九年级物理全册 第10章 第1节 机械能导学案 （新版）北师大版-（新版）北师大版初中九年级全册物理学案

1、一、机械能基础知识 基础技能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

2、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。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

3、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21】 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

4、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】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。实验装置如图甲、图乙所示。 甲 乙【进行实验】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。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。把木块放在某一位置，让木球从高为h的地方由静止

5、沿斜面滚下撞击木块，记下木块移动的距离s1。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】质量相同时，速度越大的物体，具有的动能越大；速度相同时，质量越大的物体，具有的动能越大；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

6、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

7、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22】 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

8、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31】 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

9、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32】 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

10、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33】 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

11、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。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41】 下列加点的物体中，具有弹性势能的是()a弓

12、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？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42】 在悉尼奥运会上，运动员用带火的弓箭点燃

13、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：c基础方法 基本能力5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

14、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

15、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51】 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52】 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。链球、铅球、铁饼和标枪都是奥运会田径项目，当把这些物体斜向上抛出后，不计

16、空气阻力，则这些物体从被抛出到落地的过程中()a物体的动能一定增大，重力势能一定减小b物体的动能一直减小，重力势能一直增大c物体的动能先减小后增大，重力势能先增大后减小d物体的动能先增大后减小，重力势能先减小后增大解析：答案：c【例53】 在如图所示的滚摆实验中，不计空气阻力时，以下说法正确的是()a上升时滚摆的重力势能增加，动能不变b下降时滚摆的重力势能转化为动能c滚摆在最低点时机械能最大d滚摆在上升时机械能逐渐减小解析：滚摆上升时速度逐渐减小，动能减小，下降时速度逐渐变大，动能变大；滚摆上升时重力势能增大，下降时重力势能减小。这就说明滚摆上升时是动能转化为重力势能，下降时是重力势能转化为动

17、能。故a选项错误，b正确。由于不计空气阻力，动能与势能相互转化时机械能总和保持不变，可见c、d是错误的。答案：b,6动能与弹性势能之间的相互转化动能与弹性势能之间能不能相互转化呢？我们来分析一下乒乓球落到地上被弹起来，这个过程中的能量的转化。乒乓球落下，重力势能转化为动能，接触地面后，乒乓球速度为零，说明动能变为零，乒乓球马上又被弹起，说明乒乓球又有了动能。在这个过程中动能为什么会失而复得呢？原来乒乓球接触地面后发生了弹性形变，动能减小，转化为乒乓球的弹性势能，乒乓球恢复原状弹起，就又把弹性势能转化为动能。接着乒乓球上升，动能又转化为重力势能。由此我们可知动能和弹性势能也是可以相互转化的。 【

18、例6】 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_能转化为箭的_能，箭在空中向上飞行的过程中，箭的_能增大。解析：答案：弹性势动重力势思维拓展 创新引用7机械能及其守恒(1)动能和势能统称为机械能。例如一个在空中飞行的子弹具有5 j的动能和3 j的势能，则它的机械能就是8 j。(2)在滚摆实验中，滚摆每次上升的高度会逐渐减小，说明机械能逐渐减小了，这是因为在滚摆滚动的过程中受到空气的阻力，使机械能转化为其他形式的能。假如没有空气阻力，只有动能和势能的相互转化，那么在转化过程中机械能的总量保持不变，也就是说机械能是守恒的。辨误区 判断机械能是否守恒的方法一是看物体是否只受重力或弹簧弹力，如小孩儿滑滑梯时机械能减少，机械能不守恒；二是分别分析动能、势能的变化情况，再来确定机械能是否守恒。 【例7】 (应用题)如图所示，过山车是一项非常惊险刺激的娱乐休闲活动。过山车时而从轨道的最低端上升到最高端，时而从最高端飞驰而下。