初中物理專題11.3 動能和勢能

第十一章功和機械能第3節(jié)動能和勢能1．動能：物體由于__________而具有的能，叫做動能。重力勢能：物體由于__________而具有的能量叫做重力勢能。彈性勢能：物體由于發(fā)生了_____________而具有的能量叫做彈性勢能。機械能：動能和勢能總稱為____________。2．影響動能大小的因素：動能的大小決定于物體的___________和_____________。（1）在質(zhì)量相同時，物體的速度越大，它具有的動能越大，物體的速度越小，它具有的動能越小。（2）在速度相同時，物體的質(zhì)量越大，它具有的動能越大，物體的質(zhì)量越小，它具有的動能也越小。3．影響勢能大小的因素（１）在質(zhì)量相同時，物體所處的高度越高，它的重力勢能____________，物體所處的高度越低，它的重力勢能______________。（2）在高度相同時，物體的質(zhì)量越大，它的重力勢能____________，物體的質(zhì)量越小，它的重力勢能____________。（3）同一物體的彈性形變越大，則它具有的彈性勢能__________。運動被舉高彈性形變機械能質(zhì)量速度越大越小越大越小越大一、動能和勢能1．能量：一個物體能夠做功，我們就說這個物體具有能。解讀：①能量表示物體做功本領(lǐng)大小的物理量；能量可以用能夠做功的多少來衡量。②一個物體“能夠做功”并不是一定“要做功”也不是“正在做功”或“已經(jīng)做功”如：山上靜止的石頭具有能量，但它沒有做功。也不一定要做功。2．動能：物體由于運動而具有的能叫動能。重力勢能：物體由于被舉高而具有的能。彈性勢能：物體由于發(fā)生彈性形變而具的能。運動物體的速度越大，質(zhì)量越大，動能就越大；物體質(zhì)量越大，被舉得越高，重力勢能就越大；物體的彈性形變越大，它的彈性勢能就越大。解讀：物體動能由質(zhì)量和速度共同決定，所以比較動能時，對于不同的物體來說，要同時比較它們的速度和質(zhì)量，如果速度相同，質(zhì)量大的物體動能大；若質(zhì)量相同，速度大的物體動能大。而對于同一物體，只須要比較其速度即可?！纠}1】在電影《斯巴達三百勇士》中，波斯軍隊用投石車投出巨石來攻擊斯巴達克城的城墻，在巨石被投出到擊中城墻的過程中，下列說法正確的是A．巨石在最高點時動能最大B．巨石在最高點時重力勢能最小C．巨石的動能先增大后減小D．巨石的重力勢能先增大后減小參考答案：D二、探究決定動能大小的因素：①猜想：動能大小與物體質(zhì)量和速度有關(guān)；②實驗研究：研究對象：小鋼球方法：控制變量；如何判斷動能大?。嚎葱′撉蚰芡苿幽究熳龉Φ亩嗌?；如何控制速度不變：使鋼球從同一高度滾下，則到達斜面底端時速度大小相同；如何改變鋼球速度：使鋼球從不同同高度滾下。③分析歸納：保持鋼球質(zhì)量不變時結(jié)論：運動物體質(zhì)量相同時；速度越大動能越大；保持鋼球速度不變時結(jié)論：運動物體速度相同時；質(zhì)量越大動能越大。④得出結(jié)論：物體動能與質(zhì)量和速度有關(guān)；速度越大動能越大，質(zhì)量越大動能也越大?！纠}2】在探究“物體動能的大小與哪些因素有關(guān)”的實驗中，小明同學(xué)設(shè)計了如圖所示甲、乙、丙三次實驗。讓鐵球從同一斜面上某處由靜止開始向下運動，然后與放在水平桌面上的紙盒相碰，鐵球與紙盒在水平面上共同移動一段距離后靜止。（1）要探究動能大小與物體質(zhì)量的關(guān)系應(yīng)使球到達底部的________相同，為了達到這一目的所采取的具體操作方法是讓質(zhì)量________（填“相同”或“不同”）的鐵球從________（填“相同”或“不同”）高度由靜止?jié)L下。（2）由甲、丙兩次實驗可以得出的結(jié)論是_______________________________。（3）該實驗是通過觀察_______________來比較鐵球動能的大小，從而得出結(jié)論的。物理中這種研究問題實驗方法的是_____________法。（4）若桌面過于光滑，則__________（填“有利于”或“不利于”）探究得出結(jié)論。參考答案：（1）速度不同相同（2）速度一定時，物體的質(zhì)量越大動能越大（3）紙盒移動的距離轉(zhuǎn)換（4）不利于（2）由甲、丙兩次實驗可以看出，小球的質(zhì)量不同，速度相同，而紙盒被撞后滑動距離遠，所以速度一定時，物體的質(zhì)量越大動能越大。（3）該實驗使用了轉(zhuǎn)換法，即用紙盒移動的距離來替代球的動能大小。（4）實驗中如果桌面過于光滑，摩擦力小紙盒運動很長距離才會停下，如果桌面理想光滑，則紙盒做勻速直線運動，所以是不利于實驗進行的。1．關(guān)于能的概念，下列說法中錯誤的是A．一個物體能夠做功越多，這個物體具有的能量越多B．動能、勢能及機械能的單位都是焦耳C．用線懸掛著的靜止的小球沒有做功，所以小球沒有能D．甲物體的速度比乙物體的速度大，但甲物體具有的動能不一定比乙物體多2．現(xiàn)在城區(qū)的高層建筑越來越多，但高空拋物卻存在巨大的安全隱患，因為高處的物體具有較大的A．彈性勢能 B．阻力C．體積 D．重力勢能3．汽車在高速公路行駛，被限制最大行駛速度，用物理學(xué)的思維來解讀，其目的是A．限制摩擦力 B．限制慣性C．限制勢能 D．限制動能4．甲、乙兩輛客車，在同一條平直的公路上勻速行駛，甲車的速度為72km/h，乙車的速度為20m/s，則它們的動能大小關(guān)系為A．甲車大 B．乙車大C．一樣大 D．條件不足，無法確定5．籃球場上，運動員練習(xí)投籃，籃球劃過一條漂亮的弧線落入籃筐，球的軌跡如圖中虛線所示，從籃球出手到落入籃筐的過程中，籃球的重力勢能A．一直增大 B．一直減小C．先減小后增大 D．先增大后減小6．甲、乙兩個相同的籃球，表面是濕的，從不高度自由落至同一地面上留下的印跡如圖所示。則剛下落時籃球的重力勢能較大的是A．甲 B．乙C．一樣大 D．無法比較7．飛鳥如果撞到靜止飛機的前窗玻璃上，不會給飛機造成太大的傷害，但如果飛鳥撞上高速飛行的飛機，常常會撞破堅固的玻璃窗，甚至造成駕駛員的傷亡事故，對這一現(xiàn)象的解釋，下列說法正確的是A．飛機靜止時動能為零，高速飛行時的動能很大B．鳥在地面飛行時，重力勢能很小，在高空飛行時，重力勢能很大C．鳥在地面飛行時，動能很小，在高空飛行時，動能很大D．對于高速飛行的飛機來說，鳥飛行的速度很大，因此相對于飛機的動能也大8．騎自行車上坡前往往要加緊蹬幾下，這樣做是為了A．增大車的慣性B．增大車的沖力C．增大車的動能D．增大車的勢能9．如圖所示，將木塊放在壓縮了的彈簧旁，釋放彈簧，木塊沿水平地面向右運動，離開彈簧后，木塊運動一段距離后停下來，下列說法中不正確的是A．此裝置可以用來探究彈性勢能和彈簧形變大小的關(guān)系B．木塊離開彈簧之前，彈簧的彈性勢能一直在減小C．木塊離開彈簧之后，木塊的動能逐漸減少D．木塊運動時，木塊所受的重力對木塊做了功10．小明用圖示裝置“探究重力勢能大小與質(zhì)量的關(guān)系”，下列說法正確的是A．實驗研究對象是三腳小桌B．讓同一木塊從不同的高度由靜止下落C．讓質(zhì)量不同的木塊從不同的高度由靜止下落D．用三腳小桌下陷的深度來表示木塊重力勢能的大小11．物體能夠____________，這個物體就具有能量。能的單位是____________。一個物體____________多，表示這個物體的能量越大。一個物體的機械能是指它的____________。12．人們常常利用物體具有的各種形式的能。如手表里擰緊的發(fā)條具有____________能，可以帶動小齒輪和指針轉(zhuǎn)動；打樁機舉高的錘具有____________能，可以完成打樁工作。13．籃球是中考體育測試的項目之一，如圖所示，籃球被投出后球在上升過程中動能____________，慣性____________（均選填“變大”、“變小”或“不變”）。碰到籃板后籃球會彈回說明力可以改變物體____________。14．如圖所示是撐桿跳高運動員在比賽時翻越橫桿的情景。運動員起跳時，筆直的撐桿變得彎曲，此過程中撐桿的____________勢能變大，這同時說明了力可以改變物體的____________。15．沈仔細同學(xué)在研究“影響重力勢能大小的因素”時，提出了如下猜想：猜想一：重力勢能的大小可能與物體的質(zhì)量有關(guān)；猜想二：重力勢能的大小可能與物體所在的高度有關(guān)；猜想三：重力勢能的大小可能與物體的運動路徑有關(guān)。他為了驗證猜想，準備了如下實驗器材：花泥（易產(chǎn)生塑性形變）若干塊，刻度尺一把，體積相同、質(zhì)量為m的小球3個和質(zhì)量為2m的小球一個。所用實驗裝置如圖甲、乙所示。為驗證猜想，他首先讓質(zhì)量分別為m、2m的小球A、B從距花泥表面高H處由靜止下落，測得A、B小球陷入花泥的深度為h1和h2，如圖甲所示；然后讓質(zhì)量為m的小球C從距花泥表面高3H處由靜止下落，質(zhì)量為m的小球D從距花泥表面高3H的光滑彎曲管道上端靜止滑入，最后從管道下端豎直落下（球在光滑管道中運動的能量損失不計）。測得C、D小球陷入花泥的深度均為h3，且h1<h2<h3。請你完成下列內(nèi)容：（1）本實驗中，小球的重力勢能大小是通過________________________來反映的；（2）分析圖甲所示的實驗現(xiàn)象，可得出結(jié)論：當(dāng)物體的____________、____________相同時，____________越大，重力勢能越大；（3）分析圖乙所示的實驗現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)兩球運動的路徑不同，但陷入花泥的深度相同，由此可知物體的重力勢能與物體運動的路徑____________（選填“有關(guān)”或“無關(guān)”）；（4）綜合分析圖甲、乙所示的實驗現(xiàn)象，還可得出的結(jié)論是：___________________________________。16．為探究“動能大小的影響因素”，科學(xué)小組利用斜面、鋼球、木塊等器材開展了如圖所示的活動。（1）實驗中通過比較木塊____________來判斷鋼球動能的大小。（2）在圖甲和圖丙中，用質(zhì)量不同的兩個鋼球從斜面上相同高度自由滾下，目的是使鋼球撞擊木塊時的____________相同；（3）比較甲、乙兩圖，得到的結(jié)論是________________________。17．如圖所示，小球由靜止開始沿光滑的斜面下滑，經(jīng)過A、C兩位置時具有相同的A．速度 B．重力勢能C．動能 D．機械能18．如圖所示是小明在運動會上推鉛球的場景，從鉛球離手在空中運動到最后落到地面的過程中，動能Ek隨時間t的變化關(guān)系是A．B．C．D．19．如圖所示裝置叫作滾擺．捻動滾擺的軸纏繞細線使它升高后由靜止釋放，觀察滾擺的運動情況（不計任何阻力和摩擦）。對于滾擺的運動，下列說法中正確的是A．在滾擺下降的過程中，動能減小，機械能增加B．在滾擺下降的過程中，動能增加，機械能不變C．在滾擺上升的過程中，重力勢能減小，機械能減小D．在滾擺上升的過程中，重力勢能增加，機械能增加20．在探究“動能大小與哪些因素有關(guān)”的實驗中，讓小球從斜面上由靜止釋放，下滑后撞擊斜面底部的紙盒。（1）本實驗研究的是____________的動能大小。（2）比較圖甲和圖乙，可初步得出實驗結(jié)論為____________________________________。（3）若要驗證動能大小與另外一個因素的關(guān)系，需要添加一個器材是____________。（4）若利用如圖所示器材還準備探究“阻力對物體運動的影響”。為完成探究任務(wù)，某同學(xué)還選用了毛巾和棉布進行實驗，其目的是____________________________________。21．（2017·桂林卷）下列物體重力勢能發(fā)生變化的是A．水平拉長的彈簧B．正在下落的籃球C．水平滑行的玩具車D．靜止在桌面上的課本22．（2017·賀州卷）如圖所示的光滑軌道，BC為水平面，小球從A點靜止釋放運動到C點的過程中，小球的動能和重力勢能的變化情況是A．A到B小球的重力勢能不變B．A到B小球的動能減少C．B到C小球的重力勢能增大D．B到C小球的動能不變23．（2017·崇左卷）如圖所示，是我國首架自行研制的C919大飛機在加速升空的過程，對其機械能的變化情況，下列分析正確的是A．動能增大，重力勢能減小B．動能減小，重力勢能增大C．動能增大，重力勢能增大D．動能減小，重力勢能減小24．（2017·徐州卷）如圖所示，快遞公司嘗試用無人機運送包裹，在帶著包裹勻速飛行過程中，無人機受到的升力的施力物體是_____，包裹的動能_____(填“變大”“變小”或“不變”)，以無人機為參照物，包裹是_____(填“運動”或“靜止)的。1．C【解析】A、功是能量轉(zhuǎn)化的量度，一個物體能夠做功越多，這個物體具有的能量越多，說法正確，不符合題意；B、動能、勢能及機械能的單位都是焦耳，說法正確，不符合題意；C、用線懸掛著的靜止的小球沒有做功，但它具有重力勢能，小球有能量，說法錯誤，符合題意；D、物體的動能由物體的質(zhì)量與速度共同決定，甲物體的速度比乙物體的速度大，但甲物體具有的動能不一定比乙物體多，說法正確，不符合題意。故選C。2．D【解析】由題意可知，高空拋物現(xiàn)象之所以會造成危害，是因為物體被舉高后具有了重力勢能，而且物體的質(zhì)量越大、高度越高，重力勢能越大。因此高空拋物會造成很大的危害。故選D。3．D【解析】車的速度越大，動能就越大，由于慣性，在剎車時越不容易停下來，為了防止交通事故，所以要限制汽車行駛的最大速度。故選D。4．D【解析】物體的動能與質(zhì)量和速度有關(guān)，雖然能比較兩車的速度大小，但兩車的質(zhì)量關(guān)系不知道，所以無法比較動能的大小。故選D。5．D【解析】從籃球出手到落入籃筐的過程中，籃球的重力不變，高度先增大后減小，則其重力勢能先增大后減小，故D正確。故選D。7．D【解析】A、飛機高速飛行時的動能是很大，但題目主要是考慮飛鳥給飛機帶來的傷害，故A錯誤；B、鳥在地面飛行時，重力勢能很小，在高空飛行時，重力勢能很大，鳥的重力勢能對飛機沒有影響，故B錯誤；C、動能不受高度影響，飛鳥在高空飛行時，動能很大是錯誤說法，故C錯誤；D、對于高速飛行的飛機來說，鳥的速度很大，因此相對于飛機的動能也大，相對于飛機動能大就能造出嚴重傷亡事故，故D正確。故選D。8．C【解析】騎自行車上坡前，往往要用力加緊蹬幾下，這樣車的動能就會增加，上坡時就會有更多的動能轉(zhuǎn)化為重力勢能，這樣自行車就會爬得更高。故選C。9．D【解析】A、彈簧彈性勢能的大小可以通過木塊移動的距離來體現(xiàn)，故此裝置可以用來探究彈性勢能和彈簧形變大小的關(guān)系，故A正確；B、木塊離開彈簧之前，彈簧恢復(fù)原長，故彈簧的彈性勢能一直在減小，故B正確；C、木塊離開彈簧之后，木塊克服摩擦做功，木塊的動能逐漸減少，故C正確；D、木塊運動時，木塊所受的重力向下，運動方向水平向前，故重力未做功，故D錯誤。故選D。11．對外做功焦耳能夠做的功越動能與勢能的總和【解析】由能量的定義可知，一個物體能做功，我們就說它具有能量，簡稱能；能的單位是焦耳，簡稱焦；一個物體能做的功越多，表示這個物體的能量越大。動能與勢能統(tǒng)稱機械能。12．彈性勢重力勢【解析】機械手表里擰緊的發(fā)條由于發(fā)生了彈性形變，所以具有彈性勢能；打樁機舉高的錘，由于具有高度，所以具有重力勢能；當(dāng)錘下落時，將重力勢能轉(zhuǎn)化為動能對外做功完成打樁工作。13．變小不變運動狀態(tài)【解析】籃球被投出后在上升過程中，籃球的質(zhì)量不變，速度減小，籃球的動能減少，其高度增加，重力勢能增大；在此過程中籃球的質(zhì)量不變，故慣性不變；碰到籃板后被彈回，是因為籃板作用在籃球上的力改變籃球的運動狀態(tài)。14．彈性形狀【解析】運動員起跳時，筆直的撐桿變得彎曲，撐桿的彈性形變程度增大，所以撐桿的彈性勢能變大。同時，這一過程還說明了力可以改變物體的形狀。15．（1）小球陷入花泥中的深度（2）高度運動路徑質(zhì)量（3）無關(guān)（4）當(dāng)物體的運動路徑、質(zhì)量都相同時，所在的高度越高，重力勢能越大【解析】（1）本實驗中，小球的重力勢能大小是通過小球陷入花泥中的深度來反映；（2）圖甲中，比較A、B兩球，下落高度和運動路徑都相同，B球質(zhì)量大于A球質(zhì)量，發(fā)現(xiàn)B球陷入花泥深度更大，由此可得出結(jié)論：當(dāng)物體的高度、運動路徑相同時，物體的質(zhì)量越大，重力勢能越大；（3）圖乙中，比較C、D兩球，兩球的質(zhì)量相同，下落高度也相同，兩球的運動路徑不同，發(fā)現(xiàn)兩球陷入花泥深度相同，由此可得出結(jié)論：物體的重力勢能與物體運動的路徑無關(guān)。（4）甲乙兩圖中，AC兩球的質(zhì)量和運動路徑相同，高度不同，高度越高，陷入花泥深度越深，故結(jié)論為：當(dāng)物體的運動路徑、質(zhì)量都相同時，所在的高度越高，重力勢能越大。16．（1）被推動的距離（2）速度（3）質(zhì)量相同時，速度越大，動能越大【解析】（1）球?qū)δ緣K做功的多少反映球的動能的多少，而做功的多少可由木塊被推動距離的長短來確定。（2）球從同一高度滾下，是為了使球滾到水平面上時的速度相同。（3）在甲、乙的兩個實驗中，控制了質(zhì)量相同，速度不同，甲圖中球速度較大，木塊被球撞擊后移動的距離較長，所得到的結(jié)論是：物體的質(zhì)量相同時，速度越大，動能越大。17．D【解析】小球由靜止開始沿光滑的斜面下滑時，重力勢能減?。ㄒ蚋叨冉档停瑒幽茉黾樱ㄒ蛩俣仍龃螅恢亓菽懿粩噢D(zhuǎn)化為動能，因斜面是光滑的，在勢能轉(zhuǎn)化為動能時，沒有能量的損失，即機械能不變，故B點和C點的機械能相同．故D正確。C點的速度大于B點，故A錯誤；C點的重力勢能小于B