3.2机械能-2022-2023学年九年级科学上册同步2024课堂（浙教版）

第二节机械能九年级科学第三章能量的转化与守恒

游乐园中的过山车从高处下滑时，它的运动速度不断增大，然后又冲上另一个斜坡，速度又减小下来。过山车的速度为什么会发生这样的变化？课堂导入知识点分析基础知识点的罗列和例题难点易错点和知识点总结LOREMIPSUMDOLOR011.动能的定义：物体由于运动而具有的能量叫做动能。一切做机械运动的物体都具有动能。飞翔的小鸟、行走的人、行驶的汽车、流动的水和空气等，都具有动能。一.动能2.动能大小的影响因素：3.实验变量：（1）小球的初始高度：控制到达水平面的速度大小（2）不同质量的小球：（3）物块移动的距离：表示小球动能大小一.动能匀速的洒水车4.实验操作：（1）相同质量的小球从不同高度下落，探究速度对物体动能的影响（2）不同质量的小球从相同高度下落，探究质量对物体动能的影响5.实验方法：控制变量法，转化法6.实验结论：物体的动能大小与质量有关，与速度有关7.动能变化的例子：空中加油的飞机一.动能1.重力势能：（1）定义：物体由于被举高而具有的能量叫做重力势能。（2）重力势能的影响因素：（3）实验变量：①小球的初始高度：控制到达水平面下落距离②不同质量的小球：③陷入沙坑的距离：表示小球重力势能大小二.势能（4）实验操作：①相同质量的小球从不同高度下落，探究下落高度对物体重力势能的影响②不同质量的小球从相同高度下落，探究质量对物体重力势能的影响③相同质量的小球从运动轨迹下落，探究下落运动轨迹对物体重力势能的影响（5）实验方法：控制变量法，转化法（6）实验结论：物体的重力势能大小与质量有关，与下落高度有关，与运动路径无关（7）重力势能变化的例子：掉落的苹果沙漏二.势能2.弹性势能：(1)定义:物体由于发生弹性形变而具有的能量叫做弹性势能。(2)影响弹性势能大小的因素:弹性势能的大小与物体弹性形变的大小有关。二.势能1.机械能：动能和势能之和称为机械能。2.机械能守恒：物体的动能和势能可以相互转化，而且在转化过程中，如果只有动能和势能的相互转化,机械能的总量就保持不变，即机械能守恒。【判断下列是否机械能守恒】三.机械能与机械能守恒3.机械能守恒的几种类型（1）弹簧：在下落过程中，小球未接触弹簧之前机械能守恒，接触弹簧后机械能减少，随着压缩程度增大，弹力增大，即出现下图的：a.接触点：之前小球机械能守恒，之后小球机械能减小，弹簧弹性势能增大b.平衡点：弹力大小等于重力，之前是加速，之后减速，该点动能最大c.最低点：动能为零，重力势能最小，弹簧弹性势能最大【类似的几个应用】三.机械能与机械能守恒3.机械能守恒的几种类型（2）蹦极a.接触点：之前人机械能守恒，之后人机械能减小，弹簧弹性势能增大b.平衡点：弹力大小等于重力，之前是加速，之后减速，该点动能最大c.最低点：动能为零，重力势能最小，弹簧弹性势能最大【类似的几个应用】三.机械能与机械能守恒（3）单摆ac两点是最高点，动能为零重力势能最大b.点是最低点，重力势能最小，动能最大单摆整个过程中没有受力平衡的点【类似的几个应用】三.机械能与机械能守恒（4）滚摆：重力势能与动能之间转化（5）斜面：重力势能与动能转化机械能守恒三.机械能与机械能守恒典例精析精选近年各地中考、一模以及名校练习等好题进行分析LOREMIPSUMDOLOR02【例1】“天宫一号”为中国载人航天工程发射第一个目标飞行器，是中国第一个空间实验室，它绕地球飞行一圈的时间约为90分钟，下列说法中正确的是（）A．从近地点向远地点运动过程中，动能减小，势能增大B．在真空中绕地球匀速飞行的过程中，“天宫一号”受力平衡C．在失重状态下，天宫一号不具有惯性D．“天宫一号”与“神舟飞船”空间交会对接后，两者就不再运动【答案】A【例2】乒乓球发球机在同一高度以相同的初速度朝不同方向分别发出a、b、c三个球，若不计空气阻力，则落到水平桌面时三者的速度大小关系是（）A．va>vb>vc B．va<vb<vc C．va>vc>vb D．va=vb=vc【答案】D【例3】撑竿跳高是一项对压竿和起跳技术要求很高的体育运动。如图所示是运动员在一次比赛中的情景，从竿处于最大弹性形变到运动员松开竿的过程中（不考虑空气阻力）（）A．竿的弹性势能增大，运动员的机械能减小B．竿的弹性势能增大，运动员的机械能增大C．竿的弹性势能减小，运动员的机械能减小D．竿的弹性势能减小，运动员的机械能增大【答案】D【例4】如图所示，在粗糙的水平台面上，一轻弹簧左端固定，右端连接一金属小球，O点是弹簧保持原长时小球的位置。开始时通过小球压缩弹簧到A位置（已知AO>OB），释放小球，则小球从A点运动到B点的过程中，下列说法正确的是（）

A．小球从O运动到B的过程中所受弹力方向向右、速度不断减小B．小球从A运动到O的过程中，速度增大，机械能不变C．小球运动到B点时将停止运动并保持静止D．小球在A点处，弹簧的弹性势能最大【答案】D【例5】小衢在操场上将一篮球抛出，篮球被抛出后的运动轨迹如图所示，a、c两点处于同一高度。则下列判断中正确的是（）A．皮球在b点时的机械能最大B．皮球在a、c两点时动能相等C．皮球由a到b时，动能逐渐增大D．皮球由c到d时，机械能一直减小【答案】D【例6】为探究重力势能与质量的关系，某同学选择了体积不同的实心铝球a、b，体积相同的实心铜球c和实心铝球d，以及平整的橡皮泥进行实验，如图所示。下列关于本实验的法不正确的是（）A．实验时要让球从同一高度自由落下B．使用a球和b球可以探究重力势能与质量的关系C．球落在橡皮泥中的凹陷程度可以反映重力势能的大小D．利用本实验的器材还可以探究重力势能与高度的关系【答案】B【例7】2020年12月17日“嫦娥五号返回器”成功着陆。如图是“返回器”通过大气层返回地球时“打水漂”过程示意图，“返回器”跃出大气层后不再受摩擦阻力。下列关于“返回器”能量变化的说法正确的是（）A．从A到B点内能增大，势能增大B．从B点到C点动能增大，势能减小C．从C点到D点动能先减小后增大，机械能不变D．从C点到D点势能先增大后减小，机械能变小【答案】C【例8】如图为立定跳远的动作分解图，a为起跳瞬间，b为最高点，c为落地点，由于存在空气阻力下列说法正确的（）A．从a点运动到b点的过程，重力势能逐渐减小B．从b点运动到c点的过程，动能逐渐减小C．从a点运动到c点的过程，机械能守恒D．运动到b点，动能大于0【答案】D【例9】如图所示，甲乙两个质量相同的小球，从相同高度同时开始运动，甲球由静止释放，乙球以一水平初速度抛出。甲球下落过程中经过P、Q两点，忽略空气阻力，则下列说法错误的是（

）A．释放瞬间，两球的重力势能相等B．着地瞬间，两球的动能相等C．两球下落过程中的受力情况相同D．甲球先后经过在P、Q两点的机械能相等【答案】B【例10】如图是单摆实验，A点的高度大于B点的高度，让小球从A点由静止开始释放，当小球荡到B点位置时绳子突然断裂（不计空气阻力）。则小球离开B点后的运动轨迹最符合实际的是（）

A．a B．b C．c D．d【答案】C【例11】如图，“蹦床”是体育比赛项目，床面弹性很大，运动员可在上面反复弹跳。从高空落下的运动员刚好与水平床面接触的点为A点，能到达的最低点为B点，如图所示，运动员从B点反弹回A点的过程中，不计空气阻力，则（

）A．运动员在B点速度为0，受平衡力作用B．在反弹的瞬间，运动员在B点所受重力大于弹簧弹力C．从B点向上运动过程中，运动员的动能先增大后减小D．从B点向上运动过程中，运动员的机械能保持不变【答案】C【例12】在学习牛顿第一定律的时候，我们做了如图所示实验，下列有关叙述正确的是（）A．根据甲、乙、丙的实验现象可以直接得出牛顿第一定律B．每次实验时，小车可以从斜面上的任何位置开始下滑C．实验表明，小车受到的摩擦力越小，运动的距离越大D．小车在毛巾上运动的距离最短，所以它消耗的机械能最少【答案】C【例13】弹跳杆运动是一项广受欢迎的运动，其结构如图甲所示。图乙是小明玩弹跳杆时由最低位置a上升到最高位置c的过程，其中b是弹簧处在原长的状态。针对此过程分析正确的是（）A．在a状态时弹簧的弹性势能最大，小明的机械能最小B．在c状态时小明处于静止状态，此时机械能为零C．a→b，弹跳杆的弹性势能转化为动能，在b时动能最大D．b→c，弹跳杆的动能转化为重力势能，c时机械能最大【答案】A【例14】同一小球以同样的速度沿着与水平方向成角斜向上抛出，一个在空中，另一个沿光滑斜面，若不计阻力，小球能到达的最高点分别为h1和h2，则h1和h2的关系是（

）A．h1=h2B．h1<h2C．h1>h2D．都有可能【答案】C【例15】如图所示为蹦极运动的简化示意图，弹性绳一端系在运动员双脚上，另一端固定在跳台O点。运动员由静止开始自由下落，A点处弹性绳正好处于原长；B点处运动员受到的重力与弹性绳对运动员的拉力大小相等；C点处是蹦极运动员到达的最低点。（整个过程忽略空气阻力，弹性绳的自重不计）（1）从O点到A点的过程中，运动员的机械能___________（选填“增大”“减小”“不变”或“先增大后减小”）。（2）从A点到C点的过程中，弹性绳的弹性势能___________（选填“增大”“减小”“不变”或“先增大后减小”，下同）；运动员的动能___________。【答案】

不变

增大

先增大后减小【例16】一小球从弧形轨道AOB上的A点由静止开始滑下（不计空气阻力）。（1）如图甲所示，如果弧形轨道光滑，小球_______（选填（能”或“不能”）到达B点。（2）如图乙所示，如果由于轨道不光滑，小球仅能滑到C点。当由C点返回后，仅能滑到D点，已知A、C高度差为hl，C、D高度差为h2，则h1_______h2（选填“>”“=”或“<”）。【答案】

能

>【例17】滑板是深受青少年喜欢的一项体育运动。如图是U型滑台和运动员姿势的简化示意图。运动员在滑台A处下滑，仅依靠滑行，滑到与A相同高度的滑台B处时静止。请回答下列问题：（1）整个过程中动能最大的位置是_______，机械能最大的位置是_________（选填“A”、“O”或“B”）。（2）若想滑到C点，小金提出只要增加“用力竖直向上跳起一段高度”这个操作即可实现，则在___________（选填“A”、“O”或“B”）点起跳有可能达到该目的。【答案】

O

A

A【例18】如图是实验小组的同学探究“影响物体动能大小的因素”装置图。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。（1）本实验中钢球动能的大小是通过观察_______来判断的。（2）在第3次实验中，木块被撞后滑出木板，需要重做第3次实验，甲同学建议换一个更大的木块，乙同学建议换用同样材料的更长的木板，丙同学建议降低钢球下摆的高度。你认为应当采用_______同学的建议。（3）由上述实验数据和现象可得出结论：_______。【答案】

木块在水平木板上通过的距离大小

乙

在速度一定时，物体的质量越大，动能越大【例19】将球竖直向上抛出并落回地面，该过程中先后经过M、S两点，球在这两点的动能和重力势能如图所示，则球在该两点的速度vM______vS（填“大于”“小于”或“等于”），球在运动过程中机械能______。【答案】

小于

变小【例20】如图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，皮球离开地面上升的过程中，重力势能___________，机械能___________（均选填“增大”、“减小”或“不变”）。如图等高A、B两点处的速度A点___________B点（填“>”，“<”，“=”）。

【答案】

增大

减小

>【例21】物体G和弹簧相连固定于墙壁上，开始时弹簧没有形变，物体处于位置B处，用力将其拉至C处，松手后，由C到B时，弹簧的势能______(填“不变”、“增大”或“减少”)。物体在A、C间往复运动，如图所示，如果物体G与地面都是光滑的，则物体G由C到A过程中，物体G的动能最大的点在______(“B点”、“AB之间”或“BC之间”)。如果物体G与地面存在一定的摩擦力，则物体G由C到A过程中物体G的动能最大的点在______(“B点”、“AB之间”或“BC之间”)。【答案】

减少

B

BC之间【例22】科学小组同学认为车祸的危害程度与汽车的动能大小有关，于是进行了如下探究：【提出问题】汽车的动能大小跟什么因素有关？【猜想假设】由“十次车祸九次快”而提出猜想一：汽车的动能可能跟速度有关；由“安全驾驶莫超载”而提出猜想二：汽车的动能可能跟___________有关；【进行实验】他们做了如图所示的三次实验。【分析论证】分析比较___________两图的实验现象，可以验证猜想一；【实践应用】通过比较___________的大小，可解释“超速”比“超载”危险性更大。A．s1与s2B．s2与s3C．s1与s3D．s1-s2与s1-s3【答案】

质量

甲丙

D【例23】某物理实验小组在探究“影响重力势能大小的因素”时，提出了如下猜想：猜想一：重力势能的大小可能与物体的质量有关

猜想二：重力势能的大小可能与物体所在的高度有关猜想三：重力势能的大小可能与物体的体积有关。实验中用到的小球，A、B、C球体积均为V，D球体积为2V，A、C、D球质量均为m，B球质量为2m。实验时均让小球从图中高度自由下落，记录小球下降到最低点时弹簧的长度，所用实验装置如上图所示。请你根据图中实验情景完成下列问题：（1）为验证猜想一，可以通过比较___________两球的实验；（2）通过本实验可知，猜想___________是正确的；（3）小科认为利用这套实验装置，还可以探究影响动能大小的因素，比如通过比较A、C两球实验，可以探究___________对动能大小的影响。【答案】

A和B

一、二

速度【例24】小明在探究“物体的动能大小与什么因素有关”的实验中，让质量不同的铁球从斜面上的同一高度有静止释放，撞击水平面上同一木块，能将木块撞出一段距离，如图甲所示。

（1）该实验基于的假设是________________________。（2）为了使不同铁球的实验现象差异更明显，除了可以选用更光滑的水平面外，还可以怎样改进？________________________。（写出一种）（3）有同学将实验装置改成图乙所示，利用质量不同的铁球将弹簧压缩相同程度静止释放，撞击同一木块。该方案是否合理？说明理由。________________________【答案】

物体的动能大小与质