資源簡介

浙江版 九年級上冊科學學案
第七講 能量及其形式、機械能
3-1能量及其形式
1認識能量
物體能夠對外做功，就說它具有能量。能量也簡稱能。
一個物體能夠做的功越多，表示這個物體的能量越大。
2能量的形式
自然界中任何物體都具有能量，能量是以多種形式存在的，根據能量的特點大致可以分為機械能、電磁能、內能、化學能、光能、核能、聲能等。
3-2機械能
1動能
定義：物體由于運動而具有的能量叫動能。
決定其大小的因素：物體的速度越大、質量越大，動能就越大。
2勢能
重力勢能
定義：物體由于被舉高而具有的能量叫重力勢能。
決定其大小的因素：物體質量越大、位置越高，重力勢能就越大。
彈性勢能
定義：物體由于發生彈性形變而具有的能量叫彈性勢能。
決定其大小的因素：對于同一物體，彈性形變越大，彈性勢能就越大。
3動能和勢能的轉化
機械能：動能和勢能（重力勢能、彈性勢能）統稱為機械能。
機械能的轉化
動能和勢能可以相互轉化。
機械能也可以轉化為其他形式的能量。
機械能守恒：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
練習題
1.2019年1月11日，我國西昌衛星發射中心用長征三號乙運載火箭成功將“中星2D”衛星發射升空，衛星進入預定軌道。“中星2D”衛星是我國最新研制的通信廣播衛星，可為全國廣播電臺、電視臺、無線發射臺和有線電視網等機構提供廣播電視及寬帶多媒體等傳輸任務。下列說法正確的是(??? )
A.?? 中星2D衛星環繞著地球運動時受平衡力的作用
B.?中星2D衛星太陽能電池板能將太陽能轉化為電能
C.?中星2D衛星在遠地點的動能大于近地點的動能
D.?中星2D衛星從近地點向遠地點運動質量逐漸變小
2.如圖將一小球置于一彈簧的上方，放手后，小球向下運動，到達A位置小球剛好與彈簧接觸，到達B位置小球的速度變為零。則對于此過程的分析，下列說法錯誤的是（??? ）

A.?從A到B位置過程，小球的部分機械能轉化為彈簧的彈性勢能
B.?從A到B位置過程，小球受到彈力一直變大
C.?從A到B位置過程，小球的速度一直在變小，到B位置為零
D.?從A到B位置過程，小球開始時受到的彈力小于重力，后來受到的彈力大于重力
最大；如果合力的方向與運動方向相反，那么物體做減速運動。
3.如圖是小明設計的探究機械能轉化的實驗裝置，將一彈簧下端固定于帶槽的斜面底端，彈簧上端處于斜面A點處；將一小球從斜面頂端釋放，小球經過斜面A點后壓縮彈簧，在斜面C點停止：；然后在彈力的作用下小球再向上運動到斜面的D點，接著再向下運動；如此往復幾次后小球在斜面的B點靜止，那么小球第一次下降經過斜面動能最大的位置是(??? )

A.?A點??????????????????????????????????????B.?B點??????????????????????????????????????C.?C點??????????????????????????????????????D.?D點
4.彈跳桿運動是一項廣受歡迎的運動。其結構如圖甲所示。圖乙是小金玩彈跳桿時由最低位置上升到最高位置的過程，其中b是彈簧處在原長的狀態，針對此過程分析正確的是（??? ）

A.?a→b，小金的機械能不斷增加，在b時動能最大
B.?b→c，彈簧的彈性勢能轉化為小金的重力勢能
C.?在a狀態時彈簧的彈性勢能最大，人的動能最小彈簧
D.?在c狀態時小金受力平衡，故速度為零
5.如圖所示，粗糙的弧形軌道豎直固定于水平面，一小球由A點以度v沿軌道滾下，依次經過等高的B點和C點。下列關于小球滾動過程的分析正確的是(??? )

A.?小球在B點的動能大于C點動能
B.?小球在B點的機械能等于C點的機械能
C.?小球不可能到達D點，因為軌道是粗糙的
D.?小球從A點到B點的過程中，減少的重力勢能都轉化為球的動能
6.如圖所示，粗糙的弧形軌道豎直固定于水平面上，一小球由A點以速度v沿軌道滾下，經另一側等高點B后到達最高點C。下列關于小球滾動過程的分析正確的是（ ???）

A.?整個過程只有重力對小球做功
B.?小球在A，B兩點具有的動能相同
C.?小球在A，B，C三點的速度大小關系是VA>VB>VC
D.?小球在A點具有的機械能等于它在C點具有的重力勢能
7.下圖是同學們在科學課上利用易拉罐所做的幾個實驗。請分析回答：

（1）如圖甲是一個由易拉罐做的“魔罐”，如圖所示橡皮筋穿過罐身，外面連到吸管。旋轉吸管，將罐放在桌面上，它就會運動起來。這是因為罐中橡皮筋積蓄的________轉化為動能。
（2）如圖乙讓易拉罐從斜面上不同高度靜止滾下，碰到同一木塊上。此實驗的目的是研究動能的大小與________的關系。
8.小明在參觀科技館時，發現一個有趣的器材，如圖甲所示，當把錐體放在斜面底部時，發現錐體開始自己往上“爬”。該裝置可簡化成乙圖，則錐體“爬坡”過程中，重力勢能________。(選填“一直增加”“一直減小”或“一直不變”)

9.如圖是皮球落地后彈跳過程中，每隔相等時間曝光一次所拍攝的照片。A、B是同一高度的兩點，則A點的動能________B點的動能(選填“大于”“小于”或“等于”)；此過程中皮球的機械能________(選填“增大”“減小”或“不變”)

10.為了解火箭升空過程中的相關運動狀況，興趣小組制作了一模型火箭，重為8牛（不包含燃料），發射后獲取模型火箭的飛行高度與時間的關系，如圖所示：
（1）模型火箭燃料耗盡后仍能向上飛行一段距離，這是因為模型火箭具有________。

（2）圖中標注的A，B，C三個位置中，模型火箭的重力勢能最小的是________?。
（3）模型火箭從最高點B下落到地面，重力做功的功率是________瓦。
11.? 2015年6月6日，在湖北武漢矩形的亞洲田徑錦標賽中，中國選手李玲在女子撐桿跳決賽中以4.66m的成績打破亞洲記錄。請結合撐桿跳的過程示意圖（如圖），回答下列問題。

（1）在助跑階段，李玲受到地面對她的靜摩擦力而前進，這個力的方向與她前進的方向________（選填“相同”或“相反”）；助跑的目的是為了在起跳前獲得較大的________；
（2）撐桿起跳時，由于________，李玲繼續前沖，從開始起跳到碳纖維輕質撐桿（不考慮其質量）達到最大彈性形變的過程中，發生了怎樣的能量轉化？________
12.如下圖，擺球從A點向下擺動，可以在A到B之間自由擺動，如果將擺球換成盛沙的漏斗下邊放一木板，讓漏斗擺動起來，同時其中細沙勻速流出且不計阻力，如下右圖所示經歷一段時間后，觀察木板上沙子的堆積情況。請回答：

（1）則沙堆的剖面應是上右圖中的________；
（2）請將你的選擇做合理的解釋。
答案解析：
1.【解答】A.中星2D在橢圓軌道上運動，因為沒有勻速直線運動，所以它不受平衡力，故A錯誤；
B.中星2D衛星太陽能電池板能將太陽能轉化為電能，故B正確；
C. 中星2D衛星在遠地點時，高度最大，重力勢能最大，此時的動能最小?，故C錯誤；
D.質量是物質本身的一種屬性，不隨形狀、狀態、位置和溫度的變化而變化，故D錯誤。
故選B。
2.【解答】當小球到達點B的時候，小球的速度為零，那么它的動能為零；而高度不為零，所以它的重力勢能不為零，也就是在B點時它的機械能不為零，因此小球的部分機械能轉化為彈簧的彈性勢能，故A正確不合題意；
從A到B的過程中，彈簧的形變程度不斷增大，所以小球受到的彈力一直變大，故B正確不合題意；
在從A到B的過程中，開始一段時間內，彈力小于重力，合力向下，與運動方向相同，因此做加速運動；后來彈力大于重力，合力向上，因此又做減速運動，故C錯誤符合題意，D正確不合題意。
故選C。
3.【解答】小球從斜面上滾下，在OA段，它在沿斜面方向所受合力向下，不斷做加速運動；在AB段，小球受到沿斜面向上的彈力，但是此時彈力小于向下的力，合力仍然向下，小球繼續做加速運動。當到達B點時，彈簧的彈力等于向下的力，此時合力為0，加速停止，即此時速度最大動能最大。BC段，彈力大于向下的力，合力向上，小球做減速運動。
因此小球第一次下降經過斜面動能最大的位置是B。
故選B。
4.【解答】A.a→b的過程中，開始時，彈力大于重力，合力向上，與運動方向相同，所以小金做加速運動；到達b之前，當彈簧的彈力等于人的重力時，合力為0，此時加速停止，即小金的速度最大，動能最大；從此點到b點的過程中，彈力小于重力，合力向下，與運動方向相反，小金做減速運動，動能減小，故A錯誤；
B.b→c的過程中，彈簧已經恢復原長沒有發生形變，因此不具有彈性勢能，肯定不是彈性勢能轉化為小金的重力勢能，故B錯誤；
C.在a狀態時，彈簧被壓縮的程度最大，具有最大的彈性勢能；此時人的速度為0，動能最小，故C正確；
D.在c狀態時，小金只受重力作用，合力不為0，所以受力不平衡，故D錯誤。
故選C。
5.【解答】由于軌道是粗糙的，所以小球在運動過程中機械能肯定會有損失。因為C點在B點后面，所以B點的機械能損耗更大，即B點的機械能大于C點，故B錯誤；
B和C的高度相同，因此小球在兩點時重力勢能相同；根據機械能=動能+重力勢能可知，B點的動能肯定大于C點，故A正確；
小球在D點的機械能=A點時的動能+A點時的重力勢能-AD之間損耗的機械能，如果A點時的動能大于AD之間損耗的機械能，那么D點的機械能將大于A點的重力勢能，也就是大于D點的重力勢能，那么小球是可能達到并超過D點的，故C錯誤；
小球從A點到B點的過程中，減少的重力勢能轉化為小球的動能和克服摩擦產生的內能，故D錯誤。
故選A。
6.【解答】A.整個過程中重力和摩擦力都對小球做功，故A錯誤；
B.因為要克服摩擦做功，所以時間越靠后，機械能的損失越大，因此B點的機械能小于A點；因為A、B等高，所以兩點的重力勢能相同；根據機械能=動能+重力勢能可知，B點的動能小于A點，故B錯誤；
C.C點為最高點，此時小球的動能為0，因此動能的大小順序為：A>B>C，則速度的大小順序依次為：vA>vB>vC ， 故C正確；
D.小球在A點的機械能大于在C點的機械能，故D錯誤。
故選C。
7.【解答】（1）如圖甲是一個由易拉罐做的“魔罐”，如圖所示橡皮筋穿過罐身，外面連到吸管。旋轉吸管，將罐放在桌面上，它就會運動起來。這是因為罐中橡皮筋積蓄的彈性勢能（勢能）轉化為動能。
（2）如圖乙讓易拉罐從斜面上不同高度靜止滾下，碰到同一木塊上。此實驗的目的是研究動能的大小與速度大小（速度）的關系。
8.【解答】在錐體“爬坡”的過程中，它的重心的高度在不斷減小，因此它的重力勢能在不斷減小，而動能增大，因此能夠向坡上爬。
9.【解答】由于空氣阻力，皮球在不斷的有機械能轉化為內能，
因此此過程中皮球的機械能不斷減小；
因為A點在B點的前面，
所以A點的機械能大于B點的機械能；
A、B兩點高度相等，質量相等，
那么兩點的重力勢能相等；
根據公式動能=機械能-重力勢能可知：
A點的動能大于B點的動能。
10.【解答】（1）模型火箭燃料耗盡后仍能向上飛行一段距離，這是因為模型火箭具有慣性；
（2）圖中標注的A，B，C三個位置中，火箭的質量不變，因為C點的高度最小，所以C點的重力勢能最小；
（3）根據圖像可知，火箭下落的高度h=140m；
火箭下落的時間：t=22s-6s=16s；
那么火箭重力所做的功：W=Gh=8N×140m=1120J；
重力做功的功率為：P=Wt=1120J16s=70W。
11.【解答】（1） 在助跑階段，李玲的雙腳向后蹬地，有向后運動的趨勢，因此地面給她的靜摩擦力方向向前，與她前進的方向相同。 助跑的目的是為了在起跳前獲得較大動能；
（2）撐桿起跳時，由于慣性，李玲繼續前沖；從開始起跳到碳纖維輕質撐桿達到最大彈性形變的過程中， 人的動能轉化為人的重力勢能及撐桿的彈性勢能 。
12.【解答】（1） 沙堆的剖面應是上右圖中的乙圖；
（2）漏斗從A到B再到C的過程中，機械能保持不變；它的高度先減小后增大，那么它的重力勢能先減小后增大，而它的動能則先變大后減小，即重力勢能轉換為動能，動能再轉化為重力勢能；速度越大的位置，運動時間越短，沙子露出的就越少，因此沙子應該是先變少后變多，故選乙。

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