动能和势能拓展提高5分钟训练(预习类训练，可用于课前)1.在物理学中怎样才算做了功？功的大小的计算公式是什么？解析：复习功的知识，为学习动能和势能作铺垫。只有具备了做功的两个必要因素，才算做了功。答案：有了作用在物体上的力和物体沿力的方向移动的距离，才算做了功。功的计算公式为W=Fs。2.大家想一想，生活中哪些场合常听到“能量”一词？能量简称能，在日常生活中有很多应用，并且它有很多不同的形式，你知道哪些具体形式的能量？解析：回忆生活中所说的“能量”，了解它们的不同含义，初步区分物理学中的“能量”跟生活中的“能量”的不同，并了解不同形式的能量，为学习本课打下基础。答案：这个人能量大得很！原子弹的能量真大！等等。热能、太阳能、动能、势能、电能、原子能等。3.___________________叫动能，影响动能的因素有________________________。解析：通过对动能的预习，初步了解动能的定义和影响动能的因素，明确这是本节课的重点之一；通过预习，提前发现问题，以便在学习新课的过程中及时解决。本题可以参阅课本回答。答案：物体由于运动而具有的能量质量和速度4.___________________叫重力势能，影响重力势能的因素有________________。__________________叫弹性势能，影响弹性势能的因素有__________________。解析：通过对重力势能的预习，初步了解重力势能的定义和影响重力势能的因素，明确这是本节课的另一重点；通过对弹性势能的预习，以便在学习新课的过程中做到有的放矢。本题可以参阅课本回答。答案：物体由于被举高而具有的能量质量和高度物体由于发生弹性形变而具有的能量弹性形变的大小10分钟训练(强化类训练，可用于课中)1.关于能的概念，下列说法中正确的是（）A.势能相等的物体是在同一高度B.悬挂的物体因为没有做功，所以没有能C.在空中飞行的子弹能做功，所以具有能D.一个物体具有能量，则它一定具有动能或势能解析：势能分为重力势能和弹性势能，重力势能的大小跟物体的质量和高度有关；而弹性势能的大小跟物体的弹性形变的大小有关，所以势能相等，无法确定它们是否在同一高度，故选项A是错误的。判断物体是否具有能量是看它有无做功的本领，而不是看它有没有做功，所以选项B是错误的，C是正确的。能有很多形式：热能、太阳能、动能、势能、电能、原子能等，所以物体具有的能量不一定是哪种形式，故选项D是错误的。答案：C2.有一个弹簧测力计，它的量程是10N，在这个弹簧测力计下分别挂5N和3N的物体时，两次弹簧测力计上的弹簧具有的弹性势能进行比较，以下正确的是（）A.两次弹簧具有的弹性势能相同B.第一次比第二次弹簧具有的弹性势能大C.第一次比第二次弹簧具有的弹性势能小6D.无法确定解析：同一物体的弹性势能的大小跟物体弹性形变的大小有关，弹性形变越大，弹性势能就越大。从题中可以看出，两次弹簧发生的都是弹性形变，第一次的弹性形变要比第二次的大，所以，第一次比第二次弹簧具有的弹性势能大。答案：B3.下列情况中，物体既具有动能又具有重力势能的是（）A.海面上航行的轮船B.空中飞行的子弹C.吊在天花板上的电灯D.拉长的橡皮筋解析：根据动能的定义可知，物体有无动能要根据物体是否运动来判断，如果物体运动，则具有动能；如果物体静止，则物体不具有动能。根据重力势能的定义可知，物体有无重力势能要根据物体是否被举高来判断，如果物体被举高了，则物体具有重力势能，否则就不具有重力势能。海面上航行的轮船在运动，但没有被举高，所以只具有动能。空中飞行的子弹是运动的，同时又有一定的高度，所以它既具有动能又具有重力势能。吊在天花板上的电灯是静止的，同时它有一定的高度，所以它只具有重力势能。拉长的橡皮筋只具有弹性势能。答案：B4.两辆相同的汽车在高速公路上行驶，甲车的速度是120km/h，乙车的速度是35m/s，则____________车具有的动能大，这表明物体的______________相同时，____________大的物体具有的动能大。解析：乙车的速度是35m/s，即126km/h，大于甲车的速度，又因为甲、乙的质量相等，所以乙的动能大于甲的动能。根据质量和速度对动能的影响，有两种比较物体动能大小的方法：一种方法是：物体的质量相同，比较速度的大小，速度越大，动能越大；另一种方法是：物体的速度相同，比较质量的大小，质量越大，动能越大。显然，本题采用了第一种方法。答案：乙质量速度5.如图15-4-1所示，公路上都有限制汽车速度的标志，以减少交通事故。这是因为汽车的速度越大，___________________越大。图15-4-1解析：因为汽车在行驶过程中，质量不变，如果速度越来越大，那么，汽车的动能就会越来越大。答案：动能6.让钢球在斜面的一定高度自由滚下，打到一个小木块上，将木块推出一段距离，放在同一水平面上相同位置的木块被推得越远，表示钢球的动能越大。现用质量不同的钢球分别放在斜面的同一高度自由滚下，看哪次木块被推得远，回答下面的问题：（1）设计该实验的目的是研究______________________________________。（2）让不同质量的钢球从斜面的同一高度自由滚下是为了_________________________。（3）该实验可得出什么结论？（4）下表给出了一头牛慢行和一名中学生百米赛跑时的一些数据：6物体质量m/kg速度v/m·s-1动能E/J牛约600约0.5约75中学生约50约6约900分析以上数据，可以看出，对物体的动能大小影响较大的因素是。你这样判断的依据是_________________________________________________________________________。解析：影响动能的因素有质量和速度，在通过实验验证动能跟哪个因素有关时，要用控制变量法。题中已告诉我们显示动能大小的方法，实验用的是质量不同的钢球从同一高度自由滚下，做了对比实验，到底是研究动能的大小跟哪个因素的关系，根据控制变量法对题进行分析即可得出。显然，质量不同的钢球从同一高度自由滚下，钢球滚到斜面底端时速度相同，而质量不同，所以该实验研究的是质量对动能的影响，实验结论也就不难得出。分析表格中的数据，算算牛和中学生的质量倍数、速度倍数、动能倍数，根据质量和速度对动能的影响，可分析得出哪个因素对动能的影响大。答案：（1）动能的大小是否跟物体的质量有关。（2）使质量不同的钢球运动到斜面底端时，速度相同。（3）动能的大小跟物体的质量有关。（4）速度中学生的质量是牛的1/12，而速度是牛的12倍，此时中学生的动能反而是牛的12倍，所以速度对动能的影响大。30分钟训练(巩固类训练，可用于课后)1.打木桩的重锤自由下落时，关于它的动能和势能的变化，下列说法正确的是（）A.动能不变，势能不变B.动能增大，势能不变C.动能增大，势能减小D.动能减小，势能增大解析：打木桩的重锤在自由下落的过程中，它的质量不变，高度逐渐减小，所以它的重力势能逐渐减小；又因为它的速度在逐渐增大，所以它的动能逐渐增大。答案：C2.质量较大的鸽子与质量较小的燕子，在天空中自由翱翔，如果它们的动能相等，那么（）A.燕子比鸽子飞得快B.燕子比鸽子飞得慢C.燕子与鸽子飞得一样快D.无法比较解析：已知鸽子的质量比燕子的质量大，而它们的动能相等，所以，鸽子的速度要比燕子的速度小。答案：A3.一个物体在平衡力的作用下（）A.它的动能一定不变B.它的重力势能一定不变C.它的弹性势能一定不变D.无法确定解析：物体在平衡力的作用下，将保持静止状态或匀速直线运动状态即物体的速度不变，又因为质量也不变，所以动能一定不变，所以选项A是正确的。如果物体在水平方向上做匀速直线运动，则重力势能不变，如果在其他方向上做匀速直线运动，则它的高度要发生变化，重力势能要改变，所以选项B是错误的。物体在平衡力的作用下是否发生弹性形变无法确定，所以选项C是错误的。答案：A4.关于弹性势能的说法正确的是（）A.橡皮泥的形变越大，它具有的弹性势能越大B.弹簧的弹性越大，它具有的弹性势能越大C.弹簧越长，它具有的弹性势能越大6D.对于给定的弹簧来说，它的弹性形变越大，它具有的弹性势能越大解析：物体是否具有弹性势能跟物体是否发生弹性形变有关，如果物体发生了弹性形变，则它就具有弹性势能，否则，它就不具有弹性势能。橡皮泥发生了形变，但是不是弹性形变，不能确定，也就无法比较弹性势能的大小。弹性跟弹性形变不同，物体有弹性，但不一定发生形变，如果物体不发生弹性形变，就不具有弹性势能。弹簧的长度不是弹性形变，弹性势能的大小跟弹簧的长度无关，同一物体的弹性势能只跟弹性形变的大小有关，弹性形变越大，它具有的弹性势能越大，所以只有选项D是正确的。答案：D5.如图15-4-2所示，小明在玩蹦蹦杆，在小明将蹦蹦杆中的弹簧向下压缩的过程中，小明的重力势能、弹簧的弹性势能的变化是（）图15-4-2A.重力势能减小，弹性势能增大B.重力势能增大，弹性势能增大C.重力势能减小，弹性势能减小D.重力势能增大，弹性势能减小解析：在小明将蹦蹦杆中的弹簧向下压缩的过程中，小明的质量不变，高度减小，弹簧的弹性形变增大，所以，小明的重力势能减小，弹簧的弹性势能增大。答案：A6.关于重力势能的说法，正确的是（）A.质量大的物体，重力势能一定大B.被举得高的物体，重力势能一定大C.质量相等的物体，被举得越高，重力势能就越大D.质量相等的物体，速度越大，重力势能就越大解析：影响重力势能的因素是质量和高度，那么，比较重力势能的大小既要比较质量，又要比较高度，所以，比较重力势能的大小有两种方法：一种方法是质量相等，比较高度的高低，高度越高，重力势能越大；另一种方法是高度相同，比较质量的大小，质量越大，重力势能越大。只根据其中一个因素，无法比较重力势能的大小。答案：C7.判断下列说法是否正确，正确的打“√”，错误的打“×”。（1）被压缩的弹簧具有弹性势能。（）（2）被举高的重锤具有弹性势能。（）（3）只有物体做了功，它才具有能。（）（4）下落的雨滴既具有动能又具有重力势能。（）（5）位置高的物体一定比位置低的物体重力势能大。（）解析：物体有无弹性势能要根据物体是否发生弹性形变来判断，物体有无动能要根据物体是否运动来判断，物体有无重力势能要根据物体是否被举高来判断，物体可能只具有一种形式的能，也可能同时具有几种不同形式的能。被压缩的弹簧发生了弹性形变，所以具有弹性势能，（16）是正确的。被举高的重锤只是高度升高，并没有发生弹性形变，所以不具有弹性势能，（2）是错误的。一个物体只要具有做功的本领，它就具有能，但有了做功的本领，不一定做功，所以（3）是错误的。下落的雨滴既运动又有高度，所以既具有动能又具有重力势能，（4）是正确的。物体的质量和高度共同影响重力势能的大小，只根据高度的高低，无法确定重力势能的大小，所以（5）是错误的。答案：（1）√（2）×（3）×（4）√（5）×8.装满水的洒水车，在平直的马路上一边洒水，一边匀速前行。在它洒水的过程中，洒水车的动能将________________________________。解析：从题中可以看出，洒水车的速度没变，但在它洒水的过程中，随着水的不断洒出，洒水车的总质量在减小，所以洒水车的动能将减小。答案：减小9.如图15-4-3所示，甲是研究“物体动能的大小与哪些因素有关”的实验装置，实验中让同一钢球从斜面上不同的高度由静止滚下，打到同一个木块上。图乙是研究“牛顿第一定律”的实验装置，实验中让同一钢球从斜面上相同的高度由静止滚下，在粗糙程度不同的平面上运动。请回答以下问题：图15-4-3（1）设计甲实验的目的是研究钢球动能的大小与_______________的关系；设计乙实验的目的是研究运动的钢球速度减小的快慢与所受____________________的关系。（2）甲实验是通过木块被推动______________的大小，说明钢球对木块做功的多少，从而判断钢球动能的大小；乙实验是通过钢球在粗糙程度不同的平面上运动的远近，推理得出：在理想情况下，运动的物体如果_________________，将永远做匀速直线运动。（3）两个实验都涉及到同一种物理方法，叫_________________________。解析：从甲实验中可以看出，两次实验用的是钢球，质量相同，在斜面上的高度不同，那么，钢球滚到斜面底端时速度不同，所以该实验是研究动能的大小跟物体速度的关系。在乙实验中，水平面的粗糙程度不同，受到的阻力不同，所以该实验是研究运动的钢球速度减小的快慢与所受阻力的关系。研究动能的大小跟物体速度的关系，要把动能的大小显示出来，可以通过做功的多少显示，而做功的多少又可以通过将同一个木块推动距离的远近来显示。在乙实验的基础上加以推理得出推论。这两个实验都采用了控制变量法。答案：（1）速度阻力（或外力）（2）距离不受阻力（或外力）作用（3）控制变量法10.山顶上有块石头，稳稳地待在山顶上，它有没有重力势能呢？小华和小明展开了讨论：小华：石头稳稳地待在山顶，它不具有重力势能。小明：因为石头待在山顶上，它距地面有很大的高度，所以它应具有重力势能。小华：要是我们在山顶上看它，它甚至在我们的脚下，它不具有高度，当然也不应有重力势能。小明：但我们在山脚下看它时，它有很大的高度，它还是应该有重力势能的。究竟这块石头有没有重力势能呢？请你给出一个合理的解释。解析：6物体有无重力势能要根据物体是否被举高来判断。一般地，物体是否被举高，是相对于地面即以地面为参照物来说的，如果参照物发生了变化，那么物体的高度可能很小，小到为0，也可能很大，所以如果参照物不确定，就无法确定重力势能的大小。题中小华和小明就是因为所选的参照物不同，得出了截然相反的结论，但都是有道理的。因此，严格地讲，要先选择出参照物，然后再判断物体有无重力势能。但在初中阶段，物体有无重力势能都以地面为参照物来判断。答案：如果以地面为参照物，石头有一定的高度，所以它具有重力势能；如果以山顶为参照物，石头的高度为0，它不具有重力势能。快乐时光一次，希特勒到剧院看戏。每当戏中出现希特勒的字眼时，观众都要站立欢呼，并报以热烈的掌声，全场只有希特勒一直是坐着的。几次之后，他身旁的一个年轻人发现了这个情况。他悄悄地附在希特勒耳边说：“您真勇敢！要不是害怕，我也不会向那条老狗致意的！”6
