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第十一章 機械功與機械能
第三課時 機械能
1. 知道動能、勢能和機械能。通過實驗，了解動能和勢能的相互轉化。
2. 舉例說明機械能和其他形式能量的相互轉化。
課程標準
考點梳理
1. 能量： 一個物體能夠對其他物體__________，我們就說它具有_________________。能量的單位與功的單位相同，也是_________。物體能夠______________越多，它具有的能量就越多。
注意：一個物體能夠對外做功是說物體具有做功的能力，不一定要做功。
做功
動能和勢能
能量（或能）
焦耳
做的功
2. 動能：
（1）定義：物體由于__________而具有的能叫做動能，一切__________的物體都具有動能。
（2）影響因素：質量相同的物體，__________________越大，它的動能越大；運動速度相同的物體，__________越大，它的動能越大。
3. 勢能：包含__________勢能和__________勢能兩種。
運動
運動
運動的速度
質量
重力
彈性
（1）重力勢能：
①定義：物體由于______________而具有的能叫做重力勢能。
②影響因素：物體的__________越大，__________越高，它具有的重力勢能越大。
（2）彈性勢能：
①定義：物體由于發生______________而具有的能叫做彈性勢能。
②影響因素：物體的______________越大，它具有的彈性勢能越大。
被舉高
質量
位置
彈性形變
彈性形變
1. 機械能：__________和__________統稱為機械能。
2. 機械能的轉化：動能與勢能可以相互轉化，機械能與其他形式的能也可以相互轉化。由于有摩擦等阻力，在動能與勢能的相互轉化中，機械能會__________。若不考慮摩擦等阻力，則機械能的總量__________，或者說，機械能是__________的。
動能
機械能的轉化
勢能
減小
不變
守恒
課本簡練
1. (九上P14圖11-19改編)小亮用力將弓拉開的這個過程中（ ）
A. 放在張緊了的弓上的箭具有彈性勢能
B. 弓拉得越彎，人的彈性勢能越大
C. 弓拉得越彎，弓的彈性勢能越大
D. 弓拉得越彎，弓上的箭的彈性勢能越大
C
2. (九上P16想一想改編)摩托車、小轎車和公共汽車以相同速度在平直公路上勻速行駛，其中動能最大的是_______________。
公共汽車
3. （九上P20圖11-30改編）圖1-11-23為某段道路的標志牌，請用所學知識解釋：
(1)對機動車限定最高行駛速度的原因：_______________________
______________________________________________________________。
(2)對不同車型限定不一樣的最高行駛速度的原因：____________
_______________________________________________________________________________________________。
機動車的質量一定時，速度越大，動能越大，制動距離越遠，所以要限速
機動車的速度相同時，質量越大，動能越大，制動距離越遠，當制動距離相同時，不同車型限速就不同
4. （九上P17圖11-26改編）圖１－１１－24是“探究影響重力勢能大小的因素”的實驗過程。 （容器中裝有沙子，物體A和B為實心鐵塊，A的質量比B的質量小）
（1）本實驗是通過觀察_____________________________來判斷物體重力勢能大小的。
鐵釘陷入沙子中的深度
（2）由__________、__________兩圖可探究重力勢能的大小與質量的關系，結論是當__________一定時，質量越大，重力勢能越__________。
（3）由甲、丙兩圖________（填“能”或“不能”）探究重力勢能的大小與高度的關系，理由是____________________________。
乙
丙
高度
大
不能
沒有控制兩物體的質量相同
5. （九上P18圖11-27改編）如圖1-11-25所示，把一個金屬小球用細線懸掛起來，將小球拉到A點，然后放開。小球在從A點運動至B點的過程中，__________能轉化為__________能，從B點運動至C點的過程中，__________能轉化為__________能。
重力勢
動
動
重力勢
6. （九上P19圖11-29改編）如圖1-11-26所示，從能量轉化的角度來說，當列車出站時從高度較高的地方下行，它的______________________________，不用消耗過多的電能或化學能等能量。
重力勢能轉化為動能
易錯精講
【例1】圖1－11－272022年5月5日10時38分，長征二號丁運載火箭在太原衛星發射中心點火升空，將8顆衛星送入預定軌道。如圖1-11-27所示，隨火箭加速升空的衛星（ ）
A. 動能不變，重力勢能增加
B. 動能增加，機械能不變
C. 動能增加，機械能增加
D. 動能不變，機械能增加
易錯點1
機械能的大小變化
C
思路點撥：審題時要全面，既要考慮動能與重力勢能的常見影響因素“速度”和“高度”，還要特別注意另一影響因素“質量”。
【變式1】圖1-11-28如圖1-11-28所示，空中加油機正在以大小不變的速度給勻速水平飛行的戰斗機加油，在加油過程中，戰斗機的動能__________,重力勢能__________，機械能__________。加油機的動能__________，重力勢能__________。（均填“增大”“減小”或“不變”）
增大
增大
增大
減小
減小
【例2】（2024安順二模）如圖1-11-29甲所示，小球從A點拋出時具有200 J機械能，其中動能100 J，小球經過B、C兩點落到地面上D點，已知B為小球運動的最高點，A、C處于同一高度，不計空氣阻力。請在圖1-11-29乙的坐標圖中畫出小球從A點拋出經過B、C兩點，最終落到D點瞬間小球動能大小隨時間變化的大致圖像。
易錯點2
機械能的圖像問題
如答圖1-11-2所示。
【變式2】如圖1-11-30甲所示，小球沿光滑的圓弧軌道AB滑下，滑上粗糙水平軌道，最終停在C點。請在圖1-11-30乙中畫出小球從A點運動到C點的過程中的“機械能—路程”的大致圖像
如答圖1-11-3所示。
實驗 探究動能的大小與哪些因素有關(10年2考：2016年、2018年)
重點實驗
實驗名稱 探究動能的大小與哪些因素有關
實驗器材 刻度尺、木塊、質量不同的小球、帶斜面的木板
考點歸納 （1）轉換法的應用：通過比較木塊被小球推動的距離來比較小球動能大小
（2）控制變量法的應用：①控制質量相同：讓同一小球從斜面不同位置由靜止滑下；②控制速度相同：讓質量不同的小球從斜面相同位置由靜止滑下
考點歸納 （3）小球到達水平木板時的速度大小與小球的初始高度有關，與小球的質量無關
（4）斜面的作用：使小球獲得動能，木塊最終停下來的原因是木塊受到摩擦力的作用；實驗時，若木塊
被推出水平木板，應采取的措施是更換更長
的水平木板或降低小球在斜面上釋放的高度，
重新實驗
（5）若水平木板絕對光滑，木塊將一直做勻速直線運動，本實驗將不能達到探究目的
實驗結論 ①質量一定時，物體的速度越大，其動能越大；②速度一定時，物體的質量越大，其動能越大
【例】某同學在探究“物體動能大小與物體質量大小的關系”實驗中，所用的實驗裝置如圖1-11-31甲所示。A為小球，B為木塊。
【實驗方法】
(1)這個實驗中，利用木塊被碰撞后移動的__________來比較小球的動能大小。下列實例中與此實驗方法相同的有__________(填編號)。
①認識電流大小時，用水流進行類比
②用紅墨水在水中的擴散現象來認識分子是運動的
③用酚酞試液滴入溶液變紅色來判斷溶液呈堿性
距離
②③
【實驗操作】
(2)讓小球從同一高度滑下的目的是____________________________
_____________________________________________________________。
讓小球到達水平面時具有相同的速度
【實驗數據】
(3)前兩次的實驗數據如下表所示。在第3次實驗中，木塊移動的距離如圖1－11－31乙所示，a點為木塊左側面的初位置，b點為木塊左側面的末位置。根據表格和圖乙中的信息，將表格中的空白處填寫完整。(小球的動能Ek處填“大”“中”或“小”)
實驗次序 小球的質量m 小球下落的高度h 小球到達底端的速度v 木塊移動的距離s/cm 小球的動能Ek
1 大 h0 υ0 60.8 ____
2 中 h0 υ0 48.2 ____
3 小 h0 υ0 ______ ____
大
中
24.5
小
【實驗結論】
(4)該實驗的探究結論是_______________________________________。
【實驗拓展】
(5)如果第1次實驗中，木塊運動到了長木板的末端之外。在不更換實驗器材的條件下，解決的辦法是__________________________。
物體速度相同時，質量越大，動能越大
降低小球滑下時的高度
考點1 動能和勢能［10年7考：2015年(綜合)、2016年(綜合)、2017年(填空)、2018年(實驗)、2019年(填空)、2022年(填空)、2024年(填空)考查］
考點精練
1. 圖1-11-32是雨滴在空中下落過程中速度與時間的關系圖。雨滴在t1、t2和t3三個時刻中具有的動能分別是E1、E2和E3，不考慮下落過程中雨滴的質量變化，則動能的大小關系是（ ）
A. E1＜E2＝E3
B. E1＞E2＞E3
C. E1＜E2＜E3
D. E1＝E2＜E3
A
2. 【物理學與工程實踐】如圖1-11-33所示，是天工開物中的“筒車”汲水裝置。水流沖擊水車轉動，水流的動能轉化為水車輪子的__________能；水車轉動又提高了少部分水的高度，其實質是水流通過“筒車”這個機械裝置，
把自己整體的動能轉化為一部分水的__________能，
達到了汲水澆田的目的。
動
重力勢
3. （2019廣東）如圖1-11-34示，用細線系住小球懸掛在O點，將小球拉至A點釋放，從A點經過B點運動到C點的過程中，小球的重力勢能先變小后__________，動能先__________后__________。（均填“變大”“變小”或“不變”）
變大
變大
變小
4. （2018廣東節選）在“探究阻力對物體運動的影響”的實驗中，如圖1-11-35所示。讓同一小車從斜面的不同高度由靜止開始下滑，則還可以探究小車的__________（填序號）的關系。
①重力勢能與質量 ②重力勢能與高度 ③動能與質量 ④動能與速度
②④
5. 一輛在水平路面上勻速行駛的灑水車正在進行灑水作業。該灑水車在灑水的過程中，速度__________，質量__________，動能__________，勢能__________。(均填“增大”“減小”或“不變”)
不變
減小
減小
減小
考點2 機械能的轉化［10年5考：2015年(填空)、2017年(填空)、2019年(填空)、2021年(填空)、2022年(填空)考查］
6. 如圖1-11-36所示，當滾擺向下運動時，不考慮空氣阻力和摩擦損失，則關于滾擺，下列說法正確的是（ ）
A. 機械能不守恒
B. 速度變小
C. 重力勢能變大
D. 動能變大
D
7. （2022廣東）圖1-11-37甲中過山車從A點出發，先后經過B、C、D、E點。圖1-11-37乙是過山車在B、C、D、E點的動能和重力勢能大小的示意圖，則過山車的動能在__________點最大，B點重力勢能的大小__________E點動能的大小。在這個過程中，過山車的機械能是__________（填“變化”或“不變”）的。
C
等于
變化
8. （2015廣東)從桌面掉到地上的乒乓球會自動彈起，球在上升過程中__________能轉化為__________能，（前兩空均填“動”“重力勢”或“彈性勢”）由于球與空氣有摩擦，上升過程中球的機械能__________（填“增大”“減小”或“不變”）。
動
重力勢
減小
9. 【初升高銜接】（2024廣州改編）如圖1-11-38所示，某同學將籃球擲向地面，經過甲位置后碰到地面，接著向上反彈經過乙位置，忽略空氣的作用力。
（1）請在圖中乙位置畫出籃球的受力示意圖。
如答圖1-11-4所示。
（2）籃球經過甲、乙兩位置時的機械能和重力勢能如上表所示，則籃球與地面碰撞過程中損失的機械能為 __________J，在乙位置時的動能為__________J。
1
位置 機械能/J 重力勢能/J
甲 13 6
乙 12 10
2
10. （創新題）滑板是深受青少年喜歡的一項體育運動。圖1-11-39是U形滑臺和運動員姿勢的簡化示意圖。運動員在滑臺A處由靜止自由下滑，不計滑臺摩擦和空氣阻力，僅依靠滑行過程中運動員姿勢的自然（不用力）變化，最有可能滑到滑臺C處的是（ ）
B
考點3 綜合真題
11. 【科技改善生活】（2024廣東節選）廣東生產的無人駕駛電動垂直起降航空器首飛成功，彰顯了我國科技在城市空中交通領域的領先地位。航空器可用于高空攝影、旅游觀光等，如圖1-11-40所示，航空器通過旋轉旋翼對空氣施加向下的力，從而獲得升力，這說明了力的作用是__________的。航空器升空過程中，重力勢能__________（填“增大”
“減小”或“不變”）。航空器靠
__________（填“超聲波”或“電磁波”）
與控制中心聯系。
相互
增大
電磁波
12. （2021廣東）圖1-11-41為火箭發射的場景，火箭的燃料使用了液態氫，主要是因為它的__________大，火箭發射升空時，燃料的化學能轉化為__________能，再轉化為火箭的機械能，這個過程中火箭的機械能__________（填“守恒”或“不守恒”）。
熱值
內
不守恒
13. （2016廣東）圖1-11-42是“探究物體動能的大小與哪些因素有關”的實驗裝置，實驗中讓鋼球從斜面上某個高度由靜止沿斜面滾下，在底部與靜止在水平面上的木塊發生碰撞，木塊沿水平面向右運動直至停止。
（1）實驗通過觀察______________________來判斷鋼球的動能大小。
木塊移動的距離
（2）讓同一鋼球從斜面的不同高度由靜止開始滾下，目的是探究鋼球的動能大小與__________的關系。
（3）換用質量不同的鋼球從斜面的相同高度由靜止開始滾下，目的是探究鋼球的動能大小與__________的關系。
（4）木塊最終會停下來的主要原因是_________________________
______________，在此過程中木塊通過__________的方式把動能轉化為內能。如果木塊在運動過程中所受的摩擦阻力為0，木塊將___________________________________。
速度
質量
受到阻力（或摩擦力）
的作用
做功
一直做勻速直線運動

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