10.1机械能.doc

10.1机械能知识点精析知识点1：什么是能 (1)能：一个物体如果具有做功的本领，我们就说它具有能. 物体能够对外做功，我们就说它具有能，物体能做的功越多，它具有的能就越多，要注意：“能够”做功并不等于“一定要做功”,也不等于“一定正在做功”. 正在做功的物体一定具有能，而一个没有做功的物体也可能具有能，看一个物体是否具有能，不能看它是否在做功，而要看它有没有做功的本领. (2)能的单位：能的单位和功的单位一样，也是“焦”(J). 知识点2；动能 (1)动能：物体由于运动而具有的能叫做动能. (2)影响因素：物体的动能大小与其速度和质量有关，运动物体的质量越大，速度越大，它的动能就越大，. 速度相同时，质量越大的物体，具有的动能就越多； 质量相同时，物体的速度越大，具有的动能就越多； 比较动能的大小时，不能只看物体的质量，也不能只看物体的速度，要结合两者同时考虑，事实上，高中后我们将学到物体的动能.知识点3:势能 (1)势能分为重力势能和弹性势能. (2)重力势能：物体由于被举高而具有的能，叫做重力势能，重力势能的大小与其质量和被举的高度有关；物体的质量越大，举得越高，它具有的重力势能就越大. (3)弹性势能：物体由于发生弹性形变而具有的能叫弹性势能，同一物体的弹性形变程度越大，它具有的弹性势能就越大.知识点4 :机械能及其转化(1)机械能：动能和势能统称为机械能.(2)动能与势能的转化：在一定条件下，动能和势能可以相互转化. (3)动能和重力势能之间可以相互转化，动能和弹性势能之间也可以相互转化，重力势能和弹性势能之间不能直接发生转化.(4)机械能的转化和守恒：动能和势能之间可以相互转化，而在它们相互转化的过程中，如果没有机械能与其他形式的能之间的转化，即没有如空气阻力、摩擦力等原因造成的机械能损失，机械能的总量是保持不变的(只有重力和弹力做功的体系内),即动能和势能的总和是不变的(即机械能守恒定律). 事实上物体各种形式的能量可以相互转化，能量转化过程中总是有一种能量减少，另一种能量增加，能量的转化，可以发生在同一个物体上，也可以发生在不同物体之间. 解题方法指导 题型1 动能和势能的基本概念 例1 下列情况中，物体既具有动能又具有重力势能的是 ( ) A.海面上航行的轮船 B.空中飞行的子弹 C.吊在天花板上的电灯 D.拉长的橡皮筋 解析 海面上航行的轮船在运动，但没有被举高，所以只具有动能，空中飞行的子弹是运动的，同时又有一定的高度，所以它既具有动能又具有重力势能，吊在天花板上的电灯有一定的高度，具有重力势能，但是它是静止的，所以它没有动能.拉长的橡皮筋只具有弹性势能. 答案 B技巧探测 根据动能的定义可知 物体有无动能要根据物体是否运动来判断，如果物体运动， 则具有动能；如果物体静止，则物体不具有动能.根据重力势能的定义可知 物体有无重力势能要根据物体是否被举高来判断，如果物体被举高了，则物体具有重力势能 否则就不具有重力势能，正确解答此题必须牢记动能、重力势能和弹性势能的概念，逐个分析.题型2 动能、势能的大小比较例2 关于机械能的说法正确的是 （ ）A.用线悬挂着的物体，它没有做功，它不具有机械能B.在空中飞行的子弹，因为它能做功，所以它具有机械能C.甲物体的运动速度比乙物体的大，则甲物体的动能一定比乙物体的大D.甲物体的高度比乙物体的高度大，则甲物体的势能一定比乙物体的大解析 用线悬挂的物体，由于被举高而具有重力势能；重力势能的大小是由物体的质量和高度共同决定的，被举得越高的物体具有的重力势能不一定越大；物体动能的大小是由物体的质量和速度大小共同决定的，速度大的物体动能不一定大.答案 B技巧点拨 判断一个物体是否具有动能，关键看此物体是否运动，若物体是运动的，则它必定具有动能；判断一个物体是否具有重力势能，关键看此物体相对某一个平面有没有被举高，即相对此平面有没有一定的高度.判断一个物体是否具有弹性势能，关键看此物体是否发生了弹性形变，物体有弹性无形变或有形变无弹性都没有弹性势能，只有在既有弹性又有形变的情况下有弹性势能.题型3 动能、势能的变化例3（2011广安）在一次参观中，外地游客丁先生从渠江公园乘电梯到思源广场，在电梯匀速上升的过程中，丁先生的( )A重力势能不断增大B.动能不断增大C.机械能保持不变D.动能转化为重力势能 解析 在电梯匀速上升过程中，速度不变，所以丁先生的动能不变，不断升高，所以重力势能不断增大，整体的机械能也在不断增大.答案 A名师警示 判断动能、势能的变化，抓住影响各种能的因素如何变化是关键.题型4 动能、势能的转化例4（2011.广州） 跳远运动的几个阶段如图5-4-1所示，则运动员A助跑阶段机械能不变B.起跳时机械能为零C.经过最高点时动能最大D.经过最高点时重力势能最大 解析 在运动过程中助跑阶段逐渐加速动能增大，起跳过程中，高度升高，动能转化成重力势能，最高点时重力势能最大, 动能最小. 答案 D题型5 机械能转化 例5 不同的物理现象往往遇循同一物理规律，例如：跳伞运动员从空中徐徐下降；刹车后，水平路面上行驶的公交车逐渐减速停靠在车站，这些现象中能量转化有共性的是（） A物体的动能全部转化为重力势能 B.物体的重力势能转化为其他形式的能量 C.其他形式的能量转化为物体的机械能 D.物体的机械能转化为其他形式的能量 解析 跳伞运动员从空中徐徐下降，质量不变，高度减小，所以重力势能减小，而减小的重力势能会转化为动能和其他形式的能；刹车后，水平路面上行驶的公交车逐渐减速停靠在车站，质量不变，高度不变，重力势能不变，但速度减小，动能减小，于是公交车的机械能减小了，这是因为部分机械能转化为其他形式的能.答案 D名师警示 本题考查了动能和势能转化的分析，从动能、势能的大小变化入手是解决本题的关键.要判断某个物理量的变化情况，就要把握该物理量与哪些因素有关.解题规律总结本节内容主要是要掌握各种能的基本概念、影响因素，从而进一步判断各种能的变化情况，再判断动能和势能的相互转化.基础达标演练 1. （2011义乌)我们在乘坐观光电梯匀速下降过程中，感到周围建筑物在“上升”,是以_为参照物的，在匀速下降过程中人的机械能_(填 “增大”、“减小”或“不变”).2. （2011昆明)一中学生骑自行车下坡时，不蹬脚踏坂恰好匀速向下运动，在此过程中；他的动能、势能和机械能的变化情况是（ ） A.动能不变，势能减小，机械能减小 B.动能增大，势能减小，机械能不变 C.动能减小，势能减小，机械能减小 D.动能不变，势能减小，机械能不变3. (2011乐山)蹦床运动是一种深受青年人喜爱的运动，如图5-4-2动员从蹦床弹起后向上运动的过程中，其动能和重力势能的变化是（ ）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 4. (2008广东江门)如图5-4-3所示，运动员射箭时用力将弓拉开，在放开箭的瞬间，弓的_能转化为箭的_能，箭在空中向上飞行的过程中，箭的_能增大. 5. (2008江苏无锡)如图5-4-4所示，先用绳子把一个铁锁悬挂起来，然后把铁锁拿近到自己的鼻子，松手后，铁锁向前摆动又摆回来，有关铁锁在摆动过程中的能量转化，下列说法正确的是 ( ) A.铁锁回摆后能碰到鼻子，因为铁锁的机械能始终不变 B.铁锁下降过程中，重力势能转化为动能 C.铁锁上升到最高点，重力势能最小 D.铁锁下降到最低点，动能最小答案与提示1. 电梯(自己、电梯内的人等) 减小2. A 3. A4. 弹性势 动 重力势5. B(提示：这个情景类似于单摆，铁锁回摆不会碰到鼻子，因为没有其他形式能转化为机械能，铁锁顶多运动到原来的位置；下降过程中，重力势能转化为动能；上升到最高点，高度提高，重力势能最大；下降到最低点，位置最低，速度最大，重力势能最小，动能最大.)能力拓展难点2：动能和势能的转化 (1)知识结构：动能势能 (2)动能和重力势能间的转化规律 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. 质垦一定的物体，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 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. 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 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. 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),则动能和势能转化过程中机械能不变. 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. 综合探究题型1 动能、势能的综合比较 例1 (2008四川成都)2008年5月 12日在我省；汶川发生了里氏8.0级特大地震，在众志成城、举国抗震救灾的日子里，为了尽快让全国人民了解震中；汶川及附近地区的灾情，及时展开救援行动，在道路完全阻断、气候恶劣且余震不断的情况下，国务院抗震救灾指挥部果断组织了多次空降行动，其中15名空降兵将生死置之度外，乘坐大型军用运输机在茂县上空5000 m处实施了空降，创造了世界空降史上“生死一跳”的奇迹(园5-4-5).关于此次空降，下列说法正确的是（ ） A空降兵的着陆点一定在他跳离机舱时的位置的正下方 B.空降兵着陆时的动能一定小于他雌离机舱时的重力势能 C.空降兵着陆时的动能一定等于他跳离机舱时的重力势能 D.空降兵着陆时的动能一定大于他跳离机舱时的重力势能 解析 因空降兵从大型军用运输机下跳时，具有一定的速度，由于惯性，空降兵会继续运动，所以着陆点不会在他跳离机舱时的位置的正下方；空降兵在下降过程中，有空气对降落伞产生阻碍作用，机械能不断减小，所以着陆时的动能一定小于他跳离机舱时的重力势能， 答案 B题型2 实验探究动能的大小与什么因素有关 例2 如图5-4-6所示，让铜球从斜面上由静止浓下，打到一个小木块上，能将木块撞出一段距离，放在同一水平画上相同位置的木块，被控得越远，表示钢球的动能越大，现用质量不同的钢球从同一高度滚下，看哪次木块被推得远，回答以下问题： (1)设计本实验的目的是研究_; (2)让不同的钢球从同一高度滚下是为了_; (3)此实验得出的结论是_. (4)下表中给出了一头牛慢步行走和一名普通中学生百米笨跑时的一些数据， 分析数据，可以看出，对物体动能大小彩响较大的因素是_,你这样判断的依据是_ 解析 (1)题中通过比较木块被撞的远近来比较钢球动能的大小，可知实验运用控制变量法研究影响动能大小的因素是哪些，本题中用质量不同的钢球从同一高度滚下，改变质量来研究动能的变化，所以设计本实验的目的是研究动能与质量的关系，(2)因为动能大小与质量有关，还与速度有关，研究动能与质量的关系，需要控制速度相同，让钢球从同一高度滚下能实现钢球在水平面上时速度相同，(3)速度相同，质量大的钢球把木块推的越远，故做功多，动能大，(4)要比较对动能大小影响较大的因素，需要从数据进行分析，本题没有质垦相同和速度相同的有关动能数据，只有比较质量变化的倍数、速度变化的倍数对动能变化的倍数的影响.答案 (1)研究动能与质量的关系 (2)钢球到达斜面底端时的速度相同 (3)速度相同，物体质量越大，动能越大 (4)速度 人的质量是牛的倍, 人的速度为牛的12倍，人的动能是牛的12倍，说明人和牛“速度”不同对动能影响较大技巧探测 本题从实验的目的到实验的方法(控制变量法)、实验结论对影响动能大小因素较全面的进行考察，同时也要求能运用数据分析对所学内容进行深入的探究.题目中小球的动能大小无法直接判断，常采用间接(转化)的方法进行：使小球撞击另一物体，能对另一物体做功越多，说明小球做功的本领越强，即机械能越大.思维拓展演练 1. (2011绵阳)2011年4月 10月，我国在西昌卫星发射中心用“长征三号甲”运载火箭，成功将北斗八号导航卫星发射到预定椭圆轨道，该椭圆轨道近地点约200千米，远地点约3599千米，如图5-47一导航卫星的轨道示意图，已知该卫星沿椭圆轨道绕地球运行的过程中机械能守恒，则关于该卫星从远地点向近地点运行过程中势能、动能、速度的变化是 A势能增加、动能减小、速度减小 B.势能减小、动能增加、速度增加 C.势能减小、动能增加、速度不变 D.势能不变、动能不变、速度不变2. (2011桂林)图5-4-8是体育考试中测试“引体向上”时的示意图，关于“引体向上”,下列说法中正确的是（ ） A身体悬挂不动时，势能为零 B.身体上升时，重力做功，势能减少 C.身体下降时，重力做功，势能增加 D.身体上升时，克服重力做功，势能增加 3.“五一”黄金周，吴吴同学和爸爸妈妈一起游览花果山，在他们乘坐旅游车沿盘山公路下山的过程中，发现司机师傅要不时地踩踏刹车踏板，当车行驶至中途还要停下来，让工作人员用水龙头向车轮闸片部位喷水，吴吴同学提出了以下几种看法： 喷水的主要目的是为了降低车闸的温度，以防车闸因温度过高而损坏 下山过程中，机械能不变 下山过程中，重力对汽车不做功 刹车过程中有部分机械能转化为内能你认为这些看法中符合实际的是（ ）A B. C. D. 4.学生在做模拟“蹦极”的小实验(如图5-4-9所示).一根橡皮筋一端系一个小石块，另一端固定在a点，b点是橡皮筋不系小石块自然下垂时下瑞所在的位置，c点是小石块从a点自由下落所能到达的最低点，在小石块从a点到c点运动的过程中，以下说法正确的是（ ）A小石块动能一直在增加B.小石块减小的重力势能全部转化为动能C.小石块经过b点时，橡皮筋具有弹性势能D.小石块到达c点时，动能为零 5.如图5-4-10所示，蹦床表演是运动员在一张绷紧的弹性网上蹦跳、翻滚并做各种空中动作的运动项目. (1)试分析运动员从高处跳下到沿竖直方向回蹦到最高点A的能量转化情况. (2)在A点时，他的_能最大，下落到B点时他的_能最大，在C点时_能最大. (3)运动员要想一次比一次弹得高，应该怎么办？ 6.在观察如图5-411小球摆动时动能和势能转化的实验中，小涛发现小球每摆一个来回的时间似乎都相同，于是他产生了猜想，小球来回摆动一次所用的时间t： 可能跟小球质量m有关； 可能跟绳子长度L有关；可能跟小球移开的距离S有关. 为验证自己的猜想，他在竖直的木板上画出方格，用瓶子代替小球，并在瓶内装大米以改变质量，则： (1)除图 5-4-12 所示的器材外还需要、; (2)在测出不同条件下，瓶子来回摆动一次所用的时间t后，得到表中的数据，则为了研究t与L关系，应选择序号为的数据进行分析； (3)通过分析表中的数据可以得出初步的结论：t与无关，与有关(填写字母)； (4)实验中发现，瓶子摆动一次所用的时间很难测准，请你帮他想一个更准确的测量方法：.答案与提示1.B 2.D 3.B（提示：不断踩刹车时，由于摩擦会产生大量的热，使刹车片温度升高.可以判断出有部分机