資源簡介

機械能及其轉化
【學習目標】
1．理解機械能的概念。
2．知道動能和勢能之間的轉化。
3．能解釋一些能之間轉化的物理現象。
【學習重點】
動能與勢能的相互轉化。
【學習難點】
動能與勢能的相互轉化的規律的理解。
【學習過程】
一、自主學習
閱讀教材完成下列問題：
1．一切__________的物體都具有__________，_____________的大小與物體的__________和_________有關。
2．物體由于__________，而具有的能量叫做重力勢能，其大小與物體的__________和___________有關。
3．動能和勢能統稱為______________能。
4．當_______________時，物體的機械能總量保持不變，稱為機械能守恒。
二、合作探究（交流）
（一）機械能及其轉化
學點1．動能和重力勢能的轉化
分析滾擺動能和勢能的轉化。
滾擺上升時，高度__________，重力勢能____________；速度__________，動能__________；減小的__________能轉化為增大的__________能。滾擺下降時，高度_____________，重力勢能__________；速度_______，動能___________；減小的_________能轉化為增大的______能。
實驗表明：_________能和______________能之間可以相互轉化。
練習1．蕩秋千時，秋千從最低點蕩到最高點時，高度__________，速度___________；所以人的重力勢能__________，動能________。增大的重力勢能來自__________，說明__________能可以轉化為__________能。
練習2．蕩秋千時，秋千從最高點蕩到最低點時，高度__________，速度___________；所以人的重力勢能___________，動能_____________。增大的_________能來自_________重力勢能，說明_______能可以轉化為__________能。
學點2．動能和彈性勢能的轉化
分析下列事例中能量的轉化：
1．上緊發條的小車能自行運動，發條在逐漸松弛，它的彈性勢能在_______，小車由靜止變為運動，動能___________。小車增加的動能來自發條減小的_________。表明__________能可以轉化為_______能。
2．如圖所示，一小球快速滾動，壓縮彈簧后最后靜止。小球的動能_________了，彈簧的彈性勢能______了，增加的彈性勢能來自__________。
以上兩例表明，___________能和________能之間可以相互轉化。
練習3．用手搬動彈簧玻璃門時，_________能轉化為門的_______能；松手后，門自動關上，門的__________能又轉化為_______能。
學點3．機械能守恒
1．觀察書中“想想做做”，思考：擺動的鐵鎖會再次碰到鼻子嗎？鐵鎖的機械能發生了什么變化？是什么原因造成了這種變化？
2．在上面的實驗中，滿足上面條件鐵鎖可再次碰到鼻子？
3．當只有動能和勢能相互轉化時，機械能的總量保持不變，即機械能守恒。
4．閱讀科學世界《人造衛星的機械能轉化》，了解衛星在繞地球運動時能量的變化。
練習4．怎樣向地板拋乒乓球，才能使它彈到高于原來拋球的位置？根據機械能守恒的觀點說明這種拋法的理由。
（二）水能和風能的利用
學點4．水能的利用
人類利用水能的歷史很久，我國是世界上利用水能最早的國家之一。早在1900多年前，就制造了木制的水輪，讓流水沖擊水輪轉動，用來汲水、磨粉、碾谷，我國明代的科學家宋應星，在他的著作《天工開物》中，曾詳細地記載了古代人民對水能的利用。我國水能利用取得了很大成績。我國水利資源占世界首位。水能蘊藏大約有6.8億千瓦，可開發利用的有3.8億千瓦。
學點5．風能的利用
風能夠驅動帆船航行，早在2000多年前，我國就出現了帆船。明代航海家鄭和率龐大的船隊遠航非洲，所用的也是帆船。在陸地上，通常是利用風來推動風車做功，我國在1700年前就發明了風車。現在對風能的利用，主要是風力發電。單個風力發電機的功率都不太大，在風力資源豐富的地區；可安裝幾十臺到幾百臺的風力發電機組來供電。
三、效果檢測
一、單選題
1．關于下列四幅圖中的情景，說法錯誤的是（　　）

A．圖甲中，發聲的音叉將乒乓球彈開，說明發聲的物體在振動
B．圖乙中，近視眼成像在視網膜前，用凹透鏡矯正
C．圖丙中，手影是由于光的直線傳播而形成的正立的實像
D．圖丁中，衛星從遠地點向近地點運動過程中（不受任何阻力），動能增大，勢能減小
2．在抗擊新冠肺炎疫情中，人民解放軍的秘密武器“運-20”重型運輸機參加了馳援武漢的任務.如圖，當運輸機勻速下降到機場的過程中，機械能的變化為（　?。?br/>A．動能增大，勢能減小，機械能不變
B．動能減小，勢能減小，機械能不變
C．動能減小，勢能減小，機械能減小
D．動能不變，勢能減小，機械能減小
3．如圖甲，小球從高處自由下落到彈簧上、圖乙為從小球剛接觸至彈簧（a）到將彈簧壓縮到最短（c）的過程中，小球的速度v和彈簧被壓縮的長度之間的關系曲線，其中b為曲線最高點。不計空氣阻力，彈簧在整個過程中始終發生彈性形變。下列說法正確的是（　?。?br/>A．從a處到c處，小球受到的彈力先增大后減小
B．小球在b點時重力和受到的彈力大小相等
C．小球在c處受平衡力作用
D．因為不計空氣阻力，所以小球的機械能保持不變
4．把一個鐵鎖用繩子懸掛起來，將鐵鎖拉到自己鼻子附近，穩定后松手，鐵鎖從a點經最低點b運動至c點，下列分析正確的是（　?。?br/>A．經過b點時，鐵鎖動能最大
B．從a到b的過程中，鐵鎖動能轉化為重力勢能
C．從b到c的過程中，鐵鎖動能增大
D．從a到c的過程中，鐵鎖機械能守恒
5．將重為2N的物體A掛于彈簧測力計下，測力計與物體A共同處于靜止或勻速直線運動狀態，已知勻速運動的速度v1>v2>v3。關于測力計和物體A的描述：①彈簧測力計的示數等于2N；②測力計對物體A的拉力做功的功率最大；③物體A的重力勢能增加。如圖所示的四種情景中，同時符合以上三條描述的是（　?。?br/>A． 靜止
B． 豎直向上勻速運動
C． 豎直向上勻速運動
D． 水平向右勻速運動
6．下列各過程中屬于動能轉化為勢能的是（ ）
A．豎直上拋的籃球在上升過程中 B．物體從空中下落
C．爆竹引燃爆炸 D．鐘表里的發條帶動齒輪轉動
二、填空題
7．2011年11月3日凌晨，我國自主設計的“神舟八號”飛船與“天宮一號”成功實現安全對接，攜手遨游太空．如圖所示，對接后，神舟八號”相對于“天宮一號”是 的（選填“運動”或“靜止”），此時它們都 （選填“受平衡力”、“不受力”或“受非平衡力”）的作用．它們圍繞地球做橢圓形軌道運動時動能較大的點是 （選填“近地點”或“遠地點”）．
8．如圖所示，是小麗同學寒假期間在滑雪場滑雪的情景。雪圈從雪道上加速下滑時感覺到風速很大卻呼吸困難，請分別從能量轉化和流速與壓強關系解釋加速下滑和呼吸困難的原因。
9．如圖是某輕軌車站的設計方案，與站臺連接的軌道有一個小的坡度。從能量利用的角度看，這種設計的優點是：機車進站時的部分 能轉化為重力勢能，減少因剎車損耗的機械能；機車出站時儲存的重力勢能又轉化為 能， (選填“能”或“不能”)起到節能的作用。
10．如圖是上?！懊髦榫€”某輕軌車站的設計方案圖，與站臺連接的軌道有一定坡度從節能的角度分析，這樣的設計可以讓列車無動力滑行進站時將 能轉化為 能儲存起來，此過程中機械能總量 。同時他看見工人在站臺上沿軌道線劃設安全線，是防止由于氣體流速越大壓強越 而造成安全事故的發生。

參考答案：
1．C
【詳解】A．當小球接觸到發聲音叉時被彈開，說明發聲的音叉在振動，說明發聲的物體在振動，故A正確，不符合題意；
B．近視眼成像時，像成在了視網膜的前方，應佩戴發散透鏡（凹透鏡），使光線推遲會聚，故B正確，不符合題意；
C．手影是由于光的直線傳播而形成的，影子不是像，故C錯誤，符合題意；
D．衛星從遠地點向近地點運動過程中（不受任何阻力），機械能守恒，質量不變，速度變大，動能增大，高度變小，重力勢能減小，故D正確，不符合題意。
故選C。
2．D
【詳解】A．運輸機勻速下降到機場的過程中，勻速下降，動能不變，高度下降，故勢能減小，故機械能減小，A選項不符合題意；
B．由A選項可知，機械能減小，不是不變，故B選項不符合題意；
C．由A選項可知，由于勻速，動能不變，故C選項不符合題意；
D．由A選項可知，動能不變，勢能減小，機械能減小，故D選項符合題意。
故選D。
3．B
【詳解】A．從a處到c處，彈簧的彈性形變程度一直變大，故彈力一直變大，故A錯誤；
B．小球在b點以前，重力大于彈力，合力方向向下，故加速，隨著彈簧彈性形變程度變大，彈力變大，當彈力等于重力時，速度最大；當彈力大于重力時，合力的方向向上，與速度方向相反，小球做減速運動，慢慢減到零，故B正確；
C．小球在c處時，彈簧對它的彈力大于它受到的重力，受力不平衡，故C錯誤；
D．在此過程中，小球的機械能轉化為彈簧的彈性勢能，小球的機械能減小，故D錯誤。
故選B。
4．A
【詳解】A．在a點時，鐵鎖的高度最大，重力勢能最大。鐵鎖從a點運動到最低點b時，鐵鎖的重力勢能最小，故經過b點時，鐵鎖動能最大，故A正確；
B．從a到b的過程中，重力勢能變小，動能變大，故鐵鎖重力勢能轉化為動能，故B錯誤；
C．從b到c的過程中，鐵鎖的高度變大，鐵鎖重力勢能增大，到c點時速度為0，動能為0，從b到c的過程中，鐵鎖動能減小，故C錯誤；
D．從a到c的過程中，鐵鎖要受到空氣阻力的作用，故一部分機械能轉化為內能，故鐵鎖機械能不守恒，故D錯誤。
故選A。
5．B
【詳解】①由題意可知，物體每次都是處于靜止或勻速直線運動狀態，即平衡狀態，因此物體受到的是平衡力，則拉力與重力平衡，即彈簧測力計的示數都等于2N；②首先做功必須包括力和力方向移動的距離兩個要素，A選項中有力無距離，所以不做功；D選項中力與運動方向垂直，所以也不做功，因此做功的只有BC；在BC中，v1>v2，由功率公式P=Fv可知，B選項中做功的功率最大；③選項AD中，物體的高度不變，所以重力勢能不變；BC選項中物體的高度增大，所以物體的重力勢能增加；綜上所述，同時符合以上三條描述的只有B，故B符合題意，ACD不符合題意。
故選B。
6．A
【詳解】A．豎直上拋的籃球在上升過程中，速度越來越小，動能越來越小，重力勢能越來越大，動能轉化為重力勢能，故A符合題意；
B．物體下降的過程中，速度變快，動能變大；高度降低，重力勢能減??；重力勢能轉化為動能，故B不符合題意；
C．爆竹引燃爆炸，炸藥的化學能，轉化為爆竹的動能和重力勢能，故C不符合題意；
D．擰緊的鐘表發條帶動指針走動是彈性勢能轉化為動能；故D不符合題意。
故選A。
7． 靜止 受非平衡力 近地點
【詳解】一個物體相對于另一個物體位置的改變，叫機械運動．
對接后，神舟八號”相對于“天宮一號”沒有相對位置的變化，所以是靜止的；
它們在太空中圍繞地球運動，所以運動方向是一直在變化的，不是平衡狀態，所以受到非平衡力的作用；
它們圍繞地球做橢圓形軌道運動時，質量是不變的，在遠地點，位置最高，所以重力勢能最大，向近地點運動過程中，高度降低，重力勢能減小，速度增大，動能增大，故在近地點的動能最大．
點睛：考查了運動和靜止的相對性及機械能的判斷，理解近地點和遠點是關鍵，即離地球最近和最遠的兩個點；影響動能和重力勢能的因素，當質量不變時，速度增大，動能增大；高度增加，重力勢能增大，高度降低，重力勢能減?。?br/>8．見解析
【詳解】小麗下滑的過程中，質量不變，高度降低，重力勢能減小，速度增大，動能變大，所以是重力勢能轉化為動能；同時由于雪圈與雪道之間存在摩擦，一部分機械能轉化為內能。
小麗高速下滑過程中，空氣相對于人的流速大，壓強小，小于人體內的氣壓，所以不容易向內吸氣，會感覺呼吸比平時困難。
9． 動 動 能
【詳解】[1]進站和出站的軌道都與站臺構成一個緩坡，從能量利用的角度看，這種設計的優點是：在進站時，列車的高度升高了，把列車的動能轉化成了列車的重力勢能，減少因剎車損耗的機械能；
[2][3]車出站時，從高處往低處把儲存的重力勢能又轉化為動能，能起到節能作用。
10． 動 重力勢 減小 小
【詳解】[1][2][3]由圖和題意可知，列車進站時爬坡，速度減小，則動能減少，高度增大，則重力勢能增大，通過爬坡將動能轉化為重力勢能儲存起來；列車進站時，克服摩擦做功，一部分機械能轉化為內能，機械能會減少。
[4]流體中流速越快的地方壓強越小。當列車進入車站時，由于列車快速行駛，使人和列車之間的空氣流速加快，人和列車之間空氣壓強減小，人外側空氣流速不變，壓強不變，并且人外側壓強大于人和列車之間的壓強，人容易被這個壓強差推向列車，發生交通事故。

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