内容正文:
11.3 动能和势能
1
知识点1 能量
1.定义
一个物体能够对别的物体做功,它就具有能量。
2.物理意义
能量是描述一个物体做功本领的物理量。物体做功的过程就是能的转
化过程。物体做的功越多,说明某种能转化为其他形式的能越多。
3.单位:在国际单位制中,功的单位是焦耳( J ),能的单位也是焦耳(J)。
例:电灯发光,是电能转化为光能和热能,做的功越多,能量转化得就越多。
知识点1 能量
例1 流动着的水、风、张开的弓都可以对别的物体做功,说明它们都具有能。那么关于功和能,下列说法不正确的是( )
A.物体已经做的功越多, 具有的能越多
B.物体做功的过程就是能量转化的过程
C.能的单位与功的单位相同, 都是焦耳
D.物体有时既具有动能也具有重力势能
A.物体具有的能是指它具有做功的本领,而已经做的功是过去发生的能量转化的体现。具有能量的多少并不等同于已经做的功的多少。例如,一个物体可能具有很大的能量,但由于各种原因,它还没有对外做很多功。所以不能说物体已经做的功越多,具有的能就越多;
B.物体做功的过程就是能量转化的过程;
C.功、 能的单位都是焦耳;
D.物体有时既具有动能也具有重力势能, 如高空中飞行的飞机。
A
举一反三
C
1-1 英国物理学家焦耳用近40年的时间做了400多次实验,最终归纳总结得出焦耳定律,为物理学的发展作出了突出贡献。以下物理量的单位用焦耳命名的是( )
A.电功率 B.电阻 C.能量 D.电流
电功率的单位是瓦特(W)
电阻的单位是欧姆(Ω)
能量和功的单位都是焦耳(J)
电流的单位是安培(A)
知识点2 动能
1.定义:物体由于运动而具有的能叫作动能。
2.判断方法:物体是否运动。
3.影响因素:物体的质量和运动速度。
(1)质量相同的物体,运动的速度越大,动能越大;
(2)运动速度相同的物体,质量越大,动能越大。
4.举例:航行的帆船、 流动的河水等。
“物体由于运动”和“运动的物体”含义不同,叙述动能的定义时,不能说成运动的物体具有的能叫动能,因为运动的物体除了具有动能外,还可能具有其他形式的能。
知识点3 探究物体的动能跟哪些因素有关
1.实验器材:质量不同的钢球两个、木块、斜槽等。
2.实验操作及结论总结
(1)控制变量法;
(2)转换法(通过木块被撞击后移动的距离反映钢球动能大小,钢球的动能越大,撞击木块后,木块的动能就越大, 则木块克服摩擦力做的功就越多,由 W= fs 得,木块移动的距离就越远);
(3)通过控制小球的高度改变小球在水平面的速度。
知识点3 探究物体的动能跟哪些因素有关
视频来源抖音博主:般若浮尘
知识点3 探究物体的动能跟哪些因素有关
例2 为探究物体的动能跟哪些因素有关,利用斜槽、钢球、木块等器材进行探究活动。钢球从高为 h 的斜槽上滚下,在水平面上运动,运动的钢球碰上木块后,能将木块撞出一段距离 s,如图所示。
(1)实验中探究的“物体的动能”是指 (选填字母)。
A.钢球在斜面上的动能
B.钢球撞击木块时的动能
C.木块被撞击后的动能
(1)根据转换法,通过比较木块在同一水平面上被撞击的距离来比较小球到达水平面时动能的大小,钢球从斜槽滚下,在撞击木块时具有一定的动能,这个能量会对木块做功,使木块移动。我们通过木块移动的距离来反映钢球撞击木块时动能的大小,所以这里探究的 “物体的动能” 是指钢球撞击木块时的动能。
B
知识点3 探究物体的动能跟哪些因素有关
例2 为探究物体的动能跟哪些因素有关,利用斜槽、钢球、木块等器材进行探究活动。钢球从高为 h 的斜槽上滚下,在水平面上运动,运动的钢球碰上木块后,能将木块撞出一段距离 s,如图所示。
(2)若水平面是绝对光滑的, (选填“能”或
“不能”)达到探究目的。
(2) 根据转换法,实验中,通过观察木块移动的距离的大小,判断出小球具有的动能的大小。若水平面绝对光滑,木块就会做匀速直线运动,无法比较木块移动距离的远近,达不到探究目的。
不能
知识点3 探究物体的动能跟哪些因素有关
例2 为探究物体的动能跟哪些因素有关,利用斜槽、钢球、木块等器材进行探究活动。钢球从高为 h 的斜槽上滚下,在水平面上运动,运动的钢球碰上木块后,能将木块撞出一段距离 s,如图所示。
(3)实验过程中,发现木块移动的距离较短而不易进行
观察和比较。对此请你写出一条改进措施: 。
增大斜面的高度
(3)在实验过程中,发现木块移动的距离较短而不易进行观察和比较,说明可能是小球到达水平面时的动能小,可以增大小球的重力势能,即实验时,可以增大小球在斜面上的高度或者增大小球的质量,也可能是水平面对木块的摩擦力较大,可以减小水平面的粗糙程度或将木块换为小车。
举一反三
3-1 如图是探究物体的动能大小跟哪些因素有关的实验装置,其中两个质量不同的钢球质量 M>m,斜面不同高度 H>h,则下列判断正确的是( )
A.实验中探究的是木块的动能与哪些因素有关
B.甲、乙两图对比,是探究动能大小与起始高度之间的关系
C.乙、丙两图中,丙图中的钢球运动到水平面时的速度较快
D.甲、乙两图对比,可以研究“超速”带来的危害
A.由题意可知,实验中探究小球动能,即小球撞击木块时的动能的大小;
B、D.甲、乙两图对比,小球的质量不变,滚下的高度不同,到达水平面时的速度不同,是探究动能大小与速度之间的关系,高度越大,到达水平面时的速度越大,推动木块移动的距离越远,动能越大,可以研究“超速”带来的危害;
C.乙、丙两图中,两个小球滚下的高度相同,到达水平面时的速度相同。
D
举一反三
3-2 如图所示,在“探究物体的动能跟哪些因素有关”中,钢球从斜面高处滚下,把水平面上的木块撞出一段距离。若要探究动能与速度的关系,应该( )
A.不换钢球,只改变高度,再做几次
B.换大钢球,在同样高度,再做几次
C.钢球和高度都改变,再做几次
D.钢球、高度、木块位置都改变,再做几次
A
小球的质量不变,滚下的高度不同,到达水平面时的速度不同,是探究动能大小与速度之间的关系,高度越大,到达水平面时的速度越大,推动木块移动的距离越远,动能越大
知识点4 势能
1.重力势能
(1)定义:在地球表面附近,物体由于受到重力并处在一定高度时所
具有的能。
(2)判断方法:物体是否处在一定高度。
(3)举例:被举高的重锤、 悬挂在天花板上的吊灯。
知识点4 势能
(4)探究影响重力势能大小的因素
①进行实验:让同一重物从不同高度自由下落,冲击小方桌(小方桌的桌腿是四根钉,并放置在沙箱的沙面上), 比较小方桌下陷的深度;让不同质量的重物从同一高度自由落下,冲击小方桌,比较小方桌下陷的深度。
②实验结论:物体所处的高度越高,质量越大,重力势能越大。
由于物体的重力势能与物体所处的高度有关,因此即便是质量很小的物体,从较高处抛下也会产生较大的破坏力。
实验运用了转换法,将重物重力势能的大小转换为小方桌下陷的深度来体现。小方桌下陷越深,说明重物对小方桌做的功越多,重物具有的重力势能就越大。
知识点4 势能
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预习检测
1.下列现象中,物体动能、势能都发生变化的是( )
A.匀速上升的气球 B.空中加速下落的雨滴
C.匀速下坡的自行车 D.在水平轨道上加速行驶的火车
A.匀速上升的气球,质量和速度不变,则动能不变,高度改变,所以势能改变;
B.空中加速下落的雨滴,质量不变,速度和高度改变,所以动能、势能都发生变化;
C.匀速下坡的自行车,质量和速度不变,则动能不变,高度改变,所以势能改变;
D.在水平轨道上加速行驶的火车,质量和高度不变,则势能不变,速度改变,则动
能改变。
B
预习检测
2.2024年5月3日,“长征五号”遥八运载火箭搭载“嫦娥六号”探测器成功发射,开启了人类月背取样的旅程。“嫦娥六号”加速升空的过程中( )
A.重力势能和动能都增大
B.重力势能和动能都减小
C.重力势能减小, 动能增大
D.重力势能增大, 动能减小
“嫦娥六号”加速升空过程中,质量不变,高度增大,所以重力势能增大;速度增大,所以动能增大。
A
预习检测
3.《中华人民共和国民法典》中规定:“禁止从建筑物中抛掷物品。”在生活中,我们要杜绝“高空抛物”这种严重危害公共安全的行为。“高空抛物” 危害性大的原因是高处的物体具有较大的( )
A.重力势能 B.弹性势能 C.动能 D.以上都不是
高处的物体具有重力势能,而且物体的质量越大、高度越高,
重力势能越大,因此高空抛物会造成很大的危害。
A
知识点4 势能
例3 下面例子中物体的重力势能变大了的是( )
A.铁球从斜面顶端滚下来
B.骑自行车冲上坡顶
C.飞机在高空水平飞行
D.立在山顶上的石头
A.铁球从斜面顶端滚下来, 质量不变, 高度减小, 重力势能减小;
B.骑自行车冲上坡顶, 质量不变, 高度增大, 重力势能增大;
C.飞机在高空水平飞行, 质量不变, 高度不变, 重力势能不变;
D.立在山顶上的石头, 质量不变, 高度不变, 重力势能不变。
B
知识点4 势能
2.弹性势能
(1)定义:物体由于发生了弹性形变而具有的能。同一物体的弹性形变越大,它具有的弹性势能越大。
(2)影响因素:弹性形变的大小和材料。
知识点4 势能
例4 关于弹性势能, 下列说法正确的是( )
A.物体只要发生弹性形变就具有弹性势能
B.被拉长的弹簧具有弹性势能,被压缩时没有弹性势能
C.弹簧不发生形变也具有弹性势能
D.长度长的弹簧比短的弹簧弹性势能大
A、C.任何发生弹性形变的物体都具有弹性势能;
B.只要弹簧发生弹性形变, 无论弹簧被拉长还是被压缩, 都具有弹性势能;
D.弹性势能与物体的形变程度有关,与物体本身的长、短无关。
A
举一反三
4-1 如下图所示,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)
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,
①由m=ρV 可知,A、B两球的质量大于C、D两球的质量。
②A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;
③B与C相比,高度相同,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。
A
B
举一反三
4-2 如下图所示,用同样大小的力作用在甲、乙两根完全相同的弹簧上,则关于它们弹性势能的大小关系,下列说法正确的是( )
A.甲弹簧的弹性势能大
B.乙弹簧的弹性势能大
C.两弹簧的弹性势能一样大
D.无法确定
用同样大小的力作用在甲、乙两根完全相同的弹簧上,则甲、乙弹簧的形变程度相同,所以两弹簧的弹性势能一样大。
C
课本练习
1.除了课本中所列举的能对外做功的物体,请你各举一个具有动
能、重力势能和弹性势能的实例。
疾驰的火车具有动能, 空中静止的飞艇具有重力势能, 被挤压的床垫具有弹性势能。
课本练习
2.请你判断下列物体具有哪种形式的能量:
(1)在水平公路上行驶的汽车;
(2)悬挂在天花板上的吊灯;
(3)在空中飞行的飞机;
(4)被拉开的弹弓。
(1)动能;
(2)重力势能;
(3)动能和重力势能;
(4)弹性势能
课本练习
3.轻轨列车有时在水平地面上的轨道行驶,有时在高架轨道上行
驶,有时还要停靠在高架轨道的站台上。在上述三种情况下,
轻轨列车分别具有什么形式的能量?
动能;
重力势能和动能;
重力势能。
课本练习
4.在“研究物体的动能跟哪些因素有关”的实验中,让不同的钢
球从同一高度由静止开始滚下的目的是什么?你是通过观察什
么现象来比较钢球动能大小的?
让不同的钢球从斜面同一高处由静止开始滚下, 钢球到达水平面时的速度相同, 是为了研究质量对动能的影响。
通过观察木块被钢球撞出的距离来比较钢球动能的大小。
课本练习
5.请你从能量的角度解释,为什么骑自行车时速度不能太快?
在质量一定时, 自行车的速度越大, 动能越大, 在发生紧急情况时越不容易停下来, 容易造成交通事故, 因此骑自行车时速度不能太快。
题型1 功和能的关系
例1 下列关于功和能的关系的说法,正确的是( )
A.一个物体没有做功,它一定不具有能量
B.一个物体能够做的功越多,其动能一定越大
C.一个物体具有能量,说明它正在做功
D.一个物体能够做功,说明它具有能量
注意选择正确选项
A.一个物体没有做功, 可能具有能量, 例如静止在高处的苹果具有重力势能;
B.物体能够做功, 表示这个物体具有能量, 能够做的功越多, 说明该物体具有的能量就越大, 并不一定是动能越大, 也有可能是重力势能或其他形式的能;
C.一个物体具有能量, 说明它具有做功本领, 但物体不一定做功;
D.一个物体能够做功, 具有做功的本领, 说明它一定具有能量。
D
变式训练
1-1 下列关于能的叙述, 都正确的一组是( )
①一个物体能够对外做功,我们就说这个物体具有能②一个物体没有做功,它一定不具有能量③一个物体已做过的功越多,说明这个物体具有的能越多④运动的物体具有能,静止的物体没有能⑤物体具有的能越多,做的功越多⑥物体具有的能越多,它能做的功就越多
A.①⑥ B.①②⑤ C.④⑤⑥ D.①③⑥
①一个物体能够对外做功,我们就说这个物体具有能量;
②一个物体没有做功,它不一定不具有能量(例如:静止在高处的苹果具有重力势能);
③一个物体已做过的功越多,说明没做功之前具有的能多,这个物体做功后具有的能不一定多;
④运动的物体具有能,静止的物体可能有势能;
⑤物体具有能,不一定在做功,只是具有做功的本领,物体具有的能量越多,做的功不一定越多;
⑥物体具有的能越多,它能做的功就越多。
A
题型2 动能的影响因素
例2 近年来,渣土车因“多拉快跑”而引发的交通事故时有发生,引起了交通管理部门的高度重视。小彤设计了如下图所示的实验来模拟汽车超速、超载带来的危害,通过电磁铁的控制,让质量分别为 m1 和 m2 (m1 <m2 )的小钢球从圆弧轨道的一定高度 (h1<h2 ) 由静止滚下,撞击水平面上的纸盒并将纸盒推动一段距离 (实验中的圆弧轨道、 水平面和纸盒均不变)。
(1)分析甲、乙两图可知, (选填“甲”或“乙”)图中的小钢球在刚到达水平面时的速度更大。
(1) 甲、 乙两图中两小球的质量相同, 滚下的高度不同, 则到达水平面的速度不同, 乙图中小球的高度更高, 小钢球在刚到达水平面时的速度更大
乙
题型2 动能的影响因素
例2 近年来,渣土车因“多拉快跑”而引发的交通事故时有发生,引起了交通管理部门的高度重视。小彤设计了如下图所示的实验来模拟汽车超速、超载带来的危害,通过电磁铁的控制,让质量分别为 m1 和 m2 (m1 <m2 )的小钢球从圆弧轨道的一定高度 (h1<h2 ) 由静止滚下,撞击水平面上的纸盒并将纸盒推动一段距离 (实验中的圆弧轨道、 水平面和纸盒均不变)。
(2)比较甲、乙两图可知,在 一定时,小钢球的 越大,动能越大。
(2) 比较甲、 乙两图可知,质量相同的钢球从斜面上不同高度自由滚下, 钢球撞击纸盒时的速度不同, 速度越大, 木块移动的距离越远, 则钢球的动能越大。
质量
速度
题型2 动能的影响因素
例2 近年来,渣土车因“多拉快跑”而引发的交通事故时有发生,引起了交通管理部门的高度重视。小彤设计了如下图所示的实验来模拟汽车超速、超载带来的危害,通过电磁铁的控制,让质量分别为 m1 和 m2 (m1 <m2 )的小钢球从圆弧轨道的一定高度 (h1<h2 ) 由静止滚下,撞击水平面上的纸盒并将纸盒推动一段距离 (实验中的圆弧轨道、 水平面和纸盒均不变)。
(3)比较 两图可以模拟汽车超载带来的危害。
(3)超载是指汽车的速度一定时, 质量越大动能越大,故需要高度相同、质量不同的小球进行实验, 乙、丙两图符合要求。
乙、丙
题型2 动能的影响因素
例2 近年来,渣土车因“多拉快跑”而引发的交通事故时有发生,引起了交通管理部门的高度重视。小彤设计了如下图所示的实验来模拟汽车超速、超载带来的危害,通过电磁铁的控制,让质量分别为 m1 和 m2 (m1 <m2 )的小钢球从圆弧轨道的一定高度 (h1<h2 ) 由静止滚下,撞击水平面上的纸盒并将纸盒推动一段距离 (实验中的圆弧轨道、 水平面和纸盒均不变)。
(4)假如你是一名汽车驾驶员,请你从物理学的角度谈谈在安全行车方面需要注意哪些事项? 。
(4) 由甲、乙两图可知, 在质量一定时, 物体的速度越大, 动能越大, 发生事故时造成的危害越大;
由乙、丙两图可知, 在速度一定时, 物体的质量越大, 动能越大, 发生事故时造成的危害越大。 故作为一名汽车驾驶员, 在行车时应尽量避免发生交通事故, 减小发生事故时造成的危害, 做到遵守交通规则, 不超载行驶, 不超速行驶。
不超载行驶, 不超速行驶
变式训练
2-1 如下图所示,在“探究动能大小跟哪些因素有关”的实验中,使两辆相同的小车分别从不同高度由静止开始释放,撞击静置于水平面上的木块。下列说法正确的是( )
A.图中两辆小车的重力势能大小相等
B.两种情况下,木块在水平面上移动的距离相等
C.小车撞击木块后,便立即停止运动
D.如果水平面光滑,木块被撞击后将做匀速直线运动
A.题图中两辆小车的质量相等, 高度不同,则重力势能大小不相等;
B.两种情况下,重力势能不同,则推动木块在水平 面上移动的距离不相等;
C.小车撞击木块后,由于惯性,不会立即停止运动
D.如果水平面光滑,木块不受摩擦力,木块被撞击 后将做匀速直线运动。
D
变式训练
2-2 用如图所示的器材探究“动能大小与哪些因素有关”,下列说法错误的是( )
A.小车从斜面下滑过程中重力势能减小
B.小车撞击木块对木块做功,使木块获得动能
C.木块被撞击后移动的距离可反映小车动能大小
D.本套器材只能探究小车动能大小与速度的关系
A.小车从斜面下滑过程中,质量不变,高度降低则重力势能减小
B.小车撞击木块时,对木块施加力且木块在力的方向上移动了距离,小车对木块做功。木块原本静止,被撞击后开始运动,获得了动能。
C.实验中运用转换法,将小车动能的大小转换为木块被撞击后移动的距离来体现。木块被撞击后移动距离越远,说明小车对木块做的功越多,也就表明小车的动能越大。
D.在小车上增加或减少钩码可以改变小车的质量,让质量不同的小车从同一高度下滑,可使小车到达水平面的速度相同,这样就能探究小车动能大小与质量的关系;让同一小车从不同高度下滑,能使小车到达水平面的速度不同,从而探究动能与速度的关系
D
题型3 重力势能的影响因素
例3 小明探究重力势能大小与物体质量和高度的关系,实验
装置如图甲所示。
(1)将铁球从弧形斜面由静止释放后到压缩弹簧,记录铁球速度减为零时弹簧的长度。铁球重力势能的大小可以用被压缩后弹簧的长度来反映,长度越长,则说明铁球的重力势能越
(选填“大”或“小”)。
(1) 铁球重力势能的大小可以用被压缩后弹簧的长度来反映, 长度越长, 弹簧的形变越小, 弹性势能越小, 则说明铁球的重力势能越小
小
题型3 重力势能的影响因素
例3 小明探究重力势能大小与物体质量和高度的关系,实验
装置如图甲所示。
(2)将同一铁球先后从同一弧形斜面的不同高度 h1、h2
(h1<h2 ) 处由静止释放,弹簧被压缩后的长度分别为 l1、l2 (l1>l2),则你能得出的结论是__________________________
。
物体质量相同, 高度越低,
重力势能越小。
题型3 重力势能的影响因素
例3 小明探究重力势能大小与物体质量和高度的关系,实验
装置如图甲所示。
(3)若要探究重力势能大小与物体质量的关系,请简要写出你的设计思路:_______________________________________
。
将质量不同的小球从同一斜面的同一高度由
静止释放, 比较弹簧压缩后的长度
题型3 重力势能的影响因素
例3 小明探究重力势能大小与物体质量和高度的关系,实验
装置如图甲所示。
(4)结合本实验和所学知识,分析图乙所示的水坝,发电机安装在 (选填“C”或“D”) 位置较为合理,你认为适
合建造大型水力发电站的地方应该具备哪些条件?_________
。
D位置与上游的高度差较大,重力势能大, 所以应该安装在D位置,水的重力势能转化为动能更多,能让发电机更好地发电;
水资源丰富 (或水量大) 和地势高度差大, 重力势能就大, 转化为的动能就越大。
D
水资源丰富
(或水量大) 和地势高度差大
变式训练
3-1 如图是竖直向上抛出的小球上升过程中每隔相等时间曝光一次所得的照片。 从图中可以判断: 小球在a、b位置间的平均速度
(选填大于”“小于”或“等于”) 在c、 d位置间的 平均速度;在上升过程中,小球的重力势能 ,重力做功的功率 。(后两空均选填 “逐渐增大”“逐渐减小”或“不变”)
①由图可以看出,在相同时间内,小球在a、b位置间运动的路程大于小球在c、d位置间运动的路程,所以小球在a、b位置间的平均速度大于在c、d位置间的平均速度;
②在上升过程中,小球的质量不变,高度逐渐变大,所以小球的重力势能
逐渐增大;
③小球上升过程中速度逐渐变小,由P==Gv可知,重力做功的功率逐渐减小。
大于
逐渐增大
逐渐减小
题型4 弹性势能的影响因素
例4 如图是玩弹弓的情景 经验表明,橡皮筋拉得越长,同样的“子弹”射得越远,这说明橡皮筋的弹性势能与其________
有关;若橡皮筋被拉的长度相同,而用的“子弹”不同,则质量大的“ 子弹”射出的距离较小,说明质量大的“子弹”射出时的 小。
当 “子弹” 射出时, “子弹” 具有的动能是橡皮筋的弹性势能对 “子弹” 做功转化来的, 橡皮筋被拉的长度相同, 说明橡皮筋的弹性势能相同, 而用的 “子弹” 不同, 则质量大的 “子弹” 射出的距离较小, 说明质量大的 “子弹” 射出时的速度小。
伸长的
速度
长度
变式训练
4-1 如图,小明在做模拟“蹦极”的小实验。一根橡皮筋一端系一个小石块, 另一端固定在A点,B点是橡皮筋不系小石块自然下垂时下端所在的位置,C点是小石块从A点自由下落所能到达的最低点。 在小石块从A点到C点运动的过程中,不计空气阻力,橡皮筋的弹性势能最大时在 (填字母)点,小石块从B点到C点其动能
(填变化情况)。
①:弹性势能的大小与物体弹性形变程度有关,弹性形变程度越大,弹性势能越大。小石块从A点下落,在到达B点之前,橡皮筋没有发生弹性形变,不具有弹性势能;从B点到C点,橡皮筋不断被拉长,弹性形变程度不断增大,弹性势能不断增大,在C点时橡皮筋被拉得最长,弹性形变程度最大,所以橡皮筋的弹性势能最大时在 C 点。
C
先增大后减小
②:小石块从B点开始,橡皮筋被拉伸产生弹力,在开始阶段,重力大于弹力,小石块做加速运动,速度增大,动能增大;随着橡皮筋伸长量增加,弹力逐渐增大,当弹力等于重力时,小石块速度达到最大,动能最大;之后弹力大于重力,小石块做减速运动,速度减小,动能减小,到C点时速度为0,动能为0。
考点1 探究物体动能跟哪些因素有关
典例1 在“研究影响滑动摩擦力大小的因素”的实验中,实验器材如下:带有合页的长木板、 带圆形凹槽的木块、小球、 弹簧测力计。
(1)如图甲所示,将木块放在水平放置的长木板上,用弹簧测力计沿 方向拉动木块做匀速直线运动,读出弹簧测力计的示数,则滑动摩擦力为 N。
(1) 实验过程中, 应使弹簧测力沿水平方向拉着木块做匀速直线运动, 木块处于平衡状态, 根据二力平衡条件可知, 此时弹簧测力计的示数与滑动摩擦力的大小相等; 由图甲所示弹簧测力计可知, 其分度值为0.2 N, 它示数是0.8N。
水平
0.8
考点1 探究物体动能跟哪些因素有关
典例1 在“研究影响滑动摩擦力大小的因素”的实验中,实验器材如下:带有合页的长木板、 带圆形凹槽的木块、小球、 弹簧测力计。
(2)将小球放在木块的凹槽内,重复 (1) 的操作,弹簧测力计的示数比 (1) 中的大,说明当接触面粗糙程度相同时,滑动摩擦力的大小与 有关。
(2) 将小球放在木块的凹槽内, 重复 (1) 的操作, 接触面的粗糙程度相同, 压力不同, 弹簧测力计的示数比 (1) 中的大, 说明当接触面粗糙程度相同时, 滑动摩擦力的大小与压力有关。
压力
考点1 探究物体动能跟哪些因素有关
典例1 在“研究影响滑动摩擦力大小的因素”的实验中,实验器材如下:带有合页的长木板、 带圆形凹槽的木块、小球、 弹簧测力计。
(3)请在图甲中画出木块所受摩擦力的示意图。
·
f=0.8N
(3) 在水平方向上木块受到向右的拉力和向左的摩擦力, 因为木块做匀速直线运动, 所以木块受到的这两个力是一对平衡力, 满足大小相等、 方向相反、作用在同一条直线上。
摩擦力的方向与拉力方向相反, f=F=0.8N。
考点1 探究物体动能跟哪些因素有关
典例1 在“研究影响滑动摩擦力大小的因素”的实验中,实验器材如下:带有合页的长木板、 带圆形凹槽的木块、小球、 弹簧测力计。
(4)利用上述实验器材还可以探究物体的动能跟运动速度的关系,如图乙所示。①进行实验时,为改变小球在水平面上开始运动的速度,应使小球从同一斜面上的 高度由静止滚下;②小球在同一斜面上的位置越高,滚下时木块被撞得越远,实验表明,质量相同的小球,运动的速度越大,动能 ;③请根据上述结论,对驾驶员提出一条关于交通安全方面的建议: 。
不同
越大
②让小球从斜面的不同高度滑下, 小球到达水平面时的速度就不同, 小球推动木块做功不同, 运动距离越远, 做功越多, 动能越大。 小球在同一斜面上的位置越高, 滚下时木块被撞得越远, 实验表明, 质量相同的小球, 运动的速度越大, 动能越大;
③由实验可知, 在质量一定时, 物体的速度越大, 动能越大, 发生事故时造成的危害越大, 故作为一名汽车驾驶员, 不要超速行驶。
不要超速行驶
考点1 探究物体动能跟哪些因素有关
典例2 在“探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验中,让不同质量的钢球从斜槽同一高度由静止开始滚下,将静止在水平面上的木块撞出一段距离,如下图所示。
(1)在钢球从斜槽滚下的过程中,钢球的重力势能 (选填“增大”或“减小”)。
(1) 钢球从斜槽中滚下的过程中, 高度降低, 所以重力势能减小。
减小
考点1 探究物体动能跟哪些因素有关
典例2 在“探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验中,让不同质量的钢球从斜槽同一高度由静止开始滚下,将静止在水平面上的木块撞出一段距离,如下图所示。
(2)实验表明,钢球质量越大,将木块撞得越远,对木块做功越 ,钢球的动能就越 。
(2) 钢球质量越大, 木块被撞得越远, 表明钢球对木块做功越多, 钢球的动能就越大。
多
大
考点1 探究物体动能跟哪些因素有关
典例2 在“探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验中,让不同质量的钢球从斜槽同一高度由静止开始滚下,将静止在水平面上的木块撞出一段距离,如下图所示。
(3)在水平面上,被撞出的木块由于受到 力的作用而停下。 假如水平面光滑且足够长,它将做 直线运动。
根据牛顿第一定律,一切物体在没有受到力的作用时,总保持静止状态或匀速直线运动状态,此时木块不受摩擦力,那么它将做匀速直线运动。
摩擦
匀速
考点2 动能和势能的大小变化判断
典例3 神舟十八号是中国载人航天工程第十八艘载人飞船,于2024年4月25日,在酒泉卫星发射中心发射成功。中国国旗随神舟十八号载人飞船搭载进入中国空间站,由神舟十八号航天员乘组与神舟十七号航天员乘组进行了太空传递和在轨展示。在飞船加速上升的过程中,若不考虑其质量的变化,下列分析正确的是( )
A.重力势能增加, 动能不变 B.重力势能减少, 动能增加
C.重力势能增加, 动能增加 D.重力势能不变, 动能不变
飞船加速上升的过程中, 质量不变, 高度和速度均不断增加, 所以其重力势能增 加, 动能也增加。
C
考点2 动能和势能的大小变化判断
典例4 2024年5月23日至24日,东部战区在我国台湾省周边开展“联合利剑—2024 A”军事演习,震慑“台独”分裂势力,坚决捍卫国家主权和领土完整。 参加演习的某架战机加速升空过程中,若不考虑燃油消耗引起的质量变化,则该战机( )
A.动能减少, 重力势能减少 B.动能减少, 重力势能增大
C.动能增大, 重力势能减少 D.动能增大, 重力势能增大
参加演习的某架战机加速升空过程中, 若不考虑燃油消耗引起的质量变化, 该战机质量不变, 速度增加, 动能增大; 高度增加, 重力势能增大。
D
考点2 动能和势能的大小变化判断
典例5 2024年4月25日晚,长征二号 F 遥十八运载火箭载着带有三名航天员的神舟十八号飞船点火升空,在火箭推动飞船加速升空的过程中,飞船的动能
, 重力势能 。(两空均选填“增大”“减小”或“不变”)
飞船在随火箭点火加速升空的过程中,飞船的质量不变, 速度变大, 动能变大; 同时其高度增加, 重力势能变大。
增大
增大
考点2 动能和势能的大小变化判断
典例6 排球是同学们喜爱的体育运动 垫球时,球的运动快慢和运动方向都发生了改变,说明力可以改变物体的 ,当球上升到最高点时 能最大。
垫球时, 球的运动快慢和运动方向都发生了改变, 即运动状态发生了改变, 说明力可以改变物体的运动状态;
重力势能与物体的质量和高度有关, 质量一定时物体所处的高度越高, 重力势能越大, 故当球上升到最高点时重力势能最大。
运动状态
重力势
A
480143.53
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