第十五章第4-5节动能和势能、机械能及其转化

1、年 级物理版 本人教新课标版第十五章 第45节 动能和势能、机械能及其转化编稿老师马云朝一校林卉二校李秀卿审核王新丽一、学习目标： 1. 了解能量的初步概念。 2. 知道什么是动能及影响动能大小的因素。3. 知道什么是势能及影响势能大小的因素。4. 知道什么是机械能及机械能的单位。5. 知道动能、重力势能、弹性势能之间可以相互转化。二、重点、难点：重点：1. 决定动能、势能大小的因素。2. 动能和势能的相互转化。难点：1. 判断物体所具有的机械能。2. 能解释有关动能和势能相互转化的简单物理现象。三、考点分析：知识点考纲要求题型分值动能理解填空、选择题13分重力势能理解填空、选择题13分弹性势

2、能了解填空、选择题13分动能和势能的转化综合运用填空、选择、简答题36分一、动能1. 一个物体能够对外做功，我们就说它具有能量。一个物体能够做的功越多，这个物体的能量就越大。2. 物体由于运动而具有的能，叫做动能。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。二、势能重力势能：物体由于被举高而具有的能。重力势能大小的决定因素：质量相同的物体，被举的高度越高，重力势能越大；高度相同的物体，质量越大，重力势能越大。弹性势能：物体由于弹性形变而具有的能。弹性势能大小的决定因素：弹性势能的大小与弹性形变的程度有关。物体的弹性形变越大，它的弹性势能就越大。三

3、、机械能动能和势能统称为机械能。能量的单位：焦耳 简称焦，符号是J势能转化为动能动能转化为势能动势能之间相互转化机械能守恒：如果只有动能和势能的相互转化，则机械能的总和不变。知识点一：机械能例1. 下列物体具有何种形式的机械能：（1）升空的火箭： ;（2）正在下落的雨滴： ;（3）被拉长的橡皮筋： .答案：（1）动能 重力势能（2）动能 重力势能（3）弹性势能例2. 质量较大的老鹰与质量较小的燕子在空中飞行，如果它们的动能相等，那么 飞得快。解题思路：动能相等时质量大的速度小，质量小的速度大。答案：燕子例3. 在研究物体的重力势能与哪些因素有关的实验中，三个相同的木桩被从空中静止释放的铁块撞击

4、，陷入沙坑中，如图所示，在此实验中，我们是通过观察 来比较各铁块重力势能的大小的。若A、B两铁块质量相等，则两铁块下落高度的关系是hA hB，若A、C两铁块下落的高度相等，则两铁块质量的关系是mA mC。实验得出的结论是：物体重力势能的大小与 有关。解题思路：实验中木桩陷入沙坑的深度越深，证明铁块具有的重力势能越大，质量相同的物体，被举的高度越高，其重力势能越大；高度相同的物体，质量越大，其重力势能越大。答案：木桩陷入沙坑的深度 物体的质量和被举的高度例4. 气球在匀速上升的过程中，它的动能_ _，重力势能_，机械能_（选填“增大”、“减小”、“不变”）。解题思路：因为气球匀速上升，所以动能不

5、变，又因高度增加，所以重力势能增大，故机械能也增大。答案：不变 增大 增大小结：注意动、势能大小的决定因素，虽然初中阶段不要求定性研究动能、势能的表达式，但是知道动、势能的表达式，对理解动、势能的决定因素和判断动、势能的大小很有帮助。动能：Ek=，重力势能：Ep=mgh知识点二：机械能的转化例1. 人造地球卫星的运行轨道是椭圆形的，在运行过程中发生重力势能与动能的相互转化。当卫星在近地点时，能最大，能最小；在远地点时，能最大，能最小。解题思路：近地点时h小重力势能小动能大，远地点时h大重力势能大动能小。答案：动 势 势 动例2. 如图，把一金属球用细线悬挂起来，然后将它拉到A处后放开，小球沿路

6、线A-B-C来回摆动，在_点，小球的重力势能最大，动能为0在_点，小球的动能最大由C到B的过程中，小球的速度_，动能_，重力势能_，_能转化成_能解题思路：高度越高重力势能越大，速度为零动能为零（A、C点），重力势能完全转化为动能时动能最大势能最小（B点）答案：A、C B 增大 增大 减小 重力势 动 例3. 在模拟“蹦极”的实验中，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端所在的位置，c点是系上小石块后橡皮筋自然下垂时下端所在的位置，d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d点的运动过程中（1）动能的变化是_，_点的动能最小，_点的动能

7、最大。（2）小石块最终将_，因为_。（3）小石块经过b点时，橡皮筋_（选填“具有”或“不具有”）弹性势能，_点的弹性势能最大。解题思路：a点时h最大v为零所以重力势能最大动能为零，由ab橡皮筋不起作用重力势能转化为动能，重力势能减小动能增大，b点时橡皮筋没有伸长不具有弹性势能由bc橡皮筋伸长弹性势能增加，橡皮筋拉力小于石块的重力，重力势能转化为动能弹性势能，动能增加c点时橡皮筋拉力等于石块重力石块为平衡状态此时石块动能最大由cd橡皮筋拉力大于石块重力，石块动能和重力势能转化为橡皮筋的弹性势能d点时重力势能完全转化为弹性势能动能为零答案：（1）先增大后减小 a、d c（2）静止 空气阻力的存在，

8、将能量损耗了（3）不具有 d解题后的思考：如果对“蹦极”问题中各点及各过程的分析不透彻、不清楚，还可采用“两端分析”的方法，如本例中，a、d点速度为零，所以动能为零，由ad过程中速度不为零，所以ad过程中动能先大后小。在解答同一物体的重力势能和动能之间的转化问题时，由于同一物体质量一定，所以重力势能和动能的变化，主要表现为离地面的高度与速度大小的变化。学完本章之后，同学们可能有的知识掌握得还不太好，那就把所学过的知识梳理总结一下吧！（答题时间：45分钟）一、填空题1. 唐诗中有“不尽长江滚滚来”的诗句，这动人的诗句生动、形象地反映了这条大河蕴藏了大量的 能。2. 如图是某城市地铁的设计方案图，

9、进站和出站的轨道都与站台构成一个缓坡，为了充分利用能量，火车进站上坡前关闭发动机，由于惯性冲上缓坡，则上坡时火车的动能逐渐，重力势能逐渐。（选填“增大”、“减小”或“不变”）3. 在某次抗震救灾中，一架向某灾区空投物品的飞机在水平方向上匀速飞行，在空投前后飞机的动能将，势能将，机械能将。（选填“变大”、“变小”或“不变”）4. 现代大型水电站是利用_能转化为_能的原理。拦河坝修得很高是用来提高上游水位，水位越_，水的_能越大，水流下来转化成的_能越大。二、选择题5. 关于能的概念，下列说法中正确的是（ ）A. 举得高的物体其重力势能一定大B. 悬挂着的物体因没有做功，所以没有能C. 在空中飞行

10、的子弹，具有做功的本领，所以具有能D. 一个物体具有机械能，则这个物体一定既具有动能，又具有势能*6. 物体沿斜面匀速下滑时，它的（ ）A. 动能增加，重力势能减小，机械能不变B. 动能不变，重力势能不变，机械能不变C. 动能不变，重力势能减小，机械能减小D. 动能增加，重力势能减小，机械能减小7. 2003年10月16日，“神舟五号”载人飞船成功返航，实现了中国人几千年的飞天梦。当飞船减速着陆后，航天英雄杨利伟的（ ）A. 动能增加，重力势能减小B. 动能减小，重力势能减小C. 动能减小，重力势能不变D. 动能不变，重力势能减小8. 体积相同的实心铁球和木球，铁球静放在水平桌面上，而木球从桌

11、边由静止开始落向地面，则（ ）A. 铁球和木球的机械能始终相等B. 铁球和木球同在桌面上时，其重力势能相等C. 铁球的重力势能始终大于木球的重力势能D. 铁球的动能始终大于木球的动能9. 下列关于机械能的说法，正确的是 （ ）A. 骑车匀速下坡，机械能不变B. 从空中落下的雨点，势能增大，动能增大C. 加速升空的运载火箭，机械能不断增大D. 带动钟表转动的发条，将动能转化为势能10. 在下列物理过程中，机械能守恒的有（ ）A. 电梯载着乘客匀速上升的过程B. 人造卫星在太空沿椭圆轨道绕地球运行的过程C. 汽车关闭油门后沿水平公路向前滑行，最终静止D. 实验室滚动的滚摆11. 学生在做模拟“蹦极

12、”的小实验。一根橡皮筋一端系一个小石块，另一端固定在a点，b点是橡皮筋系小石块自然下垂时下端所在的位置，c点是小石块从a点自由下落所能到达的最低点。在小石块由a点到c点的运动过程中，以下说法正确的是（ ）A. 小石块的动能一直在增加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，动能为零12. 小红在学习中收集了一些与机械能有关的实例，如图所示，其中机械能增大的是（ ）13. 跳伞运动员在“中华第一高楼”上海金茂大厦进行跳伞。运动员从345米的高度跳下，下落一段时间后打开降落伞做匀速直线运动。在整个下落过程中，运动员和降落伞的 （ ）A

13、. 势能不断减小，动能不断增加，机械能不变B. 势能不断减小，动能不断增加，机械能减小C. 势能不断减小，动能先增加然后保持不变，机械能减小D. 势能不断减小，动能先增加后减小，机械能不变14. 上紧发条的玩具车在水平面上跑动时把（ ）A. 动能转化为弹性势能B. 弹性势能转化为动能C. 重力势能转化为动能D. 动能转化为重力势能15. 体积相同的实心铁球和木球放在水平桌面上，铁球静止，木球在桌面上做匀速直线运动，则（ ）A. 铁球的动能小于木球的动能B. 铁球的势能小于木球的势能C. 铁球的机械能一定小于木球的机械能D. 铁球的机械能一定等于木球的机械能16. 汽车匀速上坡时（ ）A. 动能

14、减小，势能增加，机械能不变B. 动能不变，势能增加，机械能不变C. 动能不变，势能增加，机械能增加D. 动能增加，势能增加，机械能增加17. 2003年10月15日，“神舟”五号飞船腾空而起，飞向太空，完成任务后，于次日凌晨准确降落在内蒙古中部预定地区，返回舱进入大气层一段时间后，由于空气阻力而匀速下落。返回舱匀速下降过程中（ ）A. 重力势能减小，动能增加，内能增加B. 机械能减小，动能不变，内能增加C. 重力势能减小，动能增加，内能不变D. 机械能不变，动能不变，内能增加18. 小东和小明分别购买了两种橡胶球，小东说：“我的球的弹性比你的好。”小明说：“我希望你能证实你的说法。”请你帮小东

15、选择下列中的一个方案来解决这个问题（ ）A. 把球向墙掷去，测量它们反弹时离墙的距离B. 用手触摸两球，看哪一个球较硬C. 让两球于离地等高处坠下，测量它们的反弹高度D. 把两球向地面掷下，测量它们的反弹高度*19. 一只乒乓球由高处静止下落撞击地板后又上升，在整个过程中，乒乓球机械能转化的情况是（ ）A. 势能动能势能B. 动能势能势能C. 动能势能动能势能动能D. 势能动能势能动能势能三、简答题20. 举高的篮球被释放后，下落并再次弹起的过程中其能量的转化是怎样的？ *21. 用一根不可伸长的细线，一端拴住一小球，另一端固定，如图所示。使小球偏离它静止时的位置O点并将其移至B点，然后释放小

16、球，小球就沿弧摆动，小球在BOCOB的过程中机械能发生怎样的转化？22. 竖直向上抛起的石块，上升过程中，它的速度越来越小（不计空气阻力的作用），这是为什么？一、填空题1. 动2. 减小 增大3. 变小 变小 变小解析：飞机匀速飞行速度不变，但空投后质量减小4. 机械 电 高 势 动 二、选择题5. C解析：A、重力势能的大小除了跟高度有关还跟质量有关B、悬挂着的物体具有重力势能D、一个物体具有机械能则其可能具有动能，也可能具有势能，还可能既具有动能又具有势能6. C解析：注意物体是“匀速下滑”，说明物体运动的速度不变，所以动能不变。但随高度的降低，势能减小。因为机械能是动能与势能的统称，所以

17、机械能由于动能不变而势能减小，因而也减小。说明：对于一个物体（质量一定），它的动能是否变化就看它的速度是否变化；它的重力势能是否变化就看它的高度是否变化。7. B8. C9. C解析：A. 骑车匀速下坡，机械能减小B. 从空中落下的雨点，势能减小，动能增大C. 加速升空的运载火箭，势能增大，动能增大，所以机械能不断增大D. 带动钟表转动的发条，将弹性势能转化为动能10. B解析：A、电梯载着乘客匀速上升受到电机的拉力B、人造卫星在太空沿椭圆轨道绕地球运行只有动势能之间的转化C、汽车受到路面的摩擦力D、实验室滚动的滚摆受到空气阻力，机械能转化成内能11. D 12. C解析：A动能不变，势能不变

18、，机械能不变B人的重力势能转化为动能，人受到摩擦阻力，机械能转化为内能C火箭动能增大，重力势能增大，机械能增大D由于存在空气阻力，机械能变小13. C14. B15. A解析：B、铁球的势能大于木球的势能C、D铁球的机械能与木球的机械能的大小无法比较16. C17. B18. C19. D解析：乒乓球在高处，由于被举高而具有（重力）势能。在下落过程中，高度降低，速度增大，在撞击地面前，球的全部（重力）势能转化为动能。在撞击地板的一瞬间，由于球发生形变，球的动能转化为球的弹性势能。球在恢复形变的过程中，弹性势能又转化成动能，使球产生一个反方向的速度（如不考虑能的损失，则此速度与球撞击地板前的速度大小相同），向上弹起。在上升的过程中，动能又逐渐转