1、动能和势能导学【学习目标】1理解动能和重力势能，能用实例说明物体的动能和势能；2知道弹性势能；3通过实例了解能量及其存在的不同形式；4能简单描述各种各样的能量和我们生活的关系【基础知识精讲】在前面的学习过程中，我们了解了电能、光能、太阳能、热能、声的能量等，还了解了这些能量的转化过程本节我们所研究的属于另外一种形式的能量，与前面提到的能量有所不同下面我们逐一来研究它们的相关知识1动能在描述物体的状态时，我们说物体或是静止的，或是运动的运动的物体似乎比静止的物体有“优势”，我们来分析一下流动的水会使浮于其上的竹排变得运动，子弹从枪膛射出后，运动速度很快，能将靶面击穿，你开过碰碰车吗？每辆碰碰车周
2、围都围有充气的橡胶圈，当你和别人的碰碰车相撞时，会发现橡胶圈变形，这也是由于它们相撞前有运动速度造成的那么流水、子弹、运动的碰碰车，或是说运动的物体到底有什么“优势”？原来，这些运动的物体都具有能量，我们简单地称之为能那么，物体由于运动而具有的能，叫做动能这就是动能的定义一切运动的物体都具有动能例如，行驶的汽车，抛出的石块，踢出的足球，坠落的陨石等，都具有动能可能你有这样的疑问，对于不同的运动物体，它们具有的动能一定相同或是一定不同吗？对于同一物体，它的动能大小是固定不变的吗？要解决这一问题，我们来学习下面的知识2影响动能大小的因素这是一个需要用实验来探究的问题，在设计实验之前，我想让你先来猜
3、想一下：动能的大小可能与什么因素有关？你的第一个猜想一定是动能大小与运动速度有关吧！除此之外，你还有其他的猜想吗？同样速度行驶的货车和出租车，假设撞在电线杆上，货车将其撞弯的程度要比出租车严重，看来质量的大小与动能大小似乎也有关系它们的具体关系是什么，我们用实验来探究吧如图 14-1 所示，铁球 A 从斜面上滚下，碰到木块 B 时，会将 B 撞出一段距离在同样的斜面上滑下，并使木块在同样的平面上滑动，这样，我们就可以通过木块 B 移动的距离远近，来判断铁球 A 的动能大小，很显然，木块 B 滑出得越远，铁球 A 的动能就越大图 14-1以上就是我们进行探究实验的原理所用的器材，还应再加一个铁球
4、 C， A 与 C 的质量不同， mA mC准备好器材后，我们就可以开始实验了在进行实验时，你注意一定要使用“控制变量法”因为我们想研究的是运动速度、质量分别与动能的关系，所以应先将不参与研究的变量稳定才行当铁球 A 在斜面上的位置越高时，它滑下后运动速度就越大，这样我们将铁球 A 放在斜面不同的高度，就可以获得不同的运动速度但做实验时，用同一个铁球才行，因为这样能保证运动物体的质量不变把铁球 A 放在斜面不同高度上，将其位置每次都上升一段高度，然后观察木块 B 被撞远的距离，比较每次木块 B 移动的距离，把结果填入下列表格1 中表格 1表格 2铁块 A 将 B 撞远的距离（m） 铁块 C 将
5、 B 撞远的距离（m）高度相同时（ h1）高度相同时（ h2）然后，我们应将运动速度稳定下来，研究质量和动能的关系用铁球 A 和铁球 C 分别从斜面上滑下，但应保证 A 和 C 下滑前位于斜面高度相同，观察铁球 A 和铁球 C 将 B 撞远的距离，将结果记录在上面的表格 2 中通过实验我们可以得到如下结论：在质量相同时，物体的运动速度越大，它的动能越大在物体运动速度相同时，质量越大，它的动能就越大你也能得到这样的结论吗？3势能的分类势能和动能是不同种形式的能量势能分为两类：重力势能和弹性势能我们一一来学习4重力势能滑雪运动员从高处滑下来时具有了动能，是因为缆车将他送到山顶时给他的身体存储了能量
6、；在沙滩上打排球的年轻人跳起下落时，会将沙滩踩出两个深坑，也是因为他腾空跳起时给身体存储了能量；还有从高层建筑上扔下的西瓜皮，会将停在建筑物旁的汽车砸出很深的伤痕，也是因为西瓜皮在建筑物高处时具有了能量上述情况中物体所具有的能量叫重力势能，它的定义为：物体由于被举高而具有的能量，叫重力势能处于高处的物体都具有重力势能这里的“高处”是指对地面有一定的高度，高山上的人、石块都有重力势能，在高空飞行的飞机也具有重力势能可以说，不论物体是静止的还是运动的，只要它处于高处，就具有重力势能5影响重力势能大小的因素要研究影响重力势能大小的因素，可以采用与研究影响动能大小因素的类似的方法那么，你要先猜想一下：
7、影响重力势能大小的因素有哪些呢？然后再用控制变量法分别研究它们与重力势能的具体关系在实验过程中，是运用高处下落的物体下落后所具有的破坏力来判断它的重力势能的大小我们先来猜想一下影响因素是什么，我猜是高度和物体的质量，你的猜想是什么？我们使用的实验器材是：一把刻度尺（它是用来测高度的），外形相同的一个铁球和一个木球，一个装有细沙的金属盆我们用铁球和木球从高处下落后进入细沙的深度，来判断它的重力势能的大小实验装置图如图 14-2 所示图 14-2首先，我们用铁球来做实验，因为同一铁块的质量相同，根据刻度尺选择出三种高度值，如 5 cm、10 cm、20 cm，分别将铁块放在这三个高度上，让其下落，
8、观察它落入沙坑中的深度填入下列表格 3 中，比较结果得出结论第二次，我们用外形相同的铁球和木球进行实验，在刻度尺上选出同一刻度，例如 10 cm 处，5 cm 处， 20 cm 处分别将铁球和木球放在 10 cm 处，或 5 cm、20 cm 处让其下落，观察它们落入沙坑中的深度，填入下列表格 4 中，比较结果得出结论表格 3表格 4根据实验结果我们发现：重力势能大小与质量和高度有关相同质量的物体，离地面越高，具有的重力势能越大，位于相同高度的物体，质量越大，具有的重力势能越大6弹性势能拉弯的弓能将箭射出去，是因为弓被拉弯时具有了能量，安装在弹簧门上的弹簧变形后能将门弹回去，是因为弹簧变形后也
9、具有了能量，被球拍击扁的网球，也具有能量以上物体具有了能量，是因为它们发生了形状的变化当物体发生了弹性形变时，就具有了能量你可能要问，什么是“弹性形变”？通俗地讲，弹性形变是指物体发生形变后，会自动恢复原形例如，只要不对弹簧施加过分大的力，弹簧发生的形变就属于弹性形变，否则，弹簧发生了形变后，不会恢复原状，就不属于弹性形变了发生弹性形变的物体具有的能量叫弹性势能弹性势能的大小与物体发生弹性形变的大小有关【学习方法指导】如何使用“概念性”知识解决问题在本节知识中，我们接触到了很多知识点，当然都是与动能和势能有关的知识但知识点过多，又给你的学习带来了一些不便，有些同学甚至会出现这种情况：面对问题的
10、出现，不知该从这么多知识点中选出哪一个来解决上述问题其实，对于像本节知识中的“概念性”知识的学习，我们也可以采取有效的方法将知识理解和掌握，并能使用它们解决问题我来教你这个办法，我们就以本节知识为例吧1弄清知识点，理顺知识结构图 14-3首先，我们应先将所学的知识点弄清，将知识结构列出本节知识结构如图 14-3 所示，讲的内容为动能的定义、相关因素；重力势能的定义、相关因素；弹性势能的定义、相关因素以及势能的分类2按照知识点的性质和作用分类对学习的知识点按照其性质和作用进行分类，这样在刚接触到这些知识点时就先设想出“它能干什么”，使知识点的使用更有针对性，使用时才会更快、更好在本节中，我们很容
11、易就能看出：动能和重力势能、弹性势能的定义属于一类，是定义性质的，可以用来判断物体是否具有这种能量，动能的相关因素和重力势能的相关因素、弹性势能的相关因素属于一类，可以用来判断动能、重力势能和弹性势能是否变化和如何变化的做好这两步，用知识点解决问题时就变得容易多了例如，一辆正在加速行驶的汽车，它是否具有动能？如果有，它的动能是否变化，怎么变？根据我们的整理分类，解决这两个问题就很容易了：是否具有动能，就看它是否符合动能的定义因为货车在运动，所以它具有动能动能如何变化，就看动能的相关因素：质量和速度如何变化，在货车加速时，其质量不变，但速度在不断增大，因此其动能是在不断增大的我讲的方法你掌握了吗？如果觉得自己会做类似的题了，可以自己找几道题试一试学优中。考，网
