課時10.6 合理利用機(jī)械能（解析版）

課時10.6合理利用機(jī)械能（幫課堂）（解析版）【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.知道動能、勢能和機(jī)械能2.通過實(shí)驗(yàn)，了解動能和勢能的相互轉(zhuǎn)化3.用實(shí)例說明機(jī)械能和其他形式能量的相互轉(zhuǎn)化【知識導(dǎo)圖】【基礎(chǔ)知識】知識點(diǎn)一：動能和勢能1.能的概念：①定義：如果一個物體能夠?qū)ν庾龉?，我們就說它具有能量。②單位：能量和功的單位都是焦耳，簡稱焦，用符號J表示。③具有能量的物體不一定正在做功，做功的物體一定具有能量。④物體做功的過程實(shí)質(zhì)就是能的轉(zhuǎn)化過程；物體做的功越多，說明某種能轉(zhuǎn)化為其他形式的能越多。2.動能：①定義：物體由于運(yùn)動而具有的能叫做動能，用符號EK表示。【實(shí)驗(yàn)探究】動能大小的有關(guān)因素實(shí)驗(yàn)器材：斜面、質(zhì)量不同的小球、木塊（2）研究對象：小球（3）實(shí)驗(yàn)過程：讓小球從斜面滾下，撞擊放在水平面上的木塊，比較木塊被撞擊后運(yùn)動的距離，進(jìn)而判斷小球動能的大小。（4）比較甲、乙實(shí)驗(yàn)可知，速度相同時，質(zhì)量越大的物體動能越大；（比較甲、丙實(shí)驗(yàn)可知，質(zhì)量相同時，速度越大的物體動能越大；可見，動能的大小與物體的質(zhì)量和物體的運(yùn)動速度有關(guān)。（5）甲、乙兩次實(shí)驗(yàn)，讓質(zhì)量不同的小球從同一斜面同一高度滾下的目的是：使小球達(dá)水平面有相同的初速度。丙兩次實(shí)驗(yàn)，讓質(zhì)量相同的小球從同一斜面不同高度滾下的目的是：使小球達(dá)水平面有不同的初速度。（6）該實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)方法有：控制變量法和轉(zhuǎn)換法③影響動能大小的因素是：物體的質(zhì)量和物體運(yùn)動的速度。質(zhì)量相同的物體，運(yùn)動的速度越大，它的動能越大；運(yùn)動速度相同的物體，質(zhì)量越大，它的動能越大。④計算公式：EK=1／2mv2由公式可知，影響動能較大的因素是物體的運(yùn)動速度。⑤一切運(yùn)動的物體都具有動能，靜止的物體動能為零，勻速運(yùn)動且質(zhì)量一定的物體(不論勻速上升、勻速下降，勻速前進(jìn)、勻速后退，只要是勻速)動能不變。物體是否具有動能的標(biāo)志是：物體是否在運(yùn)動。3.勢能：①勢能包括重力勢能和彈性勢能。②重力勢能：（1）定義：物體由于被舉高而所具有的能叫做重力勢能，用符號Eh表示?！緦?shí)驗(yàn)探究】重力勢能大小的有關(guān)因素a.實(shí)驗(yàn)器材：裝有沙子的箱子，桌腳是四根鐵釘?shù)男》阶溃匚锛滓冶鸼.研究對象：重物c.實(shí)驗(yàn)過程：讓重物從一定的高度自由下落沖擊放在沙面上的小方桌，比較小方桌下陷的深度，進(jìn)而判斷重物重力勢能的大小。d.比較甲、乙實(shí)驗(yàn)可知，質(zhì)量相同時，被舉高的高度越高物體重力勢能越大；比較甲、丙實(shí)驗(yàn)可知，被舉高高度相同時，質(zhì)量越大物體重力勢能越大；可見，重力勢能的大小與物體的質(zhì)量和被舉高的高度有關(guān)。e.該實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)方法有：控制變量法和轉(zhuǎn)換法（2）影響重力勢能大小的因素是：物體的質(zhì)量和被舉的高度。質(zhì)量相同的物體，被舉的越高，重力勢能越大；被舉的高度相同的物體，質(zhì)量越大，重力勢能越大。（3）計算公式：Eh=mgh，其中h是指被舉高的高度。（4）一般認(rèn)為，水平地面上的物體重力勢能為零。位置升高且質(zhì)量一定的物體（不論勻速升高，還是加速升高，或減速升高，只要是升高）重力勢能在增大，位置降低且質(zhì)量一定的物體（不論勻速降低，還是加速降低，或減速降低，只要是降低）重力勢能在減小，高度不變且質(zhì)量一定的物體重力勢能不變。（5）物體是否具有重力勢能的標(biāo)志是：物體是否被舉高。③彈性勢能：（1）定義：物體由于發(fā)生彈性形變而具有的能叫做彈性勢能，用符號Ex表示。（2）影響彈性勢能大小的因素是：彈性形變的大小（對同一個彈性物體而言）對同一彈簧或同一橡皮筋彈性形變越大，彈性勢能越大。（3）計算公式：Ex=1／2k△x2，其中△x表示形變量。（4）物體是否具有彈性勢能的標(biāo)志：是否發(fā)生彈性形變。知識點(diǎn)二：機(jī)械能及其轉(zhuǎn)化1.定義：動能與勢能統(tǒng)稱為機(jī)械能。2.動能是物體運(yùn)動時具有的能量，勢能是存儲著的能量。動能和勢能可以互相轉(zhuǎn)化。如果只有動能和勢能相互轉(zhuǎn)化，機(jī)械能的總和不變，也就是說機(jī)械能是守恒的。3.動能和重力勢能間的轉(zhuǎn)化規(guī)律：a.質(zhì)量一定的物體，加速下降，動能增大，重力勢能減小，重力勢能轉(zhuǎn)化為動能；b.質(zhì)量一定的物體，減速上升，動能減小，重力勢能增大，動能轉(zhuǎn)化為重力勢能。4.動能與彈性勢能間的轉(zhuǎn)化規(guī)律：a.如果一個物體動能減小，而另一個物體彈性勢能增大，則動能轉(zhuǎn)化為彈性勢能；b.如果一個物體動能增大,而另一個物體彈性勢能減小，則彈性勢能轉(zhuǎn)化為動能。例：不計空氣的阻力和摩擦，試分析皮球從空中自由下落到彈回到原來位置的能量轉(zhuǎn)化。⑤自然界中可供人類利用的機(jī)械能源有水能和風(fēng)能．大型水電站通過修筑攔河壩來提高水位，從而增大水的重力勢能，以便在發(fā)電時把更多的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。關(guān)于能的概念，下列說法中正確的是（）A．一個物體能夠做功，就說這個物體具有能B．一個物體已做過的功越多，說明這個物體具有的能越多C．一個物體做了功，說明這個物體具有能D．用線懸掛著的小球，沒有做功，所以沒有能【答案】A【解析】A．由能量的概念可知，一個物體能夠做功，就說明這個物體具有能量，簡稱能，故A正確；B．物體能量我可以做更多的功，但一個物體已做的功越多，不能說明這個物體具有的能越多，故B錯誤；C．一個物體做了功，說明原來具有能量，但做功后不一定還具有能，故C錯誤；D．一用線懸掛著的小球，沒有做功，但它有一定的高度，所以具有重力勢能，故D錯誤。故選A。下列物體中即具有動能又具有勢能的是（）A．在平直公路上行駛的汽車 B．拉長的橡皮筋C．正在下落的雨滴 D．水庫里的水【答案】C【解析】A．在水平地面上行駛的汽車，有速度無高度，所以只具有動能，故A不符合題意；B．被拉長的橡皮筋，發(fā)生彈性形變，具有彈性勢能，故B不符合題意；C．在空中下落的雨滴，有高度也有速度，所以具有動能和重力勢能，故C符合題意；D．被攔河壩攔住的河水，有高度無速度，所以只具有重力勢能，故D不符合題意。故選C?！咀鳂I(yè)幫】1．下列說法正確的是（）A．具有能的物體一定在做功 B．具有能的物體一定做了功C．具有能的物體一定能夠做功 D．以上說法都正確【答案】C【解析】【詳解】ABD．具有能的物體不一定正在做功，具有能的物體不一定做了功，比如：天花板上靜止不動的吊燈具有重力勢能，沒有正在做功，也沒有做了功，故ABD錯誤；C．一個物體能夠?qū)α硪粋€物體做功，這個物體就具有能量，具有能的物體一定能夠做功，故C正確。故選C。2．下列物體中：①擰緊的鐘表發(fā)條；②扔在空中的橡皮；③被拉伸的彈簧；④充滿氣的氣球；具有彈性勢能的是（）A．①②③④ B．①③④ C．只有① D．只有①③【答案】B【解析】①擰緊的鐘表發(fā)條發(fā)生了彈性形變，故具有彈性勢能；②扔在空中的橡皮，有速度和高度，所以具有動能和勢能；③被拉伸的彈簧發(fā)生了彈性形變，故具有彈性勢能；④充滿氣的氣球發(fā)生了彈性形變，故具有彈性勢能；故選B。3．2021年4月，中國女足通過奮勇拼搏，晉級奧運(yùn)會。如圖是足球落地后又彈起的示意圖，分析可知，足球（）A．在B點(diǎn)時動能為0B．在運(yùn)動過程中，只存在動能和勢能的相互轉(zhuǎn)化C．在A、D兩點(diǎn)動能可能相等D．由B點(diǎn)向D點(diǎn)運(yùn)動的過程中，動能不變，重力勢能減小【答案】C【解析】【詳解】A．足球在B點(diǎn)時，豎直方向的速度為0，水平方向的速度不為0，所以動能不為0，故A不符合題意；B．由圖得，足球上升的最高高度不斷降低，說明在運(yùn)動過程中，足球不斷克服摩擦力做功，因此足球不斷地將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故B不符合題意；C．當(dāng)足球在A、D兩點(diǎn)的速度相等時，足球在A、D兩點(diǎn)動能相等，故C符合題意；D．由B點(diǎn)向D點(diǎn)運(yùn)動的過程中，足球的質(zhì)量不變，速度變大，高度降低，動能變大，重力勢能減小，故D不符合題意。故選C。4．關(guān)于動能和勢能，下列說法正確的是（

）A．物體沒有做功，它一定不具有能B．位置高的物體，它的勢能一定大C．質(zhì)量大、速度大的物體動能一定大D．彈簧一定具有彈性勢能【答案】C【解析】A．物體只要能夠做功，它就具有能量，并不一定正在做功，故A錯誤；B．重力勢能的大小不但和物體的高度有關(guān)，還與物體的質(zhì)量有關(guān)，故B錯誤；C．物體的質(zhì)量大、速度大，它的動能一定大，故C正確；D．彈簧只有發(fā)生彈性形變時才具有彈性勢能，故D錯誤．5．一輛汽車勻速上坡，關(guān)于它的動能、重力勢能和機(jī)械能，下列說法正確的是（）A．動能增加，重力勢能增加，機(jī)械能增加B．動能減少，重力勢能不變，機(jī)械能不變C．動能不變，重力勢能增加，機(jī)械能增加D．動能不變，重力勢能減少，機(jī)械能減少【答案】C【解析】汽車勻速爬坡的過程中，汽車的質(zhì)量不變，速度不變，所以動能不變；高度增加，重力勢能增加；由于機(jī)械能等于動能與勢能之和，機(jī)械能也增加。故ABD錯誤，C正確。故選C。6．如圖所示，小明和同學(xué)一起蕩秋千．下列說法正確的是（）A．通過最低點(diǎn)時的動能為零 B．下降過程中的動能轉(zhuǎn)化為重力勢能C．到達(dá)最高點(diǎn)的重力勢能最大 D．上升過程中的重力勢能轉(zhuǎn)化為動能【答案】C【解析】A．人的質(zhì)量一定，通過最低點(diǎn)時速度最大，動能最大，故A錯誤；B．下降過程中高度逐漸減小，速度逐漸增大，重力勢能轉(zhuǎn)化為動能，故B錯誤;C．到達(dá)最高點(diǎn)時，高度最大，重力勢能最大，故C正確；D．上升過程中，高度增大，速度減小，動能轉(zhuǎn)化為重力勢能，故D錯誤。故選C。7．如圖所示，鉤碼B的重力大于鉤碼A，用手托鉤碼B使兩者處于靜止?fàn)顟B(tài)。若不計摩擦、繩重和空氣阻力，放手后鉤碼A加速上升，在鉤碼A碰到滑輪前的過程中，下列說法正確的是（）A．鉤碼A的機(jī)械能保持不變B．鉤碼B的機(jī)械能保持不變C．鉤碼A的動能增加，機(jī)械能增加D．鉤碼B的動能增加，機(jī)械能增加【答案】C【解析】AC．因?yàn)殂^碼A加速上升，所以鉤碼A的速度和高度均增加，但其質(zhì)量不變，所以鉤碼A的動能和重力勢能均增加，而機(jī)械能等于動能加勢能之和，所以鉤碼A的機(jī)械能增加，故A錯誤，C正確。BD．因?yàn)殂^碼B的重力大于鉤碼A，所以鉤碼A加速上升時，鉤碼B將加速下降，鉤碼B的速度增加，但高度減小，其質(zhì)量不變，所以鉤碼B的重力勢能減小，動能增加，減小的重力勢能轉(zhuǎn)化為了鉤碼A和B的動能及B的重力勢能，所以B的機(jī)械能減小，故BD錯誤。故選C。8.在2021年8月6日東京奧運(yùn)會女子標(biāo)槍決賽中，中國名將劉詩穎展現(xiàn)出強(qiáng)勁的比賽實(shí)力，創(chuàng)造出66米34的佳績，成功奪冠，為中國隊摘得一枚金牌，如圖曲線ABC是標(biāo)槍在空中運(yùn)動的軌跡圖，下列說法正確的是（）A．標(biāo)槍上升階段動能減小，勢能增大，機(jī)械能不變B．標(biāo)槍上升到最高點(diǎn)時動能為零，重力勢能最大C．動能先減小后增大，機(jī)械能不斷減小D．標(biāo)槍下降階段動能增大，重力勢能增大，機(jī)械能增大【答案】C【解析】【詳解】AD．標(biāo)槍上升過程中速度減小，高度增加，因此動能減小，勢能增加；標(biāo)槍下降階段速度減小，高度降低，動能增大，重力勢能增大；標(biāo)槍在整個運(yùn)動過程中，由于存在空氣阻力，機(jī)械能會不斷減小，故AD錯誤；B．標(biāo)槍上升到最高點(diǎn)時，重力勢能最大，但標(biāo)槍仍有水平方向上的速度，速度不為零，因此動能不為零，B錯誤；C．標(biāo)槍上升過程中速度減小，動能減??；下降過程中速度增大，動能增大，因此動能先減小后增大，由于存在空氣阻力，整個過程中機(jī)械能會不斷減小，故C正確。故選C。9.．如圖所示，“蹦極”是人們喜愛的刺激運(yùn)動的示意圖。質(zhì)量為m的運(yùn)動員，將橡皮繩一端系自己的腰間，另一端固定在P點(diǎn)，O點(diǎn)是橡皮繩不系人自然下垂所在的位置，R點(diǎn)是運(yùn)動員從P點(diǎn)自由下落所能到達(dá)的最低點(diǎn)，在運(yùn)動員從O點(diǎn)到R點(diǎn)運(yùn)動的過程中，不考慮空氣阻力，以下說法正確的是（）A．運(yùn)動員到達(dá)O點(diǎn)時，速度最大B．運(yùn)動員到達(dá)R點(diǎn)時，速度為零，受到平衡力的作用C．運(yùn)動員受到的合力先減小后增大D．運(yùn)動員在整個過程中先做加速運(yùn)動后做勻速運(yùn)動【答案】C【解析】【詳解】AD．O點(diǎn)是橡皮繩不系人自然下垂時下端所在的位置，運(yùn)動員到達(dá)O點(diǎn)之前，不受拉力，只受重力，速度越來越大；經(jīng)過O點(diǎn)后，開始的橡皮繩的拉力小于重力，人仍然做加速運(yùn)動，速度變大；當(dāng)拉力等于重力時，速度最大；當(dāng)拉力大于重力時，速度減小，做減速運(yùn)動，到達(dá)R點(diǎn)時，速度為零。故AD錯誤；B．R點(diǎn)是運(yùn)動員從P點(diǎn)自由下落所能到達(dá)的最低點(diǎn)，由于運(yùn)動員的重力勢能在R點(diǎn)時全部轉(zhuǎn)化為橡皮繩的彈性勢能，此時橡皮繩的彈性勢能最大，橡皮繩的形變量最大，對運(yùn)動員的拉力最大，大于運(yùn)動員的重力，則合力不為零，受到的不是平衡力，故B錯誤；C．運(yùn)動員下落過程中，到達(dá)平衡狀態(tài)前重力大于拉力，合力向下，逐漸減?。坏竭_(dá)平衡狀態(tài)時重力等于拉力；到達(dá)平衡狀態(tài)后重力小于拉力，合力向上，逐漸變大。故C正確。故選C。10.如圖所示，一個小球放在粗糙水平木板上，木板固定不動，彈簧與水平木板不接觸，彈簧的一端與小球相連，另一端固定在墻壁上，彈簧保持自然長度時小球剛好在A點(diǎn)，現(xiàn)把小球向左拉至C點(diǎn)后釋放，小球就由C運(yùn)動到A，再由A運(yùn)動到B，由B到A，A到D，D到……，不計空氣阻力，在此過程中，下列分析正確的是（）A．從C到A和從A到B小球受到彈簧的彈力方向相同B．小球最后一定會停在A處C．彈簧的彈性勢能最終轉(zhuǎn)化為小球的機(jī)械能D．C到A，B到A，小球動能都是先增大后減小【答案】D【解析】A．從C到A是拉力，彈簧處于拉伸狀態(tài)，彈簧對小球的力向右，而從A到B時，彈簧處于壓縮狀態(tài)，故彈簧對小球的力是向左，故A錯誤；B．小球在來回運(yùn)動的過程中，由于克服摩擦力做功，其機(jī)械能越來越少，當(dāng)所受彈力與摩擦力平衡時，可能停留在A點(diǎn)的左側(cè)或右側(cè)，不一定最后停在A處，故B錯誤；C．由于接觸面粗糙，彈簧的彈性勢能最終轉(zhuǎn)化小球的動能，小球克服摩擦力做功，最終轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故C錯誤；D．從C到A，彈力減小，彈力大于摩擦力，故合力向右，速度向右，故小球加速，彈力慢慢減小，最終等于摩擦力，此時小球的速度最大，再往右運(yùn)動，彈力小于摩擦力，合力向左，此時減速，故速度是先變大后變小，故動能是先變大，后變??；B到A，彈力向左，摩擦力向右，合力向左，故向左加速，彈簧的伸長量變小，彈力變小，等于摩擦力時，速度最大，彈力繼續(xù)變小，彈力小于摩擦力，合力向右，故此時減速，故動能時先變大后變小，故D正確；11.裝滿水的灑水車，在平直的馬路上一邊灑水，一邊勻速前行。在它灑水的過程中，灑水車的動能將________。【答案】減小【解析】灑水車在平直的馬路上邊灑水邊勻速前進(jìn)時，速度不變，而質(zhì)量不斷減小，所以動能不斷減小。12．如圖，是高空跳傘運(yùn)動員跳傘表演中下降過程中的一個畫面。跳傘運(yùn)動員從飛機(jī)上跳出，經(jīng)過一段時間加速后，在離地面7km時開始以5m/s的速度勻速下降至地面。在運(yùn)動員從7km高空下落至地面的過程中，______能轉(zhuǎn)化為______能?！敬鸢浮?/p>

重力勢能

內(nèi)能【解析】【分析】【詳解】[1]從7km高空下落至地面的過程中，高度降低，重力勢能減小，故重力勢能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量。[2]由于是勻速下落，故速度不變，動能不變，克服阻力做功，就會產(chǎn)生內(nèi)能，故是重力勢能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。13.如圖是軍軍玩彈弓的情景。經(jīng)驗(yàn)表明，在一定范圍內(nèi)，橡皮筋拉得越長，同樣的“子彈”射得越遠(yuǎn)，橡皮筋對“子彈”做的功越______，橡皮筋具有的彈性勢能越______，說明橡皮筋的彈性勢能與______有關(guān)?！敬鸢浮?/p>

多

大

彈性形變的程度【解析】[1][2][3]在一定范圍內(nèi)，橡皮筋拉得越長，橡皮筋的彈性形變量越大，具有的彈性勢能越大，將同樣的“子彈”射得越遠(yuǎn)，橡皮筋對“子彈”做的功越多。14.如圖甲所示，小球從某高度處靜止下落到豎直放置的輕彈簧上并壓縮彈簧，彈簧被壓縮說明力可以改變物體的_____。圖乙為小球剛接觸彈簧到將彈簧壓縮到最短的過程中，小球的速度和彈簧被壓縮的長度Δl之間的關(guān)系圖像。不計空氣阻力，此過程中，小球動能大小的變化情況是：_____。【答案】

形狀

先變大后變小【解析】【詳解】[1]小球從高處下落，把彈簧壓縮變短，說明了力可以改變物體的運(yùn)動狀態(tài)。[2]小球從高處下落，由于重力的作用小球的下落，，所以小球速度逐漸變大，小球的質(zhì)量不變，所以小球的動能逐漸變大，當(dāng)小球接觸到彈簧時，壓縮彈簧產(chǎn)生形變，小球速度越來越小，小球的質(zhì)量不變，小球的動能轉(zhuǎn)化為彈性勢能，小球的動能逐漸變小。故小球的動能先變大后變小。15.如圖所示是探究“物體的動能大小跟哪些因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)裝置。（1）該實(shí)驗(yàn)中所探究的物體的動能是指________（選填“木塊”或“鋼球”）的動能；完成圖甲所示的實(shí)驗(yàn)后，在進(jìn)行圖乙所示的實(shí)驗(yàn)前應(yīng)先將被撞擊的木塊________________；（2）“十次車禍九次快”是在警醒駕駛員駕駛車輛時不要超速，為了研究超速帶來的危害，應(yīng)該選用甲、乙、丙中的________兩次實(shí)驗(yàn)進(jìn)行比較；（3）猜想一下，若斜面和水平面均光滑，將木塊固定在水平面上，鋼球與木塊撞擊時無能量損失，則鋼球撞擊木塊反彈后________（選填“會”或“不會”）運(yùn)動到斜面上原來釋