第3节 动能和势能
教材任务驱动
任务一 了解能量
1.能量:物体能够 对外做功 ,我们就说这个物体具有能量,简称能。
2.单位: 焦耳 ,符号 J 。
3.能量与做功的关系:能量是表示物体做功本领大小的物理量。一个物体能够做的功越多,表示这个物体的能量 越大 。
释疑点 (1)“能够做功”表示物体具有做功的本领,与做不做功无关。
(2)具有能量的物体不一定正在做功,正在做功的物体一定具有能量。
任务二 探究物体的动能跟哪些因素有关
探究准备
1.动能:物体由于 运动 而具有的能。
2.普遍性:一切 运动 的物体都具有动能。
探究过程
【制订计划与设计实验】
1.实验器材的组装和选取
2.制订实验方案
(1)转换法:通过比较 木块被钢球撞的远近 来比较钢球动能的大小。木块B被撞得越 远 ,说明钢球具有的动能越大。
(2)控制变量法:
①探究动能与质量的关系时,控制 速度 不变;
②探究动能与速度的关系时,控制 质量 不变。
【进行实验与收集证据】
1.让同一个钢球分别从斜面的 不同 高度由静止开始滚下。钢球高度越高,到达斜面底端时速度 越大 。木块B被撞得 越远 ,说明钢球具有的动能 越大 。
2.让质量不同的钢球从斜面 同一 高度处由静止开始滚下。钢球质量 越大 ,木块B被撞得 越远 ,说明钢球具有的动能 越大 。
【分析与论证】
1.物体质量相同时,运动的速度越大,物体的动能越 大 (选填“大”或“小”)。
2.物体运动的速度相同时,质量越大,物体的动能越 大 (选填“大”或“小”)。
【交流与评估】
(1)实验中,让质量相同的钢球从斜面的不同高度由静止开始滚下的目的是什么
答:使钢球滚到水平面时具有不同的速度。
(2)实验中,让质量不同的钢球从斜面的同一高度由静止开始滚下的目的是什么
答:使质量不同的钢球滚到水平面时有相同的速度。
任务三 知道势能
1.重力势能
(1)重力势能:在地球表面附近,物体由于受到 重力 并处在 一定高度 时所具有的能。
(2)影响因素:物体的 质量 和 所处高度 。
①物体质量相同时,位置越 高 ,物体的重力势能越大。
②物体的位置高度相同时,质量越 大 ,物体的重力势能越大。
2.弹性势能
(1)弹性势能:物体由于发生 弹性形变 而具有的能。
(2)影响因素:物体 弹性形变 的大小。物体的 弹性形变 越大,具有的弹性势能越大。
3.势能: 重力势 能和 弹性势 能的统称。
典题疑难突破
考点一探究物体的动能跟哪些因素有关
【典题1】【一题多设问】在探究“物体的动能跟哪些因素有关”的实验中,
如图甲、乙、丙所示,将A、B、C三个钢球先后从同一装置高度分别为h1、h2、h3的位置由静止开始滚下(mA=mBh2),水平面上同一位置的木块被撞出一段距离后停下。请回答以下问题:
【实验设计】
(1)该实验探究的是 钢球 (选填“木块”或“钢球”)的动能。
(2)实验通过观察木块被钢球撞出后 移动距离 的长短,来判断钢球动能的大小,这种研究问题的方法叫 转换法 。
【进行实验】
(3)比较 甲、乙 两图进行的实验,可以探究钢球动能大小与速度有关。
(4)比较甲、丙两图进行的实验,可以探究钢球动能大小与 质量 有关。此探究过程中两球刚好运动到水平面时的速度 相等 (选填“相等”或“不相等”)。
【实验延伸】
(5)若水平面是光滑的, 不能 (选填“能”或“不能”)达到探究目的。
(6)实验过程中,发现木块移动的距离较短而不易进行观察和比较。对此请你写出一条改进措施: 增加斜面的高度 。
【跨学科实践·物理学与日常生活】
(7)如图所示是交通管理部门对不同车型设定的最高速度,用甲、乙两图的实验现象所得到的结论,可以解释汽车 超速 (选填“超载”或“超速”)行驶时危险性大的原因。
考点二动能、势能大小的判断
【典题2】(2024·盐城中考) 掷实心球是我市中考体测项目之一。不计空气阻力,投掷后的实心球在上升过程中(C)
A.动能变大,重力势能变大
B.动能变小,重力势能变小
C.动能变小,重力势能变大
D.动能变大,重力势能变小
技法点拨 (1)在分析物体动能或势能大小的变化时,一定要同时考虑两个影响因素是否发生变化,而不能只考虑其中的一个方面。
(2)影响重力势能的因素中的“高低”指的是物体所在的位置与参照物之间的竖直距离,因此它与参照物有关。
【变式】(2024·连云港中考) 2024年4月25日,我国长征运载火箭成功将神舟十八号载人飞船送往预定轨道。载人飞船离开地面加速上升的过程中(B)
A.动能增大,重力势能不变
B.动能增大,重力势能增大
C.动能不变,重力势能不变
D.动能不变,重力势能增大
规避雷区
易错点 忽略隐含条件错判能量变化
【易错题】大型加油机给战斗机进行空中加油,两架飞机一起在同一高度匀速飞行,加油机的动能 变小 ,重力势能 变小 ,机械能 变小 。(均选填“变大”“变小”或“不变”)
【纠错】
动能与质量和速度有关,重力势能与质量和高度有关;解答时注意隐含条件:加油机在加油过程中,质量在不断减小。第3节 动能和势能
教材任务驱动
任务一 了解能量
1.能量:物体能够 ,我们就说这个物体具有能量,简称能。
2.单位: ,符号 。
3.能量与做功的关系:能量是表示物体做功本领大小的物理量。一个物体能够做的功越多,表示这个物体的能量 。
释疑点 (1)“能够做功”表示物体具有做功的本领,与做不做功无关。
(2)具有能量的物体不一定正在做功,正在做功的物体一定具有能量。
任务二 探究物体的动能跟哪些因素有关
探究准备
1.动能:物体由于 而具有的能。
2.普遍性:一切 的物体都具有动能。
探究过程
【制订计划与设计实验】
1.实验器材的组装和选取
2.制订实验方案
(1)转换法:通过比较 来比较钢球动能的大小。木块B被撞得越 ,说明钢球具有的动能越大。
(2)控制变量法:
①探究动能与质量的关系时,控制 不变;
②探究动能与速度的关系时,控制 不变。
【进行实验与收集证据】
1.让同一个钢球分别从斜面的 高度由静止开始滚下。钢球高度越高,到达斜面底端时速度 。木块B被撞得 ,说明钢球具有的动能 。
2.让质量不同的钢球从斜面 高度处由静止开始滚下。钢球质量 ,木块B被撞得 ,说明钢球具有的动能 。
【分析与论证】
1.物体质量相同时,运动的速度越大,物体的动能越 (选填“大”或“小”)。
2.物体运动的速度相同时,质量越大,物体的动能越 (选填“大”或“小”)。
【交流与评估】
(1)实验中,让质量相同的钢球从斜面的不同高度由静止开始滚下的目的是什么
(2)实验中,让质量不同的钢球从斜面的同一高度由静止开始滚下的目的是什么
任务三 知道势能
1.重力势能
(1)重力势能:在地球表面附近,物体由于受到 并处在 时所具有的能。
(2)影响因素:物体的 和 。
①物体质量相同时,位置越 ,物体的重力势能越大。
②物体的位置高度相同时,质量越 ,物体的重力势能越大。
2.弹性势能
(1)弹性势能:物体由于发生 而具有的能。
(2)影响因素:物体 的大小。物体的 越大,具有的弹性势能越大。
3.势能: 能和 能的统称。
典题疑难突破
考点一探究物体的动能跟哪些因素有关
【典题1】【一题多设问】在探究“物体的动能跟哪些因素有关”的实验中,
如图甲、乙、丙所示,将A、B、C三个钢球先后从同一装置高度分别为h1、h2、h3的位置由静止开始滚下(mA=mBh2),水平面上同一位置的木块被撞出一段距离后停下。请回答以下问题:
【实验设计】
(1)该实验探究的是 (选填“木块”或“钢球”)的动能。
(2)实验通过观察木块被钢球撞出后 的长短,来判断钢球动能的大小,这种研究问题的方法叫 。
【进行实验】
(3)比较 两图进行的实验,可以探究钢球动能大小与速度有关。
(4)比较甲、丙两图进行的实验,可以探究钢球动能大小与 有关。此探究过程中两球刚好运动到水平面时的速度 (选填“相等”或“不相等”)。
【实验延伸】
(5)若水平面是光滑的, (选填“能”或“不能”)达到探究目的。
(6)实验过程中,发现木块移动的距离较短而不易进行观察和比较。对此请你写出一条改进措施: 。
【跨学科实践·物理学与日常生活】
(7)如图所示是交通管理部门对不同车型设定的最高速度,用甲、乙两图的实验现象所得到的结论,可以解释汽车 (选填“超载”或“超速”)行驶时危险性大的原因。
考点二动能、势能大小的判断
【典题2】(2024·盐城中考) 掷实心球是我市中考体测项目之一。不计空气阻力,投掷后的实心球在上升过程中( )
A.动能变大,重力势能变大
B.动能变小,重力势能变小
C.动能变小,重力势能变大
D.动能变大,重力势能变小
技法点拨 (1)在分析物体动能或势能大小的变化时,一定要同时考虑两个影响因素是否发生变化,而不能只考虑其中的一个方面。
(2)影响重力势能的因素中的“高低”指的是物体所在的位置与参照物之间的竖直距离,因此它与参照物有关。
【变式】(2024·连云港中考) 2024年4月25日,我国长征运载火箭成功将神舟十八号载人飞船送往预定轨道。载人飞船离开地面加速上升的过程中( )
A.动能增大,重力势能不变
B.动能增大,重力势能增大
C.动能不变,重力势能不变
D.动能不变,重力势能增大
规避雷区
易错点 忽略隐含条件错判能量变化
【易错题】大型加油机给战斗机进行空中加油,两架飞机一起在同一高度匀速飞行,加油机的动能 ,重力势能 ,机械能 。(均选填“变大”“变小”或“不变”)
【纠错】
动能与质量和速度有关,重力势能与质量和高度有关;解答时注意隐含条件:加油机在加油过程中,质量在不断减小。
