机械能及其转化导学案

机械能及其转化

一、学习目标:

1．能用实例理解动能和势能的相互转化。

2．能解释一些有关动能、重力势能、弹性势能之间相互转化的简单物理现象。

3．通过自制单摆，进行观察和实验认识动能和势能的转化过程。

二、学习过程：

复习及预习展示

影响动能大小的因素是物体的和；影响重力势能大小的因素是

和；影响弹性势能大小的因素是。

探究一：

要求：利用滚摆进行实验，讨论它在运动的过程中动能和势能是如何变化的？

请你解答下列问题：

⑴在滚摆位于最高点时，它的速度、高度、动能和势能如何？

⑵在滚摆位于最低点时，它的速度、高度、动能和势能如何？

⑶思考在滚摆运动的过程中，它具有的动能和势能的增减之间有什么联系？

探究二：

乒乓球从空中下落、撞地、弹起的过程中，动能和势能的转化是比较复杂的，你能分析一下吗？

答：乒乓球在下落过程中，是转化为；当球落地撞击地面时，球发生，球的转化为；球在恢复原状的过程中，球的又转化为；球弹起后，球在上升

过程中，是转化为．

归纳总结：

和、统称为机械能；动能和势能是可以的。

讨论回答：

为什么滚摆每次上升的高度都比前一次低呢？乒乓球为什么不一直蹦下去呢？

探究三：

要求：利用自制的单摆球并参考“想想做做”进行实验，并解决提出的问题。

请你解答下列问题：

⑴摆球会碰到你的鼻子吗？摆球到你鼻子的距离有何变化？

⑵讨论你认为产生这种现象的原因是什么？并思考：在什么样的环境里才能使摆球正好到达你的鼻子？

⑶整体交流：你认为机械能守恒的条件是什么？

自主阅读：科学世界中“人造地球卫星”并组内讨论，完成下面题目。

人造地球卫星沿椭圆轨道绕地球运转，卫星在近地点时能最大，在远地点时能最大，从近地点向远地点运动的过程中，转化为。在这个一系列的过程总机械能的总量是，或者说。

当堂巩固习题

1、骑自行车上坡前，往往要加紧蹬几下，加大速度，增加自行车上坡时的，上坡时，这些转化为，车就容易上到高处。

2、“会挽雕弓如满月，西北望，射天狼”的诗句表达了诗人苏轼企望为国御敌立功的壮志，拉弯的弓箭射出去，这一过程中能量的转化情况是转化为。

3、2003年3月20日，美英联军调用大量空降部队对伊拉克实施军事打击。在空降兵离开机舱，尚未打开降落伞的一段时间里，他们在空中加速下降。若不计空气阻力，那么在这段时间里，空降兵的重力势能，动能，机械能。

4、下列现象属于重力势能转化为动能的是（）

A．爆竹腾空而起 B．水从高处落下 C．从地面上弹起的皮球D．在水平地面上匀速行驶的汽车

5.下列过程中，不属于势能转化为动能的是（）

A.小球从光滑的斜面滑到底端

B.汽车加速爬上山顶

C.玩具弹簧枪将“子弹”射出去

D.推开的弹簧门自动关闭

6、下列过程中，属于动能转化为势能的是（）

A．拉开的弓，放手后把箭射出去 B．小铁球在空中下落

C．运动的小球滚上光滑的斜面 ........ D．在水平地面上滚动的足球

7、在下列情况下，机械能发生了变化的是（）

A．物体从光滑的斜面上自由滑下的过程 B．跳伞运动员从空中匀速下落

C．汽车在水平公路上匀速前进 D．高空中沿水平轨道匀速飞行的飞机

8、自行车匀速上坡的过程中，它的 ( )

A．重力势能增加，动能和机械能不变 B．重力势能和动能增加，机械能不变

C．动能不变，重力势能和机械能增加 D．动能、重力势能和机械能都增加

9、关于机械能的转化，下列说法正确的是（）

A．静止的雪撬从山坡上滑下，势能转化为动能 B.静止的雪撬从山坡上滑下，动能转化为势能 C．滚摆下降时，动能转化为势能 D．卫星从近地点向远地点运动时，势能转化为动能

10、下列哪种情况机械能没有变化（）

A．利用滑轮组匀速提升重物B．沿斜面匀速下滑的木块

C．正在匀速上升电梯重的人D．地球同步通信卫星随地球运动

11、站在高台上把一个质量为2kg的物体以400J的动能抛出，物体运动过程中机械能不变，经过了3s，它的动能变为100J，且势能为900J，问：（1）当其势能为600J时，物体运动的位置是在抛出点的上方还是下方，这时的动能为多少？（2）当其动能为800J时，物体的重力势能是多大？（3）当物体撞击地面前一瞬间，动能多大？（4）物体被抛出时，离水平地面的高度多大？

机械能及其转化

1．动能和势能之和称为能．能是物体运动时具有的，能是储存着的能量．动能和势能可以相互．2．人造卫星是沿椭圆轨道绕地球运行的．离地球最近的

一点叫近地点，最远的一点叫远地点(如图15.5-1所示)．卫

星在运行过程中机械能守恒．则卫星在近地点的动能最，

势能最；在远地点的动能最，势能最．

3．如图15.5-2所示的轨道ABC表面光滑，当小球由A

点静止开始下滑，直到接触到c处的弹簧并压缩弹簧．在小

球由A点下滑到B点时，能转化为能；小球由由B

点运动到C点到接触到弹簧之前，其机械能 (填“变大”、“不变”或“减小”)；在小球压缩

弹簧的过程中，小球的能减小，转化为弹簧的能．

4．如图15.5-3所示，跳水运动员从10m高的跳板腾空跳起向上运动后再向下竖直落入水中，

若不计空气阻力，则从起跳到刚触水的过程中，运动员的动能将．整个过程中，运动员的机械

能 (填“增大”、“减小”或“不变”)．

5．如图15.5-4所示，甲图为单摆，乙图为滚摆．当单摆从A点位置

经过最低点B，再摆动到最高点C的过程中，小球各种形式的机械能的转

化情况是，由图提供的信息可知，小球的机械能 (填“守恒”

或“不守恒”)；滚摆在运动过程中是能和能之间相互转化；甲、

乙两个实验可以说明的同一个物理问题是

6．上紧发条的玩具车在水平桌面上刚开始跑动时( )

A．弹性势能减小，动能增大，弹性势能转化为动能

B．弹性势能增大，动能减小，动能转化为弹性势能

C．弹性势能不变，动能减小，机械能减少．

D．弹性势能减小，动能不变，机械能不变

7．两个相同的篮球，表面潮湿，从不同高度自由落至同一地面，

留下的印迹如图15．5—5所示．关于初始时篮球的重力势能，下列说

法正确的是 ( )

A．落在a处的大 B．落在b处的大 C．两个一样大 D．无法比较

8．如图15.5-6所示，钢珠沿竖直平面上的光滑轨道abcd从a点运动到d点，钢珠 ( )

A．通过d时的速度比通过c时大 B．在c点比在b点的重力势能小

C．从a运动到b的过程中，动能转化为重力势能

D．从b运动到c的过程中。机械能转化为重力势能

9．图15.5-7表示撑杆跳高运动的几个阶段：助跑、撑杆起跳、越横杆．在这几个阶段中能量的转化情况是：

(1)助跑阶段，运动员消耗体内的化学能 (填“大于”、“小于”或“等于”)运动员和撑杆

获得的动能；

(2)撑杆起跳阶段，运动员的能增加；

(3)运动员越过横杆后，运动员的能转化为

能．

10．探月卫星“嫦娥1号”于2007年10月发射成功，目前正在绕月运动，如图15.5-8，若以地球为参照物，该卫星是的(填“静止”或“运动”)．卫星在太空匀速飞向月球的过程中，其动能 (填

“减小”、“不变”或“增加”)．当绕月卫星距地球指挥中心的距离为3.9 ×105km时，地

球指挥中心发射一个指令，经 s钟可到达卫星．

11．小军经常参加球类体育运动，运动过程中不同情况下篮球的触地反弹引起了他的注意，他

决定和小宇一起探究这一现象．他们计划首先通过实验研究“竖直下落的球反弹的高度与什么

有关”这一问题．

(1)请你猜想一下，竖直下落的球反弹的高度可能与哪些因素有关?

答：因素1：：因素2：．

(2)为了探索与“因素1”的关系，请你设计一个可操作的实验方案：

(3)除了小军和小宇提出的问题外，你还可以对球的反弹提出一个什么探究问题?

12．你思考过“人在水平路面上前进时是否要克服重力做功”这个问题吗?小文同学对此进行了研究．她通过查阅资料得知，人体的重心大约位于肚脐上方2寸、脊椎前1寸处，人只要走路，其重心就必然会发生上下位置的变化，重心升高就需要克服重力做功．小文假设人在正常走路时，重心在人体中的位置近似不变，她行走了100 m，有关测量数据如下表(表中的步距是指跨出每一步两脚之间的

距离)：

(1)小文同学注意到，当自己的前脚跨出时重心会

下降，而后脚收起时重心会升高，则她每走一步，自己的重心会下降或升高多少米?

(2)小文行走l00 m需要克服重力做多少功?克服重力做功的功率多大?

(3)通过分析，你认为人在水平路面上通过走路来进行锻炼时，哪些因素会影响人的锻炼效果?

13．随着城市建设进程的加快，绵阳城内出现了许多高层建筑，电梯是高层建筑的重要组成郝分．某电梯公寓的电梯某次在竖直向上运行的过程中，速度随时间变化的情况如图15．3-6所示，忽略电梯受到的空气阻力和摩擦阻力，向上运行的动力只有竖直向上的电动机拉力，电梯箱和乘客的总质量为600 kg，g取10 N／kg．求：

(1)电梯在匀速运动阶段上升的高度h，是多少?拉力F1做了多少功?

(2)电梯在加速阶段的平均速度等于该阶段速度的最大值和最小值的平均值．已

知在加速阶段，电动机的拉力F2做了11520 J的功，求加速阶段电动机拉力

F2的大小．

(3)电梯开始向上运动后经过64 s，电动机的拉力的平均功率是多大?