内容正文:
第十一章 机械功与机械能
11.4 认识动能和势能(一)
目 录
01
基础过关
03
课后进阶
02
课堂巩固
04
能力提升
2022课标:3.2.1 知道动能、势能和机械能。通过实验,了解动能和势能的相互转化。举例说明机械能和其他形式能量的相互转化。
例1定性说明荡秋千过程中动能和势能的相互转化。
例2分析《天工开物》中汲水装置工作时能量的相互转化。(新增)
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11.4 认识动能和势能(一)
01
基础过关
1.物体能够对别的物体做功,表示这个物体有______或____。能量的单位和功的单位一样是____。物体能够做的功越多,它具有的______越多。
2.物体由于______具有的能叫动能。动能的大小跟______和______有关。
3.________的物体具有的能叫重力势能。重力势能的大小跟______和____________有关。
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能量
能
J
能量
运动
质量
速度
被举高
质量
被举的高度
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11.4 认识动能和势能(一)
4.物体发生弹性形变而具有的能叫_________。弹性物体的________
越大,______越大,它具有的弹性势能越多。
5.________能和________能统称为势能。____能和____能统称为机械能。
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基础过关
弹性势能
弹性形变
弹性
重力势
弹性势
动
势
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11.4 认识动能和势能(一)
02
课堂巩固
知识点1
知识点2
知识点3
知识点4
能
6.(1)流动的水能推动水轮机转动,说明水对水轮机______;拉开的弓可以把箭射出去,说明弓对箭______;举高的重锤可以把木桩砸入地下,说明重锤对木桩______。(以上均选填“做功”或“不做功”)
(2)流动的水、拉开的弓和举高的重锤,它们的共性是具有______的本领。物理学中一个物体能够对别的物体______,我们就说这个物体具有能量,简称具有能。
(3)一个具有能量的物体“能够做功”,并不是一定“要做功”,也不是“正在做功”或“已经做功”。
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做功
做功
做功
做功
做功
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动能
7.“流动的水”“在花园里散步的老人”“正在升空的气球”“被风吹得斜向下的雨滴”共同的特点都是正在运动,物体由于______具有的能叫动能;一切正在运动的物体都具有______。
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课堂巩固
运动
动能
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11.4 认识动能和势能(一)
8.(改编)如图所示,是用小球和木块探究“动能的大小与哪些因素有关”的实验:
(1)实验中所探究的“物体的动能”是指______(选填“小球”或“木块”)在____________(选填“h或2h高度”或“到达水平面”)位置时的动能。
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课堂巩固
小球
到达水平面
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11.4 认识动能和势能(一)
(2)用质量不同的A、B两个小球(mA>mB)碰撞静止在同一水平面上的木块。实验中控制小球的高度相同,是为了控制两球到达底端时______相同;实验中通过观察木块被推动的距离的大小,可以比较A、B两个小球的______的大小。
(3)将甲与乙两实验比较可知,小球动能的大小与小球的______有关。将甲与丙两实验比较可知,小球动能的大小与小球的______有关。
(4)本次实验采用的物理学中最常用的一种实验方法是____________。
(5)实验结论: 物体的动能与物体的______和______有关。物体的质量相同,运动的速度越大的物体动能越____;物体的运动速度相同,质量越大的物体动能越____。
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速度
动能
速度
质量
控制变量法
质量
速度
大
大
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11.4 认识动能和势能(一)
9.(改编)如果卡车空载和满载时都以同样的速度行驶,____载的卡车动能大,____载的卡车惯性大。当空载的同一辆卡车分别以10 m/s和5 m/s的速度匀速行驶,____m/s的卡车动能大,它们的惯性________。
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满
满
10
一样大
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11.4 认识动能和势能(一)
重力势能
10.(1)“举高的重锤”“高山上稳稳的石头”“挂在树上的椰子”“正在升空的气球”“在空中飞行的飞机”共同的特点是都被举高了一定的高度,物体由于________具有的能叫重力势能。
(2)“正在升空的气球”“在空中飞行的飞机”具有__________,同时还具有____能。
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被举高
重力势能
动
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11.4 认识动能和势能(一)
11.(改编)小明同学在探究重力势能的大小与什么因素有关时,提出了如下猜想:
猜想一:物体的重力势能与物体的质量有关
猜想二:物体的重力势能与物体所在高度有关
为了验证上述猜想,他计划利用小桌、沙子、质量不同的铁块和刻度尺进行实验。如图所示,将小桌桌腿朝下放在平整的沙面上,把铁块从距桌面某一高度由静止释放,撞击在桌面中心部位,记录桌腿进入沙子的深度。按上述方案进行实验,其实验数据如下表所示。
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11.4 认识动能和势能(一)
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课堂巩固
实验
序号 铁块质
量m/g 铁块距桌面
高度H/cm 桌腿进入沙子的
深度h/cm
① 20 20 1.9
② 20 30 2.9
③ 20 40 3.8
④ 30 20 2.9
⑤ 40 20 4.1
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11.4 认识动能和势能(一)
(1)实验中通过比较____________________来判断物体重力势能的大小,这种实验方法叫________,采用相同实验方法的其他实验还有哪些,请举出一例:____________________。
(2)为了验证猜想一,需选择表中________(填实验序号)三组数据进行分析。
(3)分析表中①②③的实验数据,可得出的结论是:________________
________________________。
(4)实验结论:物体重力势能大小与____________和____________有关。物体的质量相同时,被举得越高的物体重力势能越____;物体被举的高度相同,质量越大的物体重力势能越____。
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桌腿进入沙子的深度
转换法
探究压力的作用效果
①④⑤
质量相同的物体,
高度越高,重力势能越大
物体的质量
被举的高度
大
大
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11.4 认识动能和势能(一)
12.三峡水库修建大坝使上游的水位升高,提高了水的________能。当载人航天飞船减速着陆时,飞船的重力势能______,动能______(以上两空选填“增大”“减小”或“不变”)。
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重力势
减小
减小
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11.4 认识动能和势能(一)
弹性势能
13.“拉开的弓”“被压缩的弹簧”共同的特点是发生了弹性形变,物体由于发生弹性形变而具有的能叫__________。
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课堂巩固
弹性势能
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11.4 认识动能和势能(一)
14.(改编)在探究“弹性势能的大小跟哪些因素有关”时,小明选用长度和粗细相同,但材料不同的两根弹簧A和B及小球、木块等器材,利用如图所示的实验装置进行实验。实验数据记录如下表:
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课堂巩固
序号 弹簧 被压缩后弹
簧长度/cm 木块移动
距离s/cm
① 弹簧A 5 s1
② 弹簧A 10 s2
③ 弹簧B 5 s3
④ 弹簧B 10 s4
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11.4 认识动能和势能(一)
(1)小明的实验基于的猜想是____________________________________
_____________________。
(2)由于弹性势能的大小不可直接测量,本实验弹性势能大小可以通过________________体现。
(3)若s1>s2,s3>s4,比较实验①②或③④可以得出的结论是____________________________________________________________________________________。
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课堂巩固
弹簧的弹性势能与弹簧的材料和形变程度
(或被压缩的程度)有关
木块移动的距离
当弹簧的长度、粗细和材料均相同时,形变程度(或被压缩的程度)越
大,弹簧的弹性势能越大
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11.4 认识动能和势能(一)
15.下列物体具有弹性势能的是( )
A.放在桌上的弹簧
B.刚刚起跳的跳高运动员手里的撑杆
C.变形了的橡皮泥
D.折断了的钢尺
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课堂巩固
B
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11.4 认识动能和势能(一)
03
课后进阶
16.下列加点物体中,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
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课后进阶
A
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11.4 认识动能和势能(一)
17.如图是“注意落石”标志,静止在容易松动山坡上的石头也具有危险性,是因为( )
A.石头受力平衡
B.石头具有重力势能,能够做功
C.石头受到重力作用
D.石头具有弹性势能,能够做功
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课后进阶
B
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11.4 认识动能和势能(一)
18.指出下列物体所处状态时具有的能:
(1)在高速公路上行驶的汽车______。
(2)静止在高空中云彩里的小冰粒__________。
(3)被拉长的橡皮筋__________。
(4)在空中飞行的足球________________。
(5)正在下落的雨滴________________。
(6)正在上坡的自行车________________。
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课后进阶
动能
重力势能
弹性势能
动能和重力势能
动能和重力势能
动能和重力势能
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11.4 认识动能和势能(一)
19.一位跳伞运动员从高空匀速下落,他的动能______,重力势能______,机械能______。
20.(改编)司机开车上坡前,往往加大油门,以提高车速,这是为了增大汽车的____能;清扫路面垃圾的清洁车,能通过吸尘器将路面上的垃圾吸入车内容器中。清洁车沿街道匀速行驶,在清扫垃圾过程中,车的动能将______;洒水车沿平直的街道匀速行驶,不断地将水洒向地面,在此过程中它的动能将______,洒水过程中车的惯性将______。(后三空均选填“变大”“变小”或“保持不变”)
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课后进阶
不变
减小
减小
动
变大
变小
变小
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11.4 认识动能和势能(一)
21.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。则A与B相比,____的势能大,B与C相比,____的势能大,四个球中,势能最小的是____。(ρ铁<ρ铅)
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课后进阶
A
B
D
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11.4 认识动能和势能(一)
22.如图所示,运动员射箭时用力将弓拉开,在放开箭的瞬间,弓的________能减小,箭在空中向上飞行的过程中,箭的________能增大。
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课后进阶
弹性势
重力势
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11.4 认识动能和势能(一)
23.如图所示,甲图与乙图的两重锤高度相同,甲、丙两重锤的质量相等。请问:
(1)____图的木桩被打得最深。
(2)这是因为:物体的质量越____,物体被举得越____,物体的重力势能越大。
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课后进阶
丙
大
高
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11.4 认识动能和势能(一)
24.小明看到运动员拉弓射箭时,弓拉得越弯,箭射得越远。小明猜想:弹性势能的大小可能与物体的弹性形变有关。
(1)为验证其猜想是否正确,他设计了如下实验(弹簧被压缩后未超过其弹性限度):如图所示,将同一个弹簧压缩______(选填“相同”或“不同”)的长度,将小球置于弹簧的右端,松开后小球碰到同一位置的相同木块上,分析比较木块________________,从而比较弹性势能的大小。
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课后进阶
不同
移动距离的大小
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11.4 认识动能和势能(一)
(2)若水平面绝对光滑,本实验将______(选填“能”或“不能”)达到探究目的。
(3)小明根据实验现象认为:小球推动木块移动一段距离后都要停下来,所以弹簧、小球和木块所具有的机械能最终都消灭了。你认为小明的观点是______(选填“正确”或“错误”)的。
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课后进阶
不能
错误
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11.4 认识动能和势能(一)
04
能力提升
25.物体在平衡力的作用下,下列说法中正确的是( )
A.具有的机械能一定不变
B.具有的动能一定不变
C.具有的重力势能一定不变
D.无法判断
能力提升
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B
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11.4 认识动能和势能(一)
26.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处静止下落,C球从距沙表面高2H处静止下落,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两球陷入沙中深度分别为h1和h2,C、D两球陷入沙中深度均为h3,且h1<h2<h3。
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能力提升
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11.4 认识动能和势能(一)
(1)本实验中,铅球的重力势能大小是通过________________来反映的,这里用到的实验方法是________(选填“转换法”或“控制变量法”)。
(2)比较A、B两球,发现B球陷入沙中深度更大,由此可得出结论:____________________________________________。
(3)比较A、C两球,发现C球陷入沙中深度更大,由此可得出结论:____________________________________________。
(4)比较C、D两球,发现两球运动路径不同,但陷入沙中深度相同,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”)。
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铅球下陷的深度
转换法
当物体的高度一定时,质量越大,重力势能越大
当物体的质量一定时,高度越大,重力势能越大
无关
能力提升
第 ‹#› 页
11.4 认识动能和势能(一)
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