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动能和势能

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与能,总是紧密相关的。今天我们来学习能量,重点讲解生活中最常见到的动能与势能。

王尚老师录制了13段教学视频,供同学们免费学习

动能势能视频

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动能和势能

功与能总是紧密结合在一起的。我们在11.1《 》中讲述了功的概念。

那么能量的概念又是什么?常见的能量有包括哪些类呢?我们本节11.3《动能和势能》来探究这些问题。

能量的概念

我们在9.2《液体的压强》中,讲到了连通器原理,我们说船闸就是利用连通器原理工作的。

在讲解船闸工作原理的视频中王尚老师提到,三峡大坝建立的主要目的就是提供水利发电。这与我们本节的能量是紧密相关的。

水力发电站的水奔腾而下,推动水轮机做功并发电。

拉开的弓,能做功将箭射出去。

我们对能量的描述是:如果物体能对外做功,我们就称这个物体具有能量,简称能。

一个物体能做的功越多,就代表这个物体所具有的能量越大。

能量的单位

能量的单位与功是相同的,是焦耳,符号是J。

功一般用符号W来表示;能量一般用符号E来表示。

常见的能量

在我们力学中,常见的能量是动能、势能。

而势能又主要包括:重力势能、弹性势能。

这些能量是如何定义的,其大小又由什么决定呢?我们接下来一起探讨。

动能

物体能够对外做功,我们就称物体具有能量。

水电站奔腾而下的水,具有很大的速度,能推动水轮机做功,我们说高速运动的水具有能量。

同样,风(流动的空气)也能推动风力发电机做功,我们说风具有能量。

物体由于运动而具有的能,叫做动能。

动能与两个因素相关:物体的质量越大,运动的速度越大,动能就越大。

我们接下来,通过探究实验来对其进行验证。

实验:探究物体的动能跟哪些因素有关

动能的大小与什么因素有关

(1)如图所示,研究不同的速度,物体的动能大小。

让同一铜球从斜面较低的位置滑下来,显然具有较小的速度。

较小速度的铜球在水平桌面上,推着前方的纸盒做功。

让同一铜球从斜面较高的位置滑下来,显然具有较大的速度。

较大速度的铜球在水平桌面上,推着前方的纸盒做功。

分别测量,并对比两种情况下纸盒被推的距离(代表了做功的多少)。

(2)如图所示,研究不同的质量,物体的动能大小。

让质量较小的木球,从高度为h的斜面上滑下来。

木球在水平桌面上,以速度v推着前方的纸盒做功。

让质量较大的铜球,从高度为h的斜面上滑下来。

铜球在水平桌面上,以同样的速度v推着前方的纸盒做功。

分别测量,并对比两种情况下纸盒被推的距离(代表了做功的多少)。

探究实验结论:

(1)质量相同时,物体速度越大,动能就越大。

(2)速度相同时,物体质量越大,动能就越大。

 

势能

与动能类似,势能也是一种能量,能够对外做功。势能包括重力势能与弹性势能。

下面分别来进行解析:

重力势能

在地球表面附近,物体由于受到重力并处在一定的高度时所具有的能量,叫做重力势能。

打桩机的重力势能

比如,打桩机在工作时,重锤被高高举起,此时重锤就具有重力势能。重锤落下,可以把桩打入地里,对桩做功。

再比如前面提到的水电站,利用的就是水的重力势能。水从高处落下,会对水轮机做功,推动水轮机旋转。

物体的质量越大,位置越高,重力势能就越大。

 

实验:探究物体的重力势能与哪些因素有关

(1)如图所示,研究质量相同时,不同的高度,物体重力势能的大小。

让同一铁块从不同的高度落下来,铁块落下后将桩子挤入泥地中,即对桩子做功。观测较高的位置和较低两种情况下,桩子落入泥土的深度(越深表示做功越多)。

(2)如图所示,研究高度相同时,不同的质量,物体重力势能的大小。

让大小不同的铁块从相同的高度落下来,铁块落下后将桩子挤入泥地中,即对桩子做功。观测小质量和大质量铁块作用下,桩子落入泥土的深度(越深表示做功越多)。      探究实验结论:

(1)质量相同时,物体高度越大,重力势能就越大。

(2)高度相同时,物体质量越大,重力势能就越大。

控制变量法

如果一种物理现象受到多因素(多变量)的影响,我们经常采用控制因素(变量)的方法,即控制若干因素不变,仅对其中单个因素对物理现象结果进行分析。这种将多因素影响的问题,变成单因素影响的问题进行分析的方法,叫做控制变量法。

比如,某物理现象,由a与b两个因素两个变量决定。我们先控制a保持不变,研究b的增加或减小对该现象的影响规律;然后,在控制b保持不变,研究a的增加或减小对该现象的影响规律。

影响液体蒸发快慢的因素:液体的温度、液体的表面积、液面上空气流动的快慢;

弹性势能

物体由于发生弹性形变而具有的能量叫做弹性势能。物体的弹性形变越大,弹性势能就越大。

弹性势能:弹性体材质(劲度系数)、变形量

实验:探究形变量对弹性势能的影响

弹性势能的概念:物体发生弹性形变而具有的能量叫做弹性势能。

弹性势能:弹性体材质(劲度系数)、变形量。

实验结论:同一根橡皮筋,形变量越大,弹性势能越大。

《动能和势能》基础知识巩固题

1、物体能够       ,我们就说物体具有能量。动能:定义       。决定其大小的因素       

2、势能:重力势能定义:       。决定其大小的因素:       。弹性势能定义:       。决定其大小的因素:       

3、下列物体中:A、挂在屋顶上的电灯;B、被拉开的弹簧门;C、空中飞行的小鸟;D、在冰场滑行的运动员;E、从斜坡上滚下的石头;F、在平直公路上行驶的汽车。只具有动能的是       ;只具有势能的是       ;既具有动能,又具有势能的是       

4、在空中飞行的小鸟,某时刻具有的机械能为1000J,若此时它的势能为130J,则小鸟此时的动能为       J。

5、质量较大的喜鹊与质量较小的燕子在空中飞行,如果它们的动能相等,那么       飞得快。

6、质量相同的甲、乙两物体分别从同一高度处沿光滑的斜面和粗糙的斜面下滑到地面上,两物体重力势能减小的情况是甲      乙。

7、如果汽车空载和满载时都以同样的速度行驶,那么空载时具有的动能       满载时具有的动能;停放在山顶的卡车具有的重力势能       该卡车停在山脚时具有的重力势能。

8、三峡水库修建大坝,为了提高水位,增加水的       

9、2004年12月底,印度洋海底发生了强烈地震,引发海啸,造成几十万人死亡和无数财产损失,海啸之所以有这样的破坏性,是因为海啸具有       

10、关于能的概念,下列说法正确的是       

A、用线悬挂的物体,它没有做功,它不具有机械能

B、在空中飞行的子弹,因为它能做功,所以它具有机械能

C、甲物体的运动速度比乙物体大,则甲物体的动能一定大

D、甲物体的高度比乙物体高,则乙物体的重力势能一定大

《动能和势能》基础知识巩固题答案

1、对外做功   物体由于运动而具有的能叫动能   物体速度越大,质量越大,动能就越大

2、物体由于高度所决定的能叫重力势能   物体质量越大、举的越高,重力势能就越大。   发生弹性形变的物体具有的能叫弹性势能   物体弹性形变越大,弹性势能就越大。

3、DF  AB   CE

4、870

5、燕子

6、=

7、小于   大于

8、重力势能

9、机械能

10、B

参考文献

初中物理知识点总结

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