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1、課時21 機械能
【復(fù)習(xí)目標(biāo)】
1. 知道動能、勢能和機械能的定義,能通過實例加以識別。
2. 能通過探究,直到動能、重力勢能和彈性勢能的大小的決定因素,能解釋簡單現(xiàn)象。
3. 通過觀察和實驗,認(rèn)識并理解動能和勢能的相互轉(zhuǎn)化過程,能解釋簡單現(xiàn)象
4. 能夠運用控制變量法進行實驗設(shè)計。
【復(fù)習(xí)重點】動能、勢能和機械能的識別和相互轉(zhuǎn)化
【課前復(fù)習(xí)】
認(rèn)真看書復(fù)習(xí),然后獨立完成下列填空。
一、能
1.一個物體能夠做 ,我們就說它具有能量.能量的多少可用 的多少來量度.
2.能量的單位是 ,用符號 表示.
二、動能
1定義:物體由于
2、 而具有的能叫動能。
2有關(guān)因素: 和 。
三、勢能
1. 勢能的種類: 和 。
2. 重力勢能①定義:物體由于 而具有的能。
②影響因素: 和 。
3. 彈性勢能①定義:物體由于 而具有的能。
②影響因素: 和 。
四、動能和勢能的相互轉(zhuǎn)化
動能和勢能是可以相互 ;若不計摩擦等阻力,機械
3、能的總量保持 。
五、機械能
圖21-1
1. 和 統(tǒng)稱為機械能.
二、典型例題
例1.(2020·婁底)玩“過山車”是一項非常驚險刺激的娛樂活動.如圖21-1所示,過山車時而從軌道的最低點D上升到最高點A,時而從最高點A飛馳而下。過山車在運動過程中,若不計能量損失,只有動能和勢能的相互轉(zhuǎn)化。下列說法正確的是( )
A.A點機械能小于B點機械能 B.D點動能最大,A點勢能最大
C.D點動能最大,A點機械能最大 D.A點勢能最大,機械能最大
例2.(2020·浙江嘉興)據(jù)報道,一輛橫穿鐵路的拖拉機,因故障而
4、停在鐵道上,此時從遠(yuǎn)處駛來一列火車,盡管司機及時采取緊急制動措施,但是緩慢行駛的列車還是將拖拉機撞“飛”了.這是因為火車的( ?。?
A.
動能很大
B.
速度很大
C.
勢能很大
D.
功率很大
例3.(2020·北京)小陽打排球,排球離開手后向上運動到一定高度又落回地面。不計空氣阻力,關(guān)于排球離開手后的運動過程,下列說法中錯誤的是( )
A.排球在上升過程中,小陽對排球做功 B.排球在下落過程中,排球的重力勢能變小
C.排球在上升過程中,排球受到的力的方向豎直向下
D.排球在下落過程中,排球所受的重力做功越來越快
例4. (2020?湖北
5、武漢)一輛在水平路面上勻速行駛的灑水車正在灑水作業(yè),關(guān)于該灑水車,下列說法正確的是( )
A.機械能不變,重力勢能不變 B.機械能變小,重力勢能、動能變小
圖21-2
C.機械能不變,動能變小 D.機械能變小,動能不變
例5(2020·廣東)圖21-2是固定在水平桌面上的圓弧軌道,將一小球由軌道的P點自由釋放,滾動到Q點。在此過程中,動能先變 后變 ,重力勢能 。
例5. (2020·梅州)如圖21-3示,一個小球由靜止從光滑曲面的頂端自由滑下,若它在頂端的重力勢能為65J,
6、則滑到底端的動能是( )
圖21-3
A.35J B.50J C.55J D.65J
例6.(2020?南寧)在探究彈性勢能的大小跟哪些因素有關(guān)時,小明提出了如下猜想:
猜想一:彈性勢能的大小與彈簧被壓縮的程度有關(guān);
猜想二:彈性勢能的大小是彈簧的材料有關(guān).
為此,小明選用材料不同的兩根彈簧A和B(長度和粗細(xì)相同),小球、木塊和長刻度尺各一,設(shè)計了如圖21-4所示的實驗裝置進行探究.實驗中,木塊起始位置相同.最后得出以下實驗記錄表.
實驗次數(shù)
使用的彈簧
被壓縮后彈簧的長度/cm
木塊移動的距離
①
彈簧A
5
S1
②
7、
彈簧A
8
S2
③
彈簧B
5
S3
④
彈簧B
8
S4
圖21-4
(1)由于彈性勢能的大小不便用儀器測量,本實驗把彈性勢能的大小轉(zhuǎn)換為測量木塊移動的距離,這種研究方法叫轉(zhuǎn)換法.下列實驗中用到此方法的是 ?。ㄌ钚蛱枺?
①探究“杠桿的平衡條件”②探究“影響電磁鐵磁性強弱的因素”
(2)請將探究猜想一的方案補充完整.
①將彈簧A、小球、木塊按如圖安裝好;
②壓縮彈簧,使其長度為5cm.放手后,小球被彈出,推動木塊移動了一段距離S1;
③壓縮彈簧,使其長度為 cm.放手后,小球被彈出,推動木塊移動 .
④比較分析實驗數(shù)據(jù)
8、 ,得出結(jié)論.
(3)彈簧將小球彈開的過程中,是彈簧的彈性勢能轉(zhuǎn)化成小球的 能.
(4)為了探究猜想二,可選用試驗次數(shù)②和 的數(shù)據(jù)進行比較分析,若 ,說明彈性勢能的大小與彈簧的材料有關(guān).
第21課時 機械能 課后鞏固
一、知識梳理
二、 課后鞏固
1. (2020·烏魯木齊)蹦床運動深受青少年喜愛,已被列入奧運比賽項目。重600N的運動員豎直下落到蹦床,然后被彈起,整個過程中運動員始終保持四肢并攏的直立狀態(tài),不計空氣阻力。
(1)運動員下落過程中,人的 力做功,落到蹦床
9、后,運動員所受彈力的方向 。當(dāng)落到最低點剛要反彈時,運動員受到的彈力 (大于/等于/小于)重力。運動員被反彈的過程中,所受彈力的方向 。
(2)運動員剛離開蹦床時,受到的彈力為 N。反彈后不能回到原來的高度,運動員在空中的過程中機械能 (守恒/不守恒)。
2. (2020·雞西)新華社2020年6月4日電:中國選手李娜獲得法國網(wǎng)球公開賽女單冠軍,成為亞洲第一個獲得此殊榮的網(wǎng)球手。如圖21-1甲,在她將球擊出的過程中主要體現(xiàn)了力可以改變物體的 ;如圖21-1乙,球拍將網(wǎng)球擊扁
10、,使網(wǎng)球存儲了 。
乙
甲
圖21-1
圖21-2
3. (2020·煙臺)立定跳遠(yuǎn)是中學(xué)生體育測試項目之一.圖2是立定跳遠(yuǎn)時的分解圖.運動員起跳后仍能繼續(xù)向前運動,是因為______________________;運動員在空中運動過程中,能量轉(zhuǎn)化過程為_____________________________________________________________。
4. (2020·荊門)跳傘運動員在跳下飛機一段時間后降落傘打開,降落至地面時速度為零,運動員從開傘到降至地面的過程中動能 ,重力勢能 。
11、(選填“增大”、“減小”或“不變”)
5. (2020·福建三明)物理關(guān)系式不僅反映了物理量之間的關(guān)系,也確定了單位間的關(guān)系。如關(guān)系式
P=F/S,既反映了壓強和壓力、受力面積之間的關(guān)系,也確定了Pa(帕)與N (牛)和m2(平方米)的比值等效(即Pa與N/m2 等效)?,F(xiàn)有物理量單位:N(牛)、m(米)、s(秒) 、W(瓦)、A(安)、V(伏)和(歐),下列由它們組合成的單位不與功的單位J(焦)等效的是( )
A.N·m B.V·A·s C.W·s D. A··s
A B C
12、 D
圖21-3
6. 如圖21-3所示的是運動員在鉛球比賽中的場景球離手后,在空中飛行過程中動能EK隨時間t變化的曲線最接近的是( )
圖21-4
7. (2020·山西)如圖21-4所示,“套圈”出手后,從a點到c點的過程中(不計空氣阻力),下列說法正確的是( )
A.“套圈”由a到b過程中,動能逐漸增大
B.“套圈”在b點的機械能大于a點的機械能
C.“套圈”由b到c過程中,機械能逐漸變小
D.“套圈”由a到b再到c過程中,重力勢能先變大后變小
圖21-5
8. (2020·桂林)圖21-5是小明在體育考試中測試“引體向上”時的示意圖
13、。關(guān)于“引體向上”,下列說法中正確的是( )
A.身體懸掛不動時,勢能為零
B.身體上升時,重力做功,勢能減少
C.身體下降時,重力做功,勢能增加
D.身體上升時,克服重力做功,勢能增加
9. (2020·天津)人造衛(wèi)星沿橢圓軌道繞地球運行,當(dāng)它由近地點向遠(yuǎn)地點運行時,衛(wèi)星的動能 ?。ㄟx填“增大”、“減小”、“不變”),衛(wèi)星的勢能 ?。ㄟx填“增大”、“減小”、“不變”).
圖21-6
甲
乙
10. (2020?貴陽)小春發(fā)現(xiàn)高速公路常有如圖21-6甲所示的限速警告標(biāo)志,他問爸爸:為什么在相同的道路上行駛的汽車卻會有不同的最高時速限制呢?爸爸告訴
14、他:大車質(zhì)量大,慣性大,如果速度太快的話,遇緊急情況時不能及時停下來,極易造成交通事故.小春想:這就是說在相同情況下大車要停下來所用的距離比小車要長?為此,他設(shè)計了如圖21-6乙所示的裝置及以下探究方案:①讓一輛小車從光滑斜面上某位置由靜止滑下,測出它在水平面運動的距離s1;
11. ②給小車車廂里添加適當(dāng)?shù)你^碼,并使小車從同一高度由靜止滑下,測出它在水平面運動的距離s2;
12. ③再繼續(xù)增加鉤碼數(shù)量,重復(fù)步驟②;④比較各次水平運動距離s的大小,歸納出結(jié)論.
13. 對于上述探究方案,請你作答:
14. (1)給小車添加鉤碼的目的是:
15、 。
(2)讓小車從同一高度下滑的目的是: 。
(3)小車在水平面上運動的過程中機械能轉(zhuǎn)化成了 能。
(4)假設(shè)各次小車在水平面上運動時所受的摩擦力均相同,則s2 s1(選填:“>”、“=”或“<”),原因是: 。
(5)小春的探究方案合理嗎?為什么?
圖21-7
15. (2020?宜昌)小明看到運動員拉弓射箭時,弓拉得越彎,箭射得越遠(yuǎn)
16、.小明猜想:彈性勢能的大小可能與物體的彈性形變有關(guān).
16. (1)為驗證其猜想是否正確.他設(shè)計了如下實驗(彈簧被壓縮后未超過其彈性限度);如圖21-7所示,將同一個彈簧壓縮 不同
(選填“相同”或“不同”)的長度.將小球置于彈簧的右端,松開后小球碰到同一位置的相同木塊上,分別比較木塊 移動距離的遠(yuǎn)近,從而比較彈性勢能的大小.
(2)若水平面絕對光滑,本實驗將 不能(選填“能”或“不能”)達(dá)到探究目的.
(3)小明根據(jù)實驗現(xiàn)象認(rèn)為:小球推動木塊移動一段距離后都要停下來,所以彈簧、小球和木塊所具有的機械能最終都消滅了.你認(rèn)為小明的觀
17、點是 錯誤
的(選“正確”或“錯誤”),理由是 。
17. 物理課上,同學(xué)們觀察了圖21-8所示的實驗:用細(xì)線將一金屬小球懸掛起來,把小球拉到一定的高度(此時細(xì)線偏離豎直方向的角度為α,小球離開最低位置的距離為S),然后釋放,小球?qū)⒆笥覕[動。
圖21-8
(1)此實驗說明:
(2)課后小寧同學(xué)提出這樣的問題:小球來回擺動一次的時間(或
擺動的快慢)跟哪些因素有關(guān)呢?對此,同學(xué)們進行了探究。小寧提出猜想:小球擺動的快慢可能跟細(xì)線的長度(L)有關(guān)。于是小寧和小軍來到實驗室,找來了以下器材:A.秒表 B.長為0.8m的細(xì)線 C.長為1.0m的細(xì)線 D.銅球E.鋁球(D、E兩球體積相等,都有相同的小孔,便于系線)
為了驗證小寧的猜想,請你幫他們設(shè)計出簡要的實驗步驟。
選用的器材是(選填上列器材前的字母):
具體操作:
(3)對小寧提出的問題,除了他的猜想外,請你再提出兩個猜想:
①
②