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第十一講 機(jī)械能,動(dòng)能和勢(shì)能 1．能：一個(gè)物體能夠做功，就說(shuō)這個(gè)物體具有__________，它是表示物體做功本領(lǐng)大小的物理量，其單位與功的單位相同，也是________． 2．動(dòng)能：物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能叫________，其大小與________和___________有關(guān)，一切運(yùn)動(dòng)的物體都具有動(dòng)能． 3．重力勢(shì)能：物體由于被舉高而具有的能叫____________，其大小與________和______________有關(guān)． 4．彈性勢(shì)能：物體發(fā)生_____________而具有的能叫彈性勢(shì)能，同一物體發(fā)生_____________越大，具有的彈性勢(shì)能越大．,能量(能),焦(J),動(dòng)能,質(zhì)量,運(yùn)動(dòng)速度,重力勢(shì)能,質(zhì)量,被舉的高度,彈性形變,彈性形變,機(jī)械能及其轉(zhuǎn)化 5．機(jī)械能：______能和______能統(tǒng)稱為機(jī)械能． 6．機(jī)械能的轉(zhuǎn)化：動(dòng)能和勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化，若只有動(dòng)能和勢(shì)能之間的轉(zhuǎn)化(不計(jì)各種阻力)，機(jī)械能的總量________，或者說(shuō)機(jī)械能是守恒的．,動(dòng),勢(shì),不變,【提示】判斷一個(gè)物體的動(dòng)能、重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能是否改變，看該物體的質(zhì)量、速度、被舉高的高度、彈性形變是否改變．,1．(2014，蘭州)如圖所示，在毽子被踢出后豎直上升的過(guò)程中，它的動(dòng)能___________，重力勢(shì)能 __________(均選填“增大”“減小”或“不變”)．,減小,增大,2．(2013，蘭州) 如圖所示，捻動(dòng)滾擺的軸使它升高后釋放，可以觀察到滾擺沿著懸線向下運(yùn)動(dòng)，此過(guò)程中，它的_______能減小，_____能增加．滾擺到最低點(diǎn)后又上升，每次上升的高度逐漸減小，這說(shuō)明滾擺具有的機(jī)械能_________(選填“減小”“增大”或“不變”)．,重力勢(shì),動(dòng),減小,3．(2014，慶陽(yáng))在“神舟五號(hào)”飛船加速起飛的過(guò)程中，其動(dòng)能_________，重力勢(shì)能__________(均選填“增大”“減小”或“不變”)．,增大,增大,4．(2015，天水)我市校園足球賽正在進(jìn)行中，小偉和小紅運(yùn)用所學(xué)物理知識(shí)對(duì)比賽中的一些現(xiàn)象進(jìn)行分析，下列說(shuō)法中全部正確的一組是( ) ①踢球時(shí)腳感到疼是因?yàn)槲矬w間力的作用是相互的 ②踢出去的足球能繼續(xù)向前飛行是由于慣性 ③足球在空中飛行時(shí)受到重力和向前的推力 ④空中飛行的足球，若它所受的力全部消失，它將立即落地 ⑤足球在空中飛行過(guò)程中，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變 ⑥足球在上升過(guò)程中重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能 A．①②③ B．①②⑥ C．②③④ D．①②⑤,D,5．(2015，聯(lián)考)2014年12月7日“長(zhǎng)征四號(hào)乙”運(yùn)載火箭在太原衛(wèi)星發(fā)射中心執(zhí)行中巴地球資源衛(wèi)星04星的發(fā)射任務(wù)，如圖所示是火箭發(fā)射時(shí)的情景，關(guān)于衛(wèi)星加速上升的過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是( ) A．動(dòng)能變小，勢(shì)能變大，機(jī)械能保持不變 B．動(dòng)能變大，勢(shì)能變小，機(jī)械能保持不變 C．動(dòng)能變小，勢(shì)能變大，機(jī)械能變大，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能 D．動(dòng)能變大，勢(shì)能變大，機(jī)械能變大，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能,D,6．(2012，甘南州)近年來(lái)，我國(guó)航天事業(yè)不斷取得新進(jìn)展，繼2011年11月“神舟8號(hào)”飛船與“天宮一號(hào)”空間站實(shí)現(xiàn)成功對(duì)接后，“神舟9號(hào)“飛船預(yù)計(jì)將于2012年6月至8月?lián)駲C(jī)發(fā)射，當(dāng)神舟飛船從太空返回地球時(shí)，返回艙勻速下降的過(guò)程中( ) A．機(jī)械能減小，動(dòng)能不變 B．重力勢(shì)能減小，動(dòng)能增加 C．重力勢(shì)能減小，機(jī)械能不變 D．機(jī)械能不變，動(dòng)能不變,A,7．(2014，蘭州)如圖所示是“探究物體動(dòng)能的大小與什么因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)裝置．,木塊移動(dòng)的距離,(1)該實(shí)驗(yàn)利用了轉(zhuǎn)換法，通過(guò)觀察__________________來(lái)判斷________(選填“小球”或“木塊”)動(dòng)能的大??； (2)讓同一小球從斜面的不同高度由靜止?jié)L下，推動(dòng)木塊做功，目的是為了探究動(dòng)能的大小與_________的關(guān)系； (3)換用質(zhì)量不同的小球，使它們從斜面的________(選填“相同”或“不同”)高度由靜止?jié)L下，推動(dòng)木塊做功，目的是為了探究動(dòng)能的大小與__________的關(guān)系．,小球,速度,相同,質(zhì)量,8．(2013，慶陽(yáng))如圖所示，甲是探究“動(dòng)能的大小與什么因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)裝置，實(shí)驗(yàn)中讓同一鋼球從斜面上不同的高度由靜止?jié)L下，碰到同一木塊上．乙是探究“阻力對(duì)物體運(yùn)動(dòng)的影響”的實(shí)驗(yàn)裝置，實(shí)驗(yàn)中讓同一小車從斜面上相同的高度由靜止滑下，在粗糙程度不同的水平面上運(yùn)動(dòng)，請(qǐng)回答下列問(wèn)題：,(1)甲實(shí)驗(yàn)的目的是探究鋼球動(dòng)能的大小與速度的關(guān)系：實(shí)驗(yàn)時(shí)，它是通過(guò)觀察_______________ ，從而判斷鋼球動(dòng)能的大?。?(2)進(jìn)行乙實(shí)驗(yàn)時(shí)，每一次都讓同一小車從斜面上相同的高度由靜止滑下，其目的是使小車在水平面運(yùn)動(dòng)的起始________相同；通過(guò)觀察小車在粗糙程度不同的水平面上運(yùn)動(dòng)距離的大小來(lái)判斷小車在不同的水平面受到________的大小，從而可以推理：如果運(yùn)動(dòng)的物體不受力，它將_________________．,木塊B移動(dòng)的距離,速度,阻力,做勻速直線運(yùn)動(dòng),【例1】(2015，株洲)如圖，從物理學(xué)看，足球比賽中，守門員的作用主要是( ) A．改變足球的動(dòng)能 B．改變足球的重力勢(shì)能 C．改變足球的彈性勢(shì)能 D．改變足球的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),【解析】從物理學(xué)看，足球比賽中，守門員將足球撲住，主要是改變了足球的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，使足球不會(huì)射入球門，而不是為了改變足球所具有的動(dòng)能、重力勢(shì)能或彈性勢(shì)能，只有選項(xiàng)D正確的，故選D. 【答案】D 【變式題1】上緊發(fā)條的玩具車在水平桌面上由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)所需的能量來(lái)源于( ) A．動(dòng)能 B．電能 C．重力勢(shì)能 D．彈性勢(shì)能,D,【例2】如圖是運(yùn)載火箭點(diǎn)火起飛的情景．在火箭離地升空的過(guò)程中，關(guān)于火箭中搭載的衛(wèi)星的能量及能量轉(zhuǎn)化，下列說(shuō)法正確的是 ( ) A．動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能 B．重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能 C．機(jī)械能的總量不變 D．機(jī)械能的總量增加 【解析】衛(wèi)星在火箭的動(dòng)力推動(dòng)下加速升空，是火箭燃料燃燒的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為火箭與衛(wèi)星的機(jī)械能，所以衛(wèi)星的機(jī)械能增加，故D選項(xiàng)正確． 【答案】D,實(shí)驗(yàn)一 探究動(dòng)能的大小與哪些因素有關(guān) 1．在同一平面上，運(yùn)動(dòng)的鐵球?qū)⒛緣K撞得越遠(yuǎn)，說(shuō)明鐵球的動(dòng)能就越大，這里應(yīng)用了轉(zhuǎn)換法； 2．讓不同的鐵球在斜面同一位置釋放是為了控制不同的鐵球在撞擊木塊時(shí)速度相同；讓同一鐵球在斜面不同的位置釋放是為了控制同一鐵球在撞擊木塊時(shí)速度不同；應(yīng)用控制變量法探究鐵球的動(dòng)能大小與其質(zhì)量和速度的關(guān)系． 實(shí)驗(yàn)二 探究重力勢(shì)能的大小與哪些因素有關(guān) 1．由物體下落時(shí)的破壞力(或痕跡的大小程度)來(lái)判斷其重力勢(shì)能的大小，這里用到了轉(zhuǎn)換法； 2．用控制變量法探究重力勢(shì)能的大小與其質(zhì)量和被舉高度的關(guān)系．,【例3】為了探究重力勢(shì)能的大小與哪些因素有關(guān)，小明找到A、B、C三個(gè)體積相同的小球，讓小球從高處自由落下，通過(guò)觀察小球砸入沙坑中的深淺程度來(lái)比較重力勢(shì)能的大小，其中mA＝mB＞mC，三次實(shí)驗(yàn)如圖所示．,(1)為了探究重力勢(shì)能的大小與質(zhì)量的關(guān)系，他應(yīng)選擇圖甲和圖________進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)． (2)為了探究重力勢(shì)能的大小與高度的關(guān)系，他應(yīng)該選擇圖甲和圖________進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)． (3)本次實(shí)驗(yàn)用到了多種研究物理問(wèn)題的方法，請(qǐng)你任意指出其中一種方法，如：____________________．,【解析】重力勢(shì)能大小取決于物體的質(zhì)量和高度，所以在探究重力勢(shì)能大小與質(zhì)量的關(guān)系時(shí)，要控制高度相同，物體的質(zhì)量不同，所以應(yīng)選擇圖甲和圖丙進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)；在探究重力勢(shì)能大小與高度的關(guān)系時(shí)，要控制物體的質(zhì)量相同，高度不同，所以應(yīng)選擇圖甲和圖乙進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)，這利用了控制變量法．同時(shí)，在此實(shí)驗(yàn)中，用小球砸入沙坑中的深淺程度來(lái)體現(xiàn)重力勢(shì)能的大小，這利用了轉(zhuǎn)換法． 【答案】(1)丙 (2)乙 (3)控制變量法(或轉(zhuǎn)換法),【常見(jiàn)易錯(cuò)現(xiàn)象】 ①認(rèn)為物體水平勻速運(yùn)動(dòng)，動(dòng)能和重力勢(shì)能一定不變(根據(jù)影響動(dòng)能和重力勢(shì)能的因素分析，物體水平勻速運(yùn)動(dòng)，高度、速度不變，但質(zhì)量有時(shí)發(fā)生變化，如飛機(jī)噴撒農(nóng)藥等)；②認(rèn)為機(jī)械能守恒時(shí)，動(dòng)能最大，勢(shì)能最小(可以由容易分析的高度和形變大小先判斷勢(shì)能，再判斷動(dòng)能的變化)；③混淆機(jī)械能守恒和能量守恒(機(jī)械能守恒的條件是忽略一切阻力，能量守恒是指不同形式能量總和，它包含機(jī)械能、內(nèi)能等)．,【例4】(2014，昆明)草原發(fā)生大面積蝗災(zāi)時(shí)，農(nóng)業(yè)部門利用飛機(jī)噴灑農(nóng)藥消滅蝗蟲(chóng)．當(dāng)飛機(jī)在某一高度水平勻速飛行噴灑農(nóng)藥時(shí)，它的( ) A．動(dòng)能不變，勢(shì)能不變 B．動(dòng)能減少，勢(shì)能增加 C．動(dòng)能增加，勢(shì)能減少 D．動(dòng)能減少，勢(shì)能減少,【解析】物體的動(dòng)能與物體的質(zhì)量和運(yùn)動(dòng)速度有關(guān)，物體的重力勢(shì)能與物體的質(zhì)量和高度有關(guān)，飛機(jī)在某一高度水平勻速飛行噴灑農(nóng)藥時(shí)，飛機(jī)飛行的速度不變，質(zhì)量減少，所以動(dòng)能減少；飛機(jī)飛行的高度不變，質(zhì)量減少，所以重力勢(shì)能減少，故正確答案為D.本題易錯(cuò)認(rèn)為高度不變，速度不變，所以動(dòng)能和勢(shì)能都不變． 【答案】D,【例5】把籃球拋向空中，忽略空氣阻力，圖中哪一圖象能正確反映球離手后至落回地面前機(jī)械能(E)與籃球離地高度(h)的關(guān)系( ),【解析】如果忽略空氣阻力，在把籃球拋向空中到落回地面前的過(guò)程中，動(dòng)能與重力勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化，但總的機(jī)械能保持不變，所以機(jī)械能(E)的大小與高度(h)無(wú)關(guān)，故A選項(xiàng)正確． 【答案】A,