2012年中考物理立体设计精品绝版复习（十七）机械能（知识要点+典型例题分析+巩固练习）

用心 爱心 专心1 20122012 年中考物理立体设计精品绝版复习 十七 机械能年中考物理立体设计精品绝版复习 十七 机械能 知识要点 动能和势能 1 能量 一个物体能够对外做功 我们就说这个物体具有能量 简称能 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 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 2 动能 定义 物体由于运动而具有的能 叫做动能 探究 动能的大小与什么因素有关 实验器材 斜面 木块 大铁球和小铁球 实验设计 如图所示 在桌面上架起一个斜面 在斜面末端放上木块 让铁球从 斜 面上自由滑下 让大铁球和小铁球先后从斜面的同一高度自由滚下 推动桌面上的木块 分别记下 铁球推动木块移动的距离 让同一铁球先后从斜面上的不同高度自由滚下 分别记下木块两次被推动的距离 实验方法 控制变量法 转换法 实验分析 实验 说明 物体动能与质量有关 运动速度相同的物体 质量越大 它 的动能也越大 实验 说明 物体动能与速度有关 质量相同的物体 运动的速度越大 它的动能越 实验结论 物体动能与质量和速度有关 质量相同的物体 运动的速度越大 它的动 能越大 运动速度相同的物体 质量越大 它的动能也越大 注意事项 判断动能大小的方法 看木块被推动的距离 控制速度不变的方法 使钢球从同一高度滚下 改变钢球速度的方法 使钢球从不同高度滚下 注意控制钢球质量一定 质量相同的物体 运动的速度越大 它的动能越大 运动速度相同的物体 质量越大 它的动能也越大 3 势能 重力势能和弹性势能统称势能 重力势能 物体由于被举高而具有的能量 叫做重力势能 物体的重力势能与质量和被举高度有关 质量相同的物体 被举高度越大 它的重力 势能越大 被举高度相同的物体 质量越大 它的重力势能也越大 重力势能具有相对性 选择的参照物不同 物体的重力势能也不同 一般情况下 我们 选择水平地面作参照物 弹性势能 物体由于弹性形变而具有的能量叫做弹性势能 弹性势能与物体弹性形变程度大小有关 机械能及其转化 1 机械能 动能和势能统称为机械能 用心 爱心 专心2 2 机械能守恒 如果只有动能和势能的相互转化 机械能的总和不变 机械能是守恒的 动能和重力势能的转化 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 动能和弹性势能的转化 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 实例 拉弓射箭 拧钟表的发条 高台跳水 撑杆跳高 篮球比赛等 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 观察动 能和重力势能 或弹性势能 如何变化 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 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 典型例题分析 例 1 2011 天津 滑雪运动员从山顶加速下滑的过程中 他的 A 重力势能增加 动能增加 B 重力势能减少 动能减少 C 重力势能增加 动能减少 D 重力势能减少 动能增加 解题思路 质量一定的物体 高度赿大 重力势能越大 速度越大动能赿大 运动员 下滑 高度变小 重力势能减少 排除 A C 加速 速度增大 动能增大 排除 B 答案 D 例 2 2011 浙江绍兴市 20 题 4 分 如图甲所示 质量不计的弹簧竖直固定在一压力 传感器上 压力传感器是电阻阻值随受到压力的增大而减小的变阻器 压力不超过最 大值 压力传感器 电流表 定值电阻和电源组成一电路 压力传感器不受力时电流 表示数是 I0 t 0 时刻 将一金属小球从弹簧正上方某一高度由静止释放 小球落到 弹簧上压缩弹簧到最低点 然后又被弹起离开弹簧 上升到一定高度后再下落 如此 反复 整个过程中 不计能量损失 电流表示数 I 随时间 t 变化的图像如图乙所示 则 A t1时刻 小球动能最小 B t2时刻 弹簧的弹性势能最小 C t2 t3这段时间内 弹簧的弹性势能先增加后减少 D t2 t3这段时间内 小球增加的动能小于弹簧减少的弹性势能 解题思路 根据题意可知 t1时刻电路中的电流为 I0也就是此时小球刚刚接触到弹簧 弹 簧还没有发生弹性形变 此时小球的速度最大 即动能最大 故答案 A 项错误 B 项 用心 爱心 专心3 中在 t2时刻电路中的电流最大 也就是压力最小 即弹簧的弹性形变最大 具有的弹 项错误性势能最大 故 B 项也错误 C 项中从 t2到 t3这个时间段中将弹性势能转化为 动能 C 项错误 D 项符合题意 答案 D 例 3 江苏连云港市 14 2 滑雪运动员脚踩滑雪板从高处滑下 在此过程中 运动员 的动能 重力势能 选填 增大 减小 或 不变 解题思路 从影响动能和重力势能因素有关去考虑 滑雪运动员脚踩滑雪板从高处滑下 时 速度越来越大 所以运动员动能增大 高度减小 所以运动员的重力势能减小 答案 增大 减小 例 4 2011 四川绵阳 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 该椭圆软道近地点约 200 千米 远地点约 3599 千米 如图是北斗八号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 解题思路 该卫星沿椭圆轨道绕地 球运行的过程中机械能守恒 当 该卫星从远地点向近地点运行过 程中 由于距离地球的位置越来 越 低 所以势能减小 又由于机械 能守恒 所以动能增加 速度增加 所以 ACD 是错误的 答案 B 例 4 2011 四川绵阳 如图是探究 物体动能的大小与什么因素有关 的实验示意图 该实验要探究的是物体动能的大小与物体 的关系 该实验物体的动能是指物体 选填 A 或 B 该实验物体动能的大小是通过 来反映的 该实验物体的速度是指物体A从斜面上静止滚下与物体B碰撞时 选 填 碰前A 碰后A 碰前B 或 碰后B 的速度 它是通过 选填 高度 或 质量 来改变的 实验中多次让物体从斜面同一高度上静止滚下时 应改变 选填 物体 A 或 物体B 的质量 这是为了研究物体动能与物体质量的关系 解题思路 物体动能的大小与物体质量和运动速度有关 所以在该实验中要探究的是物 体动能的大小与什么因素有关时 应填写这两个因素 该实验的研究对象是小球 所 以物体的动能是指物体 A 该实验物体动能的大小是通过物体 A 撞击木块 B 的距离来 用心 爱心 专心4 反映的 在研究动能的大小与速度有关的实验时 要改变小球在斜面上的高度来改变 小球的速度 而保持小球的质量不变 在研究物体动能与物体质量的关系时 应保持 物体从斜面同一高度上静止滚下 但应换用质量不同的小球来进行实验 答案 速度和质量 A B被撞远近 碰前A 高度 物体A 巩固练习 一 选择题 1 2011 年浙江衢州 第 9 题 小明同学站在匀速上行的启动扶梯上由一楼升到二楼的过 程中 下列说法中正确的是 A 小明相对于地面是静止的 B 小明的动能大小保持不变 C 小明的机械能总量保持不变 D 自动扶梯把机械能转化为电能 2 2011 山东滨州 第 11 题 在 学习机械能及其转化 时 想想做做 栏目提供了如 图所示的情景 用绳子把一个铁锁悬挂起来 把铁锁拿近自己的鼻子 稳定后松开手 头保持不动 锁向前摆去又摆回来 下列说法正确的是 A 铁锁在摆动的过程中机械能保持不变 B 铁锁摆动到最低点时动能最小 C 铁锁在下降过程中 重力势能转化为动能 D 铁锁在上升过程中 重力势能转化为动能 3 2011 山东聊城 第 卷第 4 题 聊城市为了杀灭美国白蛾调动了直升飞机 在灾区上 空喷洒生物农药 飞机在某一高度水平匀速飞行喷洒农药的过程中 飞机的 A 动能减小 重力势能减小 B 动能不变 重力势能不变 C 动能减小 重力势能不变 D 动能增大 重力势能减小 4 2011 年广东省广州市 第 11 题 跳远运动的几个阶段如图 4 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 5 2011 四川绵阳 第 27 题 2011 年 4 月 10 日 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 如图是北斗八号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 用心 爱心 专心5 2 题 4 题 5 题 6 2011 江苏苏州 第 6 题 2011 年 3 月 11 日 日本发生里氏 9 0 级地震所引起的大规 模海啸 冲毁了建筑 卷走了村落 造成了大量人员伤亡 海啸具有极大破坏力的主 要原因是海啸行成的海浪具有巨大的 A 电能 B 机械能 C 核能 D 内能 7 2011 四川成都 A 卷第 5 题 2010 年 9 月 27 日上午 成都地铁 1 号线一期工程首发 仪式在天府广场举行 如图所示为一列正在减速进站的载有乘客的地铁 小李同学坐 在该车的座位上 在进站过程中 以站台为参照物 对该列车和小李同学的叙述正确 的是 A 小李同学的运动状态保持不变 B 小李同学的运能不变 C 列车的运动状态保持不变 D 列车的动能减小 8 2011 湖北宜昌 第 19 题 某同学骑自行车下坡滑行时 速度越来越快 下列说法错 误的是 A 车和人的动能变大 B 车和人的重力势能变小 C 车和人的机械能变小 D 车和人的机械能不变 9 2011 广东深圳 第 28 题 图 8 是研究滚摆运动的实验 在滚摆向上运动的过程中 若 不计阻力 下列说法中正确的是 A 动能转化为重力势能 机械能不变 B 动能转化为重力势能 机械能增加 C 重力势能转化为动能 机械能不变 D 重力势能转化为动能 机械能减速 二 填空题 10 2011 浙江嘉兴 第 23 题 请分析以下两个有关能量的问题 1 强弩之末势不能穿鲁缟者也 强弩之末不能穿透薄薄的丝绸 说明物体的动能 大小与它的 有关 2 旋转图中的吸管后 将可乐罐放在桌面上 罐就会运动起来 这是因为罐中的橡 皮筋积蓄了 能 11 2011 安徽芜湖 第 3 题 歼 20 是我国自主研制的新一代隐身重型歼击机 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 选填 增大 不变 或 减小 12 2011 江苏扬州 第 21 题 如图是探究物体动能的大小与哪些因素有关的装置 让同 一小车从斜面上不同的高度由静止开始运动 碰到同一位置的相同木块上 目的是探 究小车动能的大小与 的关系 若小车推动木块移动的距离越大 说明小车对木块 越多 从而判断小车的动能越 大 小 若水平面绝对光滑 本实验将 能 不能 达到探究目的 用心 爱心 专心6 10 题 12 题 13 题 13 2011 年湖北省武汉市第 25 题 5 分 如图所示 某同学将两个相同的斜面并排放在 水平桌面上 利用它们探究动能或重力势能与哪些因素有关 1 将 A B 两球 mA mB 分别从两斜面的相同高度处由静止同时释放 观察到它们 并排滚动且始终相对静止 这表明在滚动的任一时刻 两球的速度 且两球的 速度跟 无关 2 分别在水平桌面上的 C C 处放置相同的木块 再将两球分别从两斜面的相同高 度处由静止同时释放 观察到 球将木块撞得更远 由此可得出结论 14 湖北省荆门市 2011 年第 11 题 跳伞运动员在跳下飞机一段时间后降落伞打开 降落 至地面时速度为零 运动员从开伞到降至地面的过程中动能 重力势能 选填 增大 减小 或 不变 15 2011 江苏宿迁 第 14 题 海底发生的地震会引发海啸 海啸在形成时只有几厘米或 几米高 进入海岸线浅滩时 受海底阻力的作用 速度会减慢 但高度会增加 海水 的 能转化为 能 三 实验探究题 16 2011 浙江金华 第 32 题 小华为了探究物体动能的大小与质量 速度的关系 设计 了如图甲 乙所示的实验 实验甲 质量相同的两个小球 沿同一光滑弧形轨道分别从 A 处和 B 处开始向下运动 然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 实验乙 质量不同的两个小球 沿同一光滑弧形轨道分别从 A 处开始向下运动 然后 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 1 要探究物体动能的大小与速度的关系 应选用 图 填 甲 乙 2 甲 乙两组实验可以得出的结论是 3 这个实验中 利用木块被碰撞后移动的 来比较物体动能的大小 下列实验 与此实验方法相同的由 填编号 认识电流时用水流进行类比 用红墨水在水中的扩散现象来认识分子是运动的 用酚酞试液滴入溶液变红色来判断溶液呈碱性 17 2011 江苏泰州 第 28 题 小明猜想 动能的大小可能与物体的质量和速度有关 因 此 他设计了如下两种实验方案 A 让同一辆小车