出结论；同一物体，__________，动能越大。
2、洒水车在马路上匀速前进并不停地洒水，它的动能是否变化？为什么？
不同
短
速度越大
速度不变，质量变小，动能变小
课堂练习
二、认识动能
3.某段道路的标示牌显示：小型客车最高行驶速度不得超过100km/h ；大型客车、载货汽车最高行驶速度不得超过 80km/h 。请利用物理知识解释，为什么要对机动车的最高行驶速度进行限制？为什么在同样的道路上，对不同车型设定不一样的最高行驶速度？
速度越大，动能越大。限制机动车的最高
行驶速度才能保证机动车行驶的安全性
钢铁侠为什么要穿上厚重的盔甲和绿巨人战斗？
三、认识势能
① 一个 20 克的麻将从 20 楼飞下可致人骨折
② 一块西瓜皮从 25 楼抛下击中头部可致人死亡
③ 一个空易拉罐从 25 楼抛下可致人死亡
为什么小小的物品能够把人击伤？落物具有能量吗？为什么？
重力势能：物体由于被举高而具有的能叫重力势能。
弹性势能：物体由于发生弹性形变而具有的能叫弹性势能。
重力势能和弹性势能统称为势能。
1、重力势能与弹性势能
三、认识势能
三、认识势能
（1）探究重力势能大小的影响因素
实验器材：重锤、木桩、沙堆
结论：物体的质量越大，位置越高，具有的重力势能就越多。质量相等的物体，高度越高，重力势能越大。
高度相同时，物体的质量越大，重力势能越大。
2.重力势能
3、弹性势能
分析：弹簧压得越紧，放松时它做的功越多，表示它的弹性势能越大。
弹性势能的影响因素: 物体弹性材料越强，形变越大
具有的弹性势能就越多。
课堂练习
1.下列物体具有什么形式的机械能：
（1）水平行驶的汽车：___________
（2）正在爬坡的汽车：___________
（3）山顶上的石头：___________
（4）山顶上滚下的石头：___________
（5）天花板上的吊灯： ___________
（6）天花板上摇摆的吊灯：___________
（7）拉长的橡皮筋：___________
（8）下落的雨滴：___________
动能
动能和重力势能
重力势能
动能和重力势能
重力势能
动能和重力势能
动能和重力势能
弹性势能
2、 （2023年甘肃金昌）东南海域水质改善，给了中华白海豚一个温馨的家。如图所示，下列说法正确的是（ ）
A. 海豚跃出海面减速上升过程，动能不变
B. 海豚跃起到最高点时，重力势能最大
C. 海豚从高处落回海面过程，重力势能不变
D. 海豚在海面下加速下潜过程，动能变小
B
3、（2023年吉林）高山滑雪运动员沿雪道加速下滑过程中，运动员 动能______，以滑雪板为参照物，运动员的鞋是______的。
4、(2023年河南） 踢毽子是一项常见的健身运动，如图为一同学踢毽子的情景，毽子在向上运动的过程中，下列关于毽子的说法正确的是（ ）
A. 重力势能减小 B. 运动状态改变
C. 受到惯性作用 D. 在最高点时受力平衡
静止
增大
B
四、机械能
动能和势能统称为机械能
机械能
势能
重力势能
弹性势能
与速度和质量有关
与被举高度和质量有关
与形变大小和弹性材料有关
动能
机械能
五、机械能的转化
演示实验：滚摆实验
结论：动能和势能之间可以相互转化；有摩擦等阻力时，在动能和势能之间相互转化中，机械能减小。
思考下面的问题
（1）分析滚摆在最高点和最低点时动能和势能的大小
(2)滚摆从最高点到最低点，重力势能减小，这部分能量到何处去了？动能增大，这部分能量从何处而来？
（3）观察滚摆每次上升的高度相同吗，为什么？
A
O
O/
B
当摆球从A点向下摆动时，它的速度越来越快，它的动能逐渐______，势能逐渐_______。
当摆球到达最低点O时，它的动能最_____，势能最_____，此过程中是摆球的势能逐渐转变成____能。
增大
减小
小
大
动
演示实验：单摆实验
A
O
O/
B
摆球向OO/的右侧运动，随着高度的上升，它的速度越来越_____，动能逐渐转变成_____能，
当摆球到达最高处B时，它的动能为_____，势能最______
慢
势
零
大
动能和势能的转化
演示实验：太空单摆实验
生活中机械能的转化的事例
滑雪
人造卫星的动势能的转化
机械能
势能
重力势能
弹性势能
与速度和质量有关
与被举高度和质量有关
与形变大小和弹性材料有关
动能
课堂训练
1.（2023年黑龙江齐齐哈尔）人造地球卫星沿椭圆轨道绕地球运行，如图所示，离地球最近的一点叫近地点，最远的一点叫远地点。已知卫星在运行过程中机械能保持不变，当卫星从远地点向近地点运动过程中，势能________，速度___________。（均选填“增大”或“减小”）
减小
增大
课堂训练
2、（2023年浙江温州）利用频闪照相技术，拍摄击出的羽毛球在相同时间间隔的位置如图所示。则从①→②过程中，羽毛球（ ）
A．重力变小，速度变大
B．重力变小，速度变小
C．重力不变，速度变大
D．重力不变，速度变小
C
课堂训练
3、（2023四川重庆A卷）2023年5月10日，天舟六号货运飞船搭乘火箭飞向中国空间站，如图所示，一起加速升空的过程中，以火箭为参照物，飞船是______（选填“静止”或“运动”）的，飞船的机械能______（选填“增大”“减小”或“不变”）。
静止
增大
4．（2023年四川成都）2023年5月10日在文昌航天发射场，搭载“天舟六号”货运飞船的长征七号遥七运载火箭发射升空，如图所示。在火箭加速升空过程中，下列说法正确的是（ ）
A．“天舟六号”货运飞船的重力势能增大
B．“天舟六号”货运飞船的动能保持不变
C．“天舟六号”货运飞船的机械能不变
D．“天舟六号”货运飞船的动能转化为重力势能
A
5、如图所示，这是张怡宁在乒乓球比赛中，高抛发球时的情景。不计空气阻力，请你回答下列问题：
（1）在乒乓球上升的过程中，乒乓球的能量是如何转化的？其机械能如何变化？
（2）乒乓球运动到最高点时，是否处于平衡状态？请说明理由。
答：（1）在乒乓球上升的过程中，乒乓球的动能转化为重力势能，机械能不变。
（2）乒乓球运动到最高点时，处于非平衡状态，因为此时乒乓球只受重力作用，所以处于非平衡状态。
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