一、动能 势能 机械能
图12－1－1
一 能量
1．概念：一个物体能对另一个物体________，就表明这个物体具有能量．
2．单位：________，符号________．
二 探究动能大小与哪些因素有关
1．提出问题：动能的大小与哪些因素有关？
2．猜想和假设：动能的大小可能与物体的质量和速度有关．
3．设计与进行实验：
(1)实验装置：如图12－1－2所示．
图12－1－2
(2)实验过程：①将图甲所示的两辆相同小车分别从不同高度由静止释放，撞击置于水平面上同一位置处的木块，比较两种情况下木块移动的距离；②在其中一辆小车上放一个砝码(如图乙所示)，然后让两辆小车从同一高度由静止开始下滑，撞击置于水平面上同一位置处的木块，比较两种情况下木块移动的距离．
(3)观察到的现象：甲图中放置在斜面上较高位置的小车撞击木块移动距离________；乙图中________的小车撞击木块移动距离远．
4．实验结论：物体动能的大小与物体的______和________有关，________越大，________越大，物体所具有的动能就越大．
5．交流讨论：(1)本实验中研究的对象是______(选填“小车”或“木块”)．在探究的过程中，所运用的物理研究方法有________和________．
(2)两辆相同小车分别从不同高度由静止开始下滑，目的是控制小车的________相同，此步骤是为了研究________________________．
(3)实验中让不同小车从同一斜面上相同高度由静止滑下，目的是控制小车到达斜面的底端时______，此步骤是为了研究________________________________________________________________________．
(4)实验是通过观察________________，来反映小车动能的大小，从而得出结论的；这种研究问题的方法叫________．
三 动能、势能的定义及其影响因素
类别
定义
影响因素
机
械
能
动能
物体由于________而具有的能量
物体的________越大，____________越大，动能就越大
势
能
弹性势能
物体由于发生__________而具有的能量
物体的__________越大，弹性强度越________，弹性势能就越大
重力势能
物体由于________而具有的能量
物体的________越大，被举得越________，重力势能就越大
四 机械能的转化
动能和势能是可以相互转化的．例如滚摆从最高点滚动到最低点的过程中，滚摆的________能转化为______能；从最低点滚动到最高点的过程中，滚摆的______能转化为__________能．(阻力忽略不计)
类型一 对动能、弹性势能、重力势能概念的理解
例1 下列物体中一定具有动能的是________；一定具有势能的是__________；一定既具有动能，又具有势能的是__________．(选填序号)
A．下落的雨滴 B．被拉开的弓 C．刚射出的箭
D．弹簧 E．压弯的跳板 F．在水平公路上静止的汽车
[方法指导]一切运动的物体都具有动能，一切发生弹性形变的物体都具有弹性势能，一切具有高度的物体都具有重力势能．动能的关键是“动”——v，弹性势能的关键是有“弹性形变”——Δx，重力势能的关键是物体在“高处”能下落——h.没有发生弹性形变的弹簧、橡皮筋等弹性物体不具有弹性势能．动能、弹性势能、重力势能是机械能的三种形式，一个物体可以同时具有多种形式的能量．
类型二 影响动能和势能大小的因素
例2 如图12－1－3所示是探究“物体动能的大小与什么因素有关”的实验装置示意图．
图12－1－3
(1)该实验装置要探究的是物体动能的大小与物体________的关系(物体A、B质量不变)．
(2)该实验中所探究物体的动能是指物体________(选填“A”或“B”)的动能．
(3)该实验物体动能的大小是通过____________来反映的．
(4)该实验中物体的速度是指小球A从斜面上由静止滚下与物体B即将碰撞时的速度，它是通过________(选填“高度”或“质量”)来改变的．
(5)实验表明，同一小球A从斜面高处滚下，高度越高，物体B被撞得越远，可得结论____________________________________．
(6)若要研究物体动能与质量的关系，则需不同质量的小球从斜面________高度由静止滚下，并观察记录．
[方法指导]“控制变量法”“转换法”在探究影响动能大小的因素中的应用
方法
控制变量法
转换法
使用
当研究的问题与多个因素有关时，需要对各影响因素加以控制，每次实验只允许其中一个因素为变量
当要控制或比较的量难以直接控制或比较时，往往会通过控制或比较相关物理量，来间接进行
实例
研究动能大小与质量、速度关系时，在控制速度相同，质量不同的条件下，比较动能的大小；
在控制速度不同，质量相同的条件下，比较动能的大小
通过比较水平面上木块被推动距离的远近，来间接比较小球动能大小；
通过控制小球在同一斜面上滚下时的高度，来间接控制小球到达水平面时的速度
类型三 动能和势能的相互转化
例3 下列现象中，由动能转化为重力势能的是[全品导学号：03412024]( )
图12－1－4
[方法指导]从能量的变化情况分析能量的转化
当A能量转化为B能量时，A能量会减少，B能量会增加．当所减少的A能量全部转化为B能量时，A能量和B能量的总和保持不变．
类型四 机械能变化的判断
例4 如图12－1－5所示的事例中，物体机械能增加的是[全品导学号：03412025]( )
图12－1－5
[方法指导]判断物体机械能的变化的途径
一是先判断动能和势能的变化，再根据机械能等于动能和势能的总和，判断机械能的变化．二是先判断物体运动过程中是否需克服空气阻力等做功消耗机械能，或者有其他形式的能量通过做功转化为机械能，再判断机械能总量的变化．若不计阻力，且没有外力做功，则物体的机械能总量将保持不变．
课堂反馈(六)A
[动能 势能 机械能]
1．一个物体如果能够对另一个物体________，我们就说它具有能量，一个物体________做的功越多，表示这个物体的能量________．动能和势能统称为________能，动能和势能是可以____________的．
2．高速公路上行驶的车辆不能超速超载：不能超速是因为当车的质量一定时，________越大，动能越大，行驶时就越危险；不能超载是因为当车的速度一定时，________越大，动能越大，行驶时就越危险．
3．将锤子抡起后，高速运动的锤子能轻易得将钉子钉入木板中，这是因为高速运动的锤子具有________能．上紧发条的玩具车沿水平桌面由静止开始运动，运动所需的能量来源于________能．
4．小明利用如图C12－1－1所示的装置来验证影响物体动能大小的因素．甲、乙两图装置相同，分别是同一小球先后从A、B两处由静止滚下，钻入并推动纸盒运动一段距离后静止时的情景．
(1)纸盒被推动得越远，小球对纸盒________越多，表明小球的动能越大．
(2)对比甲、乙两图可知，小球的动能与______有关．
(3)若要验证动能大小与另外一个因素的关系，需要添加一个器材是______________．
图C12－1－1
5．如图C12－1－2甲所示，在探究“物体的重力势能的大小跟哪些因素有关”时，设计了以下实验：三个相同的木桩插在沙坑里，露出沙坑的高度相同．
图C12－1－2
(1)若hA＝hB>hC，mA(2)物理研究方法有许多，如等效替代法、类比法、对比法、控制变量法等．本实验中运用了两种研究方法，一是________法；二是转换法，就是将物体重力势能的大小比较转换为对________________________进行比较．
课堂反馈(六)B
[动能和势能的转化]
1．把上紧发条的玩具车放置在水平桌面上，玩具车由静止开始加速运动，此过程中玩具车能量的变化情况是( )
A．弹性势能减小，动能增大
B．弹性势能减小，动能减小
C．弹性势能增大，动能增大
D．弹性势能增大，动能减小
2．如图C12－1－3所示，跳伞运动员在空中匀速下落的过程中，他的( )
图C12－1－3
A．动能增大，重力势能减小，机械能不变
B．动能减小，重力势能增大，机械能不变
C．动能不变，重力势能减小，机械能不变
D．动能不变，重力势能减小，机械能减小
3．如图C12－1－4所示，撑竿跳高运动员用压弯的撑竿把自己送上高处，这是因为压弯的撑竿具有________势能，最后转化为运动员的________势能，使她越过横杆．
图C12－1－4
4．从桌面掉到地上的乒乓球会自动弹起，球在上升过程中将________能转化为__________能．
5．如图C12－1－5所示是运载火箭点火起飞时的情景．在火箭离地加速升空的过程中，关于火箭中搭载的卫星的能量及能量转化，下列说法正确的是( )
图C12－1－5
A．动能转化为重力势能
B．重力势能转化为动能
C．机械能的总量不变
D．机械能的总量增加
第一节 动能 势能 机械能
教
材
解
读
教材从“公路限速”和“脚踩滑板下滑”两个实例提出问题，既能激发学生的学习兴趣，同时又提示了本节要研究的内容：动能、势能及其相互转化．对于能量的概念不必深究，决定动能、重力势能和弹性势能大小的因素是本节的教学重点之一．教材先后安排了三个探究活动，并结合实例分析来进行说明，在三个探究活动中都用到了“控制变量法”，且活动过程的设计也逐步放开，旨在培养学生的实验能力．教材安排了“观察摆球的动能和重力势能的转化”活动，目的是要学生通过观察和思考，发现动能与重力势能的相互转化，同时渗透机械能转化与守恒的思想．而后所列举的实例，目的是要让学生学会运用动能与势能之间相互转化的观点来分析问题，并认识到生活中这类现象是很多的．“生活·物理·社会”安排了一段关于“大海中机械能”的短文，目的是拓宽学生的知识面，使学生了解到在大海中蕰藏有巨大的能源有待我们去开发，从而激发学生进一步学习的兴趣.
教
学
目
标
知识与技能
(1)通过实例分析，认识到运动的物体能够做功，具有动能. (2)通过探究，知道动能的大小与物体的质量、运动的速度有关，并能解释简单的现象. (3)通过探究，知道弹性势能和重力势能的概念及其决定因素，并能解释简单的现象. (4)能够运用“控制变量法”进行实验设计来验证自己的猜想，并能通过实验分析总结，得出合理的结论.
过程与方法
(1)通过实例分析，体会动能的概念. (2)通过探究活动，了解动能、重力势能和弹性势能的大小各与什么因素有关，并尝试解释一些简单的现象.
情感、态度与价值观
通过实验设计和探究活动，培养学生动手解决实际问题的能力和认真观察、勤于思考的习惯.
重
难
点
处
理
重点：决定动能、弹性势能、重力势能大小的因素．安排三个探究活动，分别对动能、重力势能的影响因素进行实验探究，并在此基础上对一些简单的相关现象进行解释.
难点：探究实验的设计以及如何用控制变量法来进行实验探究．本节内容的三个探究实验，活动过程逐步开放，联系以前学过的知识，体会控制变量法的要求，引导设计科学合理的实验并进行探究.
学点1 动能
1．理解能量的概念，认识动能．
问题1：“一个物体能对另一个物体做功，就表明这个物体具有能量．”相互交流对这句话的理解，判断下列关于能量认识的正误，其中错误是( )
A．能量的单位和功的单位相同
B．不做功的物体没有能量
C．物体具有能量就能够对外做功
D．物体对外做功的过程中，将消耗物体具有的能量
E．物体能对外做多少功，物体就具有多少能量
F．物体具有多少能量，就能对外做多少功
[答案] B
问题2：锤子运动起来后就能将钉子钉入木板，子弹运动起来后就能射穿鸡蛋，这两个事例说明的一个共同问题是：__运动的物体能对其他物体做功(或运动的物体具有动能)__．尝试再举一个类似的事例：__流动的空气能推动帆船前进(合理均可)__．
问题3：判断物体是否具有动能的标准是什么？飞机一定具有动能吗？
[答案] 判断物体是否具有动能的标准是看物体是否运动，一切运动的物体都具有动能．运动的飞机具有动能，静止的飞机不具有动能．
2．探究动能大小与哪些因素有关．
(1)猜想：动能的大小与__质量__和__速度__有关．
(2)实验探究的主要方法：__控制变量法__．
(3)实验中研究对象是__小车__(选填“小车”或“木块”)．
控制小车运动速度相同的具体方法是：__将小车从同一斜面的同一高度处释放__；比较运动物体(小车)动能大小的具体方法是：__比较置于同一水平面上的同一木块被小车推动的距离__．
(4)如图12－1－1甲所示的一组实验，探究的是动能与__速度__的关系，探究得到的结论是：__质量相同时，速度越大，物体所具有的动能就越大__．
图12－1－1
如图乙所示的一组实验，探究的是动能与__质量__的关系，探究得到的结论是：__速度相同时，质量越大，物体所具有的动能就越大__．
综合上述两组实验可得到的结论是：__物体动能的大小与物体的速度和质量有关，速度越大，质量越大，物体所具有的动能就越大__．
学点2 势能
1．弹性势能
问题1：如图12－1－2(a)所示，拉伸的橡皮筋能将子弹射出；如图(b)所示，上紧的发条能带动钟表的齿轮和指针转动；如图(c)所示，压缩的弹簧能弹开小车．这三个事例说明的一个共同问题是：__发生弹性形变的物体能对其他物体做功(发生弹性形变的物体具有弹性势能)__．尝试再举一个类似的事例：__拉开的弓能将箭射出(合理均可)__．
图12－1－2
问题2：判断物体是否具有弹性势能的标准是什么？弹簧一定具有弹性势能吗？
[答案] 判断物体是否具有弹性势能的标准是看物体是否发生了弹性形变．发生弹性形变的弹簧具有弹性势能，未发生弹性形变的弹簧不具有弹性势能．
问题3：橡皮筋拉伸得越长，能将“子弹”射出越远；发条上得越紧，能带动钟表的齿轮和指针转动越长久；弹簧压缩得越多，能将小车弹开越远．这些事实均表明：__弹性形变越大，物体的弹性势能就越大__．
2．重力势能
问题1：打桩机上被举高的重锤能将桩打入地下，山坡上的石头能摧毁山下的建筑物，是因为它们都具有__重力势__能．
问题2：判断物体是否具有重力势能的标准是什么？牢牢挂在枝头的苹果是否具有重力势能？
[答案] 判断物体是否具有重力势能的标准是看物体是否有高度．挂在枝头的苹果是在高处，有高度，一定具有重力势能．
问题3：阅读教材P35“活动：模拟打桩”部分内容，想一想：
①可以通过“桩打得深浅”比较被举高的“重锤”具有的__重力势__能的大小．
②像这样打桩，要想将“桩”打得深一些可以采用的方法有__增加“重锤”的质量__和__增加“重锤”的高度__两种．
实验和研究表明：物体的重力势能与物体的__质量__和__高度__有关，__质量__越大、__高度__越高，它具有的重力势能就越大．
问题4：重力势能和弹性势能统称为__势能__．
学点3 机械能
问题1：动能和势能统称为机械能．机械能共包含__3__种基本形式的能量，分别为__动能、弹性势能、重力势能__．
问题2：一个物体__可以__(选填“可以”或“不可以”)同时具有多种形式的机械能，请列举一个同时具有动能和重力势能的物体：__高空飞行的飞机(合理均可)__．
问题3：在空中飞行的一只球，它具有的重力势能是5 J，动能是4 J，这只球具有的机械能是__9__J．物体具有机械能的多少等于__动能__和__势能__的总和．
学点4 动能、势能的相互转化和机械能的变化
1．观察摆球动能和重力势能的相互转化．
问题1：动手操作并观察教材P36图12－10所示的实验，填写课本相应的空白．
[答案] 增大 减小 大 小 动 小 重力势 0 大
问题2：该实验说明：__动能和重力势能可以相互转化__．
问题3：动能和弹性势能可以相互转化吗？请设计一个实验或举出一个事例说明．
[答案] 可以，拉弯的弓将箭射出的过程中，弓的弹性势能转化为箭的动能；滚动的球将弹簧压缩的过程中，球的动能转化为弹簧的弹性势能．(合理即可)
问题4：观察教材P36图12－11，分析各图中动能与势能的转化情况并交流反馈．
(a)过山车——上升过程：__动能转化为重力势能__；下降过程：__重力势能转化为动能__．
(b)皮球落地反弹——下落过程：__重力势能转化为动能__；形变过程：__动能转化为弹性势能__；形变恢复过程：__弹性势能转化为动能__；上升过程：__动能转化为重力势能__．
(c)荡秋千——上升过程：__动能转化为重力势能__；下降过程：__重力势能转化为动能__．
(d)撑竿跳高——撑竿过程：__动能转化为弹性势能__；起跳过程：__弹性势能转化为重力势能__；下落过程：__重力势能转化为动能__．
2．判断机械能的变化．
问 题：在教材P36图12－10所示的摆球实验中，我们还观察到：摆球在自由摆动的过程中，每次上升的高度都在降低，最终在最低处静止．
①每次摆球在最高点处，动能均为__0__，重力势能逐次__变小__，所以机械能逐次__变小__．(后两空均选填“变大”“变小”或“不变”)
②摆球摆动过程中机械能总量不断减小的原因是：__克服空气阻力做功，消耗机械能__．
动能 势能 机械能
一、选择题
1．关于能的概念，下列说法正确的是( )
A．如果物体正在做功，说明这个物体具有能量
B．教室里的日光灯吊在金属链下不动，它没有做功，所以它不具有能量
C．物体已做的功越多，说明物体具有的能量越多
D．一个物体具有能量，说明这个物体正在对外做功
2．下列说法中不正确的是( )
A．动能、重力势能、弹性势能都属于机械能
B．各种形式的能量单位都是焦耳
C．物体可以同时具有多种形式的能量
D．重力势能和弹性势能统称为机械能
3．2017·海南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
4．质量较大的鸽子与质量较小的燕子以相同的速度在空中飞行，它们的动能分别为E鸽、E燕，则( )
A．E鸽＞E燕 B．E鸽＜E燕
C．E鸽＝E燕 D无法比较
5．2017·扬州扬州城区的高层建筑越来越多，但高空抛物却存在巨大的安全隐患，因为高处的物体具有较大的( )
A．弹性势能 B．重力势能
C．体积 D．阻力
6．关于重力势能，下列说法正确的是( )
A．大铁锤的重力势能一定比小铁球的重力势能大
B．大铁锤的重力势能可能比小铁球的重力势能小
C．大铁锤的重力势能不可能为0
D．小铁球的质量如果较小，它就不具有重力势能
7．下列关于三种形式机械能大小说法错误的是( )
A．物体动能的大小与物体运动的速度有关
B．物体的动能大小、重力势能的大小均与物体的质量有关
C．高度高的物体具有的重力势能一定比高度低的物体具有的重力势能大
D．物体弹性势能的大小与物体弹性形变的程度有关
二、填空题
8．一个物体如果能够对另一个物体做功，我们就说这个物体具有________．物体具有的能量越大，它能对其他物体做的功就越________．能量的单位与功的单位一样为________．
9．物体由于运动而具有的能叫________能．物体由于被________而具有的能，叫________能．物体由于发生________而具有的能，叫弹性势能．这三种形式的能量统称为________能.
10．飞行的子弹打中靶后，能将靶击穿，这是因为子弹具有巨大的________能；打桩机举高的重锤具有________，可以完成打桩工作；将钟表的发条拧紧后，能让钟表的指针走相当长的时间，这是因为拧紧的发条具有________能；发条带动指针走动5 h后，发条的这种能将________(选填“变大”“变小”或“不变”).
11．分析下列各物体分别具有什么形式的能量．
(1)在平直公路上行驶的汽车具有________能．
(2)拉弯的弓具有__________能．
(3)空中飞翔的猫头鹰具有__________能．
(4)悬挂在天花板上的吊灯具有__________能.
12．在同样的道路上，不同车型的限制车速是不同的，大卡车的最大行驶速度应比小轿车________(选填“大”或“小”)，从能量的角度解释，这是因为________________________________________________________________________．
13．我们害怕高速飞行的子弹，而不害怕静止的子弹，这是因为：________________________．我们害怕从高楼上落下的花盆，而不害怕从同样高楼上落下的一张纸片，这是因为：____________________________________________________
________________________________________________________________________.
三、实验探究题
14．2017·宿迁改编在“探究影响动能大小的因素”实验中，如图6－K－1所示，让质量为m、2m的两个小球分别从斜面上由静止滚下，小球撞击
放在水平木板上的木块，使木块滑动，虚线位置为木块滑动一段距离后停止的位置.
(1)实验中通过__________________反映小球动能的大小．
(2)比较________两图进行的实验，可以探究小球的动能与速度的关系．
(3)比较甲、乙两图进行的实验，可以得到小球的动能随质量的增大而________．
图6－K－1
15．为探究重力势能的影响因素，小刚用两种规格的四个铅球(m甲＝m乙>m丙＝m丁)在平整的沙地上从静止开始释放(如图6－K－2所示)，请根据小刚的四个实验回答：
(1)本实验，我们通过观察沙地中的什么现象，来判断甲、乙两种情况重力势能大小的不同？现象是________________________．
(2)四个实验中能说明重力势能的大小与质量有关的是________实验和________实验．
(3)四个实验中能说明重力势能的大小与高度有关的情景是________实验和________实验．
(4)若要乙和丁的重力势能大小相同，合理的做法是________________________．
图6－K－2
16．在探究“物体的动能与什么因素有关”的实验中，设计了如图6－K－3所示的实验方案，并进行了以下三步实验操作：
A．让铁球甲从斜面F点滚下撞到一个小木块上，推动木块使其从位置A移动，记下木块移动到的位置B.
B．让铁球甲从斜面E点滚下，撞到相同的小木块上，推动木块使其从位置A移动，记下木块移动到的位置C.
C．换一铁球乙(m乙＞m甲)从斜面上F点滚下，撞到相同的小木块上，推动木块使其从位置A移动，记下木块移动到的位置D.
(1)研究动能与速度的关系要控制__________，改变__________．具体做法是______________；研究动能与物体质量关系控制__________，改变__________．具体做法是______________；
(2)由A、B两步得到的结论是____________________________；由________、C两步得到的结论是____________________________．
(3)实验中是根据比较______________________来比较动能大小的．
(4)本实验运用的实验方法有______________，______________．
(5)若水平面绝对光滑，该实验能得出结论吗？________(选填“能”或“不能”)，理由是____________________．
图6－K－3
17．2017·福建小江同学利用一个弹珠、三根材料和厚度相同、长宽不同的橡皮条，探究“橡皮条的弹性势能与长度、宽度的关系．”他依次将橡皮条固定在弹弓上，如图6－K－4所示，在弹性范围内，拉伸相同的伸长量，将弹珠在同一位置沿水平方向弹射出去，测得弹射的水平距离，数据如下表：
图6－K－4
次数
橡皮条
橡皮条
宽/ cm
橡皮条
长/ cm
弹射的水
平距离/m
1
a
0.50
20.00
10.10
2
b
0.50
30.00
8.20
3
c
1.00
20.00
14.00
请回答以下问题：
(1)实验中，是通过比较____________________来间接反映橡皮条的弹性势能大小．
(2)比较第1次和第2次实验可知，拉伸相同的伸长量，橡皮条的弹性势能与橡皮条的________有关．
(3)比较第1次和第3次实验可知，拉伸相同的伸长量，橡皮条的弹性势能还与橡皮条的______有关．
(4)用同种材料同厚度的橡皮条，拉伸相同的伸长量，弹性势能最大的橡皮条是________．
A．窄面长的 B．宽面长的
C．窄面短的 D．宽面短的
1．A 2.D
3．D 4．A 5.B 6．B
7．C 8．能量 多 焦耳(J)
9．动 被举高 重力势 弹性形变 机械
10．动 重力势 弹性势 变小
11．(1)动 (2)弹性势 (3)动能和重力势
(4)重力势
12．小 动能的大小与质量有关，速度相同时，质量越大，物体的动能越大
13．运动的物体具有动能，质量相同时，物体的速度越大，物体具有的动能越大 高处的物体具有重力势能，高度相同时，物体的质量越大，物体具有的重力势能越大
14．(1)木块滑动的距离远近 (2)甲、丙
(3)增大
15．(1)铅球在沙坑中凹陷的程度 (2)甲 丙 (3)甲 乙(或丙 丁) (4)将丁球放在比乙球更高的位置(回答合理即可)
16．(1)物体的质量相同 物体下落的高度 选用质量相同的两个小球从斜面不同高度滚下 物体下落的高度相同 物体的质量 选用质量不同的两个小球从斜面相同高度滚下
(2)当质量一定时，物体速度越大，动能越大 A 当速度一定时，物体质量越大，动能越大
(3)木块被撞击后移动距离的远近
(4)控制变量法 转换法
(5)不能 木块将一直运动下去
17．(1)弹珠被弹射的水平距离 (2)长度 (3)宽度 (4)D [解析] (1)弹弓弹性势能的大小是通过弹珠被射出的距离来反映的，射出的越远，弹弓的弹性势能越大．
(2)比较第1次和第2次实验可知，拉伸相同的伸长量，橡皮条宽度相同，长度不同，弹珠射出的距离不同，故橡皮条的弹性势能与橡皮条的长度有关．
(3)比较第1次和第3次实验可知，拉伸相同的伸长量，橡皮条长度相同，宽度不同，弹珠射出的距离不同，故橡皮条的弹性势能与橡皮条的宽度有关．
(4)由以上可知，弹性势能的大小与宽度、长度有关；在拉伸相同的伸长量时，宽度越宽，弹性势能越大，长度越短，弹性势能越大，故弹性势能最大的橡皮条是宽面短的，故选D.
动能和势能的转化
一、选择题
1．如图6－K－5所示的实例中，物体重力势能在增大的是( )
图6－K－5
2．2017·大连用电梯往高处搬运货箱，当货箱随着电梯一同匀速上升时，货箱的( )
A．动能变小，重力势能变小
B．动能变小，重力势能变大
C．动能不变，重力势能变小
D．动能不变，重力势能变大
3．[2016·淄博] 如图6－K－6所示，空中加油机正在给匀速水平飞行的战斗机加油，加油后战斗机仍以原来的高度和速度做匀速飞行，则战斗机的( )
A．动能不变，势能不变，机械能不变
B．动能不变，势能减少，机械能减少
C．动能增加，势能不变，机械能增加
D．动能增加，势能增加，机械能增加
图6－K－6
4．蹦床是一种深受青少年喜爱的运动．如图6－K－7所示，当小朋友被蹦床弹起，离开蹦床向上的过程中，他的重力势能和动能变化情况是( )
图6－K－7
A．重力势能减小，动能增大
B．重力势能减小，动能减小
C．重力势能增大，动能增大
D．重力势能增大，动能减小
5．如图6－K－8所示是一种在少年儿童中广泛流行的有趣玩具——“悠悠球”(也称“溜溜球”)，它实际上是滚摆的变形．当“悠悠球”由最低点上升时，它的( )
图6－K－8
A．动能转化为重力势能，速度越来越小
B．动能转化为重力势能，速度越来越大
C．重力势能转化为动能，速度越来越小
D．重力势能转化为动能，速度越来越大
6．下列过程中，物体的重力势能转化为动能的是( )
A．跳伞运动员在空中匀速下落的过程
B．热气球上升的过程
C．汽车在水平路面上匀速行驶的过程
D．铅球自由下落的过程
7．[2016·泰安] 下列事例中，由弹性势能转化为动能的是( )
A．风吹动树叶
B．秋千从高处向低处摆动
C．汽车沿盘山公路匀速前进
D．拉弯的弓将箭射出
8．如图6－K－9所示，人造卫星沿椭圆形轨道绕地球运行，在卫星从远地点向近地点运动的过程中，下列说法正确的是( )
A．动能逐渐增大，机械能增大
B．势能逐渐减小，机械能减小
C．动能逐渐增大，势能逐渐减小，机械能不变
D．动能逐渐增大，势能逐渐减小，机械能减小
图6－K－9
9．对于如图6－K－10所示滚摆运动的现象，下列解释中不正确的是( )
图6－K－10
A．下降时动能转化为重力势能
B．实验现象说明动能与势能可以相互转化
C．上升的最大高度逐次降低，说明机械能的总量不断减少
D．滚摆运动的过程中需克服空气阻力做功，消耗机械能
10．“蹦极”是一种富有刺激性的勇敢者的运动项目，如图6－K－11所示．有一根弹性橡皮绳，一端系住人的腰部，另一端系于跳台，当人下落至图中A点时，橡皮绳刚好被伸直，C点是游戏者所能达到的最低点，当人下落至图中B点时，橡皮绳对人的拉力与人受到的重力大小相等．对于游戏者离开跳台到最低点的过程中(不考虑空气阻力)，下列说法正确的是( )
图6－K－11
A．游戏者的动能一直在增加
B．游戏者到达C点时，重力势能全部转化为动能
C．游戏者到达B点时，游戏者的动能增加到最大值
D．游戏者从C点向B点运动的过程中，重力势能转化为动能和弹性势能
二、填空题
11．[2016·重庆改编] 2016年4月24日被定为首个中国航天日，是为了纪念我国首枚人造卫星“东方红一号”发射成功，卫星加速升空的过程中重力势能________，动能________，机械能________．(均选填“变大”“变小”或“不变”)
12．如图6－K－12所示是某球员传球时足球的一段运动轨迹，其中A点的重力势能________(选填“大于”“小于”或“等于”)B点的重力势能．若不计空气阻力，足球在上升的过程中，动能转化为________能，当足球运动至最高点时，动能________(选填“为零”或“不为零”)．
图6－K－12
13．如图6－K－13所示是自动回转的“魔罐”，橡皮筋两头分别固定在罐子的顶部和底部，中间系一个钩码，当你将“魔罐”在水平地面上滚出后，它能自动滚回来的原因是________能转化为________能.
图6－K－13
14．如图6－K－14所示是高速公路避险车道示意图．当高速行驶的汽车出现刹车失灵时，可通过进入避险车道，将因高速行驶而具有的________能转化为________能，从而快速降低车速直至停止.
图6－K－14
15．如图6－K－15所示，将一张卡片对折，在开口的一边剪两刀，然后将橡皮筋套在开口边，将卡片反扣在桌面上，用力往下压卡片，松手后，看到的现象是卡片跳起来了．卡片跳起时将橡皮筋的________首先转化为卡片的________，然后再转化为卡片的________(以上均选填“动能”“重力势能”或“弹性势能”)．实验中，卡片被压得越平，跳起来的高度越高，这说明：橡皮筋的弹性形变越大，橡皮筋的弹性势能越______(选填“大”或“小”)．
图6－K－15
16．如图6－K－16所示，把一个金属小球用细线悬挂起来，将小球拉到A点，然后放开，小球将在ABC间往复摆动，该实验说明________________________．每次摆动的幅度越来越小，这是因为______________________．小球第二次经过B点与第一次经过B点相比，动能________，重力势能________，机械能________．
图6－K－16
三、实验探究题
17．[2016·苏州] 在探究“物体动能的大小与哪些因素有关”的实验中，让小车从斜面上由静止释放，小车下滑后撞击斜面底端的木块．请回答下列问题：
(1)小车进入水平面时的动能是由________转化来的，实验时通过观察______________________来比较动能大小．
(2)将相同小车从斜面不同高度由静止释放，如图6－K－17甲、乙所示，是探究动能大小与________的关系，得出的结论是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________.
图6－K－17
(3)实验中若使用的木块质量较大，为确保实验仍有较明显的现象，有很多种方法．请答一种方法：____________________.
1．B 2．D
3．D 4．D
5．A 6．D
7．D 8．C
9．A 10．C 11．变大 变大 变大
12．小于 重力势 不为零 [解析]由图可见A点的高度小于B点的高度，球的质量不变，因此A点的重力势能小于B点的重力势能；若不计空气阻力，足球在上升过程中，高度增大，重力势能增大；速度减小，动能减小，因此动能转化为重力势能，当足球运动至最高点时，速度不为零，所以动能不为零．
13．弹性势 动 14．动 重力势
15．弹性势能 动能 重力势能 大
16．动能和重力势能可以相互转化 摆动过程中，需克服阻力做功，机械能减少 减少 不变 减少
17．(1)重力势能 被撞击的木块在水平面上移动距离的大小
(2)速度 质量相同时，物体的速度越大，动能越大
(3)增加小车下滑的高度
课件47张PPT。第十二章 机械能和内能一、动能 势能 机械能导学设计应用示例第十二章 机械能和内能课堂小结课堂反馈导学设计学点1 动能 一、动能 势能 机械能1．理解能量的概念，认识动能．
问题1：“一个物体能对另一个物体做功，就表明这个物体具有能量．”相互交流对这句话的理解，判断下列关于能量认识的正误，其中错误是( )B一、动能 势能 机械能A．能量的单位和功的单位相同；
B．不做功的物体没有能量；
C．物体具有能量就能够对外做功；
D．物体对外做功的过程中，将消耗物体具有的能量；
E．物体能对外做多少功，物体就具有多少能量；
F．物体具有多少能量，就能对外做多少功 一、动能 势能 机械能问题2：锤子运动起来后就能将钉子钉入木板，子弹运动起来后就能射穿鸡蛋，这两个事例说明的一个共同问题是：_________________________________________________．尝试再举一个类似的事例：________________________________________．
问题3：判断物体是否具有动能的标准是什么？飞机一定具有动能吗？ 流动的空气能推动帆船前进(合理均可) 运动的物体能对其他物体做功(或运动的物体具有动能)[答案] 判断物体是否具有动能的标准是看物体是否运动，一切运动的物体都具有动能．运动的飞机具有动能，静止的飞机不具有动能． 一、动能 势能 机械能2．探究动能大小与哪些因素有关．
(1)猜想：动能的大小与_______和________有关．
(2)实验探究的主要方法：___________．
(3)实验中研究对象是________(选填“小车”或“木块”)．
控制小车运动速度相同的具体方法是：_______________________________；比较运动物体(小车)动能大小的具体方法是：_____________________________________________________． 比较置于同一水平面上的同一木块被小车推动的距离 质量速度控制变量法小车将小车从同一斜面的同一高度处释放一、动能 势能 机械能速度质量相同时，速度越大，物体所具有的动能就越大一、动能 势能 机械能如图乙所示的一组实验，探究的是动能与_______的关系，探究得到的结论是：_________________________________________________．
综合上述两组实验可得到的结论是：__________________________________________________________________________． 物体动能的大小与物体的速度和质量有关，速度越大，质量越大，物体所具有的动能就越大 质量速度相同时，质量越大，物体所具有的动能就越大学点2 势能 一、动能 势能 机械能1．弹性势能
问题1：如图12－1－2(a)所示，拉伸的橡皮筋能将子弹射出；如图(b)所示，上紧的发条能带动钟表的齿轮和指针转动；如图(c)所示，压缩的弹簧能弹开小车．这三个事例说明的一个共同问题是：_____________________________________________________．尝试再举一个类似的事例：________________________．拉开的弓能将箭射出(合理均可) 发生弹性形变的物体能对其他物体做功(发生弹性形变的物体具有弹性势能)一、动能 势能 机械能图12－1－2 一、动能 势能 机械能问题2：判断物体是否具有弹性势能的标准是什么？弹簧一定具有弹性势能吗？[答案] 判断物体是否具有弹性势能的标准是看物体是否发生了弹性形变．发生弹性形变的弹簧具有弹性势能，未发生弹性形变的弹簧不具有弹性势能． 一、动能 势能 机械能问题3：橡皮筋拉伸得越长，能将“子弹”射出越远；发条上得越紧，能带动钟表的齿轮和指针转动越长久；弹簧压缩得越多，能将小车弹开越远．这些事实均表明：__________________________________________． 弹性形变越大，物体的弹性势能就越大 一、动能 势能 机械能2．重力势能
问题1：打桩机上被举高的重锤能将桩打入地下，山坡上的石头能摧毁山下的建筑物，是因为它们都具有________能．
问题2：判断物体是否具有重力势能的标准是什么？牢牢挂在枝头的苹果是否具有重力势能？ 重力势[答案] 判断物体是否具有重力势能的标准是看物体是否有高度．挂在枝头的苹果是在高处，有高度，一定具有重力势能． 一、动能 势能 机械能问题3：阅读教材P35“活动：模拟打桩”部分内容，想一想：
①可以通过“桩打得深浅”比较被举高的“重锤”具有的_______能的大小．
②像这样打桩，要想将“桩”打得深一些可以采用的方法有____________________和________________________两种．
实验和研究表明：物体的重力势能与物体的______和______有关，_______越大、______越高，它具有的重力势能就越大．
问题4：重力势能和弹性势能统称为_______． 重力势增加“重锤”的质量增加“重锤”的高度质量高度质量高度势能学点3 机械能一、动能 势能 机械能问题1：动能和势能统称为机械能．机械能共包含________种基本形式的能量，分别为________________________．
问题2：一个物体_______(选填“可以”或“不可以”)同时具有多种形式的机械能，请列举一个同时具有动能和重力势能的物体：________________________．3动能、弹性势能、重力势能可以高空飞行的飞机(合理均可)一、动能 势能 机械能问题3：在空中飞行的一只球，它具有的重力势能是5 J，动能是4 J，这只球具有的机械能是____J．物体具有机械能的多少等于________和________的总和． 势能9动能学点4 动能、势能的相互转化和机械能的变化 一、动能 势能 机械能1．观察摆球动能和重力势能的相互转化．
问题1：动手操作并观察教材P36图12－10所示的实验，填写课本相应的空白．
[答案] 增大 减小 大 小 动 小 重力势 0 大
问题2：该实验说明：_____________________________．动能和重力势能可以相互转化 一、动能 势能 机械能问题3：动能和弹性势能可以相互转化吗？请设计一个实验或举出一个事例说明． [答案] 可以，拉弯的弓将箭射出的过程中，弓的弹性势能转化为箭的动能；滚动的球将弹簧压缩的过程中，球的动能转化为弹簧的弹性势能．(合理即可) 一、动能 势能 机械能问题4：观察教材P36图12－11，分析各图中动能与势能的转化情况并交流反馈．
(a)过山车——上升过程：___________________；下降过程：____________________．
(b)皮球落地反弹——下落过程：___________________；形变过程：_________________；形变恢复过程：___________________；上升过程：_________________．动能转化为重力势能重力势能转化为动能重力势能转化为动能动能转化为弹性势能弹性势能转化为动能动能转化为重力势能一、动能 势能 机械能(c)荡秋千——上升过程：____________________；下降过程：_________________________．
(d)撑竿跳高——撑竿过程：____________________；起跳过程：_____________________；下落过程：_______________________． 重力势能转化为动能 动能转化为重力势能重力势能转化为动能动能转化为弹性势能弹性势能转化为重力势能一、动能 势能 机械能2．判断机械能的变化．
问 题：在教材P36图12－10所示的摆球实验中，我们还观察到：摆球在自由摆动的过程中，每次上升的高度都在降低，最终在最低处静止．
①每次摆球在最高点处，动能均为___，重力势能逐次____，所以机械能逐次____．(后两空均选填“变大”“变小”或“不变”)
②摆球摆动过程中机械能总量不断减小的原因是：______________________________． 克服空气阻力做功，消耗机械能 0变小变小类型一 对动能、弹性势能、重力势能概念的理解 一、动能 势能 机械能应用示例例1 下列物体中一定具有动能的是_______，一定具有势能的是_______，一定既具有动能，又具有势能的是_______.
(选填序号)
A.下落的雨滴 B.被拉开的弓 C.刚射出的箭 D.弹簧
E.压弯的跳板 F.在水平公路上静止的汽车 G.风 H.流水 ACGHABCEAC一、动能 势能 机械能[解析]下落的雨滴是运动的，因而具有动能，还没有落地，具有高度，因而具有重力势能；被拉开的弓发生了弹性形变，所以具有弹性势能；刚射出的箭是运动的，具有动能，还在空中，具有重力势能；对于弹簧，由于不知道其是否发生弹性形变，因而不能确定它是否具有弹性势能；压弯的跳板发生了弹性形变，因而一定具有弹性势能；在水平公路上静止的汽车因为静止，因而不具有动能，因为在水平公路上，因而不具有重力势能；风是流动的空气，因而具有动能；流水在流动，因而具有动能. 一、动能 势能 机械能[方法指导]一切运动的物体都具有动能，一切发生弹性形变的物体都具有弹性势能，一切具有高度的物体都具有重力势能．动能的关键是“动”——v，弹性势能的关键是有“弹性形变”——Δx，重力势能的关键是物体在“高处”能下落——h.没有发生弹性形变的弹簧、橡皮筋等弹性物体不具有弹性势能．动能、弹性势能、重力势能是机械能的三种形式，一个物体可以同时具有多种形式的能量．类型二 影响动能和势能大小的因素 一、动能 势能 机械能速度A一、动能 势能 机械能(3)该实验物体动能的大小是通过_______________来反映的．
(4)该实验中物体的速度是指小球A从斜面上由静止滚下与物体B即将碰撞时的速度，它是通过________(选填“高度”或“质量”)来改变的．
(5)实验表明，同一小球A从斜面高处滚下，高度越高，物体B被撞得越远，可得结论__________________________________．
(6)若要研究物体动能与质量的关系，则需不同质量的小球从斜面________高度由静止滚下，并观察记录． 被撞的距离大小高度当物体质量相同时，物体的速度越大，动能越大相同一、动能 势能 机械能[解析] (1)动能的大小与物体的质量和速度都有关系，由于物体A、B质量不变，所以该实验要探究的是物体动能的大小与物体速度的关系；
(2)该实验研究的是小球A动能的大小与速度和质量的关系；
(3)该实验中小球动能的大小是通过B被撞距离的远近体现的，B被撞得越远，说明小球的动能越大，被撞得越近，说明小球的动能越小，这里采用了转换法的思想；
(4)该实验中物体的速度是指小球A从斜面上静止滚下与物体B即将碰撞时的速度，这个速度的大小是通过控制小球A在斜面上的高度改变的；一、动能 势能 机械能(5)同一小球A从斜面高处滚下，高度越高，物体B被撞得越远，说明动能越大，可得结论为：当物体质量相同时，物体的速度越大，动能越大；
(6)为了研究物体动能与物体质量的关系，实验中多次让不同质量的小球从斜面同一高度处由静止滚下时，控制了小球与物体B即将碰撞时的速度相同，应改变物体A的质量． 一、动能 势能 机械能[方法指导] “控制变量法”“转换法”在探究影响动能大小的因素中的应用一、动能 势能 机械能类型三 动能和势能的相互转化 一、动能 势能 机械能C一、动能 势能 机械能[解析]本题考查动能和重力势能转化的知识.动车匀速上坡，动能不变，重力势能增加，不存在动能和重力势能的转化；脚踩滑板从高处滑下，重力势能转化为动能；滚摆自下而上运动，动能转化为重力势能；火箭加速升空，动能、重力势能都增加，不存在动能和重力势能的转化. 一、动能 势能 机械能[方法指导]从能量的变化情况分析能量的转化．当A能量转化为B能量时，A能量会减少，B能量会增加．当所减少的A能量全部转化为B能量时，A能量和B能量的总和保持不变． 类型四 机械能变化的判断 一、动能 势能 机械能A一、动能 势能 机械能[解析]直升机匀速运动，动能不变，上升表明重力势能增大，因而得出动能、势能的和即机械能增加；飞船缓缓运动，动能不变，降落表明重力势能减小，因而机械能减小；皮球、滚摆均需克服空气阻力做功消耗机械能，机械能总量减小. 一、动能 势能 机械能[方法指导]判断物体机械能的变化的途径
一是先判断动能和势能的变化．再根据机械能等于动能和势能的总和，判断机械能的变化．二是先判断物体运动过程中是否需克服空气阻力等做功消耗机械能，或者有其他形式的能量通过做功转化为机械能，再判断机械能总量的变化．若不计阻力，且没有外力做功，则物体的机械能总量将保持不变． 课堂小结一、动能 势能 机械能转化课堂反馈A一、动能 势能 机械能1．一个物体如果能够对另一个物体_____，我们就说它具有能量，一个物体_____做的功越多，表示这个物体的能量______．动能和势能统称为______能，动能和势能是可以__________的．
2．高速公路上行驶的车辆不能超速超载：不能超速是因为当车的质量一定时，_____越大，动能越大，行驶时就越危险；不能超载是因为当车的速度一定时，______越大，动能越大，行驶时就越危险． 做功能够越大机械相互转化速度质量一、动能 势能 机械能3．将锤子抡起后，高速运动的锤子能轻易得将钉子钉入木板中，这是因为高速运动的锤子具有________能．上紧发条的玩具车沿水平桌面由静止开始运动，运动所需的能量来源于________能．动弹性势一、动能 势能 机械能质量不同的小球 做功速度一、动能 势能 机械能一、动能 势能 机械能(1)若hA＝hB>hC，mA(2)物理研究方法有许多，如等效替代法、类比法、对比法、控制变量法等．本实验中运用了两种研究方法，一是________法；二是转换法，就是将物体重力势能的大小比较转换为对________________________进行比较． 重力势能的大小与物体质量有关重力势能的大小与物体的高度有关控制变量木桩插入沙坑的深度 课堂反馈B一、动能 势能 机械能1．把上紧发条的玩具车放置在水平桌面上，玩具车由静止开始加速运动，此过程中玩具车能量的变化情况是( )
A．弹性势能减小，动能增大
B．弹性势能减小，动能减小
C．弹性势能增大，动能增大
D．弹性势能增大，动能减小 A一、动能 势能 机械能D一、动能 势能 机械能弹性重力一、动能 势能 机械能4．从桌面掉到地上的乒乓球会自动弹起，球在上升过程中将________能转化为__________能．由于球与空气有摩擦，上升过程中球的机械能________． 动重力势减小一、动能 势能 机械能D
