粤沪版11.4 认识动能和势能多媒体教学ppt课件
展开如图1所示,发生形变的跳板、被拉开的弓、升高的重锤、流动的水,都能对其他物体做功。
我们如何描述物体能够对外做功的这种能力呢?1. 定义 一个物体能够对别的物体做功,我们就说这个物体具有能量或能。2. 能量和功的关系 能量大小可以通过做功多少来体现。能够做的功越多,表明物体具有的能量越大。3. 单位 能的单位就是功的单位,国际单位是 J(焦耳)。
方法点拨转换法理解能一个物体是否具有能量,具有能量的多少,是不能直接观察或测量的。通过转换法,我们利用物体能对外做功的多少来反映或测量物体具有能量的多少。
深度理解具有能量的物体可以不在做功,甚至就没有做功。例如,拉弯的弓具有能量,但手松开之前,弓没有对箭做功。
下列关于能量的叙述,不正确的是( )A. 弯弓射箭,弓具有能量B. 高空坠物伤人,坠物具有能量C. 风吹船行,风具有能量D. 激流冲走巨石,激流没有能量,巨石具有能量
解题秘方:利用概念辨析法解答:判断物体是否具有能量,关键是看物体能否对外做功。
解析:弓对箭做功,坠落的物体对人做功,风对船做功,激流对石头做功 , 它们都能够做功,都具有能量。
1. 关于功和能的关系,下列说法正确的是( )A. 物体具有的能越多,它做的功越多B. 物体具有能就一定正在做功C. 做功的物体一定具有能D. 物体能够做功的多少与它具有的能无关
1. 定义 物体由于运动具有的能叫做动能。一切运动的物体都具有动能。
2. 探究动能的大小跟哪些因素有关(1)探究动能大小和速度大小的关系实验设计:如图2所示,质量相同的两个小球分别从斜面的不同高度由静止开始滚下,撞击置于水平面上的纸盒,观察纸盒移动距离的长短。
实验现象:由较高位置释放的小球,推动纸盒移动的距 离长。分析论证:质量相同的两个小球分别从斜面的不同高度由静止开始滚下,位置越高的小球到达水平面的速度越大,小球推动纸盒移动的距离越长,表明小球的动能越大。实验结论:质量相同的物体 , 运动的速度越大 , 它具有的动能就越大。
(2)探究动能大小和质量大小的关系实验设计:如图3所示,质量不同的两个小球分别从斜面的同一高度由静止开始滚下,撞击置于水平面上的纸盒,观察纸盒移动距离的长短。
实验现象:质量较大的小球,推动纸盒移动的距离长。分析论证:斜面上同一高度由静止开始滚下的小球到达水平面的速度相同。质量越大的小球推动纸盒移动的距离越长,表明质量越大的小球的动能越大。实验结论:速度相同的物体, 质量越大, 它具有的动能就 越大。
总结: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, 物体的动能越大。
方法点拨控制变量法:选取质量相等的小球,让小球从斜面的不同高度由静止滚下,从而控制小球撞击纸盒的速度不同,即质量相同时,改变速度进行对比实验。转换法:通过纸盒移动的距离来比较小球动能的大小。
易错提醒影响动能的因素有质量和速度,描述动能和质量(或速度)的关系时,注意控制变量的思想。例如,不能说“质量越大,动能越大”,应该说“速度相同时,质量越大,动能越大”。
[滁州模拟] 如图4 是“探究物体的动能跟物体的质量、速度关系”的实验装置图。
解题秘方:对于以教材实验为基础的探究题,必须综合教材实验的体验和实验探究的方法进行分析思考。
(1)实验中通过观察木块B____________来判断钢球A动能的大小,这种物理研究方法叫________(填“控制变量法”或“转换法”)。
解析:实验中,通过比较木块B移动的距离来比较钢球A动能的大小,物理学上称这种实验方法为转换法。
(2)在探究动能与速度的关系时,让同一钢球A分别从斜面的不同高度由静止开始滚下,高度h越高,钢球运动到水平面时的速度越____(填“大”或“小”),木块B被撞得越远。该实验的结论是_____________________________。
质量相同时,速度越大动能越大
解析:钢球A放置位置越高,钢球A由静止滚动到水平面的速度越大,将木块B撞击得越远,这表明动能的大小与速度有关,质量相同时,速度越大动能越大。
(3)为了探究动能与质量的关系,要选择两个质量_______ (填“ 相同”或“ 不同”)的钢球,并让它们分别从同一斜面的______(填“相同”或“不同”)高度处由静止开始滚下。
解析:在探究动能与质量的关系时,需要控制速度不变,将质量不同的钢球从同一斜面的相同高度由静止滚下,滚到水平面的速度相同。
2. [中考·潍坊] 为探究物体的动能跟哪些因素有关,利用斜槽、钢球、木块等器材在同一水平面上进行探究活动。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______(填选项前的字母)。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
(2)若水平面是光滑的,______(填“能”或“不能”)达到探究目的。(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:____________________。
1. 势能 包括重力势能和弹性势能。(1)重力势能:物体由于被举高而具有的能量。一切被举高的物体都具有重力势能。
(2)弹性势能:物体发生弹性形变而具有的能量。一切发生弹性形变的物体都具有弹性势能。对弹簧、橡皮筋等弹性物体而言,弹性形变越大,物体的弹性势能就越大。
深度理解重力势能是“被举高”这个原因而产生的,一定不要把它理解成“被举高的物体具有的能量叫重力势能”。例如在空中飞行的飞机,不仅有重力势能,还具有其他形式的能。
2. 探究重力势能和质量、高度的关系实验设计:(1)先让同一个重物从不同的高度自由落下 , 打击小木桩,观察和比较小木桩被打入沙中的深度。(2)用质量不同的重物分别从同一高度自由落下 , 打击小木桩 , 观察和比较小木桩被打入沙中的深度。
实验现象:(1)相同质量的物体,从较高位置自由下落时,木桩陷入沙中深度大。(2)从相同高度自由下落,质量较大的物体打击木桩陷入沙中深度大。
实验结论:(1)质量相同时,高度越高,物体的重力势能越大。(2)高度相同时,质量越大,物体的重力势能越大。总结:物体的重力势能大小与物体的质量和高度有关,质量越大、高度越大 , 具有的重力势能就越大。
易错提醒影响重力势能的因素有质量和高度,描述重力势能和质量或高度的关系时,需要质量和高度全盘考虑。例如,不能说“质量越大,重力势能越大”,应该说“高度相同时,质量越大,重力势能越大”。
[兰州期中] 如图6所示是“探究影响重力势能大小因素”的实验过程。(容器中装有沙子,A和B为实心铁块,A的质量比B的质量小)
解题秘方:对于不同于教材实验的实验探究题,既要注意将其和教材中的探究实验相比较,基于试题和教材内容的异同分析推理,还要注意运用实验探究的基本方法。
(1)由_______两图可探究重力势能的大小与质量的关系,得出的关系是_____________________________________________。
在高度相同时,质量越大,物体的重力
解析:探究重力势能的大小与质量的关系,需控制物体释放的高度相同,由图知,乙、丙符合此条件。结论是当高度一定时,质量越大,物体的重力势能越大。
(2)由甲、丙两图_____(填“能”或“不能”)探究重力势能的大小与高度的关系,理由是________________________。
没有控制A、B的质量相等
解析:要探究重力势能的大小与高度的关系,要控制物体的质量相同,由甲、丙两图可知,A、B 的质量不相等,因此不能探究重力势能的大小与质量的关系。
(3)本实验是通过________________________来判断重力势能大小的,这是物理探究过程中较常用的______法。
桌腿在沙子中下陷的程度
解析:在此实验中,通过观察桌腿陷入沙子中的深度来比较各铁块重力势能的大小,这种方法叫做转换法。
3. [北京顺义区期中] 在探究“物体的重力势能与高度、质量是否有关”的实验中,小明准备了四块相同的花泥,两个体积相同但质量不同(m钢> m玻)的小球。
(1)如图甲所示,将钢球、玻璃球从距花泥h1高处由静止释放,砸在花泥上,砸出深浅不同的痕迹,由图可知,实验的自变量是___________,控制不变的量是________________。
(2)如图乙所示,将钢球分别从距花泥h1和h2(h1>h2)高处由静止释放,砸在花泥上,砸出深浅不同的痕迹,据图得出结论:当______相同时,重力势能与______有关。
1. 机械能动能和势能统称为机械能。一个物体可以同时具有动能和势能。例如,空中客机具有动能和重力势能;瀑布的水具有重力势能和动能。
深度理解动能、重力势能和弹性势能是机械能的三种形式,分别起因于物体的运动、举高和弹性形变。
2.动能和重力势能的转化如图7所示,将摆球从A点静止释放,摆球在左右来回不断地摆动,B位置是右侧最高点。
论证思考 (1)摆球从A位置摆向O′ 位置的过程中,什么能减小?什么能增加?什么能转化为什么能?(2)摆球从O′ 位置摆向B位置的过程中,什么能转化为什么能?
论证结果(1) 重力势能减小,动能增加,重力势能转化为动能。(2) 动能转化为重力势能。
总结:重力势能可以转化为动能,动能也可以转化为重力势能,即动能和重力势能可以相互转化。
3. 动能和弹性势能的转化如图8所示,让小球从斜面滚下,撞击弹簧片。小球在斜面和弹簧片之间来回滚动。
论证思考 (1)如图所示,从甲到乙的过程中,小球的 动能如何变化?弹簧片的弹性势能如何变化?什么能转化为什么能?(2)从乙到丙的过程中,弹簧片的弹性势能如何变化?小球的动能如何变化?什么能转化为什么能?
论证结果(1)小球的动能减小,弹簧片的弹性势能增大,动能转化为弹性势能。(2)弹簧片的弹性势能减小,小球的动能增大,弹性势能转化为动能。
总结:动能可以转化为弹性势能,弹性势能也可以转化为动能,即动能和弹性势能可以相互转化。
关联思考 小球的动能和弹簧片的弹性势能间相互转化是通过什么来实现的?
关联结果动能和弹性势能的转化,通过物体间力的作用来实现。例如,运动的小球对弹簧片的作用力使弹簧片因形变而具有弹性势能,动能转化为弹性势能;形变的弹簧片对小球的作用力使小球因运动而具有动能,弹性势能转化为动能。
知识拓展:机械能与其他形式的能之间也可以相互转化。水力发电是水的机械能转化为电能;电动机工作时,是电能转化为机械能。
[中考·南通] 下列四个情境中,属于动能转化为势能的是( )A. 拉弓放箭 B. 踩板下滑 C. 秋千上摆 D. 弹簧拉车
解题秘方:能量转化方向由减少的那种能量转化为增加的那种能量。
解析:拉弓放箭的过程是将弓的弹性势能转化为箭的动能;踩板下滑的过程是重力势能转化为动能;秋千上摆的过程是动能转化为重力势能;弹簧拉车的过程是弹簧的弹性势能转化为车的动能。
4. [中考·安徽] 如图,在射箭比赛中,运动员释放弓弦将箭射出,弓弦的弹性势能转化为箭的______能。
1. 探究机械能转化的特点观察现象:高空落地从地面多次反弹皮球的频闪照片(如图 9)。游乐场荡秋千的场景(如图10)。
描述现象:皮球从地面弹起的高度越来越小。秋千荡起的高度也是越来越小。
论证思考 皮球从地面弹起的高度越来越小,秋千荡起的高度也是越来越小。这些现象说明动能和势能的转化有什么特点?
论证结果皮球和秋千在最高点时,只有重力势能。高度越来越小,表明机械能越来越小,即动能和势能转化时,机械能总量逐渐减小。
实验结论:生活中动能和势能转化时,机械能总量会逐渐减小。
关联思考 (1)动能和势能转化时,什么原因导致机械能总量减小?(2)机械能转化过程中,由于阻力,机械能总量会减小。假如没有阻力,机械能总量应有什么特点?
关联结果(1)皮球落地弹起、秋千往复荡起的过程,克服阻力做功,导致机械能逐渐减小。(2)阻力越小,机械能总量的减小就越慢,如果没有阻力,机械能总量就保持不变( 理想化推理 )。
2. 机械能转化的特点(1)如果没有阻力作用,动能和势能转化时,尽管动能和势能的大小会变化,但机械能总和保持不变,即机械能守恒。(2)生产、生活中,由于各种阻力的存在,动能和势能转化时,机械能总和往往会逐渐减小,即机械能不守恒。
[合肥二模] 如图11所示,在一根细绳一端拴一个小球,绳子的另一端固定在悬挂点O上,做成一个单摆。拉动小球到A处,松手后使它摆动起来,B点为摆动过程中的最低点,C为右侧最高点,不计空气阻力,
则小球在摆动过程中,下列说法正确的是( )A. 小球运动到最低处B时的动能最小B. 小球从B运动到C的过程中重力势能转化为动能C. 小球运动到右侧的最高点C比A点的位置高D. 小球在摆动过程的任一位置机械能守恒
解题秘方:不计空气阻力,动能和势能的转化过程中,机械能守恒。
解析:小球运动到最低处B时,速度最大,动能最大,故 A错误;小球从B运动到C的过程中,速度减小、高度增加,动能转化为重力势能,故 B 错误;不计空气阻力,小球的机械能守恒,小球运动到右侧的最高点C与A点的位置等高,故C错误;不计空气阻力,小球在摆动过程中只有动能和势能的相互转化,小球在任一位置的机械能都守恒,故D正确。
5. [中考·南充] 体育课上小唐同学进行传接排球训练,他将球斜向上抛出,球的运动轨迹如图所 示。a、b、c、d为轨迹上的点,其中a、c两点高度相同,不计空气阻力,则球在a点的机械能______(填“大于”“小于”或“等于”)d点的机械能;球在a、b、c、d四点中_____点的重力势能最大。
[中考·兰州] 如图12所示,小球从左侧斜面的 P点由静止释放,在右侧斜面上能到达的最高位置是Q点,M、N是小球运动过程中先后通过的两个等高点,
下列关于该过程的说法中正确的是( )A. 小球在左侧斜面向下运动时,重力势能全部转化为动能B. 小球从P点向Q点运动的过程中,机械能保持不变C. 小球从P点向Q点运动的过程中,机械能总量不断减小D. 小球通过M、N两点时的速度大小相等
解题秘方:图中右侧的最高点低于左侧的最高点,隐含小球运动过程中机械能不守恒,有机械能损耗。
解析:由图可知,小球从P点由静止释放,能到达右侧的Q点,Q点的高度小于P点的高度,则小球在Q点的重力势能要小于在P点的重力势能,小球的速度为0,动能为0,则小球在Q点的机械能要小于在P点的机械能,这说明小球在运动的过程中,机械能变小了;小球在左侧斜面向下运动的过程中,质量不变,高度变小,重力势能变小,速度变大,动能变大,由于机械能逐渐变小,
所以重力势能没有全部转化为动能;小球通过M、N两点时,高度相同,质量不变,则重力势能相同,由于机械能逐渐变小,则 M点的机械能要大于N点的机械能,所以M点的动能要大于 N点的动能,即M点的速度大于N点的速度。
6. [中考·枣庄] 掉在地上的弹性小球会跳起,但是越跳越低。如图所示为小球在地面弹跳的频闪照片,下列说法不正确的是( )A. 小球越跳越低,说明小球的机械能逐渐减少B. 从A点运动到B点,小球的重力势能转化为动能C. 经过相同高度的B、C两点时,小球的重力势能相同D. 经过相同高度的B、C两点时,小球的动能相同
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