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第2節(jié)　機械能
1．機械能：動能和勢能統(tǒng)稱為機械能。
(1)動能：物體由于__ __而具有的能量。
(2)重力勢能：物體由于被__ __而具有的能量。
(3)彈性勢能：物體由于發(fā)生__ __而具有的能量。
2．動能和勢能大小的影響因素：
(1)影響動能的因素是物體的__ __。
(2)影響重力勢能的因素是物體的__ __。
(3)同一物體的彈性__ __越大，其彈性勢能越大。
3．動能和勢能的相互轉(zhuǎn)化
(1)動能轉(zhuǎn)化為重力勢能時，物體的速度不斷____，高度不斷____；重力勢能轉(zhuǎn)化為動能時，高度不斷
____________，速度不斷____________。
(2)動能轉(zhuǎn)化為彈性勢能時，速度不斷____，彈性形變不斷____；彈性勢能轉(zhuǎn)化為動能時，彈性形變不斷________，速度不斷________。
4．機械能守恒
(1)當物體只受重力和彈力時(不受阻力時)，機械能總量____。即動能減少多少，勢能就增加多少；勢能減少多少，動能就增加多少。
(2)物體受到摩擦力作用，那么在動能和勢能相互轉(zhuǎn)化過程中，機械能的總量減少。
常考1 學會用控制變量法探究物體動能或勢能大小的影響因素
例題1、小靜在觀看臺球比賽時發(fā)現(xiàn)：有時運動的白球去撞擊一個靜止的球后，白球會立即靜止在碰撞時的位置，而被撞的球似乎接替了白球，沿白球原來的運動方向，以幾乎相同的速度向前運動，如圖甲所示。
小靜想：白球碰撞后立即靜止，被撞的球是以白球撞前相同大小速度運動出去的嗎？
通過了解和初步實驗，小靜發(fā)現(xiàn)只有當體積和質(zhì)量均相同的兩球，而且球心在同一直線上相碰時，才可能出現(xiàn)上述現(xiàn)象。為進一步探究，她設計了下述實驗方案：
將一個兩端翹起、中間水平的軌道固定在水平桌面上，取兩個相同的臺球A、B，將B球靜置于軌道的水平部分，A球置于軌道左端斜面上某處，測出該點到水平桌面的高度h1，如圖乙所示，釋放A球，撞擊后，A球靜止，B球向前運動并沖上軌道右端斜面能到達的最高點，測出該點的高度h2．通過比較h2與h1的大小關(guān)系即可作出判斷。請你作答以下問題：
已知重力勢能的計算公式為Ep=mgh，動能的計算公式為Ek=mv2，若軌道光滑，則碰撞
前瞬間A球運動速度的表達式VA=　 　；若h2=h1，則說明B球被撞后開始運動的速度
VB　　VA（選填“＞”、“=”或“＜”）。
（2）在實際實驗中，測出的h2總小于h1，則導致這一現(xiàn)象的原因　 　。
【解答】解：因軌道光滑時，A球下滑的過程中重力勢能全部轉(zhuǎn)化為動能，
所以，Ep=Ek，即mgh1=mvA2，
解得：vA=；
若h2=h1，則最高點時A和B球的重力勢能相等，
由上面的勻速可知，B球碰撞后的速度和A球碰撞前的速度相等，即vB=vA；
（2）實驗中軌道的摩擦力是不可避免的，所以小球在滾動過程中要克服摩擦做功，損耗部分機械能，測出的h2總小于h1。
答案：（1）；=；（2）軌道有摩擦，小球的機械能不斷減少。
常考2 知道動能和勢能的相互轉(zhuǎn)化及機械能守恒的條件
例題2、（2018 貴池區(qū)一模）如圖所示，把籃球以一定的初速度拋向空中，忽略空氣阻力，下列圖中哪一個圖象能正確反映籃球離手后至落回地面前機械能（E）與籃球離地面的高度（h ）的關(guān)系（　　）
A． B． C． D．
【解答】解：把籃球拋向空中，忽略空氣阻力，只有動能和勢能的相互轉(zhuǎn)化，機械能守恒，機械能不變；所以只有A是正確的。
答案：A。
1．關(guān)于能的概念，下列說法中正確的是（　　）
A．勢能相等的物體一定在同一高度
B．懸掛著的物體因為沒有做功，所以沒有能
C．在空中飛行的子彈，具有做功的本領(lǐng)，所以具有能
D．一個物體具有機械能，則這個物體一定既具有動能，又具有勢能
2．如圖所示，屹立在仙游菜溪巖上的“心動石”，給人以危險的感覺，原因是它具有較大的（　　）
A．內(nèi)能 B．重力勢能 C．動能 D．彈性勢能
3．頻閃攝影是研究物體運動的一種常見而有效的方法。頻閃攝影的重要特點在于照相機總是每隔相等的時間就對運動物體拍攝一次，我們能夠從這些不連續(xù)的圖象中發(fā)現(xiàn)、揭示物體運動的規(guī)律。圖是一張網(wǎng)球運動員擊球過程的頻閃攝影照片。根據(jù)頻閃攝影的特點，觀察球拍在a、b、c、d的運動情況，比較運動員在擊球過程中，球拍具有最大動能的位置是（　　）
A．a(chǎn) B．b C．c D．d
4．兩個相同的籃球，表面潮濕，從不同高度自由落至同一地面，留下的印跡如圖所示。關(guān)于初始時籃球的重力勢能，下列說法正確的是（　　）
A．兩個一樣大 B．落在a處的大 C．落在b處的大 D．無法比較大小
5．孔明燈俗稱許愿燈，放孔明燈是我國的一種民俗文化。如圖所示，孔明燈在點燃后加速上升的過程中，忽略其質(zhì)量的變化，則孔明燈的（　　）
A．重力勢能減少，動能減少 B．重力勢能減少，動能增加
C．重力勢能增加，動能減少 D．重力勢能增加，動能增加
6．小明同學從距地面1m高的地方豎直向上拋出一塊橡皮，橡皮離手后，在空中飛行到落地的過程中，不計空氣阻力。動能Ek隨時間t變化的曲線最接近的是（　　）
A． B． C． D．
7．高空拋物現(xiàn)象被稱為“懸在城市上空的痛”，這是一種不文明的行為，會帶來很大的社會危害，因為高處的物體具有較大的（　　）
A．重力 B．動能 C．慣性 D．重力勢能
8．如圖是“探究物體的動能跟哪些因素有關(guān)”的實驗示意圖，下列說法錯誤的是（　　）
A．實驗中的鋼球A在斜面頂端具有的重力勢能最大、動能最小
B．實驗中物體動能的大小是通過木塊B移動的距離來反映的
C．實驗中讓同一鋼球分別從不同高度由靜止開始滾下，鋼球運動到水平面的速度相同
D．實驗中讓不同的鋼球從斜面同一高度由靜止開始滾下，這是為了探究物體的動能與物體的質(zhì)量的關(guān)系
9．小明用圖示裝置“探究重力勢能大小與質(zhì)量的關(guān)系”，下列說法正確的是（　　）
A．實驗研究對象是三腳小桌
B．讓同一木塊從三個不同的高度由靜止下落
C．讓質(zhì)量不同的木塊從不同的高度由靜止下落
D．用三腳小桌下陷的深度來表示木塊重力勢能的大小
10．下列的物品中，不是利用彈性勢能工作的是（　　）
A．撐桿跳高 B．跳板跳水 C．弓把箭射出 D．正在下落的雨滴
11．物體能夠　 　，這個物體就具有能量。能的單位是　 　。一個物體　 　多，表示這個物體的能量越大。一個物體的機械能是指它的　 　。
12．一架正在升空的直升機，使該直升機向上升空的力的施力物體是　 　，它除了具有動能外，還具有　 　能。當飛行員從右側(cè)舷窗看到的“天地分界線”從圖甲變成圖乙時，以“天地分界線”為參照物，飛機可能在　 　（向上爬升/向下俯沖）。
13．小汽車與摩托車以相同的速度行駛時，　 　具有的動能大。質(zhì)量相等的實心鐵球和木球放在同樣高的桌面上，　 　具有的重力勢能大。
14．足球運動是大家非常喜愛的一種競技運動，如圖是某球員傳球時足球在空中的一段運動軌跡，當球在空中一段時間內(nèi)，人相對于足球是　 　，圖中其中A點的重力勢能　 　（選填“大于”、“小于”或者“等于”）B點的重力勢能。足球在下落的過程中機械能　 　（選填“增大”“減小”或“不變”）（不計空氣阻力）
15．如圖所示，一顆人造地球衛(wèi)星在大氣層外沿橢圓軌道繞地球運行。當它從遠地點向近地點運動時，速度　 　，同時重力勢能　 　（兩空均選填“變大”或“變小”）。
16．如圖甲所示，將一根彈簧和一只金屬球（球上有一直小孔）套在鐵架臺的金屬桿AB上面。將小球提到B端后松手，小球的高度隨時間變化的情況如圖乙所示。
（1）壓縮的彈簧可以將小球向上彈起，說明彈性形變的物體具
有　 　能。
（2）小球離開彈簧后可以繼續(xù)向上運動，但是每一次反彈的高度逐漸變小，說明此過程小球機械能　 　（選填“守恒”或“不守恒”）。
（3）若小球在t1時刻的動能為E1，在t2時刻的動能為E2，則E1　 　E2（選填“＞”、“＜”或“=”）。
17．下面，讓我們來研究用器械捕捉老鼠的三種方法。
（1）如圖a所示，在地面上放一個較重的罩，它的一端（如圖a中的B點）用一根小棍支撐離地，小棍與細線相連，線的另一端拴著食物。當鼠入內(nèi)吃食時，扯動細線，B端落地，將鼠封在罩內(nèi)。
（2）圖b畫的是另一種捕鼠籠，籠門D被直桿AB拉起時拉彈簧E，用細桿CF上端的球C扣住桿的A端，當鼠入內(nèi)吃F上的食物時，拉動桿CF，使環(huán)C釋放A，門D在彈簧E的作用下關(guān)閉，將鼠囚禁在籠內(nèi)。
（3）圖c畫的也是一個捕鼠裝置，在深缸P的邊沿上放一塊長木板AB，AB的中點在缸沿上，當老鼠爬上木板去A端吃食時，木板失去平衡而使鼠掉入缸內(nèi)。
根據(jù)以上介紹，請回答下列問題：上述3種捕鼠方法中，主要利用彈性勢能捕鼠裝置是　 　；主要利用重力勢能捕鼠裝置是　 　。（填序號）
　
參考答案
知識聚焦
1、運動;舉高_;彈性形變;
2、質(zhì)量和速度；質(zhì)量和高度；形變
3、減小；增大；減小；增大；減小；增大；減小；增大；
4、不變
知能提升突破
1．【解答】解：A、勢能與物體的質(zhì)量和高度有關(guān)，判斷大小不能只考慮一個，而忽視另外一個因素，故A錯誤；
B、懸掛的物體具有做功的本領(lǐng)，具有能量的物體能夠做功，但不一定正在做功，故B錯誤；
C、空中飛行的子彈具有動能和重力勢能，能夠做功，故C正確；
D、動能和勢能統(tǒng)稱為機械能，因此一個物體具有機械能，這個物體可能具有動能，也可能具有勢能，還可能同時具有動能和勢能；故D錯誤；
答案：C。　
2．【解答】解：
A、根據(jù)內(nèi)能的定義可知，靜止的疊石確實具有內(nèi)能，但其給人危險的感覺是由于其處于一定的高度容易落下來而造成的，這與其內(nèi)能大小無關(guān)，即使其有再多的內(nèi)能，若其在地面上，也不會給人危險的感覺。故A錯誤。
B、靜止的疊石，由于其處于一定的高度，容易落下來，對外界做功從而造成危害，物體由于舉高而具有的能量是重力勢能。故B正確。
C、由于疊石是靜止的，根據(jù)動能的定義可知，疊石不具有動能。故C錯誤。
D、由于疊石沒有發(fā)生彈性形變，根據(jù)彈性勢能的定義可知，疊石不具有彈性勢能。故D錯誤。
答案：B。　
3．【解答】解：根據(jù)頻閃攝影的特點，對照片進行觀察，比較運動員在擊球過程中球拍在a、b、c、d的平均速度的大小，c速度最大，a速度最小，因為屏閃的時間相同，故c的動能最大。
答案：C。　
4．【解答】解：籃球從靜止開始下落，是由重力勢能轉(zhuǎn)化為動能；到達地面后，籃球撞擊地面，是由動能轉(zhuǎn)化為彈性勢能；
根據(jù)籃球留下的印跡可知，a處的印跡大，說明籃球落在a處時具有的彈性勢能大，所以其開始下落時具有的重力勢能就大。
答案：B。　
5．【解答】解：孔明燈在加速上升的過程中，忽略其質(zhì)量的變化，高度升高，則重力勢能增加，速度增大，則動能增加。故ABC錯誤，D正確。
答案：D。　
6．【解答】解：橡皮上升的過程中，速度越來越小，動能越來越小，到達最高點，速度為0，動能為0，下落的過程中，速度越來越大，動能越來越大，所以動能是先減小，后增大，且落地點低于拋出點，末動能大于初動能。
答案：D。　
7．【解答】解：由題意可知，高空拋物現(xiàn)象只所以會造成危害，是因為物體被舉高后具有了重力勢能，而且物體的質(zhì)量越大、高度越高，重力勢能越大。
答案：D。　
8．【解答】解：
A、實驗中的鋼球A在斜面頂端時，鋼球的高度最大，所以具有的重力勢能最大，此時小球的速度為0，動能為0，即動能最小，故A正確；
B、實驗中通過觀察木塊被撞擊后運動的距離的大小來間接判斷物體動能的大小，這種研究問題的方法是轉(zhuǎn)換法，故B正確；
C、實驗中讓同一鋼球分別從不同高度由靜止開始滾下，鋼球運動到水平面的速度不同，故C錯誤；
D、實驗中讓不同質(zhì)量的鋼球從斜面上相同的高度由靜止?jié)L下，小球撞擊木塊前的速度相同，質(zhì)量不同，可以研究動能大小與質(zhì)量的關(guān)系，故D正確。
答案：C。　
9．【解答】解：A、實驗中讓質(zhì)量不同的木塊從相同的高度落下，通過觀察三角小桌下陷的深度來探究木塊的動能大小與質(zhì)量的關(guān)系，所以實驗研究對象是木塊，故A錯誤；
BC、探究重力勢能大小與質(zhì)量的關(guān)系，要控制木塊所處的高度相同，質(zhì)量不同，即讓不同質(zhì)量的木塊從同一高度靜止落下；故BC錯誤；
D、實驗運用了轉(zhuǎn)換法，通過觀察三角小桌下陷的深度來探究木塊的動能大小與質(zhì)量的關(guān)系；故D正確。
答案：D。　
10．【解答】解：A、撐竿跳高是將彈性勢能轉(zhuǎn)化為了動能和重力勢能；不符合題意。
B、跳板跳水是將彈性勢能轉(zhuǎn)化為了動能；不符合題意。
C、弓把箭射出是將彈性勢能轉(zhuǎn)化為了動能；不符合題意。
D、正在下落的雨滴是將重力勢能轉(zhuǎn)化為了動能；符合題意。
答案：D。
11．【解答】解：由能量的定義可知，一個物體能做功，我們就說它具有能量，簡稱能；能的單位是焦耳，簡稱焦；一個物體能做的功越多，表示這個物體的能量越大。
動能與勢能統(tǒng)稱機械能。
答案：對外做功；焦耳；能夠做的功越；動能與勢能的總和。　
12．【解答】解：（1）直升機飛行過程中，螺旋槳對空氣施加向下的作用力，由于力的作用是相互的，空氣對直升機產(chǎn)生向上的反作用力，也就是飛機的升力；
（2）直升機處于運動狀態(tài)，所以有動能；同時直升機在空中，相對地面有一定高度，所以具有重力勢能；
（3）當直升機斜向下俯沖時，飛行員以飛機為參照物時，將看到右側(cè)舷窗看到的“天地分界線”左高右低，傾斜向上；
當直升機斜向上爬升時，飛行員以飛機為參照物時，將看到右側(cè)舷窗看到的“天地分界線”左低右高，傾斜向下。如圖乙所示。
（也可以這樣理解，不管戰(zhàn)斗機如何飛行，“天地分界線”始終是水平的，可旋轉(zhuǎn)書本，將乙圖中的“天地分界線”調(diào)至水平位置，此時飛機左側(cè)（機頭方向）向上揚起。）
答案：空氣；重力勢；向上爬升。　
13．【解答】解：小汽車與摩托車以相同的速度行駛時，速度相同，小汽車的質(zhì)量大，因此小汽車具有的動能大；
質(zhì)量相同的實心鐵球和木球，鐵的密度大于木的密度，根據(jù)公式m=ρV知木球的體積大，兩球放在同樣高的桌面上，木球的重心較高，重力勢能大。
答案：小汽車；木球。　
14．【解答】解：
（1）當球在空中一段時間內(nèi)，人與足球間的位置不斷變化，所以人相對于足球是運動的；
（2）由圖可知，A點的高度高于B點的高度，球的質(zhì)量不變，所以A點的重力勢能大于B點的重力勢能；
（3）足球在下落的過程中，不計空氣阻力，則足球的機械能守恒，即機械能不變。
答案：運動；大于；不變。　
15．【解答】解：衛(wèi)星從遠地點到近地點運動過程中，速度變大，高度減小，重力勢能減小，動能變大，重力勢能轉(zhuǎn)化為動能。
答案：變大；變小。　
16．【解答】解：
（1）壓縮的彈簧可以將小球向上彈起，說明它具有彈性勢能；
（2）小球離開彈簧后可以繼續(xù)向上運動，但是每次小球反彈的高度逐漸變小，因為在此過程中小球的機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，說明此過程小球機械能不守恒；小球在整個過程中機械能越來越少，所以動能也逐漸減小，所以第一次接觸地面（但還沒有發(fā)生彈性形變），也就是t1min時動能最大，故小球在t1時刻的動能為E1，在t2時刻的動能為E2，則E1＞E2。
答案：（1）彈性勢；（2）不守恒；（3）＞。
17．【解答】解：b圖中當鼠入內(nèi)吃F上的食物時，拉動桿CF，使環(huán)C釋放A，門D在彈簧E的作用下關(guān)閉，彈簧的彈性勢能轉(zhuǎn)化為門的動能，使門關(guān)閉；
a圖中當鼠入內(nèi)吃食時，扯動細線，B端落地，重力勢能轉(zhuǎn)化為動能。
c圖中當老鼠爬上木板去A端吃食時，超過木板的重心，木板失去平衡而使鼠掉入缸內(nèi)。
答案：b；a。
21世紀教育網(wǎng) www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
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