北师版初三物理第1讲：机械能(教师版)

机械能

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________1.知道动能的影响因素、重力势能的影响因素2.掌握用控制变量法去探究实验3.掌握机械能之间相互转化(一)、动能和势能1、能量：一个物体能够做功，我们就说这个物体具有能理解：①能量表示物体做功本领大小的物理量；能量可以用能够做功的多少来衡量。②一个物体“能够做功”并不是一定“要做功”也不是“正在做功”或“已经做功”如：山上静止的石头具有能量，但它没有做功。也不一定要做功。机械机械能势能重力势能定义：物体由于被举高而具有的能量。决定其大小的因素：物体质量越大、举得越高，势能就越大弹性势能定义：发生形变的物体具有的能量。决定其大小的因素：物体弹性形变越大、弹性势能就越大动能定义：物体由于运动而具有的能量决定其大小的因素：物体速度越大、质量越大，动能就越大3、探究决定动能大小的因素：质量、高度①猜想：动能大小与物体质量和速度有关；②实验研究：研究对象：小钢球方法：控制变量；如何判断动能大小：看小钢球能推动木快做功的多少如何控制速度不变：使钢球从同一高度滚下，则到达斜面底端时速度大小相同；如何改变钢球速度：使钢球从不同同高度滚下；③分析归纳：保持钢球质量不变时结论：运动物体质量相同时；速度越大动能越大；保持钢球速度不变时结论：运动物体速度相同时；质量越大动能越大；④得出结论：物体动能与质量和速度有关；速度越大动能越大，质量越大动能也越大。速度的影响更大4、影响重力势能的大小因素：质量、高度。影响弹性势能的大小因素：弹性形变的大小5、机械能：动能和势能统称为机械能。理解：①有动能的物体具有机械能；②有势能的物体具有机械能；③同时具有动能和势能的物体具有机械能。动能转化动能转化转化势能弹性势能重力势能1、知识结构：2、动能和重力势能间的转化规律：①质量一定的物体，如果加速下降，则动能增大，重力势能减小，重力势能转化为动能；②质量一定的物体，如果减速上升，则动能减小，重力势能增大，动能转化为重力势能；3、动能与弹性势能间的转化规律：①如果一个物体的动能减小，而另一个物体的弹性势能增大，则动能转化为弹性势能；②如果一个物体的动能增大，而另一个物体的弹性势能减小，则弹性势能转化为动能。4、动能与势能转化问题的分析：⑴首先分析决定动能大小的因素，决定重力势能（或弹性势能）大小的因素——看动能和重力势能（或弹性势能）如何变化。⑵还要注意动能和势能相互转化过程中的能量损失和增大——如果除重力和弹力外没有其他外力做功（即：没有其他形式能量补充或没有能量损失），则动能势能转化过程中机械能不变。⑶题中如果有“在光滑斜面上滑动”则“光滑”表示没有能量损失——机械能守恒；“斜面上匀速下滑”表示有能量损失——机械能不守恒题型一：能、机械能的定义例1．（单选）下列说法中正确的是()A．机械能是动能和重力势能之和B．在平衡力作用下运动的木块的机械能保持不变C．铅球下落过程中重力势能转化为动能D．只要正在做功的的物体才具有能解析：A.动能和势能之和称机械能，所以A错。B.物体处于平衡状态时，物体受到的合力为零，例如此时物体可能匀速下降，机械能是减小的，所以B错。C．铅球在下落的过程中质量不变，速度越来越大，动能越来越大。高度越来越小，重力势能越来越小。重力势能转化为动能。所以C对。D.能够对外做功的物体具有能，能够的意思是这个物体有那个能力但不代表这个物体正在、要或者已经做功，比如高山上静止的石头，虽然没有动能但有重力势能。所以D错答案：C题型二：动能、重力势能的影响因素例1．（单选）大兴安岭部分松林发生虫灾，为了灭虫，政府多次调动直升飞机在重灾区上空喷洒生物农药．当飞机在某一高度水平匀速飞行时，在喷洒农药的过程中，飞机的（）[来A.动能减小，重力势能减小B．动能不变，重力势能不变[来C.动能减小，重力势能增大 D．动能增大，重力势能减小解析：飞机在某一高度水平匀速喷洒农药的过程中，飞机的质量变小，速度不变，所以动能减小，质量减小，高度不变，所以重力势能减小。答案：A例2．（多选）如图所示，已知人造地球卫星绕地球运行的轨道是椭圆形的，有一近地点和远地点，下面关于卫星的说法正确的是（）A、当卫星从远地点向近地点运动时，速度变大B、当卫星从近地点向远地点运动时，速度变大C、当卫星在远地点时，动能最大，重力势能最小D、当卫星在近地点时，动能最大，重力势能最小解析：动能大小与质量和速度有关；重力势能的大小与物体的质量和高度有关。由题意知：卫星在太空中飞行时，在近地点，速度最大，动能达到最大，重力势能达到最小；在远地点时，速度最小，动能最小，重力势能最大。故本题应选AD答案：AD例3.某班同学在探究“动能的大小与什么因素有关”时，提出了如下猜想：猜想一：动能的大小可能与物体的密度有关；猜想二：动能的大小可能与物体的运动速度有关；猜想三：动能的大小可能与物体的质量有关。为了验证猜想，老师提供如下器材：刻度尺、四个金属球（100g的铁球、100g的铝球、50g的铁球、50g的铜球）、小木块和长木板。同学们组装了如图所示的实验装置，让小球从斜面上由静止滚下，碰上水平面上的小木块后，将木块撞出一段距离。在同样的平面上，木块被撞得越远，说明球的动能越大。请你帮同学们完成下列任务：写出探究“猜想一”的实验方案；设计出探究“猜想二”的记录数据表格。解析：本实验应利用控制变量法来进行，在研究某两个量之间的关系时，必须固定其它的量保持恒定，当研究动能的大小可能与物体的密度有关时，就要选质量相同，密度不同的球，且必须要从同一高度放下才行；在研究动能的大小可能与物体的运动速度有关时，就要从不同的高度来放相同的球，必须要保证球到达底部时的速度不同才行。答案：（1）方案：将100g的铁球和100g的铝球（或50g的铁球和50g的铜球）分别从斜面的同一高度处由静止滚下，撞击水平面上同一位置的小木块，用刻度尺分别测量小木块被撞出的距离。（2）利用同一金属球次数金属球释放高度／cm木块移动距离／cm123题型三：机械能之间的相互转化例1．（单选）将一支有弹力后盖的圆珠笔按在桌面上，松开手，会发现圆珠笔将竖直向上跳起。下列是圆珠笔从松手到上升至最高点的过程中有关能量转化的分析，正确的是（）A．动能──重力势能──弹性势能B．内能──动能──重力势能C．弹性势能──动能──重力势能D．动能──重力势能──内能解析：将一支有弹力后盖的圆珠笔按在桌子上，弹簧被压缩具有弹性势能，弹起时把弹性势能转化为动能，上升到最高点把动能转化为重力势能。答案：C题型四：机械能守恒例1．（单选）竖直上抛的乒乓球再次下落到原来位置时（忽略空气阻力），乒乓球的（）A.重力势能变小B.重力势能变大了C.动能变小了D.机械能不变解析:竖直上抛的乒乓球再次下落到原来位置（忽略空气阻力），说明机械能守恒，高度差不变，所以重力势能不变，由于忽略阻力，机械能守恒，乒乓球的动能是由重力势能转化而来的，重力势能不变，所以动能也不变。答案:D例2.在温哥华冬奥会上，来自黑龙江省的选手李妮娜在自由式滑雪比赛中获得银牌。她在比赛过程中运动的轨迹如图所示，如果不计空气阻力，则从a点向b点运动过程中，她的重力势能，动能（以上两空均选填“增大”、“减小”或“不变”）；在a点和c点她的速度都为零，她在a点处的机械能她在c点处的机械能（选填“大于”、“小于”或“等于”）。解析：读题并看图，从a点向b点运动的过程中，高度逐渐减小，重力势能逐渐减小，速度逐渐增大，动能增大；在a点和c点她的速度为零，动能都为零，但a点高度大于c点高度,李妮娜在a点具有的重力势能大于在c点的重力势能，所以她在a点的机械能大于c点机械能。答案：减小增大大于基础演练1、小明去商场购物，自动扶梯将他从一楼匀速送上二楼，在这个过程中，他的（

）A．势能增大，动能不变，机械能增大

B．势能不变，动能增大，机械能增大C．势能不变，动能不变，机械能不变

D．势能增大，动能增大，机械能增大答案：A2、下列各个过程中，动能转化为势能的是()A．拉开的弓，放手后把箭射出去

B．冠山海游乐园里，小朋友从滑梯上滑下来C．神舟十号飞船刚发射加速升空过程

D．地球同步卫星从近地点向远地点运动答案：D3、发生强烈的地震后，运送救灾物资的飞机对灾区投放物品，物品在空中匀速下落的过程中，其动能和重力势能的变化情况是()A．动能增加，重力势能增加

B．动能减少，重力势能减少C．动能不变，重力势能减小

D．动能不变，重力势能增加答案：C4、“神舟十号”飞船在发射时，高度增大，速度增加，在这个过程中()A.动能增加，势能减小，机械能不变B.动能不变，势能增加，机械能增加C.动能增加，势能增加，机械能增加D.动能增加，势能增加，机械能不变答案：C5、小亮踢足球，球离开脚后向上运动到一定高度又落回地面，不计空气阻力，关于足球离开脚后的运动过程，下列说法中正确的是（）A．上升过程中，足球受力方向是竖直向下的B．上升过程中，小亮对足球做功C．下落过程中，足球机械能总量增大D.下落过程中，足球重力势能增大答案：A6、小明家住高层住宅，当他乘坐电梯从一层匀速上升至十五层的过程中，他的()A．动能转化为势能，机械能不变

B．动能转化为势能，机械能增大C．动能不变，势能增大，机械能增大

D．动能不变，势能不变，机械能不变答案：C7、（2015•常州）美国正在实验助推火箭无损回收技术：火箭将飞船推送至一定高度；箭船分离，火箭停止喷火、落向地血；接近地面时，火箭再次消耗燃料、向下喷火，并以2m/s的速度匀速下降，如图所示．匀速下降时，火箭的动能_________(变小/不变/变大)，重力势能___________(变小/不变/变大)。答案:不变变小8、（2015•宿迁）如图，一木块从斜面上匀速滑下，下列说法正确的是()A．木块只受到重力和斜面的支持力vB．下滑过程中，木块的重力势能转化为动能vC．下滑过程中，木块的重力势能转化为内能D．下滑过程中，木块的机械能保持不变答案:C 9、（2014•常德）下列物体在运动过程中，动能转化为势能的是（）A．汽车沿斜坡向下运动B．汽车在水平公路上匀速行驶C．投篮时，篮球向下运动过程中D．荡秋千时，秋千上升过程中答案：D10、（2014•泰安）一辆在水平路面上匀速行驶的洒水车正在洒水作业。该洒水车在洒水的过程中,机械能。(选填“增大”“减小”或“不变”)答案：减小

巩固提高11、（2014•南宁）如图所示，滑板运动员从高处平台的末端水平飞出，落在水平地面上，若不计空气阻力，则运动员在下落过程中（）A.重力势能转化为动能，机械能增大B.重力势能转化为动能，机械能不变C.动能转化为重力势能，机械能增大D.动能转化为重力势能，机械能减小答案：B12、（2014•郴州）从飞机空投的救灾物资在下落过程中，逐渐减小的物理量是（）A.重力势能B.动能C.重力D.质量答案：A13、（2014•泰州）对于图所示滚摆运动的现象，下列解释中不正确的是（）A．动能与势能可以相互转化B．下降时重力势能减小、动能增大C．上升的最大高度逐次降低，说明能量不守恒D．有部分机械能转化为内能，但总能量不变答案：C14、（2014•滨州）如图所示，捻动滚摆的轴使其升高后释放，观察滚摆运动过程，长时间后滚摆会停止上下摆动．从能量角度对其分析，下列说法不正确的是（）A．滚摆沿着悬线向下运动时，重力势能减小，动能增加B．滚摆到最低点后又上升，动能转化为重力势能C．滚摆整个运动过程中，机械能守恒D．滚摆每次上升的高度逐渐减小，说明滚摆具有的机械能减小答案：C15、（2014•成都）如图所示，在歼20飞机加速向上运动的过程中，关于飞行员的情况分析，下列说法正确的是（）A.动能增加，重力势能不变B.动能不变，重力势能增加C.机械能不变D.机械能增加答案：D16、（2014•邵阳市）如图，跳伞运动员在空中匀速直线下降的过程中，下列说法正确的是()A.人和伞的总重力大于空气的阻力B.人和伞的总重力等于空气的阻力C.人和伞的重力势能在增大D.人和伞的动能在减小答案：B17、（2014•雅安市）如图4所示，足球以初速度沿着凹凸不平的草地从a运动到d。下列分析正确的是()图4A．在b、d两点动能相等图4B．在a、d两点机械能相等C．从b到c的过程机械能减少D．从c到d的过程重力势能减少答案：C18、（2014•绥化）如图是皮球落地后弹跳过程中，每隔相等时间曝光一次所拍摄的照片．A、B是同一高度的两点，则A点的重力势能B点的重力势能（选填“大于”“小于”或“等于”）；此过程中皮球的机械能（选填“增大”“减小”或“不变”）。答案：等于减小19、（2014•绥化）小宇用如图所示的装置探究“动能的大小与哪些因素有关”．实验步骤如下：（1）将质量为m的小球从光滑斜面的A处由静止释放，滚下后与放在水平面上的木块相碰，木块在水平面上移动一段距离后静止，如图甲所示．（2）将质量为m的小球从光滑斜面的B处由静止释放，滚下后与放在水平面上的木块相碰，木块在水平面上移动一段距离后静止，如图乙所示．（3）将质量为2m的小球从光滑斜面的B处由静止释放，滚下后与放在水平面上的木块相碰，木块在水平面上移动一段距离后静止，如图丙所示．根据上述三次实验，回答下列问题：①通过观察比较就可以反映小球动能的大小，这里用到的物理学研究问题的方法是法（选填“直接测量”“放大”或“转换”）．②为探究动能大小与物体运动速度的关系，应选用两个图来分析．③分析乙、丙两图，得到的实验结论是．答案：木块被推动的距离转换甲、乙速度相同时，物体质量越大，动能越大20、（2014•长沙）如图所示是蹦极运动的简化示意图，弹性绳一端固定在O点，另一端系住运动员，运动员从O点自由下落，到A点处弹性绳自然伸直．B点是运动员受到的重力与弹性绳对运动员拉力相等的点，C点是蹦极运动员到达的最低点（忽略空气阻力），下列说法正确的是（）A.从O点到C点运动员速度一直减小B.从O点到C点运动员的机械能一直在增大C.从O点到C点运动员的机械能一直在减小D.从O点到A点运动员的机械能不变答案：D21、（2014•株洲）在小球从O点由静止开始沿x轴竖直下落的过程中，小球某种形式的能量E随下落高度x变化的图象如图所示．若不计空气阻力，那么这种能量是（）A.重力势能B.动能C.机械能D.内能答案：B1、如图所示，先用绳子把一个铁锁悬挂起来，然后把铁锁拿近自己的鼻子，稳定后松手，头不动，铁锁向前摆去后又摆回来．下列说法正确的是()A．铁锁摆回后能碰到鼻子B．铁锁下降的过程中，重力势能转化为动能C．铁锁的机械能始终不变D．铁锁摆动到最低点时，动能最小答案：B2、“神舟十号”飞船在发射时，高度增大，速度增加，在这个过程中()A．动能增加，势能减小，机械能不变B．动能不变，势能增加，机械能增加C．动能增加，势能增加，机械能增加D．动能增加，势能增加，机械能不变答案：C3、许多同学都看过杂技演员表演的“水流星”，一根细绳系着盛水的杯子，演员抡起绳子，杯子就做圆周运动．不管水杯转到哪个位置，水都不会从杯子里洒出来．如图所示的是一杂技演员正在竖直平面内表演“水流星”，杯子在竖直面内转动的速度大小不变，下列关于其中的一个水杯的说法，正确的是()A．动能不断变化B．重力势能保持不变C．机械能在不断改变D．运动状态没有发生变化答案：C4、如图9­2­11所示，杂技表演者在离开弹跳板后的上升过程中，她的()A．重力势能增大，动能减小B．重力势能增大，动能增大C．重力势能减小，动能减小D．重力势能减小，动能增大答案：A图9­2­115、发生强烈的地震后，运送救灾物资的飞机对灾区投放物品，物品在空中匀速下落的过程中，其动能和重力势能的变化情况是()A．动能增加，重力势能增加B．动能减少，重力势能减少C．动能不变，重力势能减小D．动能不变，重力势能增加答案：C6、如图所示，小球从高处下落到竖直放置的轻弹簧上，在小球接触弹簧到将弹簧压缩到最短的整个过程中，下列叙述中正确的是（）A.小球所受弹簧的弹力始终比重力大B.小球到达最低点时所受弹簧的弹力等于重力C.小球的机械能在不断减少D.小球的速度一直在减小答案：C7、以下现象与相应物理知识的说法，错误的是（）A．地震时，石头会往山下滚：因为石头受重力作用B．山上滚下的石头把汽车压扁：力可以改变物体的形状C．在质量相同的情况下，运动越快的石头越难停下来：速度大惯性大D．贝贝想搬动大石头，但搬不动：贝贝对大石头没有做功答案：C8、如图（a）、（b）所示是体育比赛运动情景，主要反映力能使物体的运动状态发生改变的是_________［选填“（a）”或“（b）”；图（a）中弓被拉开，此时弓具有_________能（选填“动”或“势”）。图（c）所示现象能说明_________的存在。答案：（b）势大气压强______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________1、小明乘坐匀速转动的“摩天轮”向最高点运动的过程中，小明的重力势能

，动能

，机械能

。（选“变大”“变小”“不变”）答案：变大不变变小2、近期我国浙江、广州等地区遭受了严重的冰雹袭击，冰雹在从高空加速下落时A．动能变大，重力势能变大B．动能变大，重力势能变小C．动能变小，重力势能变大D．动能变小，重力势能变小答案：B3、“歼－10”是我国自主研制的新一代轻型战斗机，具有卓越的机动性能。当它在空中加速向下俯冲时，动能____，重力势能___。(均选填“增大”“不变”或“减小”)答案：增大减小4、(2015•泸州模拟)在2014年5月的体育考试中，如图所示是康健同学在投掷实心球时球的运动轨迹，球在空中飞行的A、B、C、D四点中，B点处的重力势能最大，D点处的动能最大。实心球落地后，由于球具有____还要继续向前运动，在地面阻力的作用下，最后停在E点。,(第4题图)),(第5题图))答案：惯性5、如图所示是皮球落地后弹起过程中每隔相等时间曝光一次所拍摄的照片。由图可知，下落过程中，皮球的速度____，离开地面上升的过程中，皮球的重力势能____，动能____。皮球运动过程中的机械能___。(均选填“增大”“减小”或“不变”)答案：增大增大减小减小6、我们居住的城市高楼林立，如不小心发生高空坠物事件，则可能会给人们的生命财产造成损害，更不可有意为之。日前，某小区的陈先生在早上下楼取车时发现车的后挡风玻璃被穿了一个孔，上面还插着一个可乐瓶，肇事的可乐瓶里大约还有eq\f(1,5)的可乐。对此，下列描述正确的是()A．可乐瓶从高空坠落，动能转化为重力势能B．可乐瓶对挡风玻璃没有做功C．可乐瓶从高空坠落，重力势能转化为动能D．可乐瓶砸在挡风玻璃的瞬间，具有很大的重力势能答案：C7、如图所示，一个小球从光滑斜面的顶端自由下滑经过A点到达斜面底端，如果小球经过A点时具有的重力势能为50J，若不计空气阻力，以下说法不正确的是()A．小球到达底端时动能大于50JB．小球从顶端到达底端的过程中，重力势能转化为动能C．小球到达底端时的机械能大于经过A点时的机械能D．小球到达底端时的机械能等于经过A点时的机械能答案：C8、(2014•绍兴)探究影响物体弹性势能大小的因素，选择弹簧进行研究，将光滑水平面与光滑斜面连接，如图。①将甲弹簧放置在水平面上，用小球压缩弹簧2cm，释放后，小球滚上A斜面，记录小球在斜面最高点时高度，重复三次，取平均值记录在下表中，更换B斜面，重复实验。②压缩甲弹簧3cm，重复实验①步骤。③换用不同弹簧，重复实验①步骤。实验序号弹簧弹簧长度/cm弹簧材料压缩量/cm小球在斜面A上高度/m小球在斜面B上高度/m1甲20合金120.180.182甲20合金130.400.403乙20合金220.220.224丙30合金120.120.125丁30合金220.150.15(1)实验中，通过观察____判断弹簧弹性势能的大小。(2)比较____(选填实验序号)，说明弹簧的弹性势能与弹簧的形变大小有关。(3)由实验结果可知，弹簧的弹性势能大小还与弹簧的____有关。答案：（1）小球到达斜面的高度（2）1与2（3）长度9、（2014•包头）为了探究物体动能大小与哪些因素有关，同学们设计了如图甲、乙所示的实验装置来进行实验．（1）图甲是让不同质量的小球沿同一光滑斜面从B处由静止自由释放，然后分别撞击到放在水平面上的同一木块，木块在水平面运动一段距离后静止时的情景．据此你能得到的结论是．（2）图乙是让质量相同的小球沿同一光滑斜面分别从A、B由静止自由释放，让后与放在水平面上的同一木块相碰到静止后的情景．据此你能得出结论是．（3）实验后，同学们联想到在公交事故中，造成安全隐患的因素有汽车的“超载”与“超速”，进一步想知道，在影响物体动能大小的因素中，哪个队动能影响更大，于是利用上述器材进行了实验测定，得到的数据如下表．实验序号小球的质量m/g小球自由滚下的高度h/cm木块被撞后运到的距离s/m1301042302016360108（a）为了探究“超载”隐患时，应选择序号的实验进行比较．（b）分析表格中对应的数据可知：对物体的动能影响更大，即当发生交通事故时，由此造成的危害更严重．答案：（1）速度相同时，物体的质量越大，动能越大（2）质量相同时，物体运动的速度越大，动能越大（3）甲