（粤教版必修2）物理：4.2《动能 势能》学案

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动能 势能
【例题分析】
[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，没有做功，所以没有能；
B. 在空中飞行的子弹，因为它能做功，所以它具有能；
C. 甲物体比乙物体速度大，则甲物体的动能一定比乙物体的动能大；
D. 甲物体的高度比乙物体的高度高，则甲物体的重力势能一定比乙物体的重力势能大。
分析：由动能和重力势能的概念可知，用线悬挂着的物体是被举高的，离地面有一定的高度，它能够做功，故具有重力势能；物体的动能大小是由物体质量和速度共同决定的，因此，速度大的物体的动能不一定大。同样，重力势能的大小是由物体被举高的高度和质量共同决定的，高度高的物体的重力势能也不一定就大；在空中飞行的子弹有动能和重力势能，它能做功，具有能，所以B正确。
解答：正确选项为B。
说明：当一个物理量由两个或两个以上因素共同决定时，千万不能只根据一个因素的情况作出结论。判断一个物体是否具有能，关键是要看它能否做功，不是看它是否在做功。比如上例中“悬挂着的物体”虽然没有做功，但它一旦坠落，高度发生变化，就可以做功。
[例2]下面的物体中，只具有动能的是______；只有势能的是______；既具有动能、又具有势能的是 。
A. 停在地面上的汽车
　　B. 在空中飞行的飞机[来源:21世纪教育网]
　　C. 被起重机吊在空中静止的货物21世纪教育网
　　D. 弹簧
E. 在水平铁轨上正行驶的火车
分析：停在地面上的汽车没有运动，它不具有动能；因在地面上，它也没有势能。正在空中飞行的飞机，它在运动着，具有动能；它离地面有一定的高度，又具有重力势能。在空中静止的货物，它没有动能，只有重力势能。弹簧在没有发生弹性形变时，它不具有弹性势能。水平铁轨上行驶的火车，只有动能没有势能。
解答：只有势能的是C；只有动能的是E；既有动能又有势能的是B。
说明：在确定物体具有何种能量时，应按照动能、重力势能、弹性势能的定义，分析物体是否在运动，是否被举高，是否发生了弹性形变，符合哪一种能量的定义，就确定物体具有哪一种能量。
[例3] “挂在屋檐上的瓦，因为静止，没有做功，所以没有能”。这种说法对吗？
分析：挂在屋檐上的瓦，处于一定的高度，可视为“被举高”了，因而具有重力势能。
解答：题中说法不对。因为一个物体具有能，只说明它能做功，但它不一定做功。所以瓦处于静止，没有做功，不能表明它不能做功，因而也就不能断言它没有能。
说明：“做功”与“能做功”是两个不同的概念，要注意加以区分。
[例4] 跳伞运动员在匀速下落过程中，它的（ ）
A. 势能增大，动能减小，机械能不变
B. 势能减小，动能不变机械能减小
C. 势能减小，动能增大，机械能不变
D. 势能增大，动能不变，机械能增大
解析：因为跳伞运动员的质量是一定的，而且是匀速下落，说明运动员的速度不变，所以运动员的动能不变；又因为跳伞运动员的高度不断减小，因此，跳伞运动员的机械能减小。
答案：正确选项为B。
说明：此题的过程简单，题意明朗。但若不能仔细分析亦可能出现错误。如“匀速下落”意味着速度不变，速度不变意味着动能不变；同时，不要认为一个物体的重力势能减小或增大，它的动能就一定增大或减小。这种“定势”是要努力克服的。因此，要针对题设的物理情景进行分析，挖掘已知条件和隐含条件，找到其联系，从而做出正确的答案。
[例5] 一只乒乓球由高处静止下落撞击地板后又上升，在整个过程中，乒乓球机械能转化的情况是（ ）
A. 势能→动能→势能
　　B. 动能→势能→势能
　　C. 动能→势能→动能→势能→动能
D. 势能→动能→势能→动能→势能
解析：乒乓球在高处，由于被举高具有势能。在下落过程中，高度降低，速度增大，在撞击地面前，球的全部势能转化为动能。在撞击地板的一瞬间，由于球发生形变，球的动能转化为球的弹性势能。球在恢复形变的过程中，弹性势能又转化成动能，使球产生一个反方向的速度（如不考虑能的损失，则此速度与球撞击地板前的速度大小相同），向上跳起。在上升的过程中，动能又逐渐转化成势能，直至动能为零。从下落到反跳的全过程中，经历的能量变化过程是：重力势能→动能→弹性势能→动能→重力势能。
答案：正确选项为D。
说明：在解答同一物体的重力势能和动能之间的转化问题时，由于同一物体质量一定，所以重力势能和动能的变化，主要表现在离地面的高度与速度的大小变化。
[例6] 小方和小明皆购买了同类的橡皮球。小明说：“我的球的弹力比你的好。”小方回答说：“我希望你能证实你的说法。”请你给小明出主意，他该怎么办？（ ）
A. 让两只球于离地等高处自由落下，比较两只球反弹的高度
B. 把两只球向墙掷去，比较两只球反弹时离墙的距离
C. 让两只球于离地不同高度处自由下落，比较两只球反弹的高度
D 把两只球向地面掷去，比较两只球反弹的高度
分析：本题采用的方法是通过实验去比较两球的弹力，球弹起越远当然弹力就越大。但B、C、D所采用的方法中都没有注意控制使两球的初始速度和高度都相同，因此它们反弹的距离除与球本身的弹力有关外，还与它们初始具有的能量有关。所以只有A正确。21世纪教育网
解答：正确选项为A。
说明：本题直接考查科学实验中控制变量的方法。在有多种因素影响实验结果时，只有对变量进行有效的控制，排除了其它因素的影响，才能得出客观的结论。
【模拟试题】
（答题时间：40分钟）
一、 填空题
1. 物体所具有的动能的大小跟它的______和______有关。
2. 物体所具有的重力势能的大小跟它的______和______有关；物体所具有的弹性势能跟______有关。
3. 两人同时乘坐在一辆汽车里，其中质量较小的人，动能较______；两人同时爬上一座高塔，其中质量较大的人，势能较______。
4. 动能、势能和机械能的单位与______的单位相同，也是______。空中飞行的子弹，若它在某一时刻的机械能是12J，势能是8J，则子弹的动能是______J。
5. 一个氢气球从地面上升，上升的速度越来越大，则它的重力势能______，动能______，机械能______。
6. 工厂里建有水塔，水塔里的水具有______能，在高空救火的消防水龙射出的水，具有______能。
7. 下列物体各有哪种能？
（1）沿斜面下滑的物体______；
　　（2）举高的夯落下来______；
　　（3）空中下降的跳伞运动员______；
　　（4）拉长的橡皮筋____________。
8. 指出卜列例子中是什么能转化成什么能？
　　（1）卷紧的发条带动钟表指针走动：______。
　　（2）撑杆跳高运动员离地腾空向上运动的过程：____________。
二、 选择题
1. 下列正确的说法是（ ）
A. 只有正在做功的物体才具有能
B. 只要能够做功的物体就具有能
C. 正在做功的物体一定具有势能
D. 能够做功的物体一定具有动能[来源:21世纪教育网]
2. 以同样速度行驶的载重汽车和小轿车，它们的动能相比（ ）
A. 载重汽车的动能大　 B. 小轿车的动能较大
C. 它们的动能一样大　 D. 无法比较
3. 跳伞运动员在空中匀速降落时机械能将（ ）\
A. 逐渐减少　　 B. 逐渐增大
C. 保持不变　　 D. 无法说明机械能的变化情况
4. 抛向空中的石子，在飞行中具有（ ）
A. 动能　　 B. 势能　　C. 机械能 　D. 以上都对
　5. 水从高处落下，水的（ ）
A. 势能不变，动能增加 　 B. 动能、势能都不变
C. 动能增加，势能减少 　 D. 势能增加，动能减少　
6. 下列过程中，属于动能转化为势能的是（ ）
A. 将一块石子向上抛出　 B. 张开的弓把箭射出；
C. 自行车从高坡上滑下 　 D. 屋檐下落向地面的水滴。
　7. 一个物体的重力势能减少了，这是因为（ ）
A. 它所处的高度减少了 　 B. 它所处的高度增加了
C. 它的速度减少了 　　　 D. 它在水平面上的位置改变了
　8. 关于功和能的叙述，其中正确的是（ ）
A. 能量就是物体做功的本领，所以能量就是功；
B. 一个物体具有的能量越多，这个物体具有的功越多；
C. 弹簧一定具有弹性势能；
D. 具有能的物体不一定在做功。
　9. 皮球从手中竖直落到地上，从撞击地面到发生形变的过程中（ ）
A. 弹性势能转化为动能　　　 B. 动能转化为弹性势能
C. 重力势能转化为弹性势能 　 D. 动能转化为重力势能
三、 应用题
体操运动员在跳鞍马时往往要借助于起跳板，从能量的角度来分析起跳板的作用。
【试题答案】
一. 填空题
1. 质量，运动速度；
2. 质量，举高，弹性物体的弹性和形变程度；
3. 小，大；21世纪教育网
4. 功，焦，4 ；
5. 增加，增加，增加；
6. 重力势能，动能和重力势能；
7.（1）动能和重力势能；（2）动能和重力势能；（3）动能和重力势能；（4）弹性势能；
8.（1）弹性势能转化成动能；（2）动能转化成重力势能。
二. 选择题
1. B 　 2. A 　3. A 　4. D　 5. C　　6. A 　 7. A 　8. D　 9. B 　
三. 应用题
运动员踏上起跳板，使起跳板形变，运动员的一部分动能转化成起跳板的弹性势能，起跳板在恢复形状的过程中，板的弹性势能又转化成人的动能，使人向上弹起，使人容易跳过鞍马。
【励志故事】
不归路
我曾经采访过一个芭蕾舞演员。
十个脚趾，找不到一个完整的趾甲，在拇指的前端，是一团模糊的肉球，那是十几年舞蹈磨成的茧。谁能想到，这样一双可怕的脚，竟是踩着足尖鞋，在舞台上旋转如蝶的芭蕾舞演员的玉足。芭蕾舞演员一边活动脚尖，一边跟我说话：“现在脚的样子尽管很丑陋，可是不痛，刚开始跳舞的时候，一场舞跳完，鞋的前端殷红殷红的，没有亲身经受过的人，绝对体验不出钻心疼痛的滋味。”压腿、弹跳、下腰，短暂的喝彩和瞬间的辉煌的后面，竟藏着数十年的艰辛和磨难。
这是一条别无选择的不归路，就像涅槃的凤凰一样只有在烈火的焚烧中才能获得新生。对于舞出仙姿的芭蕾舞演员，除了迎向前方，没有第二种活法。
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