第四章4.3A 机械能—沪教（上海）版八年级物理下册学案word版有答案

第四章4.3A
机械能
[学习目标]
1．知道势能（重力势能和弹性势能）、动能。
2．知道机械能包括重力势能、弹性势能和动能。
3．知道影响物体重力势能、弹性势能和动能大小的因素。
[知识解读]
1．能
一个物体能对其他物体做功，我们就说这个物体具有能量，简称能。物体能做多少功，我们就说物体具有多少能。能的单位和功的单位一样，都是焦耳。能做功和是否做了功有着本质的区别。
2．势能（EP)【重力势能EP=mgh、弹性势能EP=kx2/2】
重力势能：物体处于某一高度时所具有的势能。
重力势能只与物体质量及物体的重心离地面的高度有关。当物体的质量相同时，物体所处的高度越高，重力势能越大；当物体所处的高度相同时，物体的质量越大，重力势能越大。
弹性势能：物体由于发生弹性形变而具有的势能叫做弹性势能。。
3．动能（Ek=mv2/2）
物体由于运动而具有的能量叫动能。
动能大小只与物体质量和物体运动的速度有关。当物体的质量相同时，速度越大，动能越大；当物体的速度相同时，质量越大，动能越大。
4．机械能：动能和势能统称为机械能。
在许多情况下，物体既具有动能又具有势能。例如在空中翱翔的雄鹰既有动能又有重力势能；利用发条开动的玩具汽车既有动能，也有储存在拧紧发条中的弹性势能；用网球拍击球时，挥动的球拍既有动能，变形的球网又具有弹性势能。
[概念辨析]
1．做功越多，物体具有的能量一定越大吗？
不一定。具有能的物体不一定正在做功，例如拉长的弹簧、吊灯等，物体的具有的能越大，它能够做的功就越大，但做的功不一定多。
2、在“探究动能大小与那些因素有关”实验中如何判断动能大小？
通过控制小车在斜面某一高度下滑从而使小车到水平面时获得速度，从而具有动能，再让运动的小车推动水平面上的木块做功，木块滑动摩擦力相同，所以木块被推动的距离越远，小车做功越多，说明小车的动能越大。所以，通过观察木块被小车推动的距离的远近来比较小车动能的大小。
3、在“探究动能大小与那些因素有关”实验中为什么不能说影响动能大小的因素是高度？
这是一种转换法的实验方法，控制小车质量，而通过改变小车在斜面上不同高度，从而改变小车运动到水平面上时的速度，在水平面上运动的小车具有的动能大小取决于小车的质量和速度，小车在斜面上的高度是小车在水平面速度的量度。所以，真正影响小车动能的因素是速度，而非高度。
[经典例说]
【例1】下列关于能的叙述中，正确的是（　　）
A．一个物体能够做功，我们就说这个物体具有能
B．挂在树枝上的苹果，没有做功，所以没有能
C．一个物体做的功的多少与这个物体具有的能有必然联系
D．运动的物体具有能，静止的物体没有能
【思路点拨】一个物体能够对另一个物体做功，这个物体就具有能量，能量反映了物体做功的本领。功是能量转化的量度：即做了多少功必然伴随多少能量发生了转化，反之转化了多少能量必定同时做了多少功。
【解答】解：A、一个物体能够做功，我们就说这个物体具有能，说法正确；
B、挂在树枝上的苹果，虽然没有做功，但具有做功的本领，所以具有能，故B错误；
C、一个物体做的功的多少与这个物体具有的能没有必然联系，故C错误；
D、运动的物体具有动能，静止的物体可能具有势能，故D错误。
故选：A。
【举一反三】关于功和能的关系，下列说法正确的是（　　）
A．物体具有的能越多，它做的功越多
B．物体有了能就一定正在做功
C．做功的物体一定具有能
D．物体做功的多少与它具有的能无关
【解】能量反映了物体做功的本领，物体具有的能越多，它做功的本领越大，但物体有了能就有了做功本领，但不一定正在做功；反之，做功的物体一定具有能，故C正确。
故选：C。
【例2】跳伞运动员在匀速下降的过程中，他的（　　）
A．动能变大
B．动能变小
C．势能变大
D．势能变小
【思路点拨】由于运动员在空中飞速下落，质量和速度都没发生变化，故动能不变；在下落过程中，高度降低，所以重力势能减小。
【解】正确答案为D。
【举一反三】
1．小孩从滑梯上端沿斜面匀速滑到底部，不变的是
（　　）
A．内能
B．重力势能
C．动能
D．机械能
【解】正确答案为C。
2．把一个小球竖直向上抛出,小球在空中受到重力和空气阻力的作用，则（　　）
A
上升过程中,小球的动能在增大
B
上升过程中,小球的动能保持不变
C
下降过程中,小球的重力势能在增大
D
下降过程中,小球的重力势能在减小
【解】正确答案为D。
【例3】在地震救灾时,运送救灾物资的飞机在某一水平高度匀速飞行,当它把救灾物资投下后,物资在加速下落过程中,动能将_________,救灾物资在下落过程中重力势能________;若不计空气阻力,在整个过程中飞机动能将_________,机械能__________.(均选填“增大”、“减小”或“不变”)。
【思路点拨】从动能和势能大小的影响因素进行判断：动能大小的影响因素：质量、速度。质量越大，速度越大，动能越大。势能大小的影响因素：质量、相对高度，质量越大，相对高度越高，势能越大．动能和势能统称机械能。
运送救灾物资的飞机在某一水平高度匀速飞行，当它把救灾物资投下时，物资在下落过程中，质量不变，速度变大，所以动能将增大；同时高度降低，所以重力势能减小；在整个过程中飞机的速度不变，高度不变，因救灾物资投下后它的质量减小，所以重力势能和动能都将减小，因此机械能也减小。
【解】正确答案为：
增大；
减小；
减小；
减小。
【例4】在研究物体的动能与哪些因素有关的实验中,如图所示,让同一小球两次分别从同一滑轨的A处和B处自由滚下:
(1)此实验中,通过观察_____________来比较小球的动能大小;
(2)同一小球分别从同一滑轨的不同高度A处和B处滚下,它们到达水平面时速度VA_____
VB.(填“大于”“小于”“等于”)由此可知小球的动能大小与它的_________有关.
(3)为了使实验探究的目的更全面,你认为他们还需要添加的器材是_________。
A
质量不同的小球
B
质量不同的纸盒
【思路点拨】（1）小球对木块做功的多少体现了钢球动能的大小，对木块做功的多少可以由纸盒移动距离来体现，体现了转换法的科学思想。
（2）前后两次实验，小球的质量相同，由于高度不同，所以小球在斜面底端的速度不同，高度越高，小球的速度越快，由控制变量实验方法可知，研究是动能与速度的关系。
（3）只有多次试验，才能使实验结论具有普遍意义，要研究动能与物体质量的关系，选A。
【解】正确答案为：(1)纸盒移动的距离
(2)大于
速度
(3)
A.
[跟踪训练]
1
．在物理学中，物体能够对其他物体________，物体就具有能。物体能做多少功，就说它具有多少能。能的单位是_______。具有能的物体__________（选填“一定”或“不一定”）在做功。
2
．物体由于________具有的能叫动能，由于________或者________而具有的能叫势能。影响运动物体动能大小的因素有________和________，重力势能大小决定于________和________，弹性势能决定于________________的大小。
3
．写出下列物体具有什么形式的机械能：
（1）高山上的一块石块__________；
（2）空中飞行的篮球__________；
（3）被拧紧的手表发条__________；
（4）水平公路上行驶的汽车__________。
4
．下列物体：①挂在屋顶上的电灯；②被拉开的弹簧门；③空中飞行的小鸟；④在地面冰场上滑行的运动员；⑤正从斜坡上滚下的石头；⑥在平直公路上行驶的汽车，其中只具有动能的是__________，只具有势能的是__________，既具有动能又具有势能的是__________。
5
．以同样速度行驶的大卡车和小轿车，__________的动能大，所以在同样的道路上，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__________（填“大”或“小”）。若某辆洒水车洒水时做匀速直线运动，则洒水车的动能将__________，机械能将__________（选填“增大”、“减小”或“不变”）。
6
．如图所示,苹果从树上掉落后在空中竖直加速下落过程中,它的
(
)
A
重力势能增大,动能减小
B
重力势能增大,动能增大
C
重力势能减小,动能减小
D
重力势能减小,动能增大
7
．两个相同的篮球，表面潮湿，从不同高度自由落至同一地面，留下的印迹如图所示。关于初始时篮球的重力势能，下列说法正确的是（　　）
A．落在a处的大
B．落在b处的大
C．两个一样大
D．无法比较大小
8．在研究物体的重力势能与哪些因素有关的实验中,小民采用三个体积相同而质量不同的小球做实验。实验时分别将小球由某个高度自由落下,然后观察在松软的花泥上砸出的痕迹,从而判断重力势能的大小,实验过程及现象如图所示。(m钢>
m玻
>
m木)
①实验(a)、(b)、(c)是在研究重力势能与_____________________________是否有关；
②分析整个实验及观察到的现象,可归纳得出初步结论:___________________________
________________________________________________________________。
9．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）通过观察木块移动距离来判断_________(选填“A”或“B”)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；该实验能得到的结论是____________________________________；
（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。
10．一架直升飞机悬停在某灾区上空，同时向地面投放救灾物资．投下物资后，直升飞机的动能和势能发生变化是
（　　）
A．动能不变，势能减小
B．动能变小，势能不变
C．动能和势能都变小
D．动能和势能都不变
11．如图所示，竖直放置的弹簧下端固定在水平地面上，有一物体在弹簧正上方由静止下落，若不计空气阻力，则在下落过程中
（　　）
A．刚下落时，物体的速度最大
B．刚接触弹簧时，物体的速度最大
C．落到最下端时，物体的速度最大
D．当弹簧的弹力等于物体重力时，物体的速度最大
12
．某同学在体育活动中，从铅球下落陷入沙坑的深度情况猜想到：物体的重力势能可能与物体的质量、下落高度和运动路径有关。于是设计了如图所示的实验：用大小、形状相同的A、B、C、D四个铅球，其中A、C、D三球的质量为m，B球质量为2m，让A、B两球从距沙表面高H静止下落，C球从距沙表面高2H静止下落，D球从距沙表面高2H的光滑弯曲管道上端静止滑入，最后从管道下端竖直地落下（球在光滑管道中运动的能量损失不计）。实验测得A、B两球陷入沙深度分别为h1和h2，C、D两球陷入沙深度均为h3，且h1＜h2＜h3。
（1）本实验中，铅球的重力势能大小是通过___________________________来反映的；
（2）比较A、B两球，发现B球陷入沙深度更大，由此可得出结论：________________；
（3）比较A、C两球，发现C球陷入沙深度更大，由此可得出结论：__________________；
（4）比较C、D两球，发现两球运动的路径不同，但陷入沙深度相同，由此可得出结论：物体的重力势能与物体运动的路径__________________（选填：“有关”或“无关”）。
13.
某小组同学用实验小车去撞击同一木块来研究小车的动能与小车的质量和速度之间的关系.实验时他们利用了DIS装置精确地测出了小车撞击木块时的速度v,小车撞击木块后与木块一起向前滑动,且用木块滑动的距离s来反映小车动能的大小,记录的实验数据如下表所示.为了进一步探究动能与所测物理量间的数值关系,他们进行了适量的运算,将结果记录在表中后四列中。
(1)分析比较实验次数________________________________________及相关条件,可得出的初步结论是:在小车质量相同的情况下,速度越大,小车的动能就越大。
(2)分析比较实验次数1与5(或5与9,或1与9)及相关条件,可得出的初步结论是:______________________________________________________________________。
(3)请进一步综合分析比较表一、表二中经运算后得到的数据及相关条件,并归纳得出结论。
(a)分析比较表一、表二或表三中的数据及相关条件,可初步得出:
__________________________________________________________________________。
(b)分析比较表一、表二和表三中的数据及相关条件,可初步得出:
_________________________________________________________________________。
第四章4.3A
机械能参考答案
1.
做功；焦耳；不一定。
2.
运动；被举高；弹性形变；质量；速度；质量；高度；弹性形变
3.
①重力势能；②动能和重力势能；③弹性势能；④动能。
4.
④⑥；①②；③⑤。
5.
大卡车；小；减小；减小。
6.
D
7.
B
8.
(1)物体的质量；
(2)物体的质量越大，高度越高，物体的重力势能越大。
9.
（1）A;
（2）速度;物体质量相同,速度越大,动能越大;（3）相同;质量。
10.
A
11.
D
12.
（1）球陷入沙面的深度
（2）当下落高度一定时，物体的质量越大，重力势能越大（3）当物体的质量相同时，下落高度越高，物体的重力势能越大
（4）无关
A
B
纸盒
纸盒
第6题图
第7题图
钢
玻
木
钢
钢
（a）
（b）
（c）
（d）
（e）
花
泥
第8题图
第9题图
第11题图
第12题图
H
2H
A
B
C
D
m
2m
m
m
h1
h2
h3