北师大版物理九年级10.1机械能
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1.能(1)能的概念一个物体能够对别的物体做功,这个物体就具有能量。
能量的单位是焦耳。
例如流动的水推动水磨时水就具有能量。
物体能够做的功越多,它具有的能量就越大。
能量反映了物体具有的做功的本领的大小。
谈重点“能够做功”与“做了功”的区别“能够做功”是指这个物体具有做功的本领,但不一定“做了功”。
具有能量的物体能够做功,但是否做功还要看当时的条件。
如被举高的重锤,停在空中不动,它没有做功,但不能说它没有能量,如果重锤落下,可以把木桩打入地里而做功。
(2)能与功的关系①在物理学中,能量和功有着密切的联系,能量是反映物体做功本领大小的物理量。
能量的大小可以用能够做功的多少来衡量。
不同物体做功的本领也不同。
一个物体能够做的功越多,表示这个物体的能量越大。
②能量的单位与功一致,常用单位有焦耳(J)、千瓦时(kW·h)等。
辨误区功和能的区别功和能紧密相连,但不一样。
功是过程量,能是状态量。
而且一个具有能的物体,它具有做功的本领,但它未必一定在做功!【例1】下列关于功和能的说法中,正确的是()A.具有能的物体一定在做功B.物体具有的能越大,它做的功越多C.物体做的功越多,它具有的能就越大D.物体能够做的功越多,它具有的能就越大解析:能和功有着密切的联系,一个物体能够做功,我们就说它具有能。
一个能够做功即具有能的物体,只能说明物体有了做功的本领,但并不能说明这个物体已经做了功或正在做功,故选项A是错误的;物体具有的能越大,只能说明物体能够做的功越多,但不能肯定物体已经或将做更多的功,有可能物体根本不做功,所以选项B错误;同理,不能说物体做的功越多,它具有的能越大,只能说物体能够(竭尽所能)做的功越多,它具有的能越大,所以选项C错误,选项D正确。
答案:D2.动能(1)动能的概念物体由于运动而具有的能量叫做动能。
流水、风、行驶的汽车、高速飞行的子弹等运动的物体都具有动能。
可以这么说,一切运动的物体都具有动能。
【例2-1】下列物体具有动能的是()A.放在课桌上的物理课本B.在空中飞行的子弹C.静止在山顶的石头D.挂在树枝上的苹果解析:物体由于运动而具有的能量叫做动能,一切运动的物体都具有动能,故B项正确。
答案:B(2)实验探究:影响动能大小的因素【猜想与假设】动能是物体由于运动而具有的能量,因此动能的大小可能与物体的运动速度有关。
以相同速度运动的足球和铅球,推动木块运动的距离不同,因此动能的大小也可能与物体的质量有关。
【设计实验】①所需器材质量不同的钢球、木球各一个,水平桌面,光滑斜面,木块。
②实验装置如图甲、图乙所示。
【进行实验】①把木块放在水平桌面上某一位置,让钢球从h1的高度由静止沿斜面滚下撞击木块,记下木块移动的距离s1。
②木块的位置不变,让钢球从h2的高度由静止沿斜面滚下撞击木块,记下木块移动的距离s2。
③把木块放在某一位置,让木球从高为h的地方由静止沿斜面滚下撞击木块,记下木块移动的距离s1′。
④把木块放在同一位置,让钢球从高为h的地方由静止沿斜面滚下撞击木块,记下木块移动的距离s2′。
【分析与论证】钢球从高度大的位置滚下撞击木块时,木块移动的距离远,这说明高度大的钢球对木块做功多,钢球做功的本领大,钢球的能量大;从同一高度滚下的钢球和木球,虽然到达水平面时速度相同,但钢球把木块撞击的距离远,说明钢球比木球做功的本领大,钢球比木球的能量大。
【实验结论】①质量相同时,速度越大的物体,具有的动能越大;②速度相同时,质量越大的物体,具有的动能越大;③物体的动能与物体的质量和速度有关。
质量越大,速度越大,物体具有的动能就越大。
物体的质量和速度都能影响物体的动能。
那么质量与速度相比,哪个对物体的动能影响更大呢?我们来看下面的小资料:一些物体的动能E/J抛出去的篮球约30跑百米的运动员约3×103行走的牛约60飞行的步枪子弹约5×103从10 m高处落下的砖块约2.5×102行驶的小汽车约2×105从以上可以看出:跑百米的运动员,尽管质量比飞行的步枪子弹大很多,但动能与飞行的子弹相比还要小得多。
看起来速度对动能的影响比质量对动能的影响要大。
为什么在同样的道路上,不同车型的限制车速不一样?机动车行驶过程中,具有动能。
质量越大,速度越大,其动能就越大。
在同样的道路上,不同车型,其质量不同,速度相同的情况下,其动能大小不同,动能大的刹车距离就远,容易造成交通事故,对车速加以限制,就可以减少交通事故的发生。
【例2-2】一位司机驾驶大货车在某路段由于超速行驶被警察拦住,警察对司机说:“先生,刚才你的车速为70 km/h,超速了。
”这司机不满地说:“为什么小车的限速为80 km/h,而大车的限速却为60 km/h,不合理!”从以上对话可知,这司机显然没有理解动能跟下列哪组物理量有关()A.跟速度和时间有关B.跟速度和路程有关C.跟速度和质量有关D.跟质量和时间有关解析:物体的动能与物体的质量和速度有关。
小车的质量小,其限速可以大一点,大车的质量大,其限速需小一点,故C项正确。
答案:C3.重力势能(1)重力势能的概念物体由于运动的原因而具有动能,物体还可能由于其他的原因而具有能量。
例如,举高的铅球,落地时能将地面砸个坑;举高的夯落下时能把木桩打入地里,如图所示。
物体由于被举高而具有的能量叫重力势能。
释疑点高度是对谁说的一定要注意哟!这里所说的高度,在没有特殊说明的情况下,一般是指相对于地面来说的。
【例3-1】如图所示,静止的叠石给人以危险的感觉,原因是叠石具有较大的()A.重力势能B.内能C.动能D.弹性势能解析:静止的叠石距离地面有一定的高度,因而具有重力势能,给人以危险的感觉。
答案:A(2)影响重力势能大小的因素举到同样高度的铅球和乒乓球,铅球落下时做的功多,表明其具有的重力势能大。
夯举得越高,把木桩打入地里越深,表明具有的重力势能就越大。
说明重力势能的大小与物体的质量、高度有关。
质量相同的物体,所处位置越高,重力势能越大。
物体所处高度相同时,质量越大,重力势能越大。
【例3-2】2013年5月20日下午,龙卷风吹袭美国中南部俄克拉何马州。
龙卷风造成多人死亡,其中包括数名儿童。
直升机是投放救灾物资的首选交通工具。
假设飞机执行空投时飞行高度不变,那么飞机在投下物资后重力势能()A.变大B.变小C.不变D.条件不足,无法判断解析:物体重力势能的大小与高度和质量有关,物体被举得越高,质量越大,重力势能越大,看一个物体的重力势能是否变化,就要同时看质量和高度怎样改变。
执行任务的过程中,飞机质量减小,高度没变,所以飞机的重力势能减小。
答案:B点评:重力势能与物体的质量和高度都有关,比较重力势能如何改变,两个因素必须同时考虑。
【例3-3】如图所示的是某地的等高线图,数字表示海拔。
若把同一物体分别放在A、B、C三点。
则相对于海平面,物体在哪一点时的重力势能大()。
A.在A点时大B.在B点时大C.在C点时大D.在A、B、C点时一样大解析:本题结合地理知识考查对重力势能大小影响因素的理解。
解决本题需明确两点,一是影响重力势能大小的因素:物体的质量和高度,物体的质量越大,所处的高度越高,其重力势能越大;二是理解等高线图。
从等高线图可以看出,A点高度为800 m,B点高度为400 m,C点高度为200 m,所以同一物体在A处时具有的重力势能最大。
答案:A4.弹性势能(1)弹性势能的概念我们都玩过用橡皮筋弹射纸弹的游戏,拉长的橡皮筋能给纸弹一个力,并推动纸弹移动一段距离,从而对纸弹做功。
同样拉弯的弓、压缩的弹簧也能够做功,它们都具有能量,这种能量叫做弹性势能,它是由于物体发生弹性形变而具有的能量。
谈重点关于弹性势能的两个问题①什么叫弹性形变?物体形状的改变叫做形变,如果形变后能恢复原状,这就是弹性形变。
②能发生弹性形变的物体不一定具有弹性势能,必须是物体发生弹性形变后才具有弹性势能。
比如说未拉伸或压缩的弹簧不具有弹性势能,只有被拉伸或者被压缩的弹簧才具有弹性势能。
【例4-1】下列加点的物体中,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..立杆头解析:A √弓发生了弹性形变,具有弹性势能B×箭和云都往前运动,都具有动能CD ×蜻蜓静止在杆头,具有重力势能答案:A辨误区判断物体是否具有弹性势能的两个误区①能发生弹性形变就具有弹性势能。
如果这个物体根本就没发生形变,弹性势能从何说起呢?②发生形变就具有弹性势能。
物体形变了,但是不能恢复原状,这就不是弹性形变,它也就不具有弹性势能。
(2)影响弹性势能大小的因素运动员拉弓射箭时,弓拉得越弯,箭射得越远,说明弓弹性形变程度越大,做功越多。
这表明:物体的弹性形变程度越大,具有的弹性势能越大。
【例4-2】在悉尼奥运会上,运动员用带火的弓箭点燃奥运圣火。
对于拉开的弓,下列说法正确的是()A.放在张紧了的弓上的箭,具有弹性势能B.弓拉得越弯,人的弹性势能越大C.弓拉得越弯,弓的弹性势能越大D.弯曲的弓因为太弯,不具有弹性势能解析:弹性势能是发生弹性形变的物体,自身所具有的一种能量,这种能量与其他物体无关,因为弓发生了弹性形变,弹性势能只能是弓具有的,而与人、箭无关。
答案:C5.动能与重力势能之间的相互转化在一定的条件下,物体所具有的动能与重力势能可以相互转化。
(1)滚摆实验如图所示,滚摆旋转着下降,越转越快,到最低点时,滚摆转而上升,上升中它越转越慢,直到差不多回到原来的位置,然后又下降、上升,重复原来的运动。
在这个过程中,滚摆的动能和势能有什么变化呢?滚摆在最高点时动能为零,重力势能最大。
滚摆下降时,高度降低,重力势能越来越小,滚摆越转越快,动能就越来越大,重力势能转化为动能。
滚摆上升时,它的动能越来越小,重力势能越来越大,动能转化为重力势能。
(2)单摆实验如图所示,把小球拉到A点,放开,会发现小球摆到B点再摆到C点,然后再向回摆动。
单摆在A点动能最小为零,重力势能最大,由A点到B点,重力势能越来越小,动能越来越大,重力势能转化为动能。
到B点,动能最大,重力势能最小。
由B点到C点,动能减小,重力势能增大,动能转化为重力势能。
到达C点,动能减小为零。
这两个例子说明:动能和重力势能可以相互转化。
点技巧动能和重力势能如何转化在判断动能和重力势能的转化时,要先断定物体的初始状态具有什么能,再判定终止状态具有什么能,这样才能正确判定能的转化情况。
同时要注意影响动能和重力势能大小的因素,比如在荡秋千的过程中,各因素怎样变化,再判断动能和重力势能怎样变化。
【例5-1】如图所示各种现象中,属于动能转化为重力势能的是()解析:A ×重力势能转化为动能B ×内能转化为机械能C √动能转化为重力势能D×重力势能转化为动能和内能答案:C【例5-2】当地时间2012年7月27日晚9时,第30届夏季奥林匹克运动会,在英国伦敦正式开幕。