九年级物理机械能人教实验版知识精讲.doc

九年级物理机械能人教实验版
【本讲教育信息】
一. 教学内容：
机械能

二、重点、难点：
1、知道什么是动能、什么是重力势能、什么是弹性势能
2、知道动能、重力势能和弹性势能之间可以相互转化，能举例说明这种转化。

三. 知识点分析：
（一）动能和势能
1、能：物理学中一个物体能够做功，就说这个物体具有能。单位：焦耳 J
说明：具有能的物体的特点是它具有做功的潜在本领，但不一定在做功。
一个物体能够做的功越多，表示这个物体的能量越大。
2、动能：物体由于运动而具有的能，叫动能。
说明：飞行的子弹、开动着的汽车这些具有能的物体的共同点是都在运动。它们具有动能。
影响因素：物体的运动速度和质量
演示实验：研究动能的大小和什么有关。

让同一小车从斜面的不同高度处滑下，位置越高小车把木块推的越远。
让质量不同的小车从同一高度滑下，质量大的小车把木块推的远。
结论：速度越大，质量越大，动能越大。

（1）重力势能：物体由于被举高而具有的能，叫做重力势能。
影响因素：物体的质量和高度
说明：同一个重锤，举的越高，它做的功越多，
同样的高度，重锤的质量越大，做的功越多。
结论：物体的质量越大，被举得越高，它具有的重力势能越大。

（2）弹性势能：物体由于发生弹性形变而具有的能叫做弹性势能。
说明：拉开的弓箭，压缩的弹簧都具有弹性势能，是因为它们发生了弹性形变。
影响因素：物体的弹性形变大小
结论：物体的弹性形变越大，弹性势能越大。

4、机械能：动能和势能统称为机械能。单位：焦耳 J

说明：一个物体可以既有动能，又有势能。
例如：一个鸟在空中飞行
重点难点解析：怎样理解能量的概念？能量表示物体做功的本领，物体具有的能量越多，物体能够做的功越多。特别注意“能够”，它指的是物体具有了做功的本领，但物体不一定“正在”做功。具有能量的物体能够做功，但是否做功还要看当时的条件。

［典型例题］
例1. 下面的物体中，只具有动能的是______；只有势能的是______；既具有动能、又具有势能的是（ ）
A. 停在地面上的汽车。
B. 在空中飞行的飞机。
C. 被起重机吊在空中静止的货物。
D. 弹簧。
E. 在水平铁轨上正行驶的火车。
解题指导：停在地面上的汽车没有运动，它不具有动能；因在地面上，它也没有势能。
正在空中飞行的飞机，它在运动着，具有动能；它离地面有一定的高度，又具有重力势能。
在空中静止的货物，它没有动能，只有重力势能。
弹簧在没有发生弹性形变时，它不具有弹性势能。
水平铁轨上行驶的火车，只有动能没有势能。
解答：只有势能的是C；只有动能的是E；既有动能又有势能的是B。
说明：在确定物体具有何种能量时，应按照动能、重力势能、弹性势能的定义，分析物体是否在运动，是否被举高，是否发生了弹性形变，符合哪一种能量的定义，就确定物体具有哪一种能量。

例2. 体积相同的实心铜球和木球放在水平桌面上，铜球静止，木球在桌面上做匀速直线运动，则（ ）
A. 铜球的动能小于木球的动能。
B. 铜球的势能小于木球的势能。
C. 铜球的机械能一定小于木球的机械能。
D. 铜球的机械能一定等于木球的机械能。
解题指导：铜球静止，没有动能，木球运动着，具有动能。铜球和木球都在水平桌面上，离地面的高度相同，但铜球的质量大于木球的质量，因此铜球的重力势能大于木球的重力势能。机械能等于物体的势能与动能之和。铜球的动能为零，但势能大；木球的动能大，但势能小。由于不知它们的具体大小，所以无法比较铜球和木球的机械能的大小。
解答：A。
说明：抓住决定动能、势能大小的因素进行分析，即可比较出物体具有动能、势能的多少。

例3. 判断下列几种情况下，物体的动能、势能是否变化？是增加还是减少？
（1）货物在钢丝绳的牵引下上升，但速度在减小；
（2）电梯上升得越来越快；
（3）汽车在平直公路上匀速前进；
（4）弯曲的钢锯条在逐渐变直。
解题指导：（1）货物在上升过程中，离地面的高度增加，运动速度减小。
（2）电梯在上升过程中，离地面的高度及运动速度都增加。
（3）汽车在平直公路上匀速行驶时，其离地面的高度和运动速度都没有发生变化。
（4）弯曲的钢锯条在逐渐变直的过程中，弹性形变逐渐变小。
解答：（1）货物的重力势能增加，动能减少。
（2）电梯的重力势能增加，动能增加。
（3）汽车的重力势能、动能都不变。
（4）钢锯条的弹性势能减小。
说明：在说明动能的大小和变化时，应抓住质量和速度进行分析；说明势能的大小和变化时，应抓住质量和离地面的高度或抓住弹性形变的情况进行分析。

例4. 下列物体各具有什么形式的机械能？
（1）高速升空的火箭；
（2）被拉长的弹弓橡皮条；
（3）被水电站拦河坝拦住的上游水；
（4）竖直到达最高点的上抛小球。
解题指导：对照动能、重力势能、弹性势能的定义，即能判断出上述物体各具有什么形式的能。
解答：（1）高速升空的火箭，速度不为零，且高度在增加，因此具有动能和势能。
（2）被拉长的弹弓橡皮条发生弹性形变，具有弹性势能。
（3）被拦河坝拦住的上游水是流动的，具有动能；同时水位又被拦河坝提得较高，因此又具有重力势能。
（4）小球被竖直抛到最高点时，不再运动，速度为零，因此只具有重力势能。

例5. 体育课上所用的铅球和垒球，外形的大小很相似，当它们以同样的快慢在水泥球场上滚动时，哪一种球的动能更大些，其原因是什么？
解题指导：决定物体动能大小的因素是物体的质量和运动速度。比较铅球和垒球的质量大小，就能比较出当它们以同样大小的速度滚动时动能的大小关系。
解答：铅球的动能更大些。因为铅球和垒球的体积相似，而铅的密度较大，则铅球的质量大于垒球的质量；由于它们的运动速度大小相同，所以铅球的动能大些。

例6. “挂在屋檐上的瓦，因为静止，没有做功，所以没有能”。这种说法对吗？
解题指导：挂在屋檐上的瓦，处于一定的高度，可视为“被举高”了，因而具有重力势能。
解答：题中说法不对。因为一个物体具有能，只说明它能做功，但它不一定做功。所以瓦处于静止，没有做功，不能表明它不能做功，因而也就不能断言它没有能。
说明：“做功”与“能做功”是两个不同的概念，要注意加以区分。

（二）动能和势能的转化
1、动能和重力势能的相互转化
演示实验1：滚摆
说明：滚摆在上升过程中，速度减小，高度增加。即物体动能减小，重力势能增大。在最高点处，物体速度减小到零，高度最大。即动能全部转化为重力势能。下降过程重力势能转化为动能。

演示实验2：单摆
A→B：重力势能转化为动能
B→C：动能转化为重力势能

例：人造卫星绕地球运行
卫星在运行过程中，也发生动能和势能的相互转化

2、动能和弹性势能的相互转化
说明：从小球开始接触弹簧片到弹簧片的弹性形变达到最大，在这个过程中小球的动能转化成弹簧片的弹性势能。从弹簧片的弹性形变最大到小球离开弹簧片，在这个过程中弹簧片的弹性势能转化成小球的动能。

［典型例题］
例1. 一只乒乓球由高处静止下落撞击地板后又上升，在整个过程中，乒乓球机械能转化的情况是 （ ）
A. 势能→动能→势能。
B. 动能→势能→势能。
C. 动能→势能→动能→势能→动能。
D. 势能→动能→势能→动能→势能。
解题指导：乒乓球在高处，由于被举高具有重力势能。在下落过程中，高度降低，速度增大，在撞击地面前，球的全部重力势能转化为动能。在撞击地板的一瞬间，由于球发生形变，球的动能转化为球的弹性势能。球在恢复形变的过程中，弹性势能又转化成动能，使球产生一个反方向的速度（如不考虑能的损失，则此速度与球撞击地板前的速度大小相同），向上跳起。在上升的过程中，动能又逐渐转化成势能，直至动能为零。从下落到反跳的全过程中，经历的能量变化过程是：重力势能→动能→弹性势能→动能→重力势能。
解答：D。
说明：在解答同一物体的重力势能和动能之间的转化问题时，由于同一物体质量一定，所以重力势能和动能的变化，主要表现在离地面的高度与速度的大小变化。

例2. 物体沿斜面匀速滑下时，它的（ ）
A. 动能增加，重力势能减少，机械能不变
B. 动能不变，重力势能不变，机械能不变
C. 动能不变，重力势能减少，机械能减少
D. 动能增加，重力势能减少，机械能减少
解题指导：注意物体是“匀速滑下”，说明物体运动的速度不变，所以动能不变。但随高度的降低，重力势能减少。因为机械能是动能与势能的统称，所以机械能由于动能不变而势能减少，因而也减少了。
解答：C。
说明：对于一个物体（质量一定），它的动能是否变化就看它的速度是否变；它的重力势能是否变化就看它的高度是否变。

例3. 用一根不可伸长的细线，一端拴住一小球，另一端固定，如图所示，使小球偏离它静止时的位置O移至B点，然后释放，小球就沿弧摆动，小球从B→O→C→O→B的过程中机械能发生怎样的转化？
解题指导：把小球从O点移到B点，是小球被举高的过程，因此小球在B点具有重力势能，但在B点速度为零，不具有动能。
小球从B→O运动时，高度逐渐减小，说明小球的重力势能逐渐减少；而小球的运动速度逐渐增大，说明小球的动能逐渐增大。在这个过程中，小球的重力势能转化成它的动能。
小球从O→C运动时，高度逐渐增加，说明小球的重力势能逐渐增加；而小球的运动速度逐渐减小至零，说明小球的动能逐渐减少至零。在这个过程中，小球的动能又转化成它的重力势能了。

解答：B-O重力势能减小，动能增加；
O—C重力势能增加，动能减小；
C—O同B—O；
O—B同O—C。

例4. 竖直向上抛起的石块，上升过程中，它的速度越来越小（空气的作用不计），这是为什么？
解题指导：可以从力的角度和能的角度去考虑。
解答：从力的角度分析，在石块向上的过程中，石块受到的重力跟它的运动方向相反，因此使石块的速度越来越小。
从能的角度分析，在石块上升的过程中，它的势能增加，而势能是石块的动能转化来的，因此石块的动能减小，它的速度就会减小。

【模拟试题】（答题时间：30分钟）
一、填空题。
1. 自行车下坡时，不蹬脚踏板速度也会越来越大，在此过程中，自行车的动能逐渐_______，自行车的重力势能逐渐________。 （填“增大”、“减小”或“不变”）
2. 在如图所示的实验中，在细线下挂一小球，用手将小球拉到B点释放. 如果我们用铅笔在D点挡住绳子，发现小球仍然能升到与B点在同一高度的A点，这是由于小球在从B到C点的过程中，___________能在增大，________能在减小，而从C点到A点时，_________能在增大，_________能在减小，而机械能的总量________.

3. 一辆车加速前进，它的动能__________.
4. 火车进站时做减速运动，它的动能__________，停止后，它的动能__________.
5. 一辆洒水车在马路上匀速前进并正洒水，它的动能__________.
6. 跳伞运动员，跳离飞机机舱后还没有张开降落伞，重力势能__________，动能__________；打开降落伞匀速下降时，重力势能__________，动能_________.

二、选择题
1. 如图所示，物体B、C的重力分别为、，物体A恰好在粗糙的水平桌面上做匀速直线运动，运动速度为v，则下列说法正确的是（ ）.

A. 物体A受到的力的合力一定为零
B. 两侧挂的钩码B、C的重力、大小相等
C. 运动过程中，A、B、C三个物体各自所具有的动能不变
D. 运动过程中，钩码B、C重力势能的变化量相等
2. 变形的球网将球弹出去的过程中（ ）.
A. 动能转化为重力势能 B. 弹性势能转化为动能
C. 重力势能转化为动能 D. 动能转化为弹性势能
3. 我们经常见到骑自行车的人在上坡之前往往要用力蹬几下，这样做的目的是（ ）.
A. 增大人和车的重力势能 B. 增大人和车的动能
C. 减小车和地面之间的摩擦 D. 增大人和车的向上的力
4. 以下说法正确的是（ ）.
A. 甲物体所处位置比乙物体高，甲物体的势能一定比乙物体的大
B. 甲物体的速度比乙物体的大，甲物体的动能一定比乙物体的大
C. 钟表里发条带动齿轮转动是势能转化为动能的过程
D. 举高的重锤，因为没有对其他物体做功，所以不具有能
5. 下列各个过程中，物体的重力势能转化为动能的有（ ）
A. 从水坝上流下来的水
B. 汽车沿斜坡匀速向上行驶时
C. 乒乓球接触地后向上弹起时
D. 斜向上抛出的垒球，当它在上升阶段时
6. 做功是要消耗能量的，在以上情况中消耗势能的是（ ）.
A. 火箭升空
B. 卷紧的发条带动钟的指针走动
C. 电灯发光
D. 植物生长
7. 甲乙两人各有一只同样的球，甲想证明自己的球比乙的球在同样条件下弹得高，他应当（ ）
A. 用手捏一捏，看一看哪个球更硬
B. 将两球向地面掷去，看哪个球弹得高
C. 将两球向上抛起，落地后，看哪个球弹得高
D. 在同样的高度，两球以同样的速度落下，看哪个球弹得高
8. 如图所示，力分别将甲乙两物体从同一高度匀速提高2m，如果不计摩擦和滑轮重力，且，比较此时甲、乙两物体的重力势能为（）

A. 甲大 B. 乙大 C. 一样大 D. 无法确定
9. 如图所示，在一盛水的容器中，用力将一木块浸没在水中，放手后，木块加速浮出水面，在此过程中木块和水的机械能将是（ ）

A. 水的重力势能不变，木块的动能和势能都不变
B. 水的重力势能不变，木块的动能和重力势能都增加
C. 水的重力势能减小，木块的动能增加，重力势能不变
D. 水的重力势能减小，木块的动能和重力势能都增加
10. 如图所示，两边用弹簧和拴住的滑块M静止在O点处，用手向右拨动滑块M，它就可以在光滑的水平面上来回运动，当滑块从O点向右运动时，那么（ ）

A. 弹簧的势能增大，弹簧的势能减小
B. 弹簧的势能减小，弹簧的势能增大
C. 弹簧和的势能同时增大
D. 滑块M经过O点时的速度等于0

【试题答案】
一、填空题
1. 增大、减小
2. 动，重力势，重力势，动，保持不变.
3. 增大
4. 减小 为零
5. 减小
6. 减小 增大 减小 不变。

二、选择题
1. A、C 2. B 3. B 4.C 5. A 6. B 7. D 8.C 9. D 10. C

用心 爱心 专心