第8讲 机械能-讲义(学生版

第八讲 机械能
小剧场
能量是什么？（视频引入哦）
知识树
一、能量
一个物体能够做功，我们就说它具有能量．一个物体能够做的功越多，它具有的能量就越大．单位：能量的单位是焦耳（），常用的单位还有千焦（）．
做功的过程，一定伴随着能量的转移或转化．
做了多少功，就有多少能量的改变，功是能量转化的量度．
小试牛刀
1.2.3.4.1.关于能的概念，判断下列说法哪个是正确的：
具有能的物体一定在做功
用线悬挂着的小球，没有做功所以没有能量
一个物体做的功越多，说明这个物体具有的能量越多
做功的物体一定具有能量
5. 6. 7.物体具有的能量多，说明这个物体做的功一定多绷紧的弓能射出去箭，所以具有能量
做功可以引起能量改变，根据做功的多少可以衡量能量变化的多少
反转课堂推荐题目
A.
B.
C.
D.
2.下列关于能量的说法中正确的是（ ）
做功的物体具有能量，不做功的物体没有能量
做功多的物体能量就多，做功少的物体能量就少
能够做功的物体具有能量，但不一定就做功
能量多的物体所做的功一定就多
二、机械能
1.
动能
影响动能的因素
决定动能大小的两个因素是物体的质量和物体的运动速度。

要研究动能的大小与质量的关系时，应保证小球在平面上具有相同的速度。

把质量不同的小球放在斜面的同一高度由静止开始滚下。

结论：质量相同的物体，运动的速度越大，物体的动能就越大；
要研究动能的大小与速度的关系时，应保证小球的质量相同。

把同一个小球分别放在同一斜面的不同高度由静止开始滚下。

结论：运动速度相同的物体，质量越大，物体的动能就越大。

总结：物体的质量越大、运动的速度越大，动能就越大；
而速度对物体动能大小的影响比较显著。

运动的物体可以对外做功，我们说它具有能量．物体由于运动而能够做功，它具有的能量叫做动能．
动能的大小与物体的质量、速度有关．
小试牛刀
（1）（2）3.在探究“物体动能大小跟哪些因素有关”
时，某同学用质量分别是和
的两个钢球（
）从同一斜面的不同高度和
静止滑下，如图所示．实验中需要通过观察木块
移动的距离来判断小球的动能大小，这种研究物理问题的方法
是 （选填“控制变量法”“转换法”或“等效替代法”），若水平面是绝对光滑的，你认为该实验 （选填“能”或“不能”）达到目的．
由甲丙两图得出“物体的动能大小与质量有关”的实验结论，你认为这个结论正确还是不正
确，理由是 ．
百步穿杨
（1）（2）（3）（4）
4.如图所示，某小组设计了一组装置来探究“物体的动能大小与哪些因素有关”
，小球按图示位置由静止释放，当小球摆动到竖直位置时，恰好与静止在水平面上的木块发生碰撞，木块都会在水平面上滑行一定距离后停止．三张图所示的三次实验中，摆线的长保持不变，小球、的质量
，悬线与竖直方向的夹角．
图甲中将摆球从图示位置由静止释放，摆球向下摆动的过程中，动能逐渐 ，重力势能
逐渐 （均填“增大”或“减小”）．
本实验中通过 反映小球撞击木块前的动能大小．
第一组实验：对比甲、乙图所示实验可得出初步结论： ．
（5）在图丙实验中，木块被撞后滑出了木板，现在需要重做实验，甲同学建议是换用一个较大的木块，乙同学建议换同样材料的较长木板，丙同学建议降低小球下摆的角度．你认为应当采用（选填“甲”“乙
”“丙”）同学的建议．
本实验中用到了、
这两个常用的物理实验思维方法．
反转课堂推荐题目
（1）
（2）
5.如图所示是探究动能大小与哪些因素有关的实验装置：
实验中通过观察木块在同一水平面上被推动的距离来比较．
在探究动能与速度大小的关系时，要保持小球的不变，让小球从斜面（选填“相同”或“不同”）的高度滚下，以不同的速度推动木块移动．下列研究实例中运用了这种物理研
究方法的是．
A．探究“平面镜成像的特点”
B．探究“通过电阻的电流跟电阻两端电压的关系”
C．探究磁场时，引入“磁感线”
2. 重力势能
物体由于被举高而具有的能量叫做重力势能．
重力势能与物体的质量（）、所处的高度（）有关．
小试牛刀
6.
如图是一小球从桌面滚落后的运动轨迹，、两处高度相同．点的重力势能点的重力势能；点的动能点的动能．（均选填“大于”“小于”或“等于”）
7.如图所示，学习小组的同学在探究“物体的重力势能的大小跟哪些因素有关”时，设计了以下实验：
（1）（2）（3）实验方案：三个相同的木桩插在沙坑里，露出沙坑的高度相同，如甲图所示．取三个铁块从空中静
止释放后撞击木桩，木桩陷入沙坑，如乙图所示．
在此实验中，我们可以通过观察 来比较铁块重力势能的大小．若
，，如图乙所示：比较、情况，说明
．比较、
情况，说明 ．
实验得出的结论是：物体重力势能的大小跟物体的
有关．百步穿杨
A.B. C.D.8.如图所示，在空中以相同速度水平匀速直线飞行的加油机和受油机，在加油的过程中，下列说法正确的是（ ）
加油机动能减小，重力势能减小，机械能减小
受油机动能减小，重力势能不变，机械能不变
加油机动能减小，重力势能不变，机械能减小
受油机动能减小，重力势能增大，机械能增大
A.球在点时受平衡力作用
B.球在点时速度最大
C.从到，球的动能减少
D.从到，球的势能增加
9.如图，细线上端固定，下端拉着小球在竖直平面内摆动，、是球摆动过程中的最高点，是最低点，不计空气阻力，则（ ）
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A.B.C.D.10.小明同学踢足球，如图所示为球离开脚后向上运动到一定高度又落回地面的运动轨迹，不计空气阻力，关于足球离开脚后的运动过程，下列说法中正确的是（
）
足球上升过程中，足球受力方向是竖直向下的
足球上升过程中，小明对足球做功
足球运动到最高点时，其动能为零
足球下落过程中，动能转化为重力势能3. 弹性和弹性势能
物体在外力的作用下，它的形状会发生变化，称为形变．如果外力撤消，物体的形变能够完全消失，恢复原状，这种形变称为弹性形变，这种性质叫做弹性．我们把发生弹性形变的物体具有的能量叫做弹性势能．
物体的弹性形变越大，具有的弹性势能越大．
小试牛刀
A.B.C.D.11.下列关于弹性势能的说法，正确的是（ ）
橡皮泥的形变越大，它具有的弹性势能越大
弹簧的弹性越大，它具有的弹性势能越大
弹簧越长，它具有的弹性势能越大
对于给定的弹簧来说，它的弹性形变越大，它具有的弹性势能越大
12.图右是玩弹弓的情景．经验表明，橡皮筋拉得越长，同样的“子弹”射得越远，这说明橡皮筋的弹性势能与 有关；橡皮筋把“子弹”射出是 能变为
能．
百步穿杨
A.B.C.D.13.如图所示，将木块放在压缩了的弹簧旁，释放弹簧，木块沿水平地面向右运动，离开弹簧后，木块运动一段距离后停下来，下列说法中不正确的是（
）
此装置可以用来探究弹性势能和弹簧形变大小的关系
木块离开弹簧之前，弹簧的弹性势能一直在减小
木块离开弹簧之后，木块的动能逐渐减少
木块运动时，木块所受的重力对木块做了功
独步天下
（1）（2）（3）（4）14.在探究弹性势能的大小跟哪些因素有关时，小志提出了如下猜想：
猜想一：弹性势能的大小与弹簧被压缩的程度有关；
猜想二：弹性势能的大小与弹簧的材料有关；
猜想三：弹性势能的大小与弹簧的长度有关；
猜想四：弹性势能的大小与弹簧的粗细有关．
为验证猜想一，他设计了如图所示实验，实验时将同一弹簧压缩 （相同/不同）的长度
（弹簧被压缩后未超过其弹性限度），将小球置于弹簧的右端，松开后小球碰到同一位置的
相同木块上，分析比较
，从而比较弹性势能的大小．
为验证猜想二，需选用 的两根弹簧，实验时将两根弹簧压缩 （相同/
不同）的长度，将小球置于弹簧的右端，松开后小球碰到同一位置的相同木块上，对数据进
行比较分析时，若 ，说明弹性势能的大小与弹簧的材料有关；
若水平面绝对光滑，本实验将 （能/不能）达到探究目的；
小志根据实验现象认为：小球和木块移动一段距离后都要停下来，所以弹簧、小球和木块所
具有的动能和势能最终都消失了，你认为小志的观点是 （正确/不正确）的．4. 机械能
动能和势能统称为机械能．一个物体可以具有动能，又可以具有势能，动能和势能之和称为机械能．
A.他在下滑过程中没有力做功
B.他的势能转化为动能，机械能不变
C.他在下滑过程中，重力势能转化为动能
D.他的重力势能减小，动能不变，机械能减少
15.小朋友沿着滑梯匀速滑下，下列说法中正确的是（ ）
A.B.C.D.16.如图所示，用轻质弹簧（弹簧质量和空气阻力忽略不计）把小球挂在天花板上，当小球从如图水平位置放手后摆动到最低点的过程中，下列说法正确的是（
）
小球的机械能守恒
小球的重力势能的减少量等于小球动能的增加量
小球的重力势能的减少量大于弹簧弹性势能的增加量
小球的重力势能的减少量小于小球动能的增加量5.
机械能转化的模型
动能和势能统称为机械能，动能和势能可以相互转化． 如下图所示滚摆，在下降过程中，越转越快，它的重力势能越来越小，动能越来越大，重力势能转化为动能；滚摆上升过程中，越转越慢，重力势能越来越大，动能越来越小，动能转化为重力势能．
如上图所示的单摆，小球从A 点摆向最低点B 时，位置越来越低，重力势能减小，动能增大，重力势能转化为动能；从B 点摆向C 点时，小球上升，位置升高，动能减小，重力势能增大，动能转化为重力势能．③蹦床运动，是动能与势能的转化
④人造地球卫星
许多人造地球卫星沿椭圆轨道绕地球运行。

离地球最近的一点叫近地点，
最远的一点叫远地点。

卫星在大气层外运行，不受空气阻力，只有动能和
势能的转化，因此机械能守恒。

卫星在远地点时势能最大，当它从远地点
向近地点运动时势能减小、动能增大，速度也就增大。

当卫星从近地点向
远地点运动时，它的势能增大、动能减小，速度也就减小。

小试牛刀
17.质量较大的喜鹊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．
A.B.C.D.18.我们居住的城市高楼林立，如不小心发生高空坠物事件，则可能给人们的生命财产造成损害，更不可有意为之．日前，某小区的陈先生在早上下楼取车时发现车的后挡风玻璃被穿了一个孔，上面还插着一个可乐瓶．对此，下列描述正确的是（ ）
可乐瓶从高空坠落，动能会转化为重力势能
挡风玻璃对可乐瓶没有做功
可乐瓶从高空坠落，重力势能会转化为动能
可乐瓶砸中挡风玻璃的瞬间，具有很小的动能
百步穿杨
A.B.C.D.19.如图所示，运动员在进行蹦床比赛，运动员离开蹦床后向上运动了大约一位普通成年人的高度，又落到蹦床上．下列关于运动员离开蹦床后的运动过程，下列说法正确的是（
）
运动员离开蹦床向上运动的距离大约为
在上升过程中，蹦床对运动员做了功
在最高点运动员的速度为零，此时受力平衡
在下落过程中，运动员的重力势能部分转化为动能
20.年第届冬奥会将在中国的北京市和张家口市联合举行．如图所示为我国运动员在往届冬奥会上参加不同比赛项目时顽强拼搏的英姿．下列说法中不正确的是（ ）
A.B.C.
D.甲图中：速度滑冰运动员在水平冰道上加速冲刺的过程中，其机械能增加
乙图中：自由滑雪空中技巧运动员在空中下落的过程中，其重力势能逐渐减少
丙图中：越野滑雪运动员在斜坡雪面上匀速向下滑行的过程中，其机械能增加
丁图中：运动员将冰壶推出后，人不再对冰壶做功，冰壶的机械能逐渐减少
（1）（2）（3）21.
如图所示是一重为的小球在水平桌面上滚动了后离开桌面落到距离桌子的地面的过程．若桌面高，图中虚线所示为小球下落过程的轨迹，其中是同一高度的两点．小球从桌面上滚动到第一次接触地面点的过程中，桌面支持力做了 的功，重力做了 的功．小球从点运动到点过程不断增加的能量是 ．小球在点的机械能 点的机械能（选填“大于”“小于”或“等于”）．
三、课堂练习
A.B.C.D.22.将玉米粒放入铁锅内，边加热边翻动一段时间后，“砰”的一声变成了爆米花．下列说法正确的是（ ）
玉米粒主要通过翻动铁锅对其做功，使其内能增加
玉米粒主要通过与铁锅间的热传递，使其内能增加
玉米粒内水分受热膨胀对粒壳做功使其爆开，内能不变
以上答案都不正确
23.如图所示，一辆在水平路面上匀速行驶的洒水车正在洒水作业，关于该洒水车，下列说法正确的是（ ）
11 A.机械能不变，重力势能不变
B.机械能变小，重力势能、动能都变小
C.机械能不变，动能变小
D.机械能变小，动能不变
A.在、两点动能相等
B.在、两点机械能相等
C.从到的过程机械能减少
D.从到的过程重力势能减少
24.如图所示，足球以初速度沿着凹凸不平的草地从运动到．下列分析正确的是（ ）
A.B.C.D.25.关于动能和势能的转化，下列说法不正确的是（ ）
陨石从空中下落，重力势能转化成动能
向上抛出的石子，动能转化成重力势能
空中下落的物体将一弹簧压缩，弹性势能转化成动能
洒水车在马路上洒水匀速前进时，动能减少，势能不变，机械能减少
A.上升过程中，王晓对足球做功
B.下落过程中，足球重力势能增大
C.下落过程中，足球机械能总量增大
D.上升过程中，足球受力方向是竖直向下的
26.王晓同学踢足球，球离开脚后向上运动到一定高度又落回地面，不计空气阻力，关于足球离开脚后的运动过程，下列说法中正确的是（ ）
A.从点到点过程中运动员减速下落
B.从点到点过程中运动员重力势能增大
C.时刻运动员动能最大
D.运动员重力大小等于
27.某运动员做蹦极运动，如图甲所示，从高处点开始下落，点是弹性绳的自由长度，在点运动员所受弹力恰好等于重力，点是第一次下落到达的最低点．运动员所受弹性绳弹力的大小随时间变化的情况如图乙所示（蹦极过程视为在竖直方向的运动）．下列判断正确的是（ ）。