有色中学教本资料(15.4动能和势能).doc

第四节动能和势能【学习目标】1、能量：一个物体能够做功，我们就说这个物体具有能理解：能量表示物体做功本领大小的物理量；能量可以用能够做功的多少来衡量。 一个物体“能够做功”并不是一定“要做功”也不是“正在做功”或“已经做功”如：山上静止的石头具有能量，但它没有做功。也不一定要做功。2、知识结构：机械能势能重力势能定义：物体由于被举高而具有的能量。决定其大小的因素：物体质量越大、举得越高，势能就越大弹性势能定义：发生形变的物体具有的能量。决定其大小的因素：物体弹性形变越大、弹性势能就越大动能定义：物体由于运动而具有的能量决定其大小的因素：物体速度越大、质量越大，动能就越大3、探究决定动能大小的因素： 猜想：动能大小与物体质量和速度有关； 实验研究：研究对象：小钢球 方法：控制变量； 如何判断动能大小：看小钢球能推动木快做功的多少 如何控制速度不变：使钢球从同一高度滚下，则到达斜面底端时速度大小相同； 如何改变钢球速度：使钢球从不同同高度滚下；分析归纳：保持钢球质量不变时结论：运动物体质量相同时；速度越大动能越大；保持钢球速度不变时结论：运动物体速度相同时；质量越大动能越大；得出结论：物体动能与质量和速度有关；速度越大动能越大，质量越大动能也越大。物体质量m/kg速度v/(m.s-1)动能E/J牛约600约0.5约75中学生约50约6约900 练习：右表中给出了一头牛漫步行走和一名中学生百米赛跑时的一些数据：分析数据，可以看出对物体动能大小影响较大的是 速度你判断的依据：人的质量约为牛的1/12，而速度约为牛的12倍，此时动能为牛的12倍说明速度对动能影响大4、决定重力势能大小的其中一个因素“高度”的理解：没有特殊指明时，通常是指相对地面而言的，即通常把地面上物体的重力势能视为零。在某些特殊情况下，也可以选择其他物体作为参照物。所以重力势能具有相对性。5、弹簧一定具有弹性势能吗？不一定，没发生弹性形变的弹簧就没有。6、分析动能大小的关键是：抓住质量和速度两个因素，不能只考虑一个。同理，分析重力势能也要抓住质量和高度两个因素，不能只考虑一个。【同步精练】（一）课内巩固考点1：动能的大小与什么有关1（2010衢州）2010年1月10日，在台金高速公路上发生一起两车相撞事故，其中一辆小车上一名未系安全带的乘客向前“飞”出，撞穿前挡风玻璃。汽车碰撞时，乘客由于具有 ，直接从座位上向前“飞”出；汽车行驶的速度越大，汽车具有的 能越大，危险性就增大，因此汽车行驶要限速。2质量较大的鸽子与质量较小的燕子在空中飞行，如果它们的动能相等，那么（）A燕子比鸽子飞得快 B鸽子比燕子飞得快C燕子比鸽子飞得高 D鸽子比燕子飞得高3、【2009德州市】正在运动着的物体如果它受到的所有外力同时消失，它的速度将,动能将。(选填“增大”、“减小”或“不变”) 考点2：重力势能的大小与什么有关4、(2010莱芜) 2009年10月，国际航空节在莱芜雪野旅游区举行，期间进行了轻型飞机特技飞行、热气球、动力悬挂滑翔伞等8个大项21个小项的精彩比赛和表演。在热气球表演中：有一热气球正在加速上升，在其加速上升的过程中，它受到的浮力_重力（选填“大于”、“等于”或“小于”），它的重力势能_ （选填“变大”、“变小”或“不变”）。 图65、（2010镇江）在水平地面上铺一张纸，将皮球表面涂黑，使皮球分别从不同高度处自由下落，在纸上留下黑色圆斑A、B，如图所示球从较高处下落形成的圆斑是图中 （选填“A”或“B”），由此可知重力势能大小与 有关6、【2009上海市】如图6所示，青蛙从跳起到落地的过程中，它的重力势能【 】 A一直增大B一直减小 C先增大后减小D先减小后增大7、（2010大理）为缓解旱情，4月份以来滇西地区多次利用直升机进行人工降雨，直升机飞在某一高度匀速直线飞行时，不断向空中抛洒“干冰”（固态二氧化碳），此时直升机的动能和重力势能变化情况是（ ）A动能变大，重力势能变小 B动能变小，重力势能变大C动能变小，重力势能不变 D动能变小，重力势能变小考点3：弹性势能的大小与什么有关8、（2010仙桃）如图12所示，压缩弹簧，弹簧可以将小球弹起。弹簧将小球弹起的高度与哪些因素有关呢？（以下所有弹簧被压缩后都未超过其弹性限度）。（1）小明利用一根弹簧、一个小球和刻度尺进行了三次实验，得出的三组不同数据如表二所示：表二次 数123弹簧被压缩的长度（cm）l1l2l3小球被弹起的高度（cm）h1h2h3图12由表二可得出的初步结论是： 。（2）小红猜想：弹簧将小球弹起的高度可能与被压缩弹簧的材料有关。她设计的探究方案如下：将A、B两根外形完全相同，材料不同的弹簧分别置于水平桌面上；将小球置于弹簧A的上端，按下小球，使弹簧被压缩的长度为5cm，松手后小球被弹起，记下小球弹起的高度H1；再将同一小球置于弹簧B的上端，按下小球，使弹簧被压缩的长度为6cm，松手后小球被弹起，记下小球弹起的高度H2；比较H1、H2的大小，就可初步得出弹簧将小球弹起的高度是否与被压缩弹簧的材料有关了。小红探究方案中存在的一个问题是： 。（3）影响弹簧将小球弹起的高度的因素可能还有 （说出一个影响因素即可）；弹簧在生产和生活中有着广泛有应用，请你举出一例 。图12考点4：实验探究9、【2009河南省】如图l2所示，是“研究动能的大小与哪些因素有关”的实验装置。(1)实验中通过观察的大小，来判断小球动能的大小。(2)实验中为了研究动能大小与质量的关系需要控制小球撞击时的速度不变，具体的控制方法是。 (3)质量和速度谁对动能的影响较大呢?小文所在的物理兴趣小组借助速度传感器和其他仪器得出了两组数据如表一和表二所示。 表一(钢球撞击时的速度为v=8cms) 表二(钢球质量为m：100g)序号钢球质量m/g，木块滑行距离scm110010220020330030序号l钢球撞击速度 vcms-1木块滑行距离s/cm18102164032490 分析这两组数据可以得出：对物体的动能影响较大依据是. 10、为了探究动能的大小与哪些因素有关，如下图中所示的实验，图(a)表示将小车从不同高度由静止开始滑下，比较木块被撞后移动的距离；图(b)表示改变小车的质量，让它们都从同一高度由静止开始滑下，再比较被撞后移动的距离.在按图(a)所示进行实验时，看到的现象是：小车开始滑下时所处的位置越高，将木块推动的距离越 ，这是因为开始滑下时所处的位置越高，到达底端时 越大，动能也就越大.在按图(b)所示进行实验时，保持小车开始滑下时所处的高度相同，其目的是 .根据观察到的现象可总结出：运动物体所具有的动能大小还跟物体的 有关.11（2010荆州）在学习势能的知识时，小明同学猜想物体重力势能的大小可能与以下两个因素有关：A.物体的高度；B.物体的质量。为了证明自己的猜想，他把橡皮泥平铺在水平面上，让同一小球从不同高度自由下落，记录结果如右表。（1）由记录结果可以得到的实验结论是： ；（2）若想对另一个因素进行验证，你认为小明应该怎么做？ 。12、【2009德州市】了解到“重力势能”知识的小东同学，想用身边的器材（铅球），来探究影响重力势能大小的因素，其探究程序如下：(1) 猜想：影响重力势能大小的因素可能有： a、重力势能大小可能与物体的质量有关b、重力势能大小可能与物体的高度有关 (2) 实验提供的实心铅球有2kg、2kg、3kg各一个，细沙(足够多)、刻度尺、两个相同大纸盒，请你利用上述器材，帮他设计实验方案、验证猜想、完成实验步骤：A、将适量的沙子放进大纸盒里拨平；B、取质量为的铅球各一个，将两球分别对准纸盒位置提高到相同高度然后放手，用刻度尺量出铅球所砸沙坑的深度进行比较；C、取质量为的铅球各一个，将两球分别对准纸盒位置提高到不同高度然后放手，用刻度尺量出铅球所砸沙坑的深度进行比较. (3) 通过对该实验的探究，B步骤得到的结论是：重力势能跟有关；C步骤得出的结论是：重力势能跟有关。（二）基础过关1、【2009朝阳市】人们常常利用物体具有各种形式的机械能来做功，如：机械手表里拧紧的发条具有能，可以带动小齿轮和指针转动；风具有能，可以推动帆船航行；打桩机举高的重锤具有能，可以完成打桩工作。2、（08黄石）唐诗中有“黄河远上白云间”、“不尽长江滚滚来”的诗句，从物理学的角度来看，前一句生动形象地表明黄河水存储着大量的 能，后一句表明长江水具有大量的 能 3、（2010南充）一跳伞运动员跳离飞机，当降落伞张开后，他将匀速下降，此时他的重力势能将 ，他的动能将 （选填“增大”、“减小”、“不变”） 4、【2010南京】沪宁城际铁路即将通车，南京至上海路程约为300km，若列车运行的平均速度为250kmh，则乘坐该列车从南京到上海只需 h列车中的乘客看到车外的树木飞驰而过，这是以为参照物，列车在进站过程中，动能将(选填“变大”、“不变”或“变小”)。5【2010湖州】杭州乐园中有一种游戏叫“终极跳”。乘客系好安全带后先由电动机牵引上升到高处，然后快速下落到地面附近。 (1)乘客在上升过程中，人的势能将(选填“增大减小”或“不变”)。 (2)乘客下落过程中感觉地面扑面而来，这是以为参照物的。图116【2010百色】图11表示撑杆跳高运动的几个阶段：助跑、撑杆起跳、越横杆。从运动员撑杆起跳到越横杆的过程中，有关机械能变化的情况是：运动员的重力势能 ，杆的弹性势能 。7、【2010吉林省】下列叙述正确的是 （ ）A、物体只有受到力的作用才能运动 B、使用杠杆的目的就是为了省力C、匀速下落的降落伞动能逐渐增大 D、一切物体都具有惯性8（2010茂名）下列现象中物体动能和重力势能都发生变化的是（ ）A水平轨道上正在进站的列车B站在观光电梯上匀速下降的游客C站在商场自动扶梯上匀速上升的顾客乙甲（第10题图）D体育考试时，抛出的实心球从高处下落的过程9（2010嘉兴）小玲同学把两个50克的钩码挂到弹簧秤的挂钩上（如图甲），图乙是弹簧秤的示数。下列有关说法错误的是（）A称量时弹簧秤中的弹簧在拉力的作用下发生了形变B称量时钩码的重力势能减少，弹簧的弹性势能增加C弹簧秤的示数为1牛D钩码的质量与它受到的重力成正比10. （2010温州）2010年5月，全国蹦床锦标赛在温州举行。比赛中，当运动员从蹦床上起跳后，在空中上升的过程中（） A动能变大，重力势能变小 B动能变小，重力势能变小C动能变大，重力势能变大 D动能变小，重力势能变大11（2010重庆）2010年4月14日，青海玉树发生强烈地震。地震后运送救灾物资的飞机对灾区投放物品，物品在空中匀速下落的过程中，其动能和重力势能的变化是（）A动能增加，重力势能增加 B动能减少，重力势能减少C动能不变，重力势能减小 D动能不变，重力势能增加12、【2010年上海】如图1所示，杂技表演者在离板后的上升过程中，她的（ ）A、重力势能增大，动能减小 B、重力势能增大，动能增大C、重力势能减小，动能减小 D、重力势能减小，动能增大13、（08内蒙古通辽）2008年5月汶川大地震时，我国政府在第一时间紧急派出飞机为灾区空投救灾物资，从飞机上空投的救灾物资在下落过程中，逐渐减小的物理量是（）A动能 B重力势能C重力 D质量14、（2010桂林）如图7所示，是探究“动能的大小与什么因素有关？”实验的示意图。小球从a处滚下，在c处与小木块碰撞，并与小木块共同运动到d处停下。下面的一些判断正确的是（ ）A从a到b，小球的势能不变，动能增大B从b到c，小球的势能增大，动能增大C到达c处，小球的势能最小，动能最大D到达d处，小球的动能为零，小木块的动能最大15、（2010龙岩）喜欢打篮球的小宇，听说在正规篮球比赛前要对球反弹的高度进行测定，反弹高度必须在一定范围内方可使用。于是小宇打算研究篮球由静止开始自由下落时，反弹的高度与哪些因素有关。（1）他猜想篮球反弹的高度可能与篮球的充气程度有关。请你再提出一个合理的猜想：篮球反弹的高度可能还与 因素有关。（2）为了研究小宇提出的猜想， 所需器材：篮球一只、打气筒一个、 。16、【2010长春】图15甲是探究阻力对物体运动影响的实验，图15乙是探究动能大小与什么因素有关的实验。请回答下列问题： （1）图甲实验表明：平面越光滑，小车运动距离越 。联想到在雨雪天驾驶汽车应适当 （选填“增大”或“减小”）汽车之间的距离。 （2）图乙实验表明，钢球质量越大，动能越 。联想到高速公路的限速牌上同时标明“120”和“100”字样， （选填“大客车”或“小轿车”的限速应该是100km/h。 （3）由此看来，无论是保持车距还是限制车速，都是由于汽车具有 ，要保持原来的运动状态，刹车后不能立即停下来，所以要遵守交通规则。17. 【2010攀枝花】图甲是研究“物体动能的大小与哪些因素有关”的实验装置，实验中让同一钢球从斜面上不同的高度由静止滚下，碰到同一木块上。图乙是研究“牛顿第一定律”的实验装置，实验中让同一钢球从斜面上相同的高度由静止滚下，在粗糙程度不同的平面上运动。请回答以下问题：（1）设计甲实验的目的是研究钢球动能的大小与_的关系；设计乙实验的目的是研究运动的钢球与所受_的关系。（2）甲实验是通过被推动木块_的大小，说明钢球对木块做功的多少，从而判断钢球动能的大小；乙实验是通过钢球在粗糙程度不同的平面上运动的远近，推理得出：在理想情况下，运动的物体如果_，将做匀速直线运动。（3）我们知道影响物体动能大小的因素有两个，除了上述研究的因素外，请在下面的横线上写出研究物体的动能与另一个因素的关系的实验方案：_。甲乙18、【2009雅安市】（7分）小红猜想动能的大小可能与物体质量和运动速度有关，于是设计了如图14甲、乙所示的实验，探究动能的大小与哪些因素有关。图14（1）让质量相同的两个小球沿同一光滑斜面分别从A处和B处开始向下运动，然后与放在水平面上的纸盒相碰，纸盒在水平面上移动一段距离后静止，如图14甲所示。（2）让不同质量的两个小球沿同一光滑斜面分别从B处开始向下运动，然后与放在水平面上的纸盒相碰，纸盒在水平面上移动一段距离后静止，如图14乙所示。上述甲、乙两组实验中：乙图中让不同质量的两个小球从同一高度滚下的目的是两球到达水平面时，具有相同的。选用图甲探究的是动能与的关系，理由是：两球相等；得出的结论是：。选用图乙探究的是动能与的关系，得出的结论是：。物理研究方法有许多，如等效替代法、类比法、对比法、控制变量法；本实验中运用了两种研究方法，一是法；二是转换法，就是用纸盒移动的距离长短来表示小球动能的大小。乙甲图1519、【2009河池市】图15所示，甲是探究“动能的大小与什么因素有关”的实验装置,实验中让同一钢球从斜面上不同的高度由静止滚下，碰到同一木块上乙是探究“阻力对物体运动的影响”的实验装置，实验中让同一小车从斜面上相同的高度由静止滑下，在粗糙程度不同的水平面上运动.请回答下列问题：（1）甲实验的目的是探究钢球动能的大小与的关系；实验时，它是通过观察，从而判断钢球动能的大小.（2）进行乙实验时，每一次都让同一小车从斜面上相同的高度由静止滑下，其目的是使小车在水平面运动的起始相同；通过观察小车在粗糙程度不同的水平面上运动来判断小车在不同的水平面受到的大小.从而可以推理：如果运动的物体不受力，它将. （三）能力提升图21【2010上海】质量相同的甲、乙两小车同时同地做匀速直线运动，它们运动的s-t图像如图2所示。由图像可知，甲小车 （ ）A 具有的惯性大。B 所受的合力大。C 具有的动能大。D 具有的势能大。2【2010长沙】在探究“物体动能的大小与哪些因素有关”的实验中，让同一铁球从斜面的不同高度由静止释放，撞击同一木块（如图所示），下列说法中正确的是（ ）A这样做的目的是研究物体的动能大小与质量的关系B该实验说明物体的动能大小与高度有关C若水平面绝对光滑，木块将做匀速直线运动D铁球从斜面上滚下来的过程中动能一直减小3、（2010楚雄）小明和小亮在学校的乒乓球台上玩弹玻璃球的游戏，一不小心玻璃球就会滚到台下，他们注意到，球的落地点时远时近。那么，玻璃球的落地点到球台的水平距离会和哪些因素有关呢？小明猜想： A. 小球的落地点到球台的水平距离可能与球台的高度有关； B. 小球的落地点到球台的水平距离可能与球的速度有关。 （1）根据生活经验，你还能帮助小明提