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文档简介
专题16动能和势能、机械能及其转化
要点
概念特点决定大小的因素共同特点
物体由于运动而具有的能一切运动的物体
动能质量、速度
量都具有动能
一切被举高的物
重力物体由于被举高
体都具有重力势质量、高度具有能的物体都
而具有的能量
势能
能能够做功
势能
物体由于发生弹一切发生弹性形
弹性
性形变而具有的变的物体均具有形变程度、材料
势能
能量弹性势能
(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;
一个物体能够做
机械
能量功,我们就说这
能(2)一个物体“能够做功”并不是一定“要做功”,也不是
个物体具有能。
“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。
爱考点2机械能守恒及其转化
机械能间无外力作用速度增大速度减小
高度减小弹性形变增大
里刀刃肥‹-----------卯XJb卯能<--------------->T∙ʧɪ7J肥
高度增大弹性形变减小
的转化下能的转化速度减小速度增大
机械能守恒如果只有动能和势能相互转化,尽管动能、势能的大小会
变化,但机械能的总和保持不变
及实验1动能的大小与什么因素有关
1.实验器材:木球、铁球(与木球体积相同)、斜面、丕块。
2.实验方法:控制变量法和转换法。
3.实验现象:
(1)同一铁球从不同高度滚下,高度越高,到达水平面的速度越大,撞得木块运动的距离越远。
(2)木球与铁球从同一高度滚下,到达水平面的速度相同,铁球撞得木块运动得远。
4.实验结论:物体的动能与物体的质量和速度有关,质量越大,速度越大,物体具有的动
能就越大。
5.问题探究:
(1)在实验中,铁球动能的大小是如何显示的?
水平面匕木块被撞出的距离显不了铁球动能的大小,木块被撞出得越远,铁球的动能越大。
(2)在实验中,为什么让不同的小球从斜面的同一位置释放?
目的是控制不同质量的球在撞击木块时具有相同的速度。
(3)在实验中,为什么让同一小球从斜面的不同位置释放?
目的是控制相同质量的球在撞击木块时具有不同的速度。
(4)在实验中,应注意什么问题?
①使用同一斜面(粗糙程度、倾斜程度都不变);
②被撞击的是同一个木块;
③木块放置的水平面粗糙程度不变;
④使球运动的路线与木块的中心在同一直线上。
基础检测(限时30min)
一、单选题
1.如图所示,小明和同学一起荡秋千.下列说法正确的是()
A.通过最低点时的动能为零B.下降过程中的动能转化为重力势能
C.到达最高点的重力势能最大D.上升过程中的重力势能转化为动能
【答案】C
【解析】A.人的质量一定,通过最低点时速度最大,动能最大,故A错误;
B.下降过程中高度逐渐减小,速度逐渐增大,重力势能转化为动能,故B错误;
C.到达最高点时,高度最大,重力势能最大,故C正确;
D.上升过程中,高度增大,速度减小,动能转化为重力势能,故D错误。
故选Co
2.如图是雨滴在空中下落过程中速度与时间的关系图。雨滴在三个时刻中具有的动
能分别是©、E2、E3,不考虑下落过程中雨滴的质量变化,则动能的大小关系是()
A.E]<E2<E3B.E∣>E2>E3C.E∣<E2=E3D.E]=E2<E3
【答案】C
【解析】因为“~∕3三个时刻速度W<V2=V3,不考虑下落过程中雨滴的质量变化,所以动能
E1<E2=E3,故ABD不符合题意,C符合题意。
故选C。
3."嫦娥一号"返回舱在距离地面一定高度时,需要打开降落伞减速,以便安全着陆,在返
回舱减速下降的过程中()
A.动能减小,势能减小,机械能减小B.动能不变,势能减小,机械能减小
C.动能不变,势能减小,机械能不变D.动能增大,势能减小,机械能不变
【答案】A
【解析】返回舱减速下降过程中,质量不变,速度减小,故动能减小:质量不变,高度减
小,故重力势能减小;动能减小,重力势能也减小,故机械能减小。故A符合题意;BCD
不符合题意。
故选Ae
4.打篮球是很受中学生喜欢的体育运动,下列说法中正确的是()
A.篮球被抛出后,在上升过程中,动能增大,重力势能也增大
B.篮球在离开手后,继续飞行,是因为人仍然在对篮球做功
C.在相互传球的过程中,篮球被抛出后,在上升到最高点时,动能,重力势能都为O
D.篮球被抛出后,在下落过程中,动能增大,重力势能减小
【答案】D
【解析】A.篮球在上升过程中,质量不变,速度减小,故动能减小,同时高度增加,所
以重力势能变大,故A错误:
B.篮球离开手后能向上运动,是因为篮球具有惯性,仍要保持原来的运动状态,故B错
误;
C.在相互传球的过程中,篮球被抛出后,在上升到最高点时,有速度,动能不为0,有高
度,重力势能不为0,故C错误;
D.篮球被抛出后,在下落过程中,速度增大,动能增大,高度减小,重力势能减小,故D
正确。
故选D。
二、填空题
5.游乐园的小朋友从滑梯上匀速下滑过程中,小朋友动能(选填"增大"、"减小"或
"不变"),机械能(选填"增大"、"减小"或"不变"),同时臀部有灼热感,这是通过
的方式来改变内能的。
【答案】不变减小做功
【解析】⑴小朋友从滑梯上匀速下滑,质量不变,速度不变,动能不变。
⑵小朋友质量不变,高度变小,重力势能减小;机械能等于动能和重力势能的总和,所以
机械能变小。
⑶下滑过程中克服摩擦做功,机械能转化为内能,臀部的温度升高、内能增大,这是通过
做功的方式来改变内能的。
6.在高速公路上快速行驶的汽车,遇到紧急情况刹车后不能立即停下来,是因为汽车具有
;交通规则要求汽车不能超速行驶,是因为汽车质量一定时,其行驶速度越大,
(选填"动能"或"势能")越大,发生交通事故时,造成的伤害越严重。
【答案】惯性动能
【解析】⑴在高速公路上快速行驶的汽车,遇到紧急情况刹车后不能立即停下来,是因为
汽车具有保持原来运动状态的性质,即惯性,一切物体都有惯性。
⑵动能的大小与物体的质量和速度有关,质量、速度越大,动能越大;汽车质量一定时,
其行驶速度越大,动能越大,发生交通事故时,造成的伤害越严重,因此交通规则要求汽
车不能超速行驶。
7.如图所示为一名消防队员正在进行模拟演习训练。当消防队员沿着竖立在地面上的钢管
匀速下滑时,他的动能(选填"减小"、"不变"或"增大")。在下滑过程中,他感到手
心发烫,这是通过的方法使其内能增加的,这个过程中,能转化为内能。
【答案】不变做功机械
【解析】[1]当消防队员沿着竖立在地面上的钢管匀速下滑时,速度不变质量不变,他的动
能不变。
⑵⑶在下滑过程中,他感到手心发烫,这是通过克服摩擦力做功的方法使其内能增加的,
机械能转化为内能。
8.如图所示是某球员传球时足球的一段运动轨迹,其中A点的重力势能B点、
的重力势能(选填"大于"、"小于"或"等于")。若不计空气阻力,足球在下落的过程中,重
力势能转化为能。
【答案】小于动
【解析】[1]同一个足球,质量相同,8点的高度大于A点,故A点的重力势能小于8点
的重力势能。
⑵若不计空气阻力,足球在下落的过程中,高度减小,重力势能减小。速度变大,动能变
大,故下落时,是重力势能转化为动能。
三、实验题
9.在探究弹性势能的大小跟哪些因素有关时,小明提出了如下猜想:
猜想一:弹性势能的大小与弹簧被压缩的程度有关:
猜想二:弹性势能的大小是弹簧的材料有关。
为此,小明选用材料不同的两根弹簧A和B(长度和粗细相同),小球、木块和长刻度尺
各一,设计了如图所示的实验装置进行探究。实验中,木块起始位置相同,最后得出以下
实验记录表:
实验次数使用的弹簧被压缩后弹簧的长度/cm木块移动的距离
1弹簧A5Si
2弹簧A852
3弹簧B5S3
4弹簧B8S4
⑴由于弹性势能的大小不便用仪器测量,本实验把弹性势能的大小转换为测量木块移动的
距离,这种研究方法叫o
⑵请将探究猜想一的方案补充完整,
①将弹簧A、小球、木块按如图安装好;
②压缩弹簧,使其长度为5cm,放手后,小球被弹出,推动木块移动了一段距离以;
③压缩弹簧,使其长度为cm,放手后,小球被弹出,推动木块移动_o
④比较分析实验数据,得出结论。
⑶弹簧将小球弹开的过程中,是弹簧的弹性势能转化成小球的能。
【答案】转换法85251和S2动
【解析】⑴口]由于弹性势能的大小不便用仪器测量,本实验把弹性势能的大小转换为测量
木块移动的距离,这种研究方法叫转换法。
(2)[2][3∏4]探究弹性势能的大小与弹簧被压缩的程度是否有关,根据控制变量法的思想,必
须选择同样的弹簧,改变压缩程度,因此探究猜想一的方案:
①将弹簧A、小球、木块按如图安装好;
②压缩弹簧,使其长度为5cm,放手后,小球被弹出,推动木块移动了一段距离51;
③压缩弹簧,使其长度为8cm,放手后,小球被弹出,推动木块移动S2;
④比较木块移动的距离Sl和S2的关系,从而得出结论。
⑶⑸弹簧将小球弹开的过程中,弹簧的弹性势能减小,小球的动能增大,弹簧的弹性势能
转化成小球的动能。
10.在探究"物体动能的大小与哪些因素有关"的实验中,小欣同学设计了如图甲、乙、丙
所示的三次实验。让铁球从同一斜面上某处由静止开始向下运动,然后与放在水平面上的
纸盒相碰,铁球与纸盒在水平面上共同移动一段距离后静止。
(I)要探究动能大小与物体质量的关系,应保证铁球到达水平面的相同,为了达到
这一目的所采取的具体操作方法是使小球;
(2)选用甲、丙两次实验可以得出的结论是:物体质量相同时,;
(3)三次实验中,碰撞前动能最小的是图(选填"甲"、"乙"或,丙")中的小球,原
因是;
(4)小欣同学联想到"探究阻力对物体运动的影响〃时,也用到了斜面,让小车从斜面顶端
由静止滑下,比较在不同表面滑行的距离(如下表),小车在三个表面克服摩擦力做功
(选填"相等"或"不相等");若水平面绝对光滑,小车将做运动。
表面毛巾棉布木板
摩擦力最大较大最小
小车运动距离最近较远最远
【答案】速度从斜面的同一高度由静止滚下速度越大,动能越大丙纸盒被
推动的距离最小相等匀速直线
【解析】⑴⑴⑵要探究动能大小与物体质量的关系,应保持小球的速度相同,质量不同,
所以应使质量不同的小球从斜面的同一高度由静止滚下,保证铁球到达水平面的速度相
同。
⑵⑶由图示实验可知,甲、丙两次实验,球的质量相同,甲滚下的高度大于丙滚下的高
度,甲到达斜面底端时的速度较大,甲将纸盒推动得更远,说明甲的动能更大,由此可
得:质量相同的物体,运动速度越大,它具有的动能就越大。
⑶⑷⑸三次实验中,是通过观察纸盒被撞击后移动的距离来比较铁球动能大小的,这种方
法是转换法,丙图中纸盒被推动的距离最小,故碰撞前动能最小。
⑷⑹让同一小车从同一斜面、同一高度由静止下滑,根据决定重力势能大小的因素,小车
的重力势能相同,下滑到水平面时的动能也相同,在不同的材料表面上运动时,最终停下
来后,动能全部转化为内能,克服摩擦力做J'多少功就有多少动能转化为内能,所以,在
三个表面克服摩擦力做功相同。
⑺铁球从斜面上滚下,若水平面绝对光滑,铁球不受摩擦力作用,铁球所受合力为0,所
以铁球将做匀速直线运动。
四、综合题
11.过山车
当你在游乐场乘过山车奔驰之际,你是否会想到:过山车为什么不需要引擎来推动就能“翻
山越岭”呢?过山车在开始旅行时,是靠一个机械装置推上最高点的,但在第一次下行后,
就再没有任何装置为它提供动力了,从这时起带动它沿轨道行驶的唯一"发动机"就是重力
势能。过山车的重力势能在处于最高点时达到最大值,当它开始下行时,它的势能不断减
小,动能不断增大;由于摩擦,损耗了少量的机械能,所以随后的“小山丘"设计的比开始
时的"小山丘''低(如图所示):
(1)过山车从A到B的过程它的重力势能先后,动能先
后(以上均选填"变大""变小"或"不变");
(2)从过山车在轨道的最低处,运动最快,动能最大,说明物体的动能与有
关,后面的“小山丘”设计的比开始时的"小山丘"低,这是因为过山车在运动过程中会将部
分机械能转化为。
A
【答案】变小变大变大变小速度内能
【解析】(1)[1][2][3]⑷动能的影响因素是物体的质量和速度,质量越大,速度越大,动
能越大;重力势能的影响因素是物体的质量和高度,质量越大,高度越高,重力势能越
大;过山车从A到8的过程中,高度先变小后变大,所以重力势能先变小后变大;速度先
变大后变小,所以动能是先变大后变小。
(2)⑸过山车在轨道的最低处,运动最快,速度最大,动能最大,说明物体的动能与速
度有关。
⑹后面的“小山丘”设计的比开始时的"小山丘”低,这是因为过山车在运动过程中会克服摩
擦做功,将部分机械能转化为内能,使得机械能减小。
12.近年来,衢州城市面貌焕然一新,这离不开环卫工人们的辛苦付出。如图,洒水车某
次在平直的道路上以15千米/时的速度匀速行驶,进行洒水作业。洒水车的部分参数如下
表。
项目数值
空载质量(吨)2.4
满载装水量(吨)20
满载时车轮与水平地面接触总面积(米2)0.4
正常洒水流量(吨/时)50
⑴若洒水车满载并按正常洒水流量洒水,它在本次洒水过程中最多可连续喷洒多少路程?
⑵求洒水车满载时,停在水平地面上对地面的压强;
⑶在本次泗水过程中,洒水车的机械能大小变化情况是
【答案】6km5.6×105Pa减小
【解析】⑴[1]由表格数据可知,满载装水量为203正常洒水流量50t∕h,洒水时间为
20t
=0.4h
50t∕h
它在本次洒水的路程为
s=vt=15km∕hχθ.4h=6km
⑵⑵洒水车满载时的总质量为
m=2.4t+20t=22.4t=22400kg
洒水车满载时对水平面的压力为
F=G=mg=22400kg×10N∕kg=2.24×105N
洒水车满载时,停在水平地面上对地面的压强
F2.24XIO5N
P-=5.6×10sPa
y0.4m2
(3)⑶一辆在水平路面上匀速行驶的洒水车正在洒水作业,水的质量减小、速度不变,动能
减小,重力势能减小;机械能等于动能和势能之和,所以机械能减小。
拔导)检测(限时30min)
一、单选题
1.如图所示,小敏穿旱冰鞋推墙,墙没被推动自己却后退了。关于该现象下列说法中正确
的是()
A.墙没动是因为墙受到的推力小于小敏受到的推力
B.小敏受到的推力是因为手在推墙时发生了弹性形变
C.小敏在后退过程中克服摩擦阻力所做的功小于她推墙时获得的动能
D.手和墙接触的过程中,弹性势能和动能相互转化
【答案】D
【解析】A.墙没动,是因为它处于平衡状态,而墙受到的推力与小敏受到的推力是一对
相互作用力,大小相等,故A错误;
B.小敏受到的推力是因为发生了弹性形变的墙对手产生的推力,故B错误;
C.小敏在后退过程中,水平方向只有推力和摩擦力做功,系统机械能守恒,所以克服摩擦
阻力所做的功等于她推墙时获得的动能,故C错误;
D.手和墙接触的过程中,先是人的动能转化为墙的弹性势能,后来人后退时,墙的弹性
势能转化为人的动能;即体现了弹性势能和动能相互转化,故D正确。
故选
Do
2.如图所示,在光滑的水平台面上,一轻弹簧左端固定.右端连接一金属小球,。点是弹
簧保持原长时小球的位置。压缩弹簧使小球至A位置,然后释放小球,小球就在AB间做
往复运动(已知40=08)。小球从A位置运动到B位置的过程中,下列判断不正确的是
()
OB
A.小球的动能先增大后减小
B.弹簧的弹性势能先减小后增大
C.小球运动到。点时的动能与此时弹簧的弹性势能相等
D.任一位置弹簧的弹性势能和小球的动能之和保持不变
【答案】C
【解析】由题知,0点是弹簧保持原长时小球的位置,则小球位于A点时弹簧处于压缩状
态,位于B点时弹簧处于拉伸状态;①小球从A运动到。的过程中,弹簧逐渐恢复原
状,弹性形变程度变小,弹性势能变小,水平台面光滑,则小球不受摩擦力;该过程中小
球所受弹力方向向右,其速度不断增大,动能变大,所以此过程中弹性势能转化为动能;
②到达。点时,弹簧恢复原长,弹性势能为零,小球所受弹力为零,此时小球的速度最
大,动能最大;③小球从。运动到B的过程中,弹簧被拉长,弹性形变程度变大,弹性
势能变大,该过程中小球所受弹力方向向左,其速度不断减小,动能变小,所以此过程中
动能转化为弹性势能;则小球从A位置运动到B位置的过程中:
A.小球的动能先增加后减少,在B点时小球的动能最小,弹簧的弹性势能最大,故A正
确,不符合题意;
B.弹簧的弹性势能先减少后增大,故B正确,不符合题意;
C.小球运动到。点时的动能(最大)与此时弹簧的弹性势能(为零)不相等,故C错
误,符合题意;
D.由于整体的机械能守恒,所以任-位置弹簧的弹性势能和小球的动能之和保持不变,
故D正确,不符合题意。
故选Co
3."蹦极"就是跳跃者把一端固定的长弹性绳绑在踝关节等处,从几十米高处跳下的一种极
限运动。某运动员做蹦极运动,所受绳子拉力F的大小随时间t变化的情况如图所示。将
蹦极过程近似为在竖直方向的运动,据图可知运动员()
二
2FoT-+十T
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f4个r
+t∙-
「
∙⅜rL十
L
十
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TTΓ^I-Γ7-Γ1
「
7—
r_IΓIT7Tl
O
to痴O
A.重力大小为Fo
B.t。时刻重力势能最小
C.to时刻动能最大
D.所受拉力F对其始终不做功
【答案】B
【解析】A.当拉力最大时,跳跃者受到的拉力最大,此时拉力大于重力,由图可知,拉
力为Fo时,跳跃着位于最低点,所以拉力Fo大于重力,故A错误;
B.由图像可知,t。时刻拉力最大,跳跃者位置最低,所以重力势能最小,故B正确;
C.t。时刻,跳跃者速度为0,所以动能最小,故C错误;
D.跳跃者在拉力F的方向上移动了距离,故拉力对跳跃者做了功,故D错误。
故选B.
4.向地板上抛乒乓球,要使乒乓球弹跳起来的高度比原来抛球的位置高,应该()
A.让乒乓球自由落下B.用力向上抛
C.用力向下抛D.沿水平方向抛出
【答案】C
【解析】向地板上抛乒乓球,要使球弹跳起来的高度比原来抛球的位置高,由机械能守恒
定律可知,乒乓球在被抛出点要具有一定的动能,即具有向下运动的速度。
A.让乒乓球自由落下,乒乓球在抛出点的动能为0,如果不考虑空气阻力,根据能量守恒
定律,乒乓球弹起时只能上升到原来的高度,故A不符合题意;
B,用力向上抛,乒乓球落到抛出点时具有向下的速度,弹跳起来的高度比原来抛球的位
置高,但与题的要求不符,故B不符合题意;
C.用力向下抛,对乒乓球做功,在抛出点乒乓球获得了动能,具有向下的速度,弹跳起
来的高度比原来抛球的位置高,故C符合题意;
D.沿水平方向抛出,乒乓球虽然在抛出点也有动能,但速度方向沿水平方向,乒乓球不
能弹得比抛出点高,故D不符合题意。
故选Co
二、填空题
5.2022年9月22日,女篮世界杯在澳大利亚悉尼举行,首战中国女篮107比44大胜韩
国队。如图所示是篮球落地后又弹起的示意图。则(A/B)点的机械能较大,
(8/C/D)点的动能肯定小于4点。
°。CAJC
oOz)CooOC
OC⑥一。
Ooo
CC
【答案】AB
【解析】[1]由图示知,篮球弹起的高度逐渐降低,则在这个过程中,要克服摩擦做功,部
分机械能转化为内能,机械能不守恒,所以8点的机械能小于A点的机械能。
⑵由图示知,C、Q两点的高度比A点低,B点高度比A高,若机械能守恒,则C、。两点
的动能大于A点,3点的动能小于A点的,所以可判定,机械能不守恒时,B点的运动一
定比A点的小。
6.如图所示是玩弹弓的情景。经验表明,橡皮筋拉得越长,同样的"子弹"射得越,
这说明橡皮筋的弹性势能与物体发生______大小有关;若橡皮筋被拉的长度相同,所用"子
弹”的质量不同,则发现射出时的速度也(选填"相同"或"不相同")。在此过程中,
橡皮筋对"子弹"做的功(选填"相同"或"不相同。
【答案】远弹性形变程度不相同相同
【解析】⑴⑵橡皮筋拉得越长,发生的弹性形变就越大,具有的弹性势能就越大,对子弹
所做的功也越大,于是子弹被弹得越远。那么橡皮筋的弹性势能与物体发生弹性形变程度
有关。
⑶⑷橡皮筋被拉长相同长度,则具有的弹性势能相同,而子弹被弹出的过程,是弹性势能
转化为动能,所以橡皮筋对子弹所做的功相同。也即子弹所获得的动能相同,但子弹的质
量不同,那么射出时的速度也不同。
7.如图甲所示,将一根弹簧和一个质量为Ikg的金属球(球上有小孔)套在铁架台的金属
杆AB上面。现将小球提到B端后松手,小球的高度随时间变化情况如图乙所示,弹簧原
来的长度(选填"大于"、"小于"或"等于")40cm,在。〜〃过程中,小球的动
能(选填"增大"、"减小"、"先增大后减小"或"不变"),此过程中小球动能的
变化量___________(选填"大于"、"小于"或"等于")重力势能变化量。
【答案】大于增大小于
【解析】[1]由图乙可知,小球最终会静止在弹簧上,此时弹簧受到了小球向下的压力的作
用,且此时小球的高度为40cm,故弹簧的原长要大于40cm。
⑵在质量不变时,速度越大,物体的动能越大。由图像可知,小球最终会静止在40Cm高
的弹簧上,小球在这一位置受平衡力,即小球的重力和弹簧对小球的弹力相等,说明小球
在0〜〃过程中,受力不平衡,合力方向向下,向下做加速运动,小球质量不变,小球的动
能增大。
⑶由图像可知,小球每次弹起的最大高度减小,说明小球运动时受到阻力的作用,在。〜力
过程中小球重力势能转化为弹簧的弹性势能、小球的动能和内能,故在。〜tι过程中小球
动能的变化量小于重力势能变化量。
8.如图,弹簧的左端固定,右端连接一个小球,把它们套在光滑的水平杆上,。是压缩弹
簧后小球静止释放的位置,。是弹簧原长时小球的位置,C是小球到达最右端的位置。则小
球从。运动到C的过程中,在(选填Q"、纺"或"cw)位置动能最大;从b到C的过
程中,小球的动能转化为弹簧的,小球从α运动到〃的过程机械能总量(选
填"变大"、"变小"或"不变。
ab
IO
【答案】b弹性势能变大
【解析】⑴⑵⑶由题意可知,小球从α运动到人的过程中,弹簧的形变程度减小,其弹性
势能减小,小球的速度变大,动能变大,弹簧的弹性势能转化为小球的动能,而小球的重
力势能不变,所以小球的机械能总量变大;到达。点时,弹簧恢复原状,不计摩擦阻力,
其弹性势能全部转化为小球的动能;再从6运动到C时,弹簧被拉伸,小球的动能再逐渐
转化为弹簧的弹性势能,小球的动能会变小。因此,在万点时小球的动能最大。
三、实验题
9.小江同学利用一个圆形玻璃弹珠、一个泡沫块、三根长宽不同的橡皮条,探究"橡皮条
的弹性势能除了跟橡皮的伸长量有关,是否跟橡皮条的长度、宽度有关?他依次将橡皮
条固定在弹弓上,如图所示,在弹性范围内,拉伸相同的伸长量,将弹珠沿水平方向射向
用泡沫块做成的靶子,测得弹珠打靶的最远距离,数据如下表,请回答以下问题:
次数橡皮条宽度/cm橡皮条长度/cm打靶的最远距离/m
10.5020.0010.10
20.5030.008.20
31.0020.0014.00
(1)实验中,是通过比较来间接反映橡皮条的弹性势能大小,弹珠射出时将弹性势
能转化为能;
(2)比较第1次和第3次实验可知,拉伸相同的伸长量,橡皮条的弹性势能与橡皮条的
_____有关;
(3)根据以上实验数据可推理出,拉伸相同的伸长量,弹性势能最大的橡皮条应是
A.窄而长的B.宽而长的C.窄而短的D.宽而短的
(4)请结合所学物理知识猜想,橡皮条的弹性势能还可能与有关。(请写出一种合
理猜想即可)
【答案】弹珠的打靶距离机械宽度D橡皮条的材料
【解析】(1)[1]实验中,橡皮条具有的弹性势能越大,弹珠打靶的距离就越远,所以可
通过比较弹珠的打靶距离来间接反映橡皮条的弹性势能的大小。
⑵弹珠射出的过程,橡皮条在恢复原状时对弹珠做功,让弹珠由静止到运动,将弹性势能
转化为弹珠的机械能。
(2)⑶第1和第3次实验中,橡皮条的长度相同,橡皮条的宽度不同,且将橡皮条在弹
性范围内拉伸相同伸长量,弹珠打靶距离不同,说明橡皮条的弹性势能与橡皮条的宽度有
关。
(3)⑷由第1和第3次实验知,长度相同的橡皮条,宽度越宽,打靶距离越远,所具的
弹性势能越大,所以第3次具有的弹性势能比第1次的大;由第1和第2次实验知,宽度
相同的橡皮条,长度越长,打靶距离越近,具有的弹性势能越小,所以第2次具有的弹性
势能比第1次的小,所以弹性势能最大的橡皮条是窄而短的第3次实验的橡皮条。故ABC
不符合题意,D符合题意。
故选Do
(4)⑸在实验中,除了改变橡皮条的宽度、长度,还可选用不同材料的橡皮条进行实
验,所以橡皮条的弹性势能还可能与橡皮条的材料有关。
10.在探究物体的动能大小跟哪些因素有关的实验中,同学们设计了如图实验。实验中让
钢球从斜面上某个高度由静止沿斜面滚下,在底部与静止在水平面上的木块发生碰撞,木
块沿水平方向向右运动直至停止,其中?>叫、〃2>历(不考虑空气阻力)。
(1)实验中是通过观察来判断钢球的动能大小;
(2)用来研究超速安全隐患时,我们应选择两图所示实验来进行比较;
(3)在图甲、丙中,小球下滑到斜面底端时的速度M=V2,若$3>$,则表明物体的动能
与质量的关系是:;
(4)实验中钢球碰撞木块后继续向前运动一段距离,则开始时钢球的重力势能木
块克服摩擦力所做的功(选填或;
(5)小敏利用丁图来研究动能和势能相互转化,图中两个相同的光滑弧形槽,一个为凸
形,一个为凹形,A、B两个相同的钢球分别进入两弧形槽的速度都为V,运动到槽的末端
速度也都为U,A小球通过凸形槽的时间为〃,B小球通过凹形槽的时间/2,则时间较长的
是:(选填或"加')。
【答案】木块滑行距离远近甲乙运动速度相同的物体,质量越大,动能越
大>匕
【解析】(1)⑴物体动能的大小无法直接体验,所以通过小球对木块做功的多少来体现
小球动能的多少,即通过木块被推动的距离来判断小球动能的大小,所用方法为转换法。
(2)⑵超速是指汽车的质量一定,速度越大,动能越大,所以应选择质量相等、速度不
同的小球进行实验,据此可知应甲、乙两图进行比较。
(3)⑶在图甲、内中,小球的质量不同,下滑的高度相同,小球下滑到斜面底端时的速
度R=V2,若,这说明丙中小球对木块所做的功多,丙中小球的动能大,故结论
为:物体速度相同时,质量越大,动能越大。
(4)⑷钢球滚下时,钢球的重力势能转化为钢球的动能,钢球与木块碰撞后继续运动,
钢球的一部分动能转化为木块的动能,木块克服摩擦力运动过程中,动能转化为内能,所
以钢球的动能大于木块克服摩
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