《中考物理总复习》第15课时 动能　势能　机械能及其转化

1、第 15 课时动能 势能 机械能及其转化第八单元 功和能 简单机械项目动能势能重力势能弹性势能区别定义物体由于 而具有的能叫动能 物体由于受到并处在 时所具有的能叫重力势能 物体由于发生 _形变而具有的能叫弹性势能影响因素和 运动 和被 举高的 材料和弹性形变程度联系动能和势能在一定条件下可以相互转化教材梳理 夯实基础考点一动能和势能运动重力一定高度重难探究 逐个击破弹性质量速度质量高度实验过程如图甲、乙所示,让体积相同的钢球和木球从同一高度滚下,目的是使两球到达水平面时的相同,是为了探究动能与物体的关系; 如图乙、丙所示,让质量相同的两木球从不同高度滚下,是为了探究动能与物体的关系; 通过观

2、察来反映物体动能的大小。 若水平面光滑,此实验还能不能成功? 教材梳理 夯实基础考点二探究:物体的动能跟哪些因素有关质量速度速度重难探究 逐个击破木块被撞后移动的距离(见实验突破一)不能实验结论 图甲、乙说明:相同的物体,质量越大,它的动能; 图乙、丙说明:相同的物体,运动速度越大,它的动能 教材梳理 夯实基础越大速度质量重难探究 逐个击破越大续表探究方法控制变量法、转换法设计实验利用物体落向沙地,砸出沙坑,比较砸出的沙坑深度;利用物体将木桩打入地里,比较木桩被打入地里的深度实验过程控制物体质量相等,使物体从不同高度处下落,探究重力势能与物体高度的关系;控制物体所处高度相同,改变物体的质量,探

3、究重力势能与物体质量的关系教材梳理 夯实基础考点三探究:重力势能的大小与什么因素有关重难探究 逐个击破(见实验突破二)得出结论物体的重力势能与物体的和有关。物体质量相等,高度越高,重力势能 ; 物体所处高度相同,质量越大,重力势能_教材梳理 夯实基础质量重难探究 逐个击破高度越大越大续表概念动能、重力势能和弹性势能统称为 巧析机械能转化过程(不计能量损失、物体质量不变)机械能守恒定律:如果只有动能和势能的相互转化,机械能的总和保持(忽略摩擦和空气阻力) 教材梳理 夯实基础考点四机械能及其转化机械能重难探究 逐个击破不变常见能量转化举例滚摆上升:能转化为能; 下降:能转化为能 单摆左中间:能转化

4、为能; 中间右:能转化为能 人造地球卫星近地点远地点: 能转化为 能; 远地点近地点: 能转化为 能 近地点时能最大,远地点时 能最大(太空中没有空气,机械能守恒)教材梳理 夯实基础动重难探究 逐个击破重力势重力势动重力势动动重力势动重力势重力势动动重力势续表1.图15-1是人造地球卫星的轨道示意图。卫星在大气层外运行,不受空气阻力,只有动能和势能的转化,因此机械能。卫星在远地点时能最大,从远地点向近地点运动时,它的势能减小、_能增大,速度也就增大。 教材梳理 夯实基础重难探究 逐个击破教材图解图15-1动守恒势2.如图15-2所示,滚摆由最高点释放,旋转着下降到最低点后又上升,每次上升的最大

5、高度逐渐降低。滚摆下降时,重力势能,动能,下降时减少的重力势能(选填“大于”“小于”或“等于”)增加的动能;滚摆上升时,重力势能,动能,上升时减少的动能(选填“大于”“小于”或“等于”)增加的重力势能,因此整个过程中滚摆的机械能 。 教材梳理 夯实基础重难探究 逐个击破图11-2减小增大大于增大减小大于不守恒(或减小)3.如图15-3所示,在一个罐子的盖和底各开两个小洞,将小铁块用细绳绑在橡皮筋的中部穿入罐中,橡皮筋两端穿过小洞用竹签固定,做好后将它从不太陡的斜面滚下,观察到的现象是,产生此现象的原因是 。 教材梳理 夯实基础重难探究 逐个击破图15-3罐子从斜面滚下后又返回重力势能与动能和弹

6、性势能相互转化重难探究 逐个击破1.电梯匀速上升过程中,电梯的()a.动能保持不变b.机械能保持不变c.重力势能保持不变d.动能转化为重力势能探究动能、势能及其相互转化教材梳理 夯实基础重难探究 逐个击破教材梳理 夯实基础答案a解析动能大小与质量和速度有关,质量、速度越大,动能越大,重力势能大小与质量和高度有关,质量、高度越大,重力势能越大。电梯匀速上升过程中,质量、速度不变,高度增加,因此动能不变,重力势能增加,故a正确,c错误;机械能是动能和势能之和,因此机械能增加,故b错误;重力势能增加是因为有外力对电梯做功,而不是由动能转化为重力势能,故d错误。重难探究 逐个击破2.飞机在空投救灾物资

7、时保持匀速直线飞行(高度不变),则飞机的动能,重力势能 , 机械能。(均选填“变大”“变小”或“不变”) 教材梳理 夯实基础变小变小变小重难探究 逐个击破3.图15-4是小明参加体育中考中排球垫球项目时的情景,下列判断错误的是()a.排球离开手后上升的过程中机械能逐渐增大b.排球离开手上升时动能转化为重力势能c.排球下落撞击手臂时球的动能转化为弹性势能d.排球下落时重力势能减小 教材梳理 夯实基础图15-4重难探究 逐个击破教材梳理 夯实基础答案a解析排球离开手后上升的过程中,质量不变,速度变小,同时高度升高,所以动能变小,重力势能变大,属于动能转化为重力势能,若不计空气阻力,则机械能没有转化

8、为内能,机械能守恒,但实际上升过程中,排球需要克服空气阻力做功,一部分机械能转化为内能,所以机械能逐渐减小,故a错误,符合题意,b正确,不符合题意。排球下落撞击手臂时球的动能变小,弹性势能变大,动能转化为弹性势能,故c正确,不符合题意。球下落时质量不变,高度变小,所以重力势能减小,故d正确,不符合题意。重难探究 逐个击破4.如图15-5所示是一种游戏,叫蹦极。游戏者将一根有弹性的绳子一端系在身上,另一端固定在高处,从高处跳下。图中a点是弹性绳自然下垂时的位置,c点是游戏者所到达的最低点。对于游戏者由跳台至最低点的过程中,若不计空气阻力,则下列说法正确的是 ()a.游戏者的动能一直在增加b.游戏

9、者减少的重力势能全部转化为动能c.游戏者通过a点之后,绳子具有弹性势能d.游戏者到c点时,他的势能为零 教材梳理 夯实基础图15-5重难探究 逐个击破教材梳理 夯实基础答案c解析在到达a点之前,游戏者的重力势能转化为动能,动能逐渐增大;过a点后游戏者的动能先增加后减小,故整个过程中,动能是先增大后减小,故a错误。从跳台至a点的过程中,减小的重力势能全部转化为动能。设从a点至c点的过程中有一点b,游戏者在b点受到的重力等于其受到的绳子的拉力,故游戏者在该点速度最大,动能最大,所以从a点到b点游戏者减小的重力势能将转化为自身的动能与绳子的弹性势能;从b点到c点,游戏者减小的重力势能和其全部的动能转

10、化成绳子的弹性势能,故b错误。游戏者通过a点后,绳子逐渐被拉长,绳子具有弹性势能,故c正确。游戏者到c点时由于还具有一定的高度,所以他的势能(即重力势能)不为零,故d错误。重难探究 逐个击破5.如图15-6甲所示,小球从竖直放置的弹簧上方一定高度处由静止开始下落,从a处开始接触弹簧,压缩至c处时弹簧最短。从a处至c处的过程中,小球在b处速度最大。小球的速度v和弹簧被压缩的长度l之间的关系如图乙所示。不计空气阻力,则从a处至c处的过程中,下列说法中正确的是 ()a.小球所受重力始终大于弹簧的弹力b.小球的重力势能先减小后增大c.小球减少的机械能转化为弹簧的弹性势能d.小球的动能一直减小教材梳理

11、夯实基础图15-6重难探究 逐个击破教材梳理 夯实基础答案c解析当小球速度开始减小时,重力小于弹力,故a错误;小球高度一直减小,质量不变,因此其重力势能一直减小,故b错误;不计空气阻力,小球减少的机械能用来克服弹簧的弹力做功,转化为弹簧的弹性势能,故c正确;从a处到b处的过程中,小球速度增大,则动能增大,故d错误。【设计和进行实验】1.使小球获得动能的方法:让小球从同一斜槽的某一高度由静止滚下。2.实验方法:转换法:通过木块被撞后移动距离的远近反映物体动能的大小。控制变量法:实验中探究动能与小球质量的关系,必须保持小球到达水平面的速度相同(方法:使小球从同一斜槽的同一高度由静止滚下);探究动能

12、与小球速度的关系,必须保持小球的质量相同。实验突破 素养提升突破一探究物体的动能跟哪些因素有关实验突破 素养提升【数据处理和分析】3.设计实验记录表格(如下表所示),分析可得出:物体的质量和物体运动的速度都影响物体动能的大小,且质量越大、运动速度越大,动能越大。 4.超速、超载问题的判断:超速问题质量不变,超载问题速度不变。次数小球质量m/kg小球下落的高度h/cm木块移动的距离s/cm123实验突破 素养提升【交流、反思与评估】5.小球从开始运动到静止过程中机械能的变化:在斜槽上运动时,机械能减少,重力势能转化为动能和内能;在水平面上运动时,因为受到摩擦阻力,最后静止,机械能转化为内能。6.

13、水平面绝对光滑不能完成实验:木块将一直做匀速直线运动,无法比较木块移动的距离。实验突破 素养提升例1 为了探究物体动能大小与哪些因素有关,同学们设计了如图15-7甲、乙所示实验装置进行实验。(1)若要探究动能大小与速度的关系,应选择图(选填“甲”或“乙”)装置进行实验。木块在水平面上滑动时,受到水平面的摩擦力,克服摩擦力做功的功率。若斜槽光滑,小球从斜槽顶端由静止滚到斜槽底部的过程中,其机械能。(后三空均选填“变大”“不变”或“变小”) 乙不变图15-7变小不变实验突破 素养提升例1 为了探究物体动能大小与哪些因素有关,同学们设计了如图15-7甲、乙所示实验装置进行实验。(2)如果做图乙实验时

14、,木块被撞后滑出木板掉落,为防止因此造成木块损坏,需改进图乙实验,再与图乙实验对比。在不改变木板长度的情况下,应该采用以下方法。(填选项前字母) a.换用质量更小的小球b.给水平木板铺上毛巾c.适当降低小球的高度d.换用一个较重的木块c图15-7实验突破 素养提升(3)同组小红发现木块被撞击后移动的距离没有其他同学的明显,认为是木块太重导致滑动摩擦力太大造成的。为了验证猜想,小红设计了如图15-8所示“探究滑动摩擦力与压力大小关系”的实验,当接触面粗糙程度不变,用弹簧测力计拉动木块匀速直线运动时,通过多次实验得到了表一中的相关数据,请你根据表中数据帮她分析得出滑动摩擦力f与压力f之间的数量关系

15、式为。若探究动能实验中使用的木块质量确实较大,为确保实验仍有较明显的现象,请写出你的改进方法:。 图15-8实验次数12345木块对木板的压力f/n23456弹簧测力计示数f示/n0.60.91.21.51.8表一f=0.3f增大小球下滚的高度实验突破 素养提升(4)小红通过实验探究发现质量和速度都是影响动能大小的因素,得出实验结论后,又提出了新的问题:物体的质量和速度对物体动能的影响一样大吗?小红查阅了相关资料,收集了一些物体的动能(如表二所示),结合生活经验分析表中数据,你认为在“质量”和“速度”这两个因素中,对物体动能影响较大的是。 速度表二一些物体的动能行走的牛约60 j跑百米的运动员

16、约3102 j飞行的步枪子弹约5108 j实验突破 素养提升(4)小红通过实验探究发现质量和速度都是影响动能大小的因素,得出实验结论后,又提出了新的问题:物体的质量和速度对物体动能的影响一样大吗?如图15-9所示为某段道路的标志牌,请结合所学知识进行解释,对机动车限定最高行驶速度,是因为;对不同车型限定不一样的最高行驶速度,是因为。 质量一定时,速度越大动能越大图15-9速度相同时,质量越大动能越大实验突破 素养提升例1 为了探究物体动能大小与哪些因素有关,同学们设计了如图15-7甲、乙所示实验装置进行实验。(5)图15-7中的实验装置的水平面如果绝对光滑,还能得出结论吗?,原因是_ _。 不

17、能木块不能停下来,也就无从比较小球动能的大小了图15-7在光滑水平面上,实验突破 素养提升例1 为了探究物体动能大小与哪些因素有关,同学们设计了如图15-7甲、乙所示实验装置进行实验。(6)用如图15-7乙中的实验装置探究阻力对物体运动的影响,必须增加的器材是。(填选项前字母) a.倾斜程度不同的斜面b.粗糙程度不同的水平面c.质量不同的小球b图15-7实验突破 素养提升 实验拓展 小红又用如图15-10所示的实验装置做探究物体动能大小与哪些因素有关的实验,她将钢球从某一高度由静止释放,钢球摆到竖直位置时,撞击水平木板上的木块,将木块撞出一段距离。 图15-10(7)本实验使钢球获得动能的操作

18、方法是。让钢球从高处摆下(8)从表三数据可知,实验中控制了相同,从而探究动能与 的关系。 实验突破 素养提升小红又用如图15-10所示的实验装置做探究物体动能大小与哪些因素有关的实验,她将钢球从某一高度由静止释放,钢球摆到竖直位置时,撞击水平木板上的木块,将木块撞出一段距离。 图11-15速度表三实验次数钢球质量m/g钢球下摆高度h/cm木块滑行距离s/cm1203035240306536030质量(9)第1次实验时若不考虑能量损失,钢球对木块最多可做j的功。第3次实验时,木块被撞后滑出木板无法记录数据,需要重做第3次实验,甲同学建议换用同样较长的木板,乙同学建议换一个较大的木块,丙同学建议降

19、低钢球下摆的高度,你认为应当采用同学的建议。(g取10 n/kg) 实验突破 素养提升甲表三实验次数钢球质量m/g钢球下摆高度h/cm木块滑行距离s/cm12030352403065360300.06实验突破 素养提升表三实验次数钢球质量m/g钢球下摆高度h/cm木块滑行距离s/cm1203035240306536030(10)由上述实验数据和现象可得出结:。 速度一定时,质量越大,动能越大【设计和进行实验】1.实验方法:转换法:通过沙坑的凹陷程度反映物体重力势能的大小。控制变量法:实验中探究重力势能与物体质量的关系,必须保持物体高度相同(方法:不同物体从同一高度由静止落下);探究重力势能与高

20、度的关系,必须保持物体的质量相同(方法:同一物体从不同高度由静止落下)。实验突破 素养提升突破二探究重力势能的大小与什么因素有关【数据处理和分析】2.设计实验记录表格(如下表所示),分析可得出:物体的质量和物体所处的高度都影响物体的重力势能大小,且质量越大、所处高度越大,重力势能越大。实验突破 素养提升次数物体质量m/g物体下落的高度h/m陷入沙坑的深度s/m1234实验突破 素养提升【交流、反思与评估】3.物体下落过程中未接触沙子时机械能的变化:考虑空气阻力的情况下,机械能减少,重力势能转化为动能和内能。接触沙子后,因为受到摩擦阻力,最后静止,所以机械能转化为内能。4.计算物体的重力势能(e

21、p=mgh)。实验突破 素养提升例2 小夏同学在体育活动中,从铅球下落陷入沙坑的深度情况受到启发,并产生了如下猜想。猜想一:物体的重力势能与物体的质量有关;猜想二:物体的重力势能与物体的下落高度有关;猜想三:物体的重力势能与物体的运动路径有关。为此小夏设计了如图15-11所示的实验:用大小、形状相同的a、b、c、d四个铅球分别从距离沙表面某高度处由静止释放,其中d球从光滑弯曲管道上端由静止滑入,最后从管道下端竖直落下(球在光滑管道中运动的能量损失不计)。实验突破 素养提升图15-11实验数据如表一所示:表一实验序号铅球代号铅球的质量/g下落的高度/m陷入沙坑的深度/ma2000.50.1b4000.50.25c20010.2d20010.2实验突破 素养提升(1)本实验中,采用的探究问题的方法有。(写出一种方法即可) (2)本实验中,铅球的重力势能大小是通过 来反映的。 实验序号铅球代号铅球的质量/g下落的高度/m陷入沙坑的深度/ma2000.5