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第十章
机械与人
第6节
合理利用机械能
沪科版物理八年级全一册
1．知道动能势能的概念。
2．在探究实验中理解影响动能势能的因素。
3．在用能量的初步知识理解分析简单的实际问题。
学习目标
我们生活在能量的世界里。当你骑自行车在路上行
驶时，需要消耗能量；当机器运转时，需要消耗能
量；电灯发光时，需要能量；冰熔化成水时，需要
能量……
导入新知
1
知识点
各种形式的能量
我们生活在能量的世界里。当你骑自行车在路上行
驶时，需要消耗能量；当机器运转时，需要消耗能
量；电灯发光时，需要能量；冰熔化成水时，需要
能量……
合作探究
1.
能量是与物体运动有关的物理量
2.
不同的运动形态对应着不同的能量形式
机械能
内能
光能
核能
化学能
电能
各种形式
的能量
新知归纳
机械能
电能
光能
内能
【例1】
出行是人们工作、生活必不可少的环节，出行的工具多种多样，使用的能源也不尽相同，自行车、电动车和燃油汽车所消耗能量的类型分别是( )
①生物质能；②核能；③电能；④太阳能；⑤化学能。
A．①③⑤ B．①④⑤
C．①②③ D．①③④
A
合作探究
自行车消耗的是人体能即生物质能，
电动车所消耗的是电能，
燃油汽车所消耗的是燃料的化学能。
【解析】
能量是与物体运动有关的物理量，不同的运动
形态对应着不同的能量形式。
新知小结
下列关于能量的说法中正确的是( )
A．做功的物体具有能量，不做功的物体没有能量
B．做功多的物体能量就多，做功少的物体能量就少
C．能够做功的物体具有能量，但不一定正在做功
D．能量多的物体所做的功一定就多
1
D
巩固新知
2
知识点
动能
物体能够对外做功，这个物体具有能量，简称能。
单位：焦(
J
)。
一个物体能够做的功越多，它具有的能量就越多。
定义
合作探究
运动着的子弹射穿鸡蛋
流水能推动竹排
运动着的子弹、流水、运动着的锤子有什么共同特征？
----运动
运动着的锤子能将钉子钉入木板中
动能：物体由于运动而具有的能。
定义
还有哪些物体也具有动能？
风
探究：动能的大小与什么因素有关？
设计实验
1.
提出猜想:
动能的大小可能与物体的质量、速度等因素有关。
2.
设计实验方案
提示：(1)考虑“控制变量法”
(2)怎样比较动能的大小？
实验：动能与速度的关系
实验表明小车从高出滚下，高度h越高，小车运动到底部时越_____(快、慢)，物体B被撞得越远。所以，质量相同时，小车的速度越大，动能越
_____。
快
大
实验：动能与质量的关系
实验表明，速度相同时，质量越_______的小车能将物体B
撞得越远
。所以，小车的速度相同时，质量越大，动能越
________。
大
大
在斜面的高度相同，
物体到斜面底的速
度相同。
结论：物体动能的大小跟速度、质量有关，质量相同
的物体，运动的速度越大，它的动能越大；运
动速度相同的物体，质量越大，动能越大。
决定动能大小的因素：运动物体的质量和速度。
一些物体的动能(单位：J
)
抛出去的篮球
约30
行走的牛
约60
从10
m高处落下的砖块
约2.5×103
跑百米的运动员
约3×103
飞行的步枪子弹
约5×103
行驶的小轿车
约2×105
下列物体具有动能的是( )
A．静止在高山上的石头
B．被拉开的弓
C．被举重运动员举起后静止在空中的杠铃
D．百米跑道上正在比赛的运动员
【例2】
D
【解析】
物体由于运动而具有的能量叫动能，百米跑道上正在
比赛的运动员正在运动，故具有动能，故选D。
根据定义法判断：动能是物体由于运动而具有的
能，百米跑道上正在比赛的运动员由于运动而具有动
能，其他选项中的物体没有运动，不具有动能。
新知小结
下列关于动能的说法，正确的是( )
A．运动的物体具有的能，叫动能
B．物体由于运动具有的能，叫动能
C．速度大的物体的动能比速度小的物体的动能大
D．运动的物体质量越大，所具有的动能一定越多
1
B
巩固新知
【中考·陕西】我国著名羽毛球运动员傅海峰扣球时不仅改变了羽毛球的________方向，而且使羽毛球的速度高达383
km/h，合________m/s(计算结果保留一位小数)，从而使羽毛球具有较大的________能。
2
运动
106.4
动
3
知识点
势能
打桩机将重锤举高把桩打入地中
合作探究
球拍击打网球时，发生形变的球拍具有能量
射箭运动员把弓拉弯，给弓储存了能量
重力势能：受重力的物体由于被举高而具有
的能。
定义
弹性势能：物体由于弹性形变而具有的能量。
重力势能和弹性势能统称为势能。
位置较高的物体具有重力势能
疑是银河落九天
蹦极
戏水者从高处飞速滑下
打桩机将重锤举高
如图所示，起重机吊起重物所具有的重力势能相同吗？
如果不同，你认为重力势能和什么因素有关？
重力势能的大小与哪些因素有关
研究：重物的重力势能
观察：桩被打入的深度
研究方法：
转化法
控制变量法
对比法
实验：重力势能的大小与哪些因素有关
归纳：
1.
质量相同时，物体被举得越高重力势能越大。
2.
被举高度相同时，物体的质量越大重力势能越大。
结论：
被举高的物体质量越大，高度越高，重力势能越大。
拉伸的弹簧
折弯的竹竿
拉长的橡皮筋
都具有弹性势能
主要决定因素：弹性形变的大小
弹性形变越大，弹性势能越大
射箭时弓的形变越大，箭射得越远，弹性势能越大。
弹性势能的大小与哪些因素有关？
为什么滚摆在松手后能够不停的上下运动呢?
滚摆实验
2.
滚摆下降时，速度_____，________能减小，
_____能增大，_______能转化为______能；
滚摆上升时，速度______，______能减小，
_______能增大，_______能转化为_______能。
结论：实验表明，物体的动能和重力势能是可以相互
转化的，动能可以转化为重力势能，重力势能
也可以转化为动能。
分析滚摆的能量转化
变大
重力势
动
重力势
动
变小
动
重力势
动
重力势
观察单摆的运动
h
A
B
C
分析单摆的能量转化
1.
单摆下降时，________能减小，_______能增大。
在此过程中________能转化为_______能。
单摆上升时，_______能减小，_______能增大。
在此过程中_______能转化为_______能。
重力势
动
重力势
动
动
重力势
动
重力势
动能和弹性势能的转化
在拉开的弓把箭射出去的过程中，
弓的弹性势能减小，箭的动能增
大，弓的弹性势能转化为箭的动
能。
在生活中，你还能举哪些例子
呢？
铁球压缩弹簧过程中，铁球的动能减小，弹簧的弹性
势能增大，动能转化为弹性势能。
弹簧恢复过程中，弹簧的弹性势能减小，铁球的动能
增大，弹性势能转化为动能。
机械能守恒：如果只有动能和势能相互转化，尽管动
能和势能大小会变化，但机械能的总和
不变，或者说机械能是守恒的。
说明：
1.
机械能守恒是有条件的，只有重力或弹力做功时，
机械能是守恒的。
2.
在动能和势能相互转化中，若受摩擦等阻力，则机
械能的总和减少。
3.“在光滑面上”、“不计空气阻力”等文字，表示
没有摩擦等阻力,此时机械能总和可看作是不变的。
下列关于重力势能的说法，正确的是( )
A．质量大的物体，重力势能一定大
B．被举得高的物体，重力势能一定大
C．质量相等的物体，被举得越高，重力势能就越大
D．质量相等的物体，速度越大，重力势能就越大
【例3】
C
【解析】
影响重力势能的因素是质量和高度，比较重力势能的
大小既要比较质量，又要比较高度。比较重力势能的
大小通常有两种方法：一种方法是质量相等，比较高
度的高低，高度越高，重力势能越大；另一种方法是
高度相同，比较质量的大小，质量越大，重力势能越
大。只根据其中一个因素，无法比较重力势能的大小。
本题考查了重力势能的概念以及影响重力势能大
小的两个因素，分析重力势能的变化时，两个因素缺
少一个，得出的结论都是错误的，注意控制变量法在
分析中的应用。
新知小结
【例4】
(武汉)如图所示，一辆在水平路面上匀速行驶的洒水车正在洒水作业。关于该洒水车，下列说法正确的是( )
A．机械能不变，重力势能不变
B．机械能变小，重力势能变小
C．机械能不变，动能变小
D．机械能变小，动能不变
【错解】
A或C或D
B
合作探究
错选是因为看到车在水平路面上匀速行驶，速度不变，
高度不变，就认为动能不变，重力势能也不变。忽略
一个重要因素——质量，洒水过程中，质量不断减小，
动能变小，重力势能变小，机械能变小。
【错解解析】
本题以生活实例为载体，考查影响动能、重力势
能的因素。先确定不变的量，再分析相关变化的量，
然后得出动能和重力势能的变化。
新知小结
1
如图所示，静止的叠石。给人以危险的感觉，原因是叠石具有较大的( )
A．重力势能
B．弹性势能
C．动能
D．密度
A
巩固新知
2
【中考·贵港】如图所示，两边分别用弹簧K1和K2拴住的滑块M静止在O点处(此时两弹簧均处于原长状态)，用手向右拨动滑块M，它就可以在光滑的水平面上来回运动，当滑块从O点向右运动时(弹簧在弹性限度内)( )
A．弹簧K1和K2的势能同时增大
B．弹簧K1和K2的势能同时减小
C．弹簧K1的势能增大，K2的势能减小
D．弹簧K1的势能减小，K2的势能增大
A
1
知识小结
机
械
能
动能
定义:物体由于运动而具有的能
影响因素:物体的质量和速度
势能
重力势能
定义:物体由于被举高而具有的能
影响因素:物体的质量和高度
弹性势能
定义:物体由于形变而具有的能
影响因素:物体弹性形变的大小
归纳新知
1.正确理解动能：
(1)定义：物体由于运动而具有的能叫动能。
(2)理解：运动与动能之间存在因果关系，“运动”是
因，“物体具有动能”是果。
(3)具有动能的物体的基本特征：运动。运动的物体都
具有动能，但运动的物体具有动能的同时，还可能
具有其他形式的能，因此“运动物体具有的能叫动
能”这个说法是错误的。
2.对于重力势能和弹性势能的理解可以参照动能。
1.
下列说法正确的是( )
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，它具有的能就越大
D．物体能够做的功越多，它具有的能越大
2
易错小结
易错点：不理解功和能的关系
D
2.
如图所示，一辆在水平路面上匀速行驶的洒水车正在洒水作业，关于该洒水车，下列说法正确的是( )
A．动能不变
B．重力势能不变
C．重力势能、动能都不变
D．重力势能、动能都变小
易错点：未注意隐含条件导致错误
D
汽车、摩托车与火车三种车辆如果速度相等，那么，它们的动能从大到小的顺序是________、_________、________。
体积相等的铜球和木球在水平地面上以相同的速度做匀速直线运动，它们的动能相等吗？
1
火车
汽车
摩托车
2
解：不相等。两球体积相等，铜的密度大，故铜球质量大，速度相同，故铜球动能大。
课堂练习
跳伞运动员在空中匀速下落过程中，动能是否变化？势能是否变化？机械能是否变化？
沿光滑斜面下滑的物体，它们的动能与势能怎样转化？结合本节“加油站”中的知识，谈谈你的理解。
解：动能不变，势能减小，机械能减小。
3
解：动能增大，重力势能减小，重力势能转化为动能。在只有重力做功的情况下，动能和势能相互转化。
4
你荡过秋千吗？请定性分析荡秋千过程中动能和势能是如何转化的。
5
解：下降时，重力势能转化为动能；上升时，动能转化为重力势能。
以下物体不具有动能的是( )
A．在空中飞行的飞机
B．草地上滚动的足球
C．下落的瀑布
D．放在阳台上的花盆
6
D
【中考·上海】5月31日，中国运动员苏炳添在国际百米大赛中跑出了9
秒99
的成绩，成为首位跑进10
秒的中国人。起跑时他用力蹬助跑器后飞速冲出，说明力可以改变物体的____________。在冲过终点减速的过程中，他的惯性________，动能________(后两空均填“增大”“不变”或“减小”)。
7
运动状态
不变
减小
下列加点的物体中，具有弹性势能的是( )
A．弓开如满月
B．箭去似流星
C．云来云又往
D．蜻蜓立杆头
【中考·重庆】2016年4月24日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______。(均填“变大”“变小”或“不变”)
8
A
．
．
．
．
．
9
变大
变大
【中考·徐州】排球运动员发球时，把排球竖直向上抛起，在排球上升到最高点时，下列说法错误的是( )
A．排球的动能为零
B．排球的重力势能最大
C．排球仍具有惯性
D．排球处于平衡状态
10
D
1．关于功和能的说法正确的是( )
A．具有能的物体一定正在做功
B．物体具有的能越大，它做的功就越多
C．物体做的功越少，它具有的能就越大
D．物体能够做的功越多，它具有的能就越大
课后练习
【点拨】能够做功的物体具有能；物体能够做的功越多，说明它具有的能一定越大；具有能的物体不一定正在做功；物体具有的能大，做的功不一定多。
【答案】D
2．关于功和能的叙述，其中正确的是( )
A．汽车停在马路上，汽车没有能
B．飞行的子弹没有击中靶心，所以不具有能量
C．悬挂在墙上静止的物体没有做功，所以没有能
D．能对外界做功的物体一定具有能
D
3．【中考·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．拉长的橡皮筋
D．正在行驶的汽车
D
4．体积相等的实心铜球和实心木球在水平面上以相同的速度做匀速直线运动，铜球的动能为Ek铜，木球的动能为Ek木。已知铜的密度大于木头的密度，则
( )
A．Ek铜＞Ek木
B．Ek铜＝Ek木
C．Ek铜＜Ek木
D．无法判断
【点拨】铜球和木球体积相等，即V铜＝V木，密度ρ铜＞ρ木，根据m＝ρV可知，m铜＞m木，铜球的质量大，由于它们的速度相等，因此铜球的动能大。
【答案】A
5．【中考·桂林】下列物体重力势能发生变化的是( )
A．水平拉长的弹簧
B．正在下落的篮球
C．水平滑行的玩具车
D．静止在桌面上的课本
B
6．【中考·内江】如图所示，货架上放着A、B、C、D四个体积相同的实心球，其中A和B为铅球，C和D为铁球，那么A和B两球相比较，________球的重力势能大；B和C两球相比较，做功本领更大的是__________
球。(ρ铅＞ρ铁)
【点拨】由于四个实心球的体积相同，A和B为铅球，C和D为铁球，ρ铅＞ρ铁，由m＝ρV可知，A、B两球的质量大于C、D两球的质量。A与B相比，质量相同，但A的高度更高，所以A球的重力势能大；B与C相比，高度相同，但B的质量更大，所以B球的重力势能大，故B球的做功本领更大。
【答案】A；B
7．【中考·临沂】如图所示是运动员参加射箭比赛时的场景，下列说法错误的是( )
A．运动员将弓举起来的过程对弓做功
B．弓被拉得越弯产生的弹力越小
C．弓被拉得越弯弹性势能越大
D．箭被射出说明力可以改变物
体的运动状态
【点拨】张弓射箭利用的是弓的弹性，弓被拉得越弯，弹性形变越大，产生的弹力越大，弹性势能越大。
【答案】B
8．将一支内有弹簧的圆珠笔向下按，如图所示，放手后笔会向上弹起一定高度。下列关于该过程中能量变化的叙述，其中正确的是( )
A．向下按笔的过程中，
弹簧的弹性势能减小
B．向下按笔的过程中，笔的重力势能增大
C．笔向上弹起的过程中，笔的重力势能增大
D．笔向上弹起的过程中，弹簧的弹性势能增大
【点拨】向下按笔的过程中，笔的高度减小，其重力势能减小，弹簧的弹性形变程度变大，它的弹性势能变大；笔向上弹起的过程中，笔的质量不变，高度增加，重力势能增大，由于弹簧弹性形变程度变小，所以其弹性势能变小。
【答案】C
9．【原创题】如图所示，一辆匀速行驶的洒水车正在水平路面上进行洒水作业，关于该洒水车，下列说法正确的是( )
A．机械能不变、动能不变
B．机械能变小、动能变小
C．机械能不变、动能变小
D．机械能变小、动能不变
B
10．【中考·乐山】2020年6月17日15时19分，我国在酒泉卫星发射中心用长征二号丁运载火箭，成功将高分九号03星送入预定轨道，发射获得圆满成功。在运载火箭加速升空的过程中，下列说法正确的是( )
A．动能增大，势能减小
B．动能不变，势能增大
C．动能增大，势能增大
D．动能减小，势能增大
C
11．【中考·台州】跳远时的分解动作如图所示，在此过程中运动员( )?
A．上升时，动能减小，势能减小
B．上升时，动能增大，势能增大
C．下落时，势能增大，动能减小
D．下落时，势能
减小，动能增大
【点拨】运动员上升时，质量不变，速度变小，高度变大，故动能减小，势能增大；运动员下落时，质量不变，速度变大，高度变小，故动能增大，势能减小。
【答案】D
12．【中考·成都】如图所示，小邦在国色天乡玩蹦极，不考虑空气阻力，关于他在下降过程中的能量分析，下列说法正确的是( )
A．弹性绳绷直前，重力势能增大，
动能减小
B．弹性绳绷直前，重力势能减小，动能不变
C．下降到最低点时，动能最小，弹性势能最大
D．下降到最低点时，重力势能最大，弹性势能最小
【点拨】小邦在下降过程中，弹性绳绷直前，高度减小，重力势能减小，速度变大，则动能变大；下降到最低点时，小邦的速度减小为零，动能最小，高度最小，重力势能最小，弹性绳的形变程度最大，则弹性势能最大。
【答案】C
13．【中考·广东】如图所示，用细线系住小球悬挂在O点，将小球拉至A点释放，从A点经过B点运动到C点的过程中，小球的重力势能先变小后________，动能先________后________。(均填“变大”“变小”或“不变”)
【点拨】小球从A点到B点的运动过程中，高度减小，重力势能减小，速度变大，动能变大；小球从B点到C点的运动过程中，高度变大，重力势能变大，速度变小，动能变小，故重力势能先变小后变大，动能先变大后变小。
【答案】变大；变大；变小
14．【模拟·朝阳】为了模拟研究汽车超载和超速带来的安全隐患，小勇同学设计了如图所示的探究实验：将A、B、C三个小球先后从同一装置高分别为hA、hB、hC的位置滚下(mA＝mBhB)，推动小木块运动一段距离后停止。请你根据生活经验和所学的物理探究方法，回答：
(1)在图甲和图丙实验中，A球、C球刚滚到水平面时的速度________(填“相等”或“不相等”)。
(2)用来研究超载安全隐患时，我们应选择________两个图所示实验进行比较。
(3)用来研究超速安全隐患时，我们应选择________两个图所示实验进行比较。
相等
甲、丙
甲、乙
(4)实验中，小球碰撞木块后，小球和木块继续在水平木板上滑动一段距离后停下，设碰撞前一瞬间小球的动能为E，小球推动木块所做的功为W，则E______(填“<”“>”或“＝”)W。
(5)后来小勇将实验改装成用形状相同的塑料球和铁球(铁球质量大)将弹簧压缩到相同程度后再放手，如图丁所示，两球离开弹簧时的速度________(填“相同”或“不相同”)，纸盒被推开的距离________(填“相同”或“不相同”)。
＞
不相同
相同
(1)
物体被抛出时的重力势能Ep和动能Ek1；
(2)
物体从被抛出至落地的过程中，其重力所做的功W；
物体从被抛出至落地的过程中，其重力所做的功：
W＝Gh＝mgh＝0.4
kg×10
N/
kg×1.5
m＝6
J。
(3)
物体落地前瞬间的动能Ek2。
物体下落时高度减小，速度增大，所以重力势能转化为动能，落地时高度为0，重力势能全部转化为动能，所以物体落地前瞬间的动能：Ek2＝Ek1＋Ep＝0.8
J＋6
J＝6.8
J。
再见
