九年级粤沪版物理11.4 认识动能和势能-课件

课件44张PPT。第十一章 机械功与机械能11.4 认识动能和势能学习目标
1．知道什么是动能、重力势能、弹性势能、机械能，知道动能、重力势能、弹性势能分别与哪些因素有关。
2．知道动能、重力势能、弹性势能可以相互转化，并能解释自然界中机械能相互转化的现象。
3．通过探究动能和势能分别跟哪些因素有关，学习运用控制变量研究问题的方法。
核心考点：动能和势能的影响因素，动能和势能的相互转化。课前预习
1．在物理学中，把物体具有 叫做能，在国际单位制中，能的单位是 ．
2． 叫做动能，研究动能大小与哪些因素有关的实验方法通常叫做 ； 叫做重力势能； 叫弹性势能．重力势能和弹性势能统称为 ．
3．动能的多少由物体的 和 决定，重力势能的多少由物体的 和 决定．
4.建筑工地上的打桩机在工作时总是被高高地举起，这是因为重锤被举得越高，它具有的 能越大，而且重锤的质量也很大，质量越大，具有的 能也越大．做功的本领焦物体由于运动而具有的能控制变量法物体由于被举高而具有的能物体由于发生弹性形变而具有的能势能质量速度质量高度重力势重力势5.如果汽车空载和满载时都以相同的速度行驶，那么空载时汽车具有的动能 满载时的动能（选填“大于”“等于”或“小于”）．
6.（2014?泰安）一辆在水平路面上匀速行驶的洒水车正在洒水作业．该洒水车在洒水的过程中，机械能 ．（选填“增大”“减小”或“不变”）小于减小课堂精讲
知识点1.能
一个物体能够做功，我们就说这个物体具有能量，简称能．
物体做功的过程就是能的转化过程．物体做的功越多，说明某种能转化为别的形式的能就越多，因此，能的单位与功的单位相同，在国际单位制中，功的单位是焦(J)，能的单位也是焦(J)．
说明：正确理解能与功的关系，应注意以下三个方面：
(1)功是我们前面学过的一个概念，是描述一个对物体作用过程中取得成效的物理量，是相对于一个过程而言的，它是一个过程量．一个物体能够做功，我们就说它具有能量，可见，能量是描述一个物体做功本领的物理量，物体在某一状态下，就有做功的本领，所以能量是一个状态量． (2)物体能够做功，我们就说它具有能，能的定义中关键词是“能够做功”这四个字，能够做功并不等同于正在做功．能够做功的物体，即具有能的物体，由于所处的条件不同，可能正在做功，也可能没有做功，但只要它能够做功，或者说它具有做功的本领，就具有能量．例：举高的重锤在空中静止不动，它虽然现在没有做功，但当它下落时，可将木桩打入地下而做功，所以举高的重锤具有做功的本领，它具有能．
(3)一个物体能够做的功越多，它具有的能就越大，例如：同一个重锤被举得越高，落下时把木桩砸入地里越深．这说明被举得越高的重锤能够做的功越多，所以说它具有的能就越大．因此，我们可以用能够做功的多少来衡量物体具有能的大小．【例1】关于能的概念，下面说法正确的是（ ）
A．用线悬挂着的物体它没有做功，所以没有能
B．甲物体的速度比乙物体速度大，则甲物体的动能一定比乙物体的动能大　
C．甲物体的位置比乙物体的位置高，则甲物体的势能一定比乙物体的势能大　
D．在空中飞行的子弹，因为它能做功所以具有能
【练习1】关于功和能的关系，下列几种说法，正确的是 ( )
A．具有能的物体一定正在做功
B．物体具有的能越大，它做的功就越多
C．物体做的功越多，它具有的能越大
D．物体能够做的功越多，它具有的能就越大D知识点2.动能
物体由于运动具有的能叫做动能．动能的单位是焦(J)．运动的物体能够做功，例如射出的箭、运动的球、流动的水和空气等都能对别的物体做功，因此它们都具有动能，所以说，一切正在运动物体都具有动能．
【例2】据报道，一辆横穿铁路的拖拉机，因故障而停在铁道上，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，但是缓慢行驶的列车还是将拖拉机撞“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．功率很大
【练习2】唐诗中有“不尽长江滚滚来”的诗句，这动人的诗句生动、形象地反映了长江蕴藏了大量的 能.动知识点3.影响动能大小的因素
（1）动能的大小与物体的质量和运动速度有关，质量越大，速度越大，物体的动能越大，以同样速度行驶的列车和小汽车，因列车的质量大，所以动能比小汽车的大，因此，发生交通事故时，列车的破坏性比小汽车大，也就是说一般情况下，列车造成的车祸比小汽车造成的车祸严重得多的道理．
（2）动能大小的决定因素是物体的质量和运动的速度，质量越大，速度越大，物体的动能就越大，对速度进行限制，实质是为了控制动能的大小，避免交通事故的发生，同样的路面不同的车型，其质量不同，假若速度不限制，则质量越大的车辆动能越大，遇到紧急情况，不易控制，对路面造成危害的同时也易发生交通事故，因此，在同样的道路上，不同车型的限制车速也不一样．（3）在探究和理解影响动能大小的因素时应注意以下几点：
①因动能大小与物体的质量、运动的速度等因素有关，所以要用控制变量的方法进行实验．
②一切运动的物体都具有动能，物体的动能决定于物体的质量和其速度的大小，在讨论质量和速度对动能大小的影响时，必须注意两个因素的同时性，而不可忽略任何一方．例如：一颗子弹的速度大于火车的速度，并不能说明子弹的动能就一定比火车的动能大，因为子弹的质量比火车的质量小得多；也不能因为火车的质量比子弹的质量大得多，就认为火车的动能就一定比子弹的动能大，因为还要考虑速度对动能的影响．
③在分析有关物体动能的大小变化时，要同时考虑到物体的质量和物体的运动速度是否发生变化，不能只考虑其中的一个方面．例如，公路上匀速行驶的正在洒水的洒水车，尽管速度没有变化，但它的动能还是在不断减小，因为洒水车的总质量在不断减小．【例3】下图是探究动能大小与哪些因素有关的实验。


(1)实验中你通过观察 知道动能的大小.
(2)实验中采用 方法，使得铜球和钢球滚动到水平面的速度相同.
(3)图甲和图丙，探究的问题是 .【练习3】（2014?兰州）如图所示是“探究物体动能的大小与什么因素有关”的实验装置．
（1）该实验利用了转换法，通过观察 来判
断 （选填“小球”或“木块”）动能的大小；
（2）让同一小球从斜面的不同高度由静止滚下，推动木块做功．目的是为了探究动能的大小与 的关系；
（3）换用质量不同的小球，使它们从斜面的 （选填“相同”或“不同”）高度由静止滚下，推动木块做功，目的是为了探究动能的大小与 的关系．木块移动的距离小球速度相同质量知识点4.势能
（1）重力势能：物体由于被举高而具有的能．例如：被举高的重锤、空中飞行的子弹、大山中一块伸出的怪石、课桌上放置的书本等都具有重力势能，举高的重锤既然具有重力势能这种能量，那么它就有能够做功的本领．它究竟具有哪些做功的本领呢？桩打入地里，它对水泥桩做了功，重锤这种做功的本领是由于它被举高而具有的，因此，这种能叫重力势能.
(2)重力势能的单位是焦耳，符号是“J”．（3）弹性势能：物体由于发生弹性形变而具有的能叫做弹性势能．例如：拉弯的弓、拉长的橡皮筋、弯曲的钢条等都具有弹性势能.影响弹性势能大小的因素是物体弹性形变的程度，例如：钟表的发条被拧得越紧，指针摆动的时间就越长，弹性势能的应用很广泛，在现代航空器中，比如飞机、飞船等，一般都装有一种座椅，当飞机发生飞行事故时，驾驶员只要一按按钮，座椅连同飞行员会立即被压缩得很紧的弹簧弹出机舱然后通过降落伞降落（如下图所示）．

注意：弹性势能不仅弹簧所具有，只要物体发生了弹性形变，那么此物体就具有弹性势能.
（4）重力势能和弹性势能统称为势能.【例4】关于重力势能，下列说法正确的是（ ）
A．离地面越高的物体重力势能越大
B．质量越大的物体重力势能越大　
C．悬挂在顶棚上的电灯静止不动，它没有重力势能
D．任何被举高的物体都具有重力势能
【例5】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．形变的蹦床
【练习4】．三峡水库修建大坝，提高水位为了增加水的 ( )
A．内能 B．重力势能 C．弹性势能 D．动能
【练习5】.在同一弹簧秤下分别挂5N和3N的物体时，弹簧秤上弹簧具有的弹性势能是( )
A．两次具有相同的弹性势能
B. 第一次比第二次的弹性势能大
C. 第一次比第二次的弹性势能小
D. 无法确定其大小BB知识点5.影响重力势能与弹性势能大小的因素
（1）影响重力势能大小的因素是物体的质量与被举高的高度．
①质量相同时，被举得越高，重力势能越大；
②当被举高的物体高度相同时，质量越大的物体重力势能越大．
③一个物体，它的质量越大，被举得越高，它具有的重力势能就越大．
（2）决定物体弹性势能大小的因素是物体弹性形变的程度．
①对同一物体，它的弹性势能决定于其弹性形变的大小；物体的弹性形变越大，它具有的弹性势能就越大．
②对不同的物体，弹性形变大小相同，弹性势能一般也不同．③只有发生了弹性形变的物体才具有弹性势能，不是发生形变的物质都是具有弹性势能．如橡皮泥发生形变，但不具有弹性势能，因此它的形变不是弹性形变．
（3）在分析重力势能和弹性势能的大小变化时，要注意以下几点：
①在分析重力势能的大小变化时，要同时考虑到物体的质量和被举高的高度两个因素；其中决定重力势能大小的一个因素是“高度”，在没有特别指明的情况下，一般是指相对于地面而言的．在初中阶段通常把地面上的物体具有的重力势能看作零．
②在分析弹性势能的大小变化时，一般是分析同一个物体的弹性势能的大小变化，所以要注意比较该物体弹性形变的大小变化．例如：钟表上的发条被拧得越紧，它的弹性形变就越大，具有的弹性势能就越大，运动的时间就越长.【例6】在探究“物体的重力势能大小与哪些因素有关”的实验中，三个相同的木桩被从空中静止释放的铁块撞击，陷入沙坑中的情况如下图所示，在此实验中，我们是通过观察什么来比较各铁块重力势能的大小？
若A、B两铁块质量相等，则两铁块下落高度的关系是hA hB；若A、C两铁块下落的高度相等，则两铁块质量关系是mA mC；实验得出的结论是：物体重力势能的大小与 有关，【练习6】如下图是李刚同学在进行探究性学习时设计的实验，他把小方桌放在沙中，然后把钢柱或木块拿到一定高度，松手后让它自由落下撞击小方桌．李刚通过此实验探究了影响重力势能的因素．

(1)通过 现象确认重力势能的大小．
(2)观察①②实验得到的结论是： .

(3)观察①③实验得到的结论是： .小方桌陷入沙中深度的不同在质量相同时，物体的高度越高具有的重力势能越大在高度相同时，物体的质量越大，具有的重力势能越大【练习7】如下图是玩弹弓的情景．经验表明，橡皮筋拉得越长，同样的“子弹”射得越远，这说明橡皮筋的弹性势能与 有关；若橡皮筋被拉的长度相同，则质量大的“子弹”射出的距离较小，原因是质量大的“子弹”射出时的 小．橡皮胶的长度速度知识点6.机械能及机械能的转化
1.机械能：物体的动能和势能统称为机械能，机械能是最常见的一种形式的能量．一个物体既有动能，又有势能，它的机械能就等于它的动能和势能之和．
2.(1)动能和重力势能的相互转化
动能和重力势能的相互转化的例子很多，像滚摆、单摆、人造地球卫星的运动都包含了动能和重力势能的转化.
(2)动能和弹性势能的相互转化
动能和弹性势能之间相互转化的例子也有很多，像拉弯的弓将箭射出去，蹦极游戏、木球挤压弹簧片等现象，都包含了动能和弹性势能之间的相互转化。【例7】如下图所示，运动员射箭时用力将弓拉开，在放开箭的瞬间，弓的 能转化为箭的 能，箭在空中向上飞行的过程中，箭的 能增大.【练习8】如图1，从运动员腾空跳起向上运动后再向下落入水中，若不计空气阻力，则运动员的重力势能
先 (填“增大”“减小”或“不变”)，后 (填“增大”或“减小”或“不变”)．运动员的机械能 (填“增大”“减小”或“不变”)．
图1： 图2：
【练习9】在如图2所示的滚摆实验中，关于滚摆的能量变化情况，下列说法中正确的是（ ）
A．滚摆上升时动能转化为重力势能
B．滚摆下降时动能转化为重力势能
C．滚摆将永远上升、下降地交替运动下去　
D．滚摆运动时，其它形式的能转化为机械能
增大减小不变A随堂检测
1.（2014?昆明）草原发生大面积蝗灾时，农业部门利用飞机喷洒农药消灭蝗虫．当飞机在某一高度水平匀速飞行喷洒农药时，它的（ ）
A．动能不变，势能不变
B．动能减少，势能增加　
C．动能增加，势能减少
D．动能减少，势能减少
2（2014?郴州）从飞机空投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DA3.（2014?新疆）“探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验装置如图所示，艾力同学让同一钢球A分别从不同的高度由静止开始滚下，观察木块B被撞击后移动的距离s．回答下列问题：
（1）艾力同学在研究动能大小跟 的关系，实验中他控制了钢球的 不变；
（2）钢球沿斜面滚下过程中，重力势能 动能 （均选填“增大”、“减小”或“不变”）；
（3）观察木块被撞击后移动距离的长短，是为了判断 ；若水平面绝对光滑，本实验将 （选填“能”或“不能”）达到探究目的．速度质量减小增大动能的大小不能4.（2014?绵阳）如图甲所示，是设计的“探究小球的重力势能大小与哪些因素有关“的实验装置． 其中AB是四分之一光滑圆弧轨道，BC是粗糙的水平面，木块初始静止在B点，让小球从距水平面高h处由静止释放，小球刚好能沿着过A点的切线方向进入圆弧轨轨道，然后与木块发生碰撞，木块运动一段距离后最终停下来．小球可认为是光滑的，如圈乙所示，是实验过程中的三个步骤其中小球质量m1＜m2=m3，小球由静止释放的位置距水平面的高度h1=h2＜h3．

①在小球由静止释放到即将与木块碰撞的过程中，小球的重力势能转化为小球的 ．动能②通过观察 来比较小球的重力势能的大小．
③歩骤一、歩骤二是探究小球的重力势能大小
与 的关系．
④步骤二、步骤三是探究小球的重力势能大小
与 的关系．木块移动的距离小球的质量小球的高度第十一章复习课
考点1. 功（高频考点）
考点分析：本考点是广东中考的高频考点，考查的重点是做功的两个必要因素及功的计算.要掌握的知识：做功的两个必要因素：一是作用在物体上的力，二是在力的方向上移动的距离.功的计算：利用公式W=Fs求解,关键是认真审题分别求出F和s.

1.（2011广东，11，2分）在水平地面上，工人用100N的水平推力推动重150N的箱子，4s内前进了6m，在这个过程中，木箱所受重力对木箱做功为 J；工人对木箱做功为 J．
0600 2．（2009广东，19，4分）磁悬浮列车是一种新型交通工具，如图所示，列车受到磁力作用而浮起，使列车与轨道间的摩擦力减小到零，上海磁悬浮列车线路长是30km，单向运行时间440s．
假设一节车厢总质量是20t，磁悬浮列车行驶时，强大的磁力使车厢匀速上升10mm，求上升过程中磁力对该车厢做的功是多少？（g取10N/kg）考点2 功率（高频考点）
考点分析：本考点是广东中考的高频考点，考查的重点是功率的简单计算，做题时要认真审题并运用公式P= = Fv来进行解答.
1．（2012广东，19，2分）如图，小王站在高3m、长6m的斜面上，将重200N的木箱沿斜面匀速从底端拉上顶端，拉力大小恒为120N，所花时间是10s．求：小王对木箱做功的功率．2．（2013广东，19，3分）龙舟比赛是中国传统运动项目之一如图，某队龙舟和运动员总质量为2.5×103kg，在一次龙舟赛上，该队以1min40s的成绩夺得500m比赛冠军．已知该龙舟在运动过程中受到的阻力是龙舟和运动员的总重力的0.12倍．如果把在比赛过程中该队龙舟的运动看作匀速直线运动，求运动员在比赛过程中划船时的功率是多少千瓦（g=10N/kg）3. （2014广东）如图是某种升降电梯工作原理图，它由轿厢、配重、缆绳、滑轮和电动机等部件组成，连接轿厢的两根缆绳非常靠近，轿厢空载时的重量是3 100N，配重的重量是3 000N，某次电梯载货量的重量是1000N，当电梯匀速上升15m，所用的时间为10s，不计缆绳重力和一切摩擦阻力，在此运动过程中，求：
(1)配重重力对配重做的功．
(2)电动机的功率至少多大？考点3.机械效率（高频考点）
考点分析：本考点是广东中考的高频考点，考查的重点是机械效率的计算.求机械效率的重点是利用已知条件求出有用功和总功.几种常见的简单机械效率的计算：
(1)用杠杆撬物体时（如图A），机械效率 ，G表示被撬物体的重力，h表示物体被撬上升的高度，F表示动力大小，s表示动力移动的距离.(2)用滑轮组竖直向上吊物体时（如图B），机械效率
，G表示被吊物体的重力，h表示物体上升的高度，F表示拉力大小，s表示绳子自由端移动的距离，n表示绳子的段数.
(3)用滑轮组水平方向拉动物体时（如图C），机械效率 ，f表示摩擦力大小，F表示拉力大小，n表示绳子的段数.
(4)用斜面提升物体时(如图D)，机械效率 ，G表示物体的重力，办表示斜面的高度，F表示拉力大小，s表示斜面的长度.1.（2013广东，16，1分）如下图，用滑轮组将物块从位置A匀速拉到位置B，若此时绳自由端所用拉力为10N，物块受到的摩擦力为18N，滑轮组的机械效率为 ．
60%2．（2012广东，19，3分）如图，小王站在高3m、长6m的斜面上，将重200N的木箱沿斜面匀速从底端拉上顶端，拉力大小恒为120N，所花时间是10s．求：斜面的机械效率．
3.（2011广东，19，6分）用如图所示的滑轮组在20s内将重600N的物体从地面竖直提高4m，所用的拉力是250N，在这个过程中，求：
（1）有用功是多少？
（2）拉力的功率是多少？
（3）滑轮组的机械效率是多少？考点4.动能和势能（高频考点）
考点分析：本考点是广东中考的高频考点，考查的重点是动能和势能的影响因素.应注意的知识点：（1）影响重力势能的因素有：质量和高度．质量越大，高度越高，重力势能越大．（2）影响动能的因素有：质量和速度．质量越大，速度越快，动能越大．
1．（2012广东，9，3分）如图是固定在水平桌面上的圆弧轨道，将一小球由轨道的P点自由释放，滚动到Q点．在此过程中，动能先变 _________ 后变 _________ ，重力势能 _________ ．大小先变小后变大2．（2013广东，22，6分）利用如图装置探究“物体的动能大小与哪些因素有关”．将小球A、B分别拉到与竖直方向成一定角度θ的位置，然后都由静止释放，当小球摆动到竖直位置时，将与静止在水平面上的木块C 发生碰撞，木块都会在水平面上滑行一定距离后停止．图中的摆长L都相同，θ1＜θ2，球A、B的质量分别为mA、mB，（mA＜mB）．（l）如图甲、乙所示，同时释放A、B，观察到它们并排摆动且始终相对静止，同时到达竖直位置这表明两小球在摆动过程中的任一时刻的速度大小与小球的 _________ 无关．
（2）如图甲、乙所示，观察到B球能将木块c撞得更远由此可得出结论： _________ ．
（3）图乙中小球B到达竖直位置时的速度 ___ （填“大于”、“小于”或“等于”）．题图丙中小球B到达竖直位置时的速度如题图乙、丙所示，图丙中木块C滑行得更远些，由此可得出结论 ．质量速度相同时，物体质量越大，动能越大小于质量相同时，物体的速度越大，动能越大考点5 机械能及其转化
考点分析：本考点的考查重点是动能和势能的转化.动能与质量和速度有关，重力势能与高度和质量有关．我们可以从影响能量大小的因素来分析能量的变化，找到能量转化的方向．物体在自由上升和下落的过程中能量的转化是有规律可循的：①上升：动能转化为重力势能；②下降：重力势能转化为动能．1．（2009广东，9，3分）跳高运动员从地面向上跳起的过程中， _________ 转化为 _________ ；苹果从树上落下过程中， _________ 增大 （均选填：“动能”或“重力势能”）．
2.如图所示是“天宫一号”飞行器在大气层外沿椭圆轨道绕地球运行的示意图；则它从远地点向近地点运行的过程中（ ）

A．重力势能增加，动能增加，机械能增加
B．重力势能减小，动能不变，机械能减小
C．重力势能增加，动能减小，机械能守恒
D．重力势能减小，动能增加，机械能守恒动能重力势能动能D