《動(dòng)能和勢(shì)能》課件

動(dòng)能和勢(shì)能我們每天都在接觸能量。能量可以轉(zhuǎn)化成各種形式，并驅(qū)動(dòng)著我們的世界。課前導(dǎo)入山頂風(fēng)景照想象一個(gè)滑滑梯，球從高處滑下，速度越來越快。弓箭發(fā)射拉伸弓弦蓄力，松開后，箭飛出，速度越來越快。瀑布流水水從高處落下，速度越來越快，沖擊力越來越大。什么是動(dòng)能運(yùn)動(dòng)狀態(tài)動(dòng)能是物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能量。速度動(dòng)能的大小取決于物體的質(zhì)量和速度。能量形式動(dòng)能是一種能量形式，可以轉(zhuǎn)化為其他形式的能量。動(dòng)能的表達(dá)式動(dòng)能是物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能量，用字母Ek表示。動(dòng)能的大小與物體的質(zhì)量和速度有關(guān)，表達(dá)式為：Ek=1/2mv2，其中m為物體的質(zhì)量，v為物體的速度。動(dòng)能的單位動(dòng)能的單位與能量的單位相同，通常用焦耳(J)來表示。1焦耳等于1牛頓的力作用在物體上，使物體沿力的方向移動(dòng)1米所做的功。1J1焦耳1牛頓力作用在物體上，移動(dòng)1米1kg·m²/s²1kg·m2/s2質(zhì)量、速度的單位10⁷erg107erg厘米-克-秒制單位動(dòng)能的性質(zhì)動(dòng)能是標(biāo)量動(dòng)能沒有方向，只具有大小。動(dòng)能的大小僅與物體的質(zhì)量和速度有關(guān)。動(dòng)能是相對(duì)的動(dòng)能與參照系的選擇有關(guān)。同一個(gè)物體相對(duì)于不同的參照系，其動(dòng)能可能不同。什么是勢(shì)能彈性勢(shì)能物體由于形變而具有的能量，例如壓縮的彈簧、拉伸的橡皮筋等。重力勢(shì)能物體由于在地球引力場(chǎng)中所處高度不同而具有的能量，例如高處的物體、水庫(kù)中的水等。電勢(shì)能帶電體之間由于相互作用而具有的能量，例如磁鐵之間的吸引或排斥力。勢(shì)能的表達(dá)式重力勢(shì)能Ep=mgh彈性勢(shì)能Ep=1/2kx^2勢(shì)能的表達(dá)式取決于勢(shì)能的類型。重力勢(shì)能由物體的質(zhì)量、重力加速度和高度決定。彈性勢(shì)能由彈簧的勁度系數(shù)和形變量決定。勢(shì)能的單位勢(shì)能是物體由于其位置或狀態(tài)而具有的能量。勢(shì)能的單位與能量的單位相同，即焦耳（J）。例如，一個(gè)物體在地球表面上的勢(shì)能與其質(zhì)量、重力加速度和高度成正比。因此，勢(shì)能的單位可以表示為焦耳（J），它等于牛頓米（N·m）。勢(shì)能的性質(zhì)11.相對(duì)性勢(shì)能的大小取決于物體相對(duì)于參考平面的高度，選擇的參考平面不同，勢(shì)能也不同。22.依存性勢(shì)能的大小取決于物體本身的性質(zhì)和所處的狀態(tài)，如物體的質(zhì)量、高度、形變程度等。33.可轉(zhuǎn)化性勢(shì)能可以轉(zhuǎn)化為其他形式的能量，例如重力勢(shì)能可以轉(zhuǎn)化為動(dòng)能。44.儲(chǔ)存性勢(shì)能是儲(chǔ)存在物體內(nèi)部的能量，可以被儲(chǔ)存起來，在適當(dāng)?shù)臈l件下釋放出來。動(dòng)能和勢(shì)能的轉(zhuǎn)化動(dòng)能和勢(shì)能是能量的兩種形式，它們之間可以互相轉(zhuǎn)化。當(dāng)物體運(yùn)動(dòng)時(shí)，它擁有動(dòng)能，靜止時(shí)，它擁有勢(shì)能。1勢(shì)能轉(zhuǎn)換為動(dòng)能例如，從高處釋放的球，勢(shì)能轉(zhuǎn)換為動(dòng)能2動(dòng)能轉(zhuǎn)換為勢(shì)能例如，向上拋起的球，動(dòng)能轉(zhuǎn)換為勢(shì)能3動(dòng)能和勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化在能量守恒定律中，能量總量保持不變機(jī)械能守恒定律能量守恒在只有重力做功的情況下，物體的動(dòng)能和勢(shì)能之和保持不變，即機(jī)械能守恒。封閉系統(tǒng)機(jī)械能守恒定律適用于只有重力做功的封閉系統(tǒng)。能量轉(zhuǎn)化動(dòng)能和勢(shì)能可以互相轉(zhuǎn)化，但總能量保持不變。機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用11.滾珠滾珠從高處落下，動(dòng)能增加，勢(shì)能減少，機(jī)械能守恒。22.鐘擺鐘擺擺動(dòng)過程中，動(dòng)能和勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化，機(jī)械能保持不變。33.跳水跳水運(yùn)動(dòng)員從高臺(tái)跳下，勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，最終入水。44.拋物運(yùn)動(dòng)物體被拋出后，動(dòng)能和勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化，機(jī)械能始終保持不變。實(shí)例分析1一輛汽車在平直公路上行駛，速度由20米/秒增加到30米/秒，這期間汽車的動(dòng)能增加了多少？實(shí)例分析2汽車在行駛過程中，其動(dòng)能逐漸增大，勢(shì)能逐漸減小。當(dāng)汽車行駛到最高點(diǎn)時(shí)，動(dòng)能達(dá)到最大值，勢(shì)能達(dá)到最小值。當(dāng)汽車駛下坡時(shí)，動(dòng)能逐漸減小，勢(shì)能逐漸增大。汽車的動(dòng)能和勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化，但機(jī)械能守恒。汽車行駛的總能量保持不變，只是能量的形式發(fā)生了變化。實(shí)例分析3一個(gè)物體從高處自由落下，它的動(dòng)能和勢(shì)能是如何變化的？物體在自由落下的過程中，勢(shì)能逐漸轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，動(dòng)能逐漸增大，勢(shì)能逐漸減小。到達(dá)地面時(shí)，勢(shì)能全部轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，動(dòng)能達(dá)到最大值，勢(shì)能為零。實(shí)例分析4過山車是一種常見的游樂設(shè)施。過山車在下降的過程中，勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，速度不斷加快，動(dòng)能不斷增加。當(dāng)過山車爬升到最高點(diǎn)時(shí)，動(dòng)能轉(zhuǎn)化為勢(shì)能，速度不斷減慢，動(dòng)能不斷減少。實(shí)例分析5蹦床運(yùn)動(dòng)員蹦床運(yùn)動(dòng)員利用彈簧的彈性勢(shì)能將自身彈起，運(yùn)動(dòng)過程中動(dòng)能和勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化。過山車過山車在軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)，動(dòng)能和勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化，其速度和高度變化是機(jī)械能守恒的體現(xiàn)。水力發(fā)電水壩蓄水形成的勢(shì)能，通過水流轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，最終驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，體現(xiàn)了動(dòng)能和勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化。實(shí)例分析6討論動(dòng)能和勢(shì)能轉(zhuǎn)化在日常生活中的例子。例如，在過山車運(yùn)動(dòng)過程中，過山車在軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)，動(dòng)能和勢(shì)能不斷相互轉(zhuǎn)化，使過山車在軌道上循環(huán)往復(fù)。過山車從最高點(diǎn)開始下滑，勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，速度逐漸加快。過山車到達(dá)最低點(diǎn)時(shí)，動(dòng)能最大，勢(shì)能最小。然后，過山車開始向上爬坡，動(dòng)能轉(zhuǎn)化為勢(shì)能，速度逐漸減慢，直到到達(dá)下一個(gè)最高點(diǎn)。課后總結(jié)動(dòng)能和勢(shì)能動(dòng)能是物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能量，勢(shì)能是物體由于位置或狀態(tài)而具有的能量。能量守恒在沒有外力做功的情況下，物體的動(dòng)能和勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化，但總能量保持不變。應(yīng)用動(dòng)能和勢(shì)能的概念在機(jī)械運(yùn)動(dòng)、熱力學(xué)等方面都有廣泛的應(yīng)用，是理解物理世界的基礎(chǔ)。課后思考題1一輛汽車在水平公路上勻速行駛，它的動(dòng)能是否發(fā)生變化？為什么？課后思考題2一輛汽車在水平公路上行駛，當(dāng)它加速時(shí)，動(dòng)能增加，但勢(shì)能不變。這是因?yàn)槠嚨倪\(yùn)動(dòng)方向是水平的，重力勢(shì)能只與物體的高度有關(guān)。當(dāng)汽車減速時(shí)，動(dòng)能減少，但勢(shì)能仍然不變。課后思考題3一輛汽車從靜止開始加速行駛，它克服摩擦力做功，動(dòng)能增加，同時(shí)它的勢(shì)能也可能增加。請(qǐng)分析汽車動(dòng)能和勢(shì)能的變化情況。課后思考題4一輛汽車在水平路面上勻速行駛，汽車的動(dòng)能和勢(shì)能分別如何變化？汽車在水平路面上勻速行駛，速度保持不變，因此動(dòng)能保持不變。汽車的高度沒有變化，因此勢(shì)能保持不變。課后思考題5一輛汽車在水平路面上勻速行駛，突然剎車，汽車最終停了下來。在這個(gè)過程中，汽車的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為什么能量？汽車在剎車過程中，動(dòng)能轉(zhuǎn)化為熱能，同時(shí)還會(huì)轉(zhuǎn)化為一部分聲能。知識(shí)小結(jié)動(dòng)能物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能量稱為動(dòng)能。動(dòng)能的大小與物體的質(zhì)量和速度有關(guān)，速度越大，質(zhì)量越大，動(dòng)能越大。勢(shì)能物體由于其位置或狀態(tài)而具有的能量稱為勢(shì)能。常見的勢(shì)能有重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能，重力勢(shì)能與物體的高度和質(zhì)量有關(guān)，彈性勢(shì)能與物體形變程度有關(guān)。參考文獻(xiàn)初中物理教科書初中物理教科書是學(xué)習(xí)動(dòng)能和勢(shì)能的基本教材，提