2014浙教版九年级科学上册第三章第2节机械能教材完全解读

一、知识.能力聚焦1、动能（1）定义：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。（2）影响动能大小的因素：动能的大小与物体的质量和运动速度有关。①在质量相同时，物体的运动速度越大，它具有的动能越大。②在运动速度相同时，物体的质量越大，它具有的动能越大。2、势能（1）势能的分类：势能可分为重力势能和弹性势能。（2）重力势能①定义：物体由于被举高而具有的能量叫做重力势能。判断一个物体是否具有重力势能，关键看此物体相对某一个平面有没有被举高，即相对此平面有没有一定的高度。若有，则物体具有重力势能；若没有，则物体不具有重力势能。②影响重力势能大小的因素：重力势能的大小与物体的质量和被举高的高度有关。物体的质量越大，被举得越高，其具有的重力势能就越大。（3）弹性势能①定义：物体由于发生弹性形变而具有的能量叫做弹性势能。判断一个物体是否具有弹性势能关键是看此物体是否发生了弹性形变，若物体发生了弹性形变，则物体具有弹性势能。如拉长的弹簧、压扁的皮球、机械手表等物体都具有弹性势能。②影响弹性势能大小的因素：弹性势能的大小与物体形变的大小有关。物体的弹性形变越大，它具有的弹性势能就越大。3、动能和势能的转化（1）动能与重力势能的相互转化动能和重力势能之间可以相互转化，一般发生在重力作用下的运动过程中。如想上抛出去的小球，在上升和下降的过程中，它的动能和重力势能的变化情况为：小球在上升的过程中，它的运动速度逐渐减小，动能逐渐减小，它的高度在不断地增加，重力势能在不断地增大，小球减小的动能逐渐转化为自身的重力势能储存起来了。反之，当小球下落时，它将储存的重力势能逐渐转化为动能。（2）动能和弹性势能的相互转化动能和弹性势能之间可以相互转化，如被压缩的弹簧把物体水平弹开，弹簧的弹性势能转化为物体的动能；水平运动的物体碰撞弹簧时，可将弹簧压缩，物体的动能转化为弹簧的弹性势能。例1：如图所示，是把小球放在相同的斜面上自由滚下，撞击静止在水平面上的木块进行的实验。能说明物体的动能与物体的速度有关的是（）A．甲、丙B．乙、丙C．甲、乙D．甲、乙、丙解析：影响物体动能大小的因素是质量和速度，因此，在探究物体动能与速度的关系时，应控制小球的质量不变，让小球从斜面的不同高度滚下，使小球到达水平面时的速度不同；小球动能的大小，可通过比较木块被小球撞击后在水平面上移动的距离的大小来判断。答案：C例2、如图所示是运动员拉开弓箭的情景，这个过程中（）A、弓弦上的箭，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、弓拉得越弯，弓弦上的箭的弹性势能越大[解析]发生弹性形变的物体具有弹性势能。题图中的情境发生弹性形变的是弓而不是箭，所以弓具有弹性势能；弹性势能的大小跟弹性形变的大小、材料有关，在材料相同时，弹性形变越大，弹性势能越大，所以C项正确。[答案]c二、方法·技巧平台4、认清“标志”，确定机械能形式（1）确定物体具有哪一种能量，先要认清“标志”。①动能的标志：是否运动。②重力势能的标志：是否被举高（相对于某一物体）。③弹性势能的标志：是否发生弹性形变。5、确定机械能转化的方法（1）重力势能转化为动能的标志：速度增加时，高度降低；（2）动能转化为重力势能的标志：速度减小时，高度增加；（3）弹性势能转化为动能的标志：速度增加时，弹性形变减小；（4）动能转化为弹性势能的标志：速度减小时，弹性形变增大。例3（2013•山西）如图所示，将鸡蛋下的硬纸片用手指突然弹出，下列描述错误的是（）A．鸡蛋下落过程中重力势能转化为动能B．纸片飞出说明力可以改变物体的运动状态C．弹纸片时手指感到疼说明力的作用是相互的D．鸡蛋受到惯性作用落入杯中考点：动能和势能的转化与守恒；力的作用效果；力作用的相互性；惯性．专题：其他综合题．分析：（1）动能大小的影响因素：质量、速度．质量越大，速度越大，动能越大．重力势能大小的影响因素：质量、被举得高度．质量越大，高度越高，重力势能越大．（2）力可以改变物体的运动状态．（3）力的作用是相互的．（4）重力的方向总是竖直向下的．解答：解：A、鸡蛋下落过程中，质量不变，速度变大，高度减小，因此重力势能转化为动能；B、纸片受力后飞出说明力可以改变物体的运动状态；C、弹纸片时，纸片给手指一个作用力，因此手指感到疼说明力的作用是相互的；D、鸡蛋由于受到重力的作用，因此落入杯中．故选D．点评：此题主要考查学生对能量转化、力的作用效果、力作用的相互性以及惯性的理解和把握，难度不大，属于基础题．三、创新．思维拓展6、用“控制变量法探究影响机械能大小的因素（1）探究影响动能的因素。①动能大小的确定：如下图所示让小球从斜面上滚下，撞击纸盒，根据纸盒的远近确定动能的大小。纸盒被撞得越远，说明小球的动能越大。②变量的控制：用控制小球在斜面上的高度来控制在水平面上的速度；用体积相同的木球和铁球来控制小球的质量。（2）探究影响重力势能的因素。让高处的物体自由下落，撞击同一水平面的物体，根据物体的形变的大小来确定重力势能的大小。①在高度相同时，选用质量不同的物体来撞击同一水平面上的物体；②选用质量相同的物体，让它从不同的高度下落，撞击同一水平面上的物体；③根据被撞物体（或水平面）产生的形变大小来确定重力势能的大小。例4：（2013•绵阳）李明等几位同学准备探究“弹簧弹性势能的大小与什么因素有关”．同学们猜想：弹簧弹性势能可能与弹簧长度变化量和弹簧粗细有关．他们设计的实验装置如图，弹簧左端固定在墙上，放在水平面上，水平面A点左侧光滑，右侧粗糙．物体P压缩弹簧到B点后从静止释放，运动到C点弹簧恢复到原长与物体脱离，物体运动到D点停止．请补充完成他们的探究过程：（1）对同一根弹簧，物体P压缩弹簧至B点，从静止释放，运动到D点．测量之间的距离和之间的距离，并改变之间的距离，测多组数据，分析数据得到：弹簧长度变化量越大，弹性势能越大．（2）对原长相同、只有粗细不同的两根弹簧，物体P分别压缩弹簧至同一位置B点，从静止释放，运动到D点．分别测量之间的距离，改变压缩量，重复试验，分析数据得到：弹性势能与弹簧粗细有关．考点：探究影响物体势能大小的因素．专题：压轴题；探究型实验综合题．分析：（1）弹性势能的大小和发生弹性形变的大小有关，弹簧被压缩的距离（BC）越大，弹性势能越大；（2）弹性势能的大小采用转换法，通过弹簧推动物体在粗糙表面上运动的距离远近来体现，水平面A点左侧光滑，对物体运动远近没有影响，所以观察的是距离AD的大小．解答：解：（1）本实验探究的是弹性势能和弹簧长度变化量之间的关系，所以必须测出弹簧长度变化量，即BC间的距离；弹性势能通过弹簧推动物体在粗糙表面上运动的距离远近来体现，所以必须测出AD间的距离；为了使结论具有普遍性，应改变弹簧长度变化量，即BC间的距离，多测几组数据；（2）本实验探究弹性势能与弹簧粗细是否有关，必须控制弹簧长度变化量，即BC间的距离相同，改变弹簧的粗细，测量物体在粗糙表面上运动的距离（AD间的距离），并进行比较得出结论．故答案为：（1）BC；AD；BC；（2）AD．点评：此题主要考查的是学生对弹性势能大小跟弹簧长度变化量、弹簧粗细之间关系的理解和掌握，注意控制变量法和转换法在实验中的运用．