动能势能和机械能.docx

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动能势能和机械能

动能、势能和机械能

适用学科

物理

适用年级

初三

适用区域

苏科版

课时时长（分钟）

60

知识点

1.能的定义

2.动能、势能、机械能定义

3.各种能之间的转换

教学目标

1．通过实例分析，认识到运动的物体能做功，具有动能。

2．通过探究，知道动能的大小与物体的质量和运动速度有关，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和决定因素，并能解释简单的现象。

4．通过观察和实验，认识并理解动能和势能的转化过程，能解释一些有关动能、重力势能、弹性势能之间相互转化的简单物理现象。

5．能够运用“控制变量法”进行实验设计，逐步养成在实验中认真观察、勤于思考的习惯。

教学重点

动能、重力势能、弹性势能、机械能的基本概念；决定动能、重力势能、弹性势能大小的因素；动能与势能的相互转化

教学难点

探究实验的设计

教学过程

一、复习预习

1、对物体做功有两个必要条件：

一是对物体要有              ，二是物体要在上通过一定的               。

 2、生活感知 

运动着的锤子能将钉子钉入墙里面，说明          的锤子能对钉子做功。

二、知识讲解

考点/易错点1

⑴能量的概念:

一个物体能够对另一个人物体做功，我们就说这个物体就具有能量；能量也简称为能，单位：

焦耳（J）。

一个物体做功越多，表示这个物体的能量________。

⑵动能:

运动的物体都能_______。

物体而具有的能叫动能。

1、重力势能:

物体由于_________而具有的能叫做重力势能。

（3）势能:

影响物体重力势能大小的因素为______和________。

A．质量一定时，物体被_______越高，物体的重力势能越大；

B．物体的高度一定时，物体的______越大，物体的重力势能越大。

2、弹性势能:

物体由于_______________而具有的能叫弹性势能。

影响物体弹性势能大小的因素为____________。

弹性势能的大小与_______的大小有关，在弹性限度内，______越大，物体具有的弹性势能_________。

考点/易错点2

1、动能和势能的相互转化

（1）机械能：

________和_________统称为机械能。

即机械能是指物体所具有的动能和势能的总和。

机械能是最常见的一种形式的能量。

一个物体________（填“可以”或“不可以”）同时具有动能和势能。

（2）动能和势能是可以相互________的；

2、如果物体只受重力作用时，只有动能和势能发生转化，则机械能_______，即机械能的总和保持不变；若物体受到外界阻力时，总机械能减小；若物体受到外界动力时，总机械能增加。

三、例题精析

【例题1】

【题干】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，但不一定就做功

D.能量多的物体所做的功一定就多

【答案】C

【解析】

A、做功的物体具有能量，不做功的物体不一定不具有能量，高山上的石头静止，不做功但具有重力势能，该选项说法错误；

B、能够做功说明具有能量，具有的能量多不一定都做功，该选项说法错误；

C、能够做功的物体具有能量，但具有能量不一定做功，该选项说法正确；

D、能量多的物体做功不一定多，有能量不一定用来做功，该选项说法错误．

【例题2】

【题干】下面关于比较物体的动能的大小的说法中，正确的是（）

A.拍出去的乒乓球，其速度比地面上滚动的铅球大，所以乒乓球的动能大

B.从枪口飞出的子弹，其质量比掷出去的标枪的质量小，所以子弹的动能也小

C.飞驶的火车比行驶的汽车的速度大，质量也大，所以动能也比汽车大

D.男举重运动员与女短跑运动员赛跑，女运动员的动能一定比男运动员大

【答案】C

【解析】A、拍出去的乒乓球，其速度比地面上滚动的铅球大，但乒乓球的质量比铅球的质量小，所以不能确定乒乓球的动能大．故A错误；

B、从枪口飞出的子弹，其质量比掷出去的标枪的质量小，但子弹的速度远比掷出去的标枪速度大，所以子弹的动能很大．故B错误；

C、驶的火车比行驶的汽车的速度大，质量也大，所以动能也比汽车大．故C正确；

D、举重运动员与女短跑运动员赛跑，因为两人的质量和速度都不确定，所以女运动员的动能不一定比男运动员大．故D错误．

【例题3】

【题干】关于在空中的两个物体重力势能的说法中，正确的是（）

A．某个物体处于某个位置，重力势能的大小是唯一确定的

B．重力势能为0的物体，不可能对别的物体做功

C．物体做匀速直线运动时，重力势能一定不变

D．只要重力做功，重力势能一定变化

【答案】D

【解析】A、选取不同的零势能面，则同一位置的物体的重力势能是不同的，故A错误；

B、重力势能的大小是相对于零势能面的高度决定的，重力势能为零只能说明物体处于零势能面上，它对下方的物体同样可以做功，故B错误；

C、物体若在竖直方向做匀速直线运动，故物体的高度变化，重力势能也会发生变化，故C错误；

D、重力势能的改变量等于重力做功的多少，故若重力做功，重力势能一定发生变化，故D正确．

【例题4】

【题干】如图所示，轨道ABC光滑，弹簧固定在水平轨道末端，小球从A处由静止滚下，撞击弹簧后又将沿水平轨道返回，接着滚上斜面。

在这整个过程中，机械能转化的情况是（）

A．重力势能→动能→重力势能

B．重力势能→动能→弹性势能→动能→重力势能

C．动能→势能→动能→势能→动能

D．重力势能→动能→弹性势能→动能→重力势能

【答案】B

小球从A处由静止滚下，高度减小，重力势能减小，速度增大，动能增大，重力势能转化为动能；撞击弹簧，弹簧发生弹性形变，具有弹性势能，速度减小，动能减小，动能转化为弹性势能；接着滚上斜面，速度减小，动能减小，高度增大，重力势能增大，动能转化为重力势能．所以能量的转化情况是：

重力势能→动能→弹性势能→动能→重力势能．

故选B．

4、课堂运用

【基础】

1、下面是几位同学学习了能量概念后，对能量概念的理解，你赞同的说法是（　）

A.不做功的物体是没有能量的

B.不能做功的物体是不具有能量的

C.在空中飞行的子弹，因为没有对物体做功，所以不具有能量

D.具有能量的物体不一定正在做功

【答案】D

【解析】

试题分析：

具有能量的物体不一定正在做功，如被举到高处而静止的物体具有重力势能，但它不做功。

考点：

能量概念

2．左图是研究“物体动能的大小与哪些因素有关”的实验装置，实验中让不同的铜球和钢球从斜面上的同一高度由静止滚下，

（1）本实验是研究物体动能的大小与　的关系。

（2）本实验是通过木块被推动　　　　的大小，说明球对木块做功的多少，从而判断球动能的大小.从图中可以看出球具有的动能较大。

（3）本实验中球从同一高度滚下的目的是：

。

这种研究物理问题的方法叫　　　法。

【答案】

（1）质量

（2）距离、铜（3）获得相同速度、控制变量法

【解析】

试题分析：

由图知，两次实验的质量不同，因此研究的是动能大小与质量的关系．铜球把木块推出的距离长，说明铜球的动能大．让质量不同的球从同一高度滚下是为了保证球达达斜面底部（撞击时）的速度相同．这种研究物理问题的方法叫控制变量法．

故答案为：

质量；距离；铜；获得相同的速度；控制变量．

考点：

探究影响物体动能大小的因素

3.说明下列物体具有哪种形式的机械能:

（1）在水平轨道上行驶的火车具有______．

（2）静止在高空的物体具有______．

（3）在盘山公路上向下行驶的汽车具有______．

（4）拉紧的弓具有______，离弦的箭具有______．

【答案】①动能；②重力势能；③动能、重力势能；④弹性势能，动能、重力势能．

【解析】

试题分析：

①在水平轨道上行驶的火车是在运动的，故具有动能．

②静止在高空的物体，具有高度，故具有重力势能．

③在盘山公路上向下行驶的汽车具有既有一定的高度又是运动的，故具有动能和重力势能．

④拉紧的弓发生了弹性形变，故具有弹性势能，离弦的箭是运动的而且有一定的高度，故具有动能和重力势能．

考点：

势能的认识

4．一中学生骑自行车下坡时，不蹬脚踏板恰好匀速向下运动．在此过程中，他的动能、势能和机械能的变化情况是（　　）

A．动能不变，势能减小，机械能减小B．动能增大，势能减小，机械能不变

C．动能减小，势能减小，机械能减小D．动能不变，势能减小，机械能不变

【答案】A

【解析】

试题分析：

一中学生骑自行车下坡时，恰好匀速向下运动，质量不变，速度不变，动能不变．高度减小，重力势能减小．机械能=动能+势能，没有发生弹性形变，不具有弹性势能，动能不变，重力势能减小，机械能减小．

故选A．

考点：

动能和势能的大小变化；机械能

5．一跳伞运动员，在空中匀速下降过程中，关于他的动能、重力势能、机械能的说法正确的是（　　）

A．动能增大，重力势能减小，机械能不变B．动能增大，重力势能减小，机械能减小

C．动能不变，重力势能减小，机械能减小D．动能不变，重力势能不变，机械能不变

【答案】C

【解析】

试题分析：

一跳伞运动员，在空中匀速下降过程中，运动员的质量不变，速度不变，动能不变；运动员的质量不变，高度不断减小，重力势能不断减小；运动员在下降过程中没有发生弹性形变，运动员不具有弹性势能，所以机械能=动能+重力势能，动能不变，重力势能不断减小，机械能不断减小．

故选C．

考点：

动能和势能的大小变化；机械能

【巩固】

2001年10月1日我国成功发射的“神舟二号”宇宙飞船载人舱按时返回地面指定地点，“神舟二号”载人舱在下落到地面附近时，由于空气阻力作用做匀速运动，则载人舱在匀速下降过程中，它的（　　）

A．动能不变，势能减小，机械能减小B．动能不变，势能增大，机械能增大

C．动能减小，势能不变，机械能增大D．动能增大，势能减小，机械能不变

【答案】A

【解析】

试题分析：

载人舱下降时，质量不变，速度不变，动能不变；高度减小，重力势能减小．

载人舱由于受到空气阻力作用，进行匀速运动，载人舱克服摩擦做功将机械能转化为内能，载人舱的机械能不断减小．

故选A．

考点：

动能和势能的大小变化；机械能

7．如图，先用绳子把一个铁锁悬挂起来，然后把铁锁拿近到自己的鼻子，松手后，铁锁向前摆动又摆回来。

有关铁锁在摆动过程中的能量转化，下列说法正确的是（）

A．铁锁回摆后能碰到鼻子，因为铁锁的机械能始终不变

B．铁锁下降过程中，重力势能转化为动能

C．铁锁上升到最高点，重力势能最小

D．铁锁下降到最低点，动能最小

【答案】B

【解析】

试题分析：

A、错误，铁锁摆回后碰不到鼻子，因为能量是守恒的，不会增加；如果没有能量损失的话，铁锁摆回后，刚好回到摆前的位置．

B、正确，因为物体在从最高点向最低点运动时，重力势能转化成了动能．

C、错误，因为有小部分机械能转化成内能．

D、错误，因为动能最大．

8．我国研制成功的超音速反舰导弹，因为速度极快，故很难拦截。

导弹发射后．若敌舰侥幸将其拦截击中，但导弹的残骸仍能以极高的速度横扫敌舰，给其重创。

高速飞行导弹残骸能有这么大的威力是因为它们具有（）

A．较大的动能B．较大的势能C．较大的质量D．较大的密度

【答案】A

【解析】

试题分析：

A、导弹的残骸仍有极高的速度，所以具有较大的动能，正确．

B、高度没多大的变化，所以势能变化不大，不对．

C、导弹的残骸质量变小．错误．

D、密度是物质的一种特性，高速飞行的导弹残骸与密度无关．

9．汶川地震发生后，解放军飞机向灾区空投了大批救灾物资。

系着降落伞的食品箱在加速下落一段距离后变为匀速下落，食品箱和降落伞在匀速直线下落的过程中（）

A．动能越来越大B．机械能保持不变

C．运动状态一直在改变D.所受力的重力和空气阻力是一对平衡力

【答案】D

【解析】

A、食品箱和降落伞在下落的过程中，质量不变、速度不变，动能不变；则选项A错误；

B、食品箱和降落伞的质量不变，速度不变，动能不变；高度越来越小，重力势能越来越小，所以机械能减小，则选项B错误；

C、食品箱和降落伞是处于匀速直线运动状态，所以它的运动状态在不改变．则选项C错误；

D、因食品箱和降落伞做匀速直线运动，所以物体受平衡力作用，即所受重力与空气阻力是一对平衡力阻力，则选项D正确．

考点：

动能大小的比较

10．如图情景是一种游戏，叫做蹦极。

游戏者将一根有弹性的绳子一端系在身上，另一端固定在高处，从高处跳下。

图中a点是弹性绳自然下垂时绳下端的位置，c点是游戏者所到达的最低点。

对于游戏者离开跳台至最低点的过程，下列说法正确的是（）

A．游戏者的重力势能一直在减少B．游戏者的动能一直在增加C．游戏者通过A点之后，绳子具有弹性势能D．游戏者到C点时，他的动能为零

【答案】ACD

【解析】

试题分析：

A、游戏者离开跳台至最低点的过程中，重力一直做正功，重力势能减小．故A正确．

B、从A到C，开始重力大于弹力，加速度向下，做加速度逐渐减小的加速运动，然后重力小于弹力，加速度向上，做加速度逐渐增大的减速运动．物体的动能先增大后减小．故B错误．

C、游戏者通过A点后，弹性绳开始有弹力，则开始具有弹性势能．故C正确．

D、游戏者到达最低点时，速度为零，则动能为零．故D正确．

考点：

重力势能

11．如图所示,物体先后由倾角不同的光滑斜面由静止开始从顶端滑到底端,它滑到底端时速度分别为v1.v2.v3,由顶端到底端所用时间分别为t1.t2.t3则下列关系式中正确的是（　　）

A.

B.

C.

D.

【答案】D

【解析】

试题分析：

在三个不同的光滑的表面上从相同高度滑下，是物体重力势能转化成动能的过程，没有能量损失，所以当滑到最底端时，速度相同，距离越大，时间越长，1的距离最长，所以1用的时间最大．

故选D．

考点：

能量的转化

【拔高】

12．如图所示，在用滚摆做探究“机械能的相互转化”的活动时，把滚摆悬挂在框架上，用手捻动滚摆使悬线缠在轴上，滚摆升到最高点后，放开手，可以看到滚摆　　　着下降，越转越　，到最低点时滚摆转而　　　　　，直到差不多回到______________的位置。

滚摆在　　位置时重力势能最大，在时动能最大。

可见，　　和　　　　可以相互转化。

【答案】快,上升,原来,最高点,最低点,重力势能,动能.

【解析】

试题分析：

滚摆是重力势能和动能相互转化的机械,故滚摆升到最高点后,放开手,可以看到滚摆旋转着下降,越转越快,到最低点时滚摆转而上升,直到回到接近原来的位置;滚摆在最高点位置时重力势能最大,在最低点时动能最大;可见,重力势能和动能可以相互转化;

13．如何有效地提高能量利用率是人类所面临的一项重要任务。

下图是某轻轨车站的设计方案示意图，该图表明与站台前后连接的轨道都有一个小坡度。

请你说明这种设计可以节能的理由

【答案】.进站时将动能转化为重力势能“储藏”起来；出站时将重力势能转化为动能“释放”出来，达到节能的目的．

【解析】

试题分析：

轻轨列车在进站前，有一定的速度，具有一定的动能，在进站爬上这个斜坡的过程中，轻轨列车的高度增加，速度减小，重力势能增加，动能减少，动能转化为重力势能，“储藏”了一部分能量，同时，也起到了减速的作用．当轻轨列车下坡出站时，“储藏”的重力势能转化为动能，起到了加速的作用，节省了燃料，从而达到节能的目的．

考点：

动能与势能的转换．

课程小结

（1）动能：

由运动而具有的能量叫做动能。

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，物体所具有的动能越大。

（2）弹性势能：

发生弹性形变的物体能对其他物体做功，表明它具有能量，这种能量叫作（3）弹性势能。

事实表明，弹性形变越大，物体的弹性势能就越大。

（4）重力势能：

被举高的物体同样具有做功的本领，也具有势能，这种势能叫做重力势能。

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，它具有的重力势能也就越大。

（5）机械能：

动能和势能统称机械能。

（6）动能和机械能是可以相互转换的。

课后作业

【基础】

1.下列关于机械能的说法中正确的是（）

A.汽车匀速下坡机械能不变

B.运动的物体只具有动能

C.带动钟表转动的发条，将势能转化为动能

D.人造地球卫星在远地点势能最小

2.2002年10月27日，太原卫星发射中心用“长征四号乙”运载火箭，成功地将“中国资源二号”卫星送入太空。

在卫星随火箭一起离开发射塔飞向天空的过程中（）

A.卫星的势能不断减小，动能不断增大

B.卫星的势能不断增大，动能不断减小

C.卫星的势能和动能都在不断减小

D.卫星的势能和动能都在不断增大

3.如图所示，竖直放置的弹簧下端固定在地面上，有一物体在弹簧的正上方落下，和弹簧接触后（）

A.立即停止运动

B.立即开始做减速运动

C.可能做匀速运动

D.当弹力等于物体重力时，物体速度最大

4.关于机械能的转化，下列说法正确的是（）

A.静止的雪撬从山坡上滑下，势能转化为动能

B.静止的雪撬从山坡上滑下，动能转化为势能

C.滚摆下降时，动能转化为势能

D．卫星从近地点向远地点运动时，势能转化为动能

5.如图所示跳水运动员跳水时，在跳板上跳起升高的过程中，下列关于能的转化正确的是（）

A.跳板的弹性势能直接转化为人的重力势能

B.跳板的动能转化为人的重力势能

C.人的重力势能转化为人的动能

D.跳板的弹性势能先转化为人的动能，人的动能再转化为人的重力势能

【巩固】

6.下面哪种情况动能、重力势能都是增加的（）

A.跳伞员张开伞后，匀速下降

B.汽车沿斜坡匀速向下行驶

C.电梯从楼下加速上升

D.列车在平直轨道上匀速行驶

7.如图所示是小朋友玩蹦蹦床的情景，对他们在上升和下落过程中机械能的变化，下列分析错误的是（）

A.小孩上升到最高点时的重力势能最大

B.小孩在空中下落的过程中重力势能转化为动能

C.小孩下落到最低点时蹦蹦床的弹性势能最大

D.小孩下落到最低点时的动能最大

8.足球落地又弹起的过程中，有关能量转化的正确说法是（）

A.下落时，动能转化为重力势能

B.着地时，弹性势能转化为动能

C.反弹时，没有能量转化

D.上升时，动能转化为重力势能

9.如图所示，小球从a处抛出时具有300J的机械能，其中动能为200J，小球经过b、c点落到地面上d点处（a、c在同一水平面上，要考虑空气对小球的阻力），在这一过程中下列说法正确的是（）

A.小球运动到b点时具有的动能为200J

B.小球运动到d点即将触地时具有的动能为300J

C.小球在a、b、c三点的机械能均为300J

D.小球运动到c点时具有的重力势能为100J

10.骑自行车的人上坡时，若不再用力蹬车，速度越来越小，这是因为人和自行车（）

A.重力势能逐渐转化为动能B.惯性增大

C.机械能减小D.动能在转化为势能

11.一物体从某一高度自由落下，落在竖立于地面的轻质弹簧上，如图所示，在A点物体开始与轻弹簧接触，到B点时，物体速度为零，然后被弹簧弹回，下列说法正确的是（）

A.物体从A下降到B的过程中动能不断变小

B.物体从B上升到A的过程中动能不断变大

C.物体从A下降到B以及从B上升到A的过程中速度大小都是先增大后减小

D.物体在B点时所受合力为零

参考答案

1．C

【解析】

汽车匀速下坡时，速度不变，动能不变；高度减小，重力势能减小，因此机械能是减小的，故该选项说法不正确；

B、在空中飞行的飞机，既具有动能，又具有重力势能，故该选项说法不正确；

C、机械钟表走动时，发条的弹性势能转化为指针的动能，故该选项说法正确；

D、远地点是离地球最远的点，人造地球卫星在远地点势能最大，故该选项说法正确．

2．D

【解析】

试题分析：

卫星随火箭离开发射塔时，质量不变，高度增大，重力势能增大；速度不断增大，动能增大．

3．D

【解析】

试题分析：

A、在物体重力的作用下，会使弹簧发生形变，因此，物体不可能立即停止运动，是错误的；

B、在物体下落的过程中，重力不变，弹力增大，在物体刚接触到弹簧时，受到的弹力小于重力，所以有向下的加速度，速度继续增大，故说法错误；

C、在物体下落的过程中，重力不变，弹力增大，当重力等于弹力时加速度等于0，但是物体继续下落，所以弹力继续增大，所以弹力大于重力，加速度方向向上，做减速运动．总过程是先加速运动当重力等于弹力时，速度最大，后做减速运动，直到速度为0，之后再向上做下落时的反过程，故说法错误；

D、速度最大时就是加速度为0时，即重力等于弹力时．在物体下落的过程中，重力不变，弹力增大，当重力等于弹力时，加速度等于0，故说法正确．

故选D．

考点：

能量转换

4．A

【解析】

试题分析：

静止的雪撬从山坡上滑下，质量不变，所处高度减小，重力势能减小；速度增加，动能增加．重力势能转化为动能，故A符合题意，B不符合题意；

滚摆下降时质量不变，所处高度减小，重力势能减小；速度增加，动能增加．重力势能转化为动能，故C不符合题意；

人造地球卫星从近地点飞向远地点运动时，它距离地球的高度在增大，人造卫星运动的速度在减小，它的质量不变，故人造卫星的动能减小，重力势能在增大，此时人造卫星动能转化为重力势能，故D不符合题意；

5．B

【解析】

试题分析：

A、跳起时，运动员的动能能转化为运动员的重力势能；故A错误；

B、C、跳起时，跳板的弹性势能转化为运动员的动能，动能再转化为重力势能，故B正确、C错误；

D、跳水运动员在跳板上重力势能小于跳水运动员落水前的动能，故D错误．

故选B．

6．C

【解析】

试题分析：

A、跳伞员张开伞后，匀速下降，速度不变，所以动能不变，高度减小，故重力势能减小，不符合题意；

B、汽车沿斜坡匀速向下行驶时，速度不变，所以动能不变，高度减小，故重力势能减小，不符合题意；

C、电梯从楼下加速上升，速度增大，动能则增大，高度升高，所以重力势能增大，符合题意；

D、列车在平直轨道上匀速行驶，动能不变，重力势能也不变，不符合题意；

故选C．

7．D

【解析】A、小孩上升到最高点时，高度最高，重力势能最大，说法正确，不符合题意；

B、小孩在空中下落的过程中重力势能转化为动能，说法正确，不符合题意；

C、小孩下落到最低点时蹦蹦床的形变最大，弹性势能最大，说法正确，不符合题意；

D、小孩下落到最低点时的动能最小，说法错误，符合题意；

8．D

【解析】能量的相互转换，上升是动能转换为重力势能，故选D

9．CD

【解析】a点的机械能为300J，不计空气阻力，所以机械能不变，所以b点的机械能为300J；b点最高，所以重力势能为300J，动能为0J；

a点的重力势能EPA=300J-200J=100J；又因为c点与a点的高度相同，所以重力势能相同，则c点的重力势能也为100J；机械能为300J；

d点的重力势能为零，所以动能为300J．

故选CD．

10．A

【解析】

试题分析：

骑自行车下桥时，人和车所处的高度减小，重力势能减小，但速度越来越大，动能增大．正是减小的重力势能转化成了人和车的动能．选A

11．C

【解析】首先分析一下，从A点接触弹簧开始到将弹簧压缩到最短B点的过程中，物体的运动过程：