内容正文:
第3节 动能和势能
第十一章 功和机械能
人民教育出版社
Ek
EP
学习内容导览
1.会判断哪些物体具有动能和势能;
2.知道动能、重力势能、弹性势能的定义以及其大小的决定因素;
3.能利用所学知识解释简单的物理现象;
学习目标
能量
动能
势能
能量
湍急的流水能推动水车,高速运动的子弹能击穿靶体,流水、子弹都做了功。物体能够对外做功,我们就说这个物体具有 (energy),简称 。
能量
能
能量的单位与功的单位相同,也是 。
能量
做功的过程是能量转化的过程,一个物体能够做的功越多,表示这个物体的能量 。
焦耳(J)
越大
例题1
下列关于物体具有能量的叙述,不正确的是( )
A.拉弯的弓能把箭射得很远,拉弯的弓具有能量
B.高空坠物会砸伤人,高空的物体具有能量
C.台风把大树连根拔起,台风具有能量
D.激流能将石头冲走,激流没有能量,石头具有能量
D
动能
一切运动的物体都具有动能。例如空中飞行的小鸟、地上运动的汽车,江中的流水……动能的大小跟哪些因素有关呢?
运动的台球(白)打在其他台球上,其他台球被撞走,台球(白)对其他台球做了功。台球(白)能够做功,表明台球(白)具有能量。物体由于运动而具有的能,叫做 (kinetic energy)。
动能
动能
速度
质量
(1)动能是物体由于运动而具有的能,所以动能可能与物体的 有关。
(2)速度相同的足球和铅球相比,铅球能够做的功比足球大得多,推测动能可能与物体的 有关。
实验 探究物体的动能跟哪些因素有关
[猜想与假设]
如图,钢球从高为h 的斜槽上滚下,在水平面上运动,运动的钢球A碰上物体B后, 能将B推动一段距离s,这说明A对B做了功。在同样的平面上,B被推得越远,A对B做的功越多,A的动能越大。
[实验原理]
转换法
[实验过程]
动能
1.让同一钢球A分别从不同的高度由静止开始滚下,钢球运动到水平面时的快慢一样吗?哪次物体B被推得远。
实验表明,钢球从高处滚下,高度h越高,钢球运动到底部时越 (快、慢), 物体B被推得越远。所以,质量相同时, 钢球的速度越大,动能越 。
快
大
控制变量法
2.改变钢球的质量,让不同的钢球从同一高度由静止开始滚下。哪个钢球把物体B推得远。
动能
实验表明,速度相同时,质量越 的钢球能将物体B推得越远。所以,钢球的速度相同时,质量越大,动能越 。
快
大
动能
[实验结论]
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,它的动能也越大。
动能
因此,在同样的道路上,交通管理部门会对不同车型设定不同的最高行驶速度。
车型不同,车的载重量就不同,也就是说,车的质量有大有小。如果车的行驶速度相同,质量大的,动能大,在道路上行驶时,危险性就大。
动能
例题2
小明猜想:动能的大小可能与物体的质量与物体的速度有关,因此他设计了如下两种实验方案:
A.让同一辆小车分别从同一斜面的不同高度由静止开始下滑,与放在水平面上的木块相碰,比较木块在水平面上移动的距离(如图甲所示);
B.让不同质量的小车分别从同一斜面的不同高度由静止开始下滑,与放在水平面上的木块相碰,比较木块在水平面上移动的距离(如图乙所示)。
上述两种实验方案中:
(1)A方案是为了探究动能大小与___________的关系。实验得到的结论是___________;
(2)小明想用B方案探究动能大小与质量的关系是否可行,原因___________。
没有控制速度相同
速度
在质量相同时,速度越大,物体的动能越大
势能
打桩机在打桩时,先把重锤高高举起,重锤落下,可以把桩打入地里,重锤对桩做了功。这说明高处的重锤具有能量。高处物体所具有的能,叫做 。
物体的质量越大,位置越高,它具有的重力势能就越大。例如,水力发电站要想发出更多的电来,就要想办法储存更多的水,将水位提得更高,也就是尽量想办法使水的重力势能更大。
重力势能
如图所示,一个小球从斜槽上A点沿斜槽滚下,经斜槽最低点后又沿右侧斜槽滚动到B点,经测量A和B两点到水平地面的高度均为h1。C和D是小球滚动过程中经过的两个位置,C和D两点到水平地面的高度分别为h2和h3,h2>h3。则小球在C点的重力势能______D点的重力势能,小球在C点的动能______B点的动能。(两空均选填“大于”“等于”或“小于”)
例题3
大于
大于
发生形变的物体在恢复形变时可以做功,因此也具有能量。例如,发生形变的网球拍能将网球弹出,具有能量;拉弯的弓能将箭射出,具有能量;被压弯的跳板能将运动员弹起,具有能量……物体由于发生弹性形变而具有的能叫做