資源簡介

10883900105791003.2 機械能
游樂園中的過山車從高處滑下時, 如圖3-9所示，它的運動速度不斷增大， 然后它又沖上另一個斜坡，速度就減小下來。過山車運動的速度為什么會發生這樣的變化？
一、動能
1、動能：物體由于運動而具有的能量。一切運動的物體都具有動能，如飛翔的小鳥、行走的人、行駛的汽車、擲出的鉛球、流動的水等物體，都具有動能。
【活動一】探究動能大小的影響因素
（1）如圖3-11所示，放在斜面上某一高度處的小鋼球A滾下時，撞擊水平面上的木塊B，并將木塊B推出一段距離。木塊B被推出的距離越遠，說明小鋼球A的動能越大。
（2）讓同一個小鋼球從斜面上不同的高度處分別由靜止開始沿斜面滾下，比較木塊被小鋼球推出的距離大小。
（3）讓不同質量的小鋼球從斜面上相同的高度處分別由靜止開始沿斜面滾下，比較木塊被小鋼球推出的距離大小。
結論：質量相同的物體，運動的速度越大，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。
2、影響動能大小的因素：動能的大小與物體的質量和運動速度有關。在質量相同時，物體的運動速度越大，它具有的動能越大。②在運動速度相同時，物體的質量越大，它具有的動能越大。
二、勢能
1、勢能的分類：勢能可分為重力勢能和彈性勢能。
2、重力勢能
（1）定義：物體由于被舉高而具有的能量叫做重力勢能。判斷一個物體是否具有重力勢能，關鍵看此物體相對某一個平面有沒有被舉高，即相對此平面有沒有一定的高度。若有，則物體具有重力勢能；若沒有，則物體不具有重力勢能。
（2）影響重力勢能大小的因素：重力勢能的大小與物體的質量和被舉高的高度有關。物體的質量越大，被舉得越高，其具有的重力勢能就越大。
【活動二】探究重力勢能大小影響因素
（1）在一個鋁盤中放入約2厘米厚的細沙。
（2）取大小不同的金屬小球。
（3）將一根米尺豎直立在細沙上，把金屬小球拿到某一高度自由釋放，如圖3-13所示, 記錄這一高度。
（4）把金屬小球從沙中拿出，觀察被金屬小球所撞出的沙坑深度和大小，并將結果記錄下來。

（5）抹平盤中的沙，從不同的高度自由釋放同一個金屬小球，觀察被金屬小球所撞出的沙坑深度和大小，并將結果記錄下來。
（6）抹平盤中的沙，從相同的高度自由釋放不同質量的金屬小球，觀察被金屬小球所撞出的沙坑深度和大小，并將結果記錄下來。
（7）比較觀察結果，被金屬小球所撞出的沙坑深度和大小跟金屬小球的質量和下落的高度有什么關系？
大量事實表明：物體的質量越大，被舉得越高，具有的重力勢能就越大。
3、彈性勢能
（1）定義：物體由于發生彈性形變而具有的能量叫做彈性勢能。判斷一個物體是否具有彈性勢能關鍵是看此物體是否發生了彈性形變，若物體發生了彈性形變，則物體具有彈性勢能。如拉長的彈簧、壓扁的皮球、機械手表等物體都具有彈性勢能。
（2）影響彈性勢能大小的因素：彈性勢能的大小與物體形變的大小有關。物體的彈性形變越大，它具有的彈性勢能就越大。
三、動能和勢能的轉化
1、機械能：動能和勢能之和。
【活動三】
（1）如圖3-16所示，用細繩把擺錘懸掛起來，將擺錘拉到某一高度后釋放。在擺錘向下動的過程中，重力勢能如何變化？動能如何變化？在擺錘擺過中點向上擺動的過程中，重力勢能如何變化？動能如何變化？ （2）如圖3-17所示，把一個滾擺懸掛起來。用手捻動滾擺，使懸線纏在軸上，將滾擺升高到最高點，然后放手。在滾擺下降的過程中， 重力勢能如何變化？動能如何變化？當滾擺上升的過程中，重力勢能如何變化？動能如何變化？
（3）如圖3-18所示，把金屬小球放在A處，然后讓它沿軌道滾下，觀察小球的滾動過程。小球在A、B、C、D各點具有什么形式的能量？小球在滾動過程中能量如何轉化？
實驗表明：物體的動能和重力勢能可以相互轉化。如果只有動能和勢能的相互轉化，機械能的總量就保持不變，或者說，機械能守恒。
2、動能和勢能的相互轉化的應用
（1）撐桿跳高運動員在 起跳前進行一段助跑，獲得大量的動能。起跳后，他的身體不斷上升，撐桿劇烈彎曲，動能轉化為運動員的重力勢能和撐桿的彈性勢能。當上升到一定高度時，動能減小到最小值。此后，彈性勢能不斷釋放，促使運動員不斷上升，同時重力勢能不斷增加，如圖3-19所示。當運動員越過橫 桿下落的過程中，他的重力勢能又被轉化為動能。
（2）水力發電站，被大壩攔住的上游水積蓄了大量的勢能。當這些水通過壩中的水管向低處流動時，勢能轉化為動能。而流動的水沖擊水輪機的葉輪，又將動能傳遞給水輪機，進而帶動發電機發電，再轉化為電能，如圖3-20所示。
思考與討論：如圖為人造衛星沿橢圓軌道繞地球運動的示意圖。衛星離地球中心最近的點叫做近地點，離地球中心最遠的點叫做遠地點。衛星在近地點的速度較大，在遠地點的速度較小，那么，衛星從近地點運動到遠地點的過程中，它的動能和勢能如何變化？
【例1】如圖所示是把小球放在相同的斜面上自由滾下，撞擊靜止在水平面上的木塊進行的實驗。能說明物體的動能與物體的速度有關的是（ C ）
A. 甲、丙 B. 乙、丙 C. 甲、乙 D. 甲、乙、丙
1、甲圖是探究“阻力對物體運動的影響”的實驗裝置；乙圖是探究“物體的動能與質量關系”的實驗裝置，兩個實驗都要控制物體從同一高度自由下滑，這是為了保證物體到達水平面開始端的__________ 相同，在下滑的過程中物體的動能將 ______ （選填“增大”、“減小”或“不變”）。
【答案】初速度；增大
【例2】關于重力勢能的下列說法中正確的是（　D　）
A．重力勢能的大小只由重物本身決定 B．重力勢能恒大于零
C．在地面上的物體，它具有的重力勢能一定等于零 D．重力勢能實際上是物體和地球所共有的
1、如圖所示是運動員拉開弓箭的情景，這個過程中（ C ）
A. 弓弦上的箭，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. 拉得越彎，弓弦上的箭的彈性勢能越大
【例3】西昌衛星發射中心用“長征三號甲”運載火箭，成功將北斗八號導航衛星發射到預定橢圓軌道，該橢圓軌道近地點約200千米，遠地點約3599千米，如圖是北斗八號導航衛星的軌道示意圖。已知該衛星沿橢圓軌道繞地球運行的過程中機械能守恒，則關于該衛星從遠地點向近地點運行過程中勢能、動能、速度的變化是（ 　B ）
A．勢能增加、動能減小、速度減小 B．勢能減小、動能增加、速度增加
C．勢能減小、動能增加、速度不變 D．勢能不變、動能不變、速度不變
1、2019年5月17日時48分，我國在西昌衛星發射中心用長征三號丙運載火，成功發射第45顆北斗導航衛星，如圖1所示是北斗衛星在隨火箭加速上升的情景。人造地球衛星沿橢圓軌道繞地球運行時，離地球最近的一點叫近地點，最遠的一點叫遠地點，如圖2所示。下列說法正確的是（　C　）
A．如圖1北斗衛星上升過程中，重力勢能變大，動能變小
B．如圖2人造地球衛星運行中，重力勢能變大，動能變大
C．如圖2人造地球衛星運行中，從近地點向遠地點運動時，速度減小
D．如圖1、2中衛星的機械能都不變

1、如圖所示，將雞蛋下的硬紙片用手指突然彈出，下列描述錯誤的是（ D ）
A. 雞蛋下落過程中重力勢能轉化為動能 B. 紙片飛出說明力可以改變物體的運動狀態
C. 彈紙片時手指感到疼說明力的作用是相互的 D. 雞蛋受到慣性作用落人杯中。
2、如圖所示是雜技演員演出時的過程示意圖。男演員從甲處用力向上起跳，落下后踩在蹺蹺板的a端，能把站在b端的女演員彈上乙處。由于存在阻力，故（ C ）
A．男演員的質量必須要大于女演員的質量
B．甲處男演員的勢能一定要大于乙處女演員的勢能
C．男演員離開跳臺時的機械能一定大于乙處女演員的勢能
D．女演員彈起時的動能與她站在乙處時的機械能相等
3、在探究“物體動能的大小與哪些因素有關”的實驗中，讓不同質量的鐵球從斜面的同一高度由靜止釋放，撞擊同一木塊，比較木塊運動的遠近，如圖所示。下列說法中正確的是（ B ）
A. 鐵球從斜面上滾下來的過程中動能一直減小
B. 這樣做的目的是探究物體的動能大小與質量的關系
C. 這樣做的目的是探究物體的動能大小與高度的關系
D. 這樣做的目的是探究物體的動能大小與速度的關系
4、在電影《斯巴達三百勇士》中，波 斯軍隊用投石車投出巨石來攻擊斯巴達克城的城墻，在巨石被投出到擊中城墻的過程中，下列說法正確的是（ D ）
A. 巨石在最高點時動能最大
B. 巨石在最高點時重力勢能最小
C. 巨石的動能先增大后減小
D. 巨石的重力勢能先增大后減小
5、2018年5月5日，中國國產航母完成首次艦載機直升機起降，直升機減速下降靠近航母甲板的過程中（　B　）
A. 慣性變大 B. 動能變小 C. 重力勢能不變 D. 機械能不變
6、2018年5月21日凌晨，我國成功利用長征四號丙運載火箭將“鵲橋”號中繼衛星發射升空，邁出了人類航天器月背登陸第一步！下列有關說法正確的是（　A　）
A. 火箭點火升空過程中，內能轉化為機械能
B. 火箭點火升空過程中，火箭的慣性消失
C. 火箭加速上升過程中，重力勢能轉化為動能
D. 火箭加速上升過程中，只受到重力和空氣阻力
7、揚州城區的高層建筑越來越多，但高空拋物卻存在巨大的安全隱患，因為高處的物體具有較大的（　B　）
A．彈性勢能 B．重力勢能 C．體積 D．阻力
8、如圖所示，甲、乙兩個質量不同的小球從相同高度靜止釋放，假球下落過程中經過P、Q兩點，忽略空氣阻力，下列說法正確的是（ B ）
A. 著地瞬間，兩球的動能相等 B. 甲球在P點和Q點的機械能相等
C. 釋放瞬間，兩球的重力勢能相等 D. 從釋放到著地，兩球所受重力相等
9、如圖所示，一彈簧的左端固定，右端連接一個小球，把它們套在光滑的水平桿上。α點是壓縮彈簧后小球靜止釋放的位置，b點是彈簧原長時小球的位置，c點是小球到達最右端的位置。則小球從a點運動到c點的過程中，下列說法正確的是（ C ）
A. 小球在a點，彈簧的彈性勢能最小
B. 小球在b點，小球的速度最小
C. 從a點到b點，小球的動能逐漸增大
D. 從b點到c點，彈簧的彈性勢能逐漸減小
10、圖2所示是一個左右對稱的凹形槽，將小球從A點由靜止釋放，若小球由A點到B點運動過程中克服摩擦力做的功用W表示，忽略空氣阻力，則下列說法正確的是（　A　）
A. 小球從A點運動到B點的過程中，勢能的減少量與動能的增加量之差等于W
B. 小球能夠從A點運動到D點
C. 小球從A點運動到B點的過程中，勢能的減少量等于動能的增加量
D. 小球從A點運動到C點的過程中，機械能的減少量等于動能的增加量
11、相關資料表明，大部分重大交通事故是因為汽車超載超速造成的。興趣小組決定對超載超速問題進行一次模擬探究，經討論后認為，可以用小球作為理想模型，代替汽車作為研究對象，如圖，將小球從高度為h的同一斜面上由靜止開始滾下，推動同一小木塊向前移動一段距離s后停下。完成甲、乙、丙三次實驗，其中h1＝h3＞h2，mA＝mB＜mC
（1）把小球放在同一高度由靜止開始沿斜面滾下是為了控制　 　相同。
（2）實驗中超載超速帶來的危害程度用　 　表示；
（3）研究超載帶來的危害時，選擇甲、乙、丙三次實驗中的　 　進行比較；
（4）為比較超載超速帶來的危害程度，興趣小組利用上述器材進行定量研究。得到數據如下表：
小球
質量/克
高度/厘米
木塊滑動距離/厘米
A
10
5
10
B
20
5
18
C
30
5
29
D
10
10
38
E
10
15
86
請根據上表數據分析，貨車超載20%與超速20%兩者相比，潛在危害較大的是　 　。
【答案】（1）速度；（2）小木塊移動的距離；（3）甲、丙；（4）超速20%。
12、小明利用如圖所示實驗裝置做“探究物體動能跟哪些因素有關”的實驗。
（1）該實驗中物體的動能是指　 　的動能。小明通過觀察　 　被推動的距離來判斷物體動能的大小（均選填“小車”或“木塊”）
（2）實驗中將同一小車從不同高度處自由滑下，發現小車從較高處滑下時，木塊被推動的距離更遠，由此可得出結論：當質量一定時，　 　越大，物體的動能就越大
（3）小紅認為去掉木塊，利用粗糙且足夠長的木板，比較小車在木板上運動的距離也能比較小車動能的大小，即小車運動距離越遠，說明小車的動能越大。于是小紅通過在小車上加砝碼來改變質量（如圖乙），得出速度一定時，質量越大，物體的動能越小，該結論是　 　（選填“正確”或“錯誤”）的，理由是
　 　。
（4）小麗在探究“動能大小與質量的關系”時，對實驗裝置進行改進（如圖丙），用質量不同的鐵球將彈簧壓縮相同程度靜止釋放（不計鐵球與木板間的摩擦），撞擊同一木塊。該實驗方案　 　（選填“可行”或“不可行”）按此方案操作，會看到木塊移動的距離　 　（選填“相同”或“不相同”）。
【答案】（1）小車；木塊；（2）速度；（3）錯誤；小車（在木板上）所受摩擦力不同；（4）不可行；相同。

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