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第25專項 能的多種形式和機械能
點擊重難點
一、能的各種形式
能有機械能、內能、電能、化學能等。
二、機械能
1機械能是動能和勢能的統(tǒng)稱。
2動能是物體由于運動而具有的能。動能的大小與物體的質量及物體的運動速度有關。質量相同的物體，運動的速度越太，它的動能越大；運動速度相同的物體，質量越大，它的動能也越大。
3勢能：(1)物體由于被舉高而具有的能叫做重力勢能。其大小與物體的質量及物體所處的高度有關。質量相同的物體所處的高度越高，重力勢能越大；所處高度相同的物體質量越大，重力勢能也越大。(2)物體由于發(fā)生彈性形變而具有的能叫彈性勢能。彈性勢能的大小跟物體的材料以及彈性形變的大小有關。
4機械能守恒定律：物體具有的勢能和動能是可以相互轉化的。如果沒有摩擦阻力，那么在勢能和動能相互轉化中，機械能的總量保持不變。
評析中考點
考點1 如圖所示的鏈球、鉛球、鐵餅和標槍都是奧運會田徑項目。當把這些物體斜向上拋出后，不計空氣阻力，則這些物體從被拋出到落地的過程中( )
A物體的動能一定增大，重力勢能一定減小
B物體的動能一直減小，重力勢能一直增大
C物體的動能先減小后增大，重力勢能先增大后減小
D物體的動能先增大后減小，重力勢能先減小后增大
※思路點撥※
鏈球、鉛球、鐵餅和標槍等都是奧運會田徑項目。當把這些物體斜向上拋出后，在不計空氣阻力時，物體斜向上運動，速度先變慢后變快，物體的高度是先上升后下降，從而根據(jù)決定物體動能和勢能大小的量進行解答。
※解答辨析※
當把這些物體斜向上拋出后，在不計空氣阻力時，物體斜向上運動，速度先變慢后變快，物體的高度是先上升后下降，所以物體的動能先減小后增大，重力勢能先增大后減小。正確答案為C。
※考點點評※
本題考查物體的動能和重力勢能決定的因素。決定物體的動能的大小的因素是物體的質量和運動的速度，決定物體的重力勢能的大小的因素是物體的質量和被舉高的高度。本題同時考查對物體運動過程的分析。
考點2 在春節(jié)聯(lián)歡晚會中，魔術師劉謙的精彩表演讓人叫絕，使人們對魔術產生了濃厚的興趣。《硬幣穿越玻璃杯》的魔術是在不動大杯的情況下，讓在桌面上的硬幣進人到小杯中(如圖甲)。圖乙是對該魔術的一種破解過程，則有關破解過程的說法，不正確的是( )
A從A到B的過程中，硬幣受到了重力、摩擦力、手對硬幣的推力
B硬幣從B到C的過程中，由彈簧的勢能轉化為硬幣的機械能
C硬幣離開B后，由于慣性一直運動到D
D硬幣從D到E再到杯中，可以說明力能改變物體的運動狀態(tài)
※思路點撥※
觀察硬幣運動的路線，從能量的角度和力的角度分析硬幣能量的轉化和受力情況以及運動情況的改變。
※解答辨析※
硬幣從A到B的過程中，硬幣受到了重力、摩擦力及支持力的作用，但不會受到手對硬幣的推力。硬幣從B到C的過程中，由彈簧的勢能轉化為硬幣的機械能。硬幣離開B后，由于慣性一直運動到D。硬幣從D到E再到杯中，可以說明力能改變物體的運動狀態(tài)。所以四種說法中，A是錯誤的。故答案為A。
※考點點評※
本題考查能的轉化、受力的分析、力與運動的關系、慣性等考點。基礎知識的理解、應用和對圖示的觀察、分析是解題的突破口。
聚焦失分點
易錯 如圖所示的是運動員在鉛球比賽中的場景。鉛球離
手后，在空中飛行的過程中動能Ek隨時間E變化的曲線最接
近的是( )
※對癥下藥※
鉛球離手后，在空中飛行的過程中，動能的變化情況繪制成動能隨時間變化的曲線時，易錯的是動能先減少后增大。但值得注意的是鉛球到達最高點時速度不為零所以鉛球的動能不可能減少到零，從而選擇曲線。本題應選A。
※提分練習※
2010年1月l0日，在臺金高速公路上發(fā)生一起兩車相撞事故，其中一輛小車上一名未系安全帶的乘客向前“飛”出，撞穿前擋風玻璃。汽車碰撞時，乘客由于具有 ，直接從座位上向前“飛”出。汽車行駛的速度越大，汽車具有的 能越大，危險性就增大，因此汽車行駛要限速。
探究與思考
探究 小紅猜想動能的大小可能與物體的質量和運動速度有關，于是設計了如圖甲、乙所示的實驗，探究動能的大小與哪些因素有關。
(1)讓質量相同的兩個小球沿同一光滑斜面分別從A處和B處開始向下運動，然后與放在水平面上的紙盒相碰，紙盒在水平面上移動一段距離后靜止，如圖甲所示。
(2)讓不同質量的兩個小球沿同一光滑斜面分別從B處開始向下運動，然后與放在水平面上的紙盒相碰，紙盒在水平面上移動一段距離后靜止，如圖乙所示。
上述甲、乙兩組實驗中：
①乙圖中讓不同質量的兩個小球從同一高度滾下的目的是使兩球到達水平面時，具有相同的 。
②選用圖甲探究的是動能與 的關系，理由是：兩球 相等，得出的結論是 。
③選用圖乙探究的是動能與 的關系，得出的結論是：
。
④物理的研究方法有許多，如等效替代法、類比法、對比法、控制變量法。本實驗中運用了兩種研究方法，一是 法；二是轉換法。本題就是用紙盒移動的距離長短來表示小球動能的大小。
※解答辨析※
①讓不同質量的兩個小球從同一高度滾下的目的是使兩球到達水平面時，具有相同的速度。
②選用圖甲探究的是動能與運動速度的關系，理由是：兩球質量相等。得出的結論是：物體質量一定時，運動速度越大，動能越大。
③選用圖乙探究的是動能與質量的關系，得出的結論是：運動速度一定時，物體質量越大，動能越大。
④本實驗中運用了兩種研究方法，一是控制變量法；二是轉換法。本題就是用紙盒移動的距離長短來表示小球動能的大小。
※考點點評※
本題通過觀察圖示所指的實驗找出圖中的不同點(即其中的變量)，利用科學探究的方法分析并得出結論。
※跟蹤練習※
在某次探究活動中，小明對老師給出的“小球在光滑斜面上由靜止釋放時，所處高度越高，到達斜面底端的速度越大，而與小球的質量無關”這一結論產生了質疑。他猜想小球從同一光滑斜面上自由滾到底端時的速度大小的影響因素。
猜想一：可能與小球在光滑斜面E的高度有關；
猜想二：可能與小球的質量有關。
他選擇了一些實驗器材，進行了如下實驗。圖甲中A，B，C分別表示小鋼球在第0.1 s末、第0.2s末、第0.3s末所處的位置，小鋼球l，2，3的質量關系為m1 < m2 =m3 。
(1)實驗一是為了驗證猜想 (填“一”或“二”)，
通過該實驗他得到的結論是：小球從同一光滑斜面上自
由滾到底端時的速度與小球的質量 (填“有關”或“
無關”)。
(2)實驗二中，小球2和3在同一光滑斜面的不同高
度處同時由靜止釋放，到達底端時的速度分別為v2、v3
請判斷v2 v2 (填“>”、“=”或“<”)。
(3)在完成了以上探究后，小明繼續(xù)進行“探究動能的大小與速度的關系”的實驗三。根據(jù)實驗的結果，他得出了“速度越大，動能越大”的結論。你認為他的結論是否可靠 其原因是 。
專項集訓
※能力提升※
1 “我國探月工程二期確定將實現(xiàn)軟著陸，技術跨度大，為在撞月過程控制和軌道測定方面積累經(jīng)驗，少后續(xù)工程風險，決定在‘嫦娥一號’衛(wèi)星壽命末期，控制衛(wèi)星撞月。”這是中國探月工程總設計師吳偉仁說的一句話。我們知道，這種情況下，衛(wèi)星肯定被撞得粉身碎骨。那么，請你設想一下，將來我國的載人探月飛船在月球進上行軟著陸時，它的( )
A動能增加，重力勢能增加，機械能增加
B動能減小，重力勢能減小，機械能減小
C動能增加，重力勢能減小，機械能不變
D動能增加，重力勢能減小，機械能減小
2 2010年5月，全國蹦床錦標賽在溫州舉行。比賽中，當運動員從蹦床上起跳后，在空中上升的過程中( )
A動能變大，重力勢能變小
B動能變小，重力勢能變小
C動能變大，重力勢能變大
D動能變小，重力勢能變大
3 小玲同學把兩個50克的鉤碼掛到彈簧秤的掛鉤上(如
圖甲)，圖乙是彈簧秤的示數(shù)。下列有關說法錯誤的是
( )
A稱量時彈簧秤中的彈簧在拉力的作用下發(fā)生了形變
B稱量時鉤碼的重力勢能減少，彈簧的彈性勢能增加
C彈簧秤的示數(shù)為1牛
D鉤碼的質量與它受到的重力成正比
4 下列有關能量轉化的敘述，不正確的是( )
A射箭是將勢能轉化成動能
B核電站發(fā)電是將核能轉化成電能
C蓄電池充電是將化學能轉化成電能
D鉆木取火是將機械能轉化成內能
5 如圖是我市緊水灘水電站泄洪時的景象。有關此景
象的說法不正確的是( )
A看到的“水霧”是液態(tài)小水滴
B水在下落過程中，勢能減小
C水從泄洪口沖出時，機械能很大
D泄洪口越高，水沖出越遠
6 2008年5月12 13在四川省汶川縣發(fā)生了里氏8.0
級特大地震。在眾志成城、舉國抗震救災的日子里
，為了盡快讓全國人民了解震中汶川及附近地區(qū)的
災情，及時展開救援行動，在道路完全阻斷、氣候
惡劣且余震不斷的情況下，國務院抗震救災指揮部
果斷組織了多次空降行動，其中15名空降兵將生死置之度外，乘坐大型軍用運輸機在茂縣上空5000m處實施了空降，創(chuàng)造了世界空降史上“生死一跳”的奇跡(如圖)。關于此次空降，下列說法正確的是( )
A空降兵的著陸點定在他跳離機艙時的位置的正下方
B空降兵著陸時的動能一定小于他跳離機艙時的重力勢能
C空降兵著陸時的動能一定等于他跳離機艙時的重力勢能
D空降兵著陸時的動能一定大于他跳離機艙時的重力勢能
7 如圖所示是一種在陽光下能不斷搖擺的塑料小花。花盆
表面的太陽能電板在光照下，產生電流，驅動電動機，
使小花左右擺動。下列有關該小花擺動過程中能量轉化
的描述，正確的是( )
A葉片將光能轉化為化學能
B電動機將機械能轉化為電能
C太陽能電板將太陽能轉化為電能
D小花將動能轉化為化學能
8 第十一屆全國運動會2009年10月28日在山東濟南隆重謝幕。10月16日至28日，l2天的時間，充滿著喜悅、遺憾、歡笑、淚水……全運會給大家留下了許多難忘的瞬間。
(1)李延熙在男子三級跳遠比賽中以17.59米的成績打破了塵封28年的全國紀錄。三級跳遠要助跑是為了增大 (填“動能”或“慣性”)。
(2)劉子歌以2分01.81秒的200米蝶泳成績創(chuàng)造了新的世界紀錄。蝶泳時雙手同時向后劃水，人卻向前運動，其中的科學知識是： 。
9 2007年12月4日，跳傘愛好者彭剛納爾從亞洲第一高樓——
“臺北101大樓”樓頂跳下，從A處到B處的過程中下落速度越
來越快，從B處到C處由于打開降落傘而勻速下降，則( )
A AB過程動能變小，BC過程動能不變
B AB過程動能變小，BC過程動能變小
C AB過程動能變大，BC過程動能變小
D AB過程動能變大，BC過程動能不變
10 現(xiàn)在的南極大陸常年冰天雪地，寸草不生。南極有豐富的淡水資源，主要的存在形式是
。科學家在南極科考中發(fā)現(xiàn)，南極大陸的地下埋藏著豐富的煤炭。我
們知道煤炭是由古代的植物埋藏在地下，在千百萬年的時間里經(jīng)過復雜的變化生成的。
對南極大陸地下煤炭的來源，你認為最合理的解釋是 (填序號)。
①南極大陸在千百萬年前有耐寒植物生長
②千百萬年前的南極大陸的溫度適合植物生長
③南極大陸在數(shù)億年前在中低緯度地區(qū)，有茂盛的植物生長，后漂移到現(xiàn)在的位置
11 由世界自然基金會發(fā)起的“地球一小時”活動，旨在節(jié)約能源，抵御全球變暖。今年的3月28日晚8：30～9：30，有包括中國在內的88個國家參加這一活動。我市某縣的初三同學小紅的一家人，也在這天參加了這項活動，當天晚上8：30～9：30，關掉了家里常亮的燈(學習用的一盞臺燈，功率為40W，客廳的兩盞燈，功率共為80W)。在這次活動中，小紅一家節(jié)約的電能是 kW·h。我市在校的初三學生數(shù)約為25000人，如果每個同學的家庭(平均每戶常亮的燈的總功率為l20W)都來參加這次活動，能節(jié)約的煤是 kg(1 kg煤能發(fā)3kW·h的電)。
※沖擊高分※
1 如圖所示為運動員投擲鉛球的過程示意圖。下列有關說法中錯誤的是( )
A在a到b的過程中，運動員對鉛球沒有做功
B在a到b的過程中，運動員對鉛球做了功
C在c到d的過程中，鉛球重力對鉛球做了功
D在c到d的過程中，運動員對鉛球沒有做功
2 風能是我國未來開發(fā)、利用的重要能源之一。
(1)我省規(guī)模最大的衢山島風力發(fā)電場，年平均發(fā)電
量可達9×107 kW·h，相當于完全燃燒 kg的
標準煤所釋放的能量(標準煤的熱值為3.0 x107 J／kg，1kW·h=3.6×106J)。
(2)在建造過程中，吊車要將一臺3.0×104 kg的風機吊上塔筒，如圖所示。若不計摩擦和動滑輪重，鋼繩受到的拉力為 N(g取10N／kg)。
3 開發(fā)利用核能是解決能源危機的方法之一，如核裂變已應用于核電站發(fā)電。核能產生的另一條途徑是：在超高溫下，使質量較小的原子核結合成質量較大的新核，同時釋放出巨大的能量，這一過程稱為 。該途徑產生的核能是否可以用來發(fā)電，還處于實驗階段，其中的一種實驗需要強大的磁場，而天然磁體無法滿足實驗要求，科學家嘗試利用 周圍存在的磁場來達到目的。
4 太陽能路燈的燈桿頂端是太陽能電池板，它能將太陽能轉化為電能，并向燈桿下方的蓄電池充電，將電能轉化為 能儲存起來，供夜晚路燈照明。若在一定時問內，太陽光輻射到該太陽能電池板的能量為2.7×107J，這與完全燃燒 kg的煤放出的熱量相當；這些能量經(jīng)轉化后，可供功率為35W的路燈工作60h，那么該太陽能路燈的能量轉化效率是 ％(煤的熱值為3.0×107 J／kg)。
5 閱讀短文，回答問題：
當你在游樂場乘過山車奔馳之際，你是否會
想到：過山車為什么不需要引擎來推動就能“翻山
越嶺”呢
過山車在開始旅行時是靠一個機械裝置推上最高點的，但在第一次下行后，就再沒有任何裝置為它提供動力了，從這時起帶動它沿軌道行駛的唯一“發(fā)動機”就是重力勢能。過山車的重力勢能在處于最高點時達到最大值，當它開始下行時，它的勢能不斷減小，動能不斷增大。由于摩擦，損耗了少量的機械能，所以隨后的“小山丘”設計得比開始時的“小山丘”低(如圖所示)。像所有列車一樣，過山車也安裝了機械制動裝置，使它在結束行程或在緊急情況下能夠準確地停下來。
(1)過山車通過A點向上運動的過程中，動能 (填“變大”、“變小”或“不變”)。
(2)后面的“小山丘”設計得比開始時的“小山丘”低，是由于過山車在運動過程中，將部分機械能轉化成了 。
(3)過山車旅行過程中，遇到緊急情況能夠準確停下來，是由于 。
(4)過山車第一次下行后，是利用 作為“發(fā)動機”的；在生產與生活中，與過山車利用了相同“發(fā)動機”的有 (舉一例即可)。
6 如圖所示，一根不可伸長的細繩一端固定在O點，另
一端系一小球，O點的正下方固定有一枚釘子P。位
置1在O點的正下方，位置3與A點等高，位置5
是A點與1之間的某點，位置2是l與3之間的某點
，位置4是高于3的某點。不考慮空氣阻力，小球從
A點靜止釋放( )
A第一次過位置1后最高能到達位置2
B第一次過位置1后最高能到達位置4
C第二次過位置l后最高能到達位置5
D第二次過位置1后最高能到達位置A
7 小敏、小穎和小青在玩蕩秋千時，感到秋千往返擺動的時間有規(guī)律。于是對“哪些因素決定秋千往返擺動的時間”提出了下列猜想：小敏猜想：可能由秋千的繩長決定；小穎猜想：可能由人與秋千坐墊的總質量決定；小青猜想：可能由秋千擺動幅度(擺動中人離開中心的最大距離)決定。于是進行了如圖實驗，一細繩的一端拴一小球，一端固定，讓小球自由往返擺動，并記錄數(shù)據(jù)如表。
實驗序號 小球到固定點距離l(擺長)／米 小球質量／克 擺動幅度／米 小球往返擺動20次的時間／秒 小球往返擺動一次的時間／秒
1 0.7 20 0.05 33.2 1.7
2 1.0 20 0.08 39.7 2.0
3 1.0 30 0.05 39.7 2.0
4 1.0 30 0.08 39.7 2.0
5 1.3 20 0.05 45.3 2.3
請回答下列問題：
(1)要完成上述實驗，除如圖所示的器材外。還必
須的實驗器材是：
。
(2)從本次實驗可以得到的結論是：小球往返擺動
一次的時間由 決定。
(3)實驗發(fā)現(xiàn)，小球只能擺動一段時間。你認為造
成小球停下來的原因可能是 。
(4)擺鐘是利用本實驗的原理制成的。某一擺鐘變慢了，要調準它，應將擺鐘的擺長調
(填“長”或“短”)。
答案
提分練習
慣性 動(機械)
跟蹤練習
(1)二 無關 (2)< (3)不可靠，實驗時未控制兩個小球的質量相同
專項集訓
能力提升
1 B 2 D 3 D 4 C 5 D 6 B 7 C
8 (1)動能 (2)力的作用是相互的
9 D 10冰川 ③
11 0.12 1 000
沖擊高分
1 A 2(1)1.08 ×107 (2)1.5 ×105 3核聚變 地球 4化學 0.9 28
5 (1)變小 (2)內能 (3)安裝了機械制動裝置 (4)重力勢能 略
6 D 7(1)天平、刻度尺、秒表 (2)小球到固定點的距離 (3)受到空氣阻力(不唯一) (4)短
21世紀教育網(wǎng) www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
21世紀教育網(wǎng) www.21cnjy.com 精品資料·第 10 頁 （共 10 頁） 版權所有@21世紀教育網(wǎng)

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