11.4　认识动能和势能 第1课时　认识动能和势能(要点讲解+当堂检测+答案)

沪粤版物理九年级上册同步学案
第十一章　机械功与机械能
11.4　认识动能和势能
第1课时　认识动能和势能
要 点 讲 解
要点一　能量
能量及其单位：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，物体能够做的功越多，它具有的能量就越多。能的单位就是功的单位，在国际单位制中，功的单位是焦(J)，能的单位也是焦(J)。
正确理解能量与功的关系，应注意的三个方面。
1. 功是一个描述力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。而物体能够对其他物体做功，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. 物体能够对其他物体做功，我们就说它具有能量，能量的概念中关键点是“能够对其他物体做功”，能够对其他物体做功并不等同于正在对其他物体做功。能够对其他物体做功的物体，即具有能量的物体，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，它就具有能量。例如；举高的重锤在空中静止，它虽然没有正在做功，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，它具有能量。
3. 一个物体能够做的功越多，它具有的能量就越大。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，所以说它具有的能量就越大。因此，我们可以用能够做功的多少来衡量物体具有能量的大小。物体能够做多少功，就具有多少能，做了多少功，就消耗了多少能。
要点二　动能及其影响因素
1. 动能：物体由于运动具有的能叫做动能。
2. 影响动能大小的因素：影响动能大小的因素是物体运动的速度和物体的质量。质量相同的物体，运动速度越大，它所具有的动能就越大；运动速度相同的物体，质量越大，它所具有的动能就越大。
经典例题1　如图所示是“探究物体动能的大小与哪些因素有关”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，目的是探究动能的大小与________的关系。
解析：(1)在本实验中，当小球从斜面上滚下时，推动木块向前运动，木块运动得越远，说明小球的动能越大，即我们可以通过观察木块移动的距离来判断小球动能的大小；(2)同一小球从斜面的不同高度滚下到达水平面时，质量相同，速度不同，因此探究的是动能大小与速度的关系；(3)为了探究动能大小与质量的关系，应该换用质量不同的小球，使它们从斜面的同一高度由静止滚下。
答案：(1)木块移动的距离　小球　(2)速度　(3)相同　质量
要点三　势能及其影响因素
1. 重力势能：物理学中把被举高的物体具有的能叫做重力势能。
2. 影响重力势能大小的因素：影响重力势能大小的因素是物体的质量和物体被举高的高度。物体被举得越高，质量越大，它具有的重力势能就越大。
3. 物体发生弹性形变而具有的能叫做弹性势能。
4. 影响弹性势能大小的因素：弹性物体的弹性越强，形变越大，它具有的弹性势能就越大。
5. 势能：重力势能和弹性势能统称为势能。
经典例题2　如图甲所示，是刘悦设计的“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。如图乙所示，是实验过程中的三个步骤，其中小球质量m1(1)通过观察________来比较小球的重力势能的大小。
(2)步骤一、步骤二是探究小球的重力势能大小与________的关系。
(3)步骤二、步骤三是探究小球的重力势能大小与________的关系。
解析：(1)木块移动的距离越远，小球对木块做的功越多，说明小球的重力势能越大。(2)步骤一、步骤二是小球下落的高度相同，探究重力势能的大小与其质量的关系。(3)步骤二、步骤三是小球的质量相同，探究重力势能的大小与其下落的高度的关系。
答案：(1)木块移动的距离　(2)小球的质量　(3)小球的高度
易错易混警示　对动能、势能变化的判断
解答有关物体动能和势能的习题时，除了要知道决定动能和势能大小的因素外，还要注意“匀速”这一条件，切忌不认真审题，错误地认为下落的物体运动越来越快，动能越来越大。
经典例题3　跳伞运动员在空中匀速下落的过程中，他的(　　　)
A．动能增大，势能不变 B．动能不变，势能减小
C．动能、势能都不变 D．动能减小，势能增大
解析：本题考查对动能、势能概念的综合理解。跳伞运动员在匀速下落的过程中，质量、速度均未发生变化，因此他的动能不变，而运动员在逐渐下降，所以重力势能逐渐变小，故B选项正确。
答案：B
当 堂 检 测
1. 关于功和能的关系，下列几种说法中正确的是(　　)
A. 具有能的物体一定在做功
B. 物体具有的能越大，它做的功越多
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，它具有的能越大
2. 质量相同的铜球和木球，木球的速度比铜球大，将它们的动能进行比较，则(　　)
A. 木球的动能大 B. 两球动能一样大
C. 铜球的动能大 D. 无法比较
3. 甲、乙两辆汽车在平直的公路上行驶，甲车的速度是54km/h，乙车的速度是15m/s，则它们动能大小的关系是(　　)
A. 甲大 B. 乙大 C. 一样大 D. 无法比较
4. 一块砖分别平放、竖放、侧放在水平地面上时，有关它的重力势能大小的说法中正确的是(　　)
A. 平放时最大 B. 侧放时最大
C. 竖放时最大 D. 三种放法相同
5. 如图所示，苹果树上结有甲、乙、丙三个质量相等的苹果，哪一个苹果的重力势能最大(　　)
A. 甲 B. 乙 C. 丙 D. 一样大
6. 2019年1月11日1时11分，我国在西昌卫星发射中心使用长征三号乙运载火箭，成功将“中星2D”卫星送入太空。当火箭加速起飞上升的过程中，下列说法正确的是(　　)
A. 动能增大，重力势能减小 B. 动能减小，重力势能减小
C. 动能增大，重力势能增大 D. 动能减小，重力势能增大
7. 洒水车沿街道匀速行驶，将水洒向路面，在此过程中它的动能将 ，这是因为它的　 　。质量较大的喜鹊与质量较小的燕子在空中飞行，若它们的动能相等，那么 飞得快。
8. 请分析以下两个有关能量形式的问题。
(1)“强弩之末势不能穿鲁缟者也”。强弩之末不能穿透薄薄的丝绸，说明物体的动能大小与它的 有关。
(2)旋转图中的吸管后，将可乐罐放在桌面上，可乐罐就会运动起来，这是因为可乐罐中的橡皮筋积蓄了 能。
当堂检测参考答案
1. D 2. A 3. D 4. C 5. C 6. C