《11.4 機(jī)械能及其轉(zhuǎn)化》學(xué)案

《11.4機(jī)械能及其轉(zhuǎn)化》學(xué)案【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1了解機(jī)械能的概念，理解動(dòng)能和勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化。2知道機(jī)械能守恒；能用準(zhǔn)確的語言解釋有關(guān)動(dòng)能、重力勢(shì)能、彈性勢(shì)能之間相互轉(zhuǎn)化的實(shí)例。3學(xué)會(huì)用觀察和實(shí)驗(yàn)的方法，探究動(dòng)能和勢(shì)能之間的相互轉(zhuǎn)化。4了解風(fēng)能和水能的利用，培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)作的能力和熱愛科學(xué)、熱愛自然的情懷?！菊n堂合作探究】觀看視頻并思考：過山車在運(yùn)動(dòng)的過程中，動(dòng)能和勢(shì)能是怎樣變化的？你會(huì)害怕嗎？用繩子把一個(gè)鐵鎖懸掛起來。把鐵鎖拿近自己的鼻子，穩(wěn)定后松手，頭不要?jiǎng)?。鐵鎖向前擺去又?jǐn)[回來。鐵鎖擺回時(shí)會(huì)碰到你的鼻子嗎？會(huì)距離你的鼻子很遠(yuǎn)嗎？在這個(gè)實(shí)驗(yàn)里，鐵鎖的動(dòng)能和勢(shì)能在不斷轉(zhuǎn)化。在轉(zhuǎn)化過程中，機(jī)械能的總量有什么變化嗎？一、機(jī)械能及其轉(zhuǎn)化1.機(jī)械能的定義：一個(gè)物體可以既有，又有，如飛行中的飛機(jī)因?yàn)樗谶\(yùn)動(dòng)而具有動(dòng)能，又因?yàn)樗幱诟呖斩哂袆?shì)能，把這兩種能量加在一起，就得到它的。舉高的球釋放后，重力勢(shì)能減小，是不是能量消失了？弓的彈性勢(shì)能哪里去了小朋友由高處下落到蹦床。重力勢(shì)能消失了嗎？動(dòng)能和勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化想想做做:討論單擺運(yùn)動(dòng)過程中動(dòng)能和勢(shì)能的轉(zhuǎn)化想想做做:討論滾擺運(yùn)動(dòng)過程中動(dòng)能和勢(shì)能的轉(zhuǎn)化3、判斷動(dòng)能和勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化的方法4、機(jī)械能守恒水能和風(fēng)能的利用從能量的角度來看，自然界的流水和風(fēng)都是具有大量機(jī)械能的天然資源，其利用如圖所示。水能的利用：水電站剖面圖水電站剖面圖2、風(fēng)能的利用：風(fēng)車田風(fēng)車田科學(xué)世界：人造地球衛(wèi)星的機(jī)械轉(zhuǎn)化【課堂檢測(cè)】分析章首圖的過山車在運(yùn)動(dòng)過程中的能量轉(zhuǎn)化情況。2.怎樣向地板拋乒乓球，才能使它彈跳到高于原來拋球的位置？說明這種拋法的理由。3.（2019?宜昌）如圖所示，過山車是一項(xiàng)驚險(xiǎn)刺激的游戲項(xiàng)目，下列關(guān)于過山車的機(jī)械能說法正確的是（）A．通過環(huán)形軌道最高點(diǎn)時(shí)，重力勢(shì)能最大，動(dòng)能為0B．剛開始過山車勻速被拉升時(shí)，機(jī)械能不變 C．過山車向下俯沖時(shí)，重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能 D．過山車在運(yùn)行過程中機(jī)械能守恒4．（2020?長(zhǎng)沙模擬）第18屆亞洲運(yùn)動(dòng)會(huì)于2018年08月18日至2018年09月02日在印度尼西亞雅加達(dá)舉行，運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目圖標(biāo)如圖所示，形象表現(xiàn)出運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目的特征，依據(jù)圖標(biāo)所做出的判斷中，錯(cuò)誤的是（）A．箭被射出的過程中，彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能 B．游泳的人用力劃水時(shí)，受到水的推力而前進(jìn) C．人舉起杠鈴在空中停留的幾秒鐘時(shí)間里，人對(duì)杠鈴做了功 D．曲棍球的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變，是力作用的結(jié)果5．（2020?青島模擬）小明在老師的指導(dǎo)下用小球和彈簧等器材進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)與探究（不考慮空氣阻力，g取10N/kg）：讓小球從某高度處由靜止開始下落到豎直放置的輕彈簧上（如圖甲），在剛接觸輕彈簧的瞬間（如圖乙），小球速度為5m/s。從小球接觸彈簧到將彈簧壓縮至最短（如圖丙）的整個(gè)過程中，得到小球的速度v和彈簧縮短的長(zhǎng)度△x之間的關(guān)系如圖丁所示，其中A為典線的最高點(diǎn)，已知該輕彈簧每受到0.1N的壓力就縮短1cm，并且輕彈簧在全過程中始終發(fā)生彈性形變。①從小球接觸彈簧到將彈簧壓縮至最短的過程中，小球速度的變化情況是。②實(shí)驗(yàn)中所用小球的質(zhì)量為kg，全過程中，彈簧中彈力的最大值為N。③由圖可知，當(dāng)彈簧的壓縮量最大時(shí)，小球的速度為0，此時(shí)，小球處于狀態(tài)（選填“平衡”或“非平【達(dá)標(biāo)訓(xùn)練】一、單選題如圖所示，一物體在拉力F的作用下沿斜面向上勻速運(yùn)動(dòng)，在向上運(yùn)動(dòng)的過程中，下列說法正確的是(????)A.物體的動(dòng)能不變，機(jī)械能不變

B.物體的重力勢(shì)能增大，機(jī)械能增大

C.物體的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能

D.物體的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能

跳水運(yùn)動(dòng)員在3m長(zhǎng)的踏板上起跳，我們通過錄像觀察到踏板和運(yùn)動(dòng)員要經(jīng)歷如圖所示的狀態(tài)，其中A為無人時(shí)踏板靜止點(diǎn)，B為人站在踏板上靜止時(shí)受力平衡點(diǎn)，C為人在起跳過程中人和踏板運(yùn)動(dòng)的最低點(diǎn)，則下列說法中正確的是(????)A.從A到C的過程中，跳板的彈性勢(shì)能一直在增大

B.從A到C的過程中，運(yùn)動(dòng)員的機(jī)械能守恒

C.從A到C的過程中，運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)能一直在減小

D.從B到C的過程中，運(yùn)動(dòng)員減少的動(dòng)能等于跳板增加的勢(shì)能如圖所示，一物塊沿固定不動(dòng)的斜面勻速下滑，則下列說法中正確的是(????)A.物塊可能受兩個(gè)力作用

B.物塊對(duì)斜面的壓力和斜面對(duì)物塊的支持力是一對(duì)平衡力

C.物塊的機(jī)械能減小

D.物塊的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能

“神舟五號(hào)’載人飛船返回艙在進(jìn)入大氣層穿過黑障區(qū)后，迅速彈出減速傘和主傘，從彈出減速傘和主傘到著陸的過程中，飛船返回艙(????A.

動(dòng)能不變，勢(shì)能減小，機(jī)械能減小

B.動(dòng)能減小，勢(shì)能減小，機(jī)械能減小

C.動(dòng)能減小，勢(shì)能減小，機(jī)械能增大

D.動(dòng)能增大，熱能減小，機(jī)械能不變小明把一個(gè)鐵鎖用繩子懸掛起來，將鐵鎖拉到自己的鼻子附近，穩(wěn)定后松手，鐵鎖向前擺去，如圖所示.下列說法中正確的是(

)A.鐵鎖擺回時(shí)會(huì)打到小明的鼻子

B.鐵鎖在擺動(dòng)過程中動(dòng)能與重力勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化

C.鐵鎖由高處擺到低處的過程中動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能

D.鐵鎖上升的最大高度逐次降低，是由于受到重力作用如圖所示，軌道ABC光滑，彈簧固定在水平軌道末端，小球從A處由靜止?jié)L下，撞擊彈簧，至彈簧壓縮最大，在這過程中，機(jī)械能轉(zhuǎn)化的情況是(????)A.重力勢(shì)能→動(dòng)能

B.重力勢(shì)能→動(dòng)能→彈性勢(shì)能

C.重力勢(shì)能→動(dòng)能→彈性勢(shì)能→動(dòng)能→重力勢(shì)能

D.小球機(jī)械能不斷減小

掉在地上的彈性小球會(huì)跳起，但是越跳越低.如圖所示小球彈跳的閃頻照片，小球在A、B位置的高度一樣，下列說法正確的是(

)A.小球在A位置的動(dòng)能大于在B位置時(shí)的動(dòng)能

B.小球在A→C，D→B兩個(gè)過程時(shí)動(dòng)能均增大

C.小球在C位置的機(jī)械能等于D位置的機(jī)械能

D.小球分別在A、B兩個(gè)位置時(shí)的動(dòng)能與勢(shì)能之和相等如圖是宜賓天池公園內(nèi)的“摩天輪”，一游客坐在“摩天輪”中在豎直平面內(nèi)做速度大小不變的圓周運(yùn)動(dòng)，游客從最低點(diǎn)向最高點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的過程中，下列說法正確的是(????)A.游客的動(dòng)能保持不變 B.游客的動(dòng)能先增大后減小

C.游客的重力勢(shì)能保持不變 D.游客的機(jī)械能保持不變球豎直向上運(yùn)動(dòng)，并落回地面，這過程中先后經(jīng)過M、S兩點(diǎn).球在這兩點(diǎn)的動(dòng)能和重力勢(shì)能如圖所示，則球在M點(diǎn)的(

)A.速度比在S點(diǎn)的大 B.機(jī)械能大于在S點(diǎn)的

C.機(jī)械能等于在S點(diǎn)的 D.離地高度比在S點(diǎn)的低如圖所示，在粗糙的軌道內(nèi)，小球從a點(diǎn)靜止釋放，小球沿軌道運(yùn)動(dòng)到達(dá)c點(diǎn)時(shí)速度為0，b為軌道的最低點(diǎn)．下列說法正確的是(????)A.小球從a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)的過程，重力勢(shì)能逐漸減小

B.小球從b點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到c點(diǎn)的過程，動(dòng)能逐漸增大

C.小球從a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到c點(diǎn)的過程，機(jī)械能守恒

D.小球運(yùn)動(dòng)到c點(diǎn)后，將沿原路徑返回到達(dá)a點(diǎn)

二、實(shí)驗(yàn)探究題小明用橡皮筋做了以下一些實(shí)驗(yàn)：(1)如圖甲，小明制做橡皮筋測(cè)力計(jì)：將橡皮筋的一端固定，另一端懸掛鉤碼(圖甲所示)，此時(shí)橡皮筋的固定點(diǎn)到鉤碼上沿長(zhǎng)度為___cm，記錄橡皮筋受到的拉力大小F和橡皮筋的伸長(zhǎng)量Δx，這是利用使物體發(fā)生___的外力越大，物體的形變就越大．(2)圖乙，小明把一本厚厚的書放在桌面上，用一根橡皮筋拉動(dòng)它勻速前進(jìn)，然后在書和桌面間墊幾支圓柱形鉛筆，再次拉動(dòng)它勻速前進(jìn)，根據(jù)橡皮筋___，比較兩種情況下摩擦力大小，得出變滑動(dòng)為滾動(dòng)可以減小物體間摩擦．(3)圖丙，小明在一個(gè)罐子的蓋和底各開兩個(gè)小洞．用細(xì)線將一個(gè)鉤碼系在橡皮筋的中部，將橡皮筋在蓋子和罐底的小孔固定，做成“魔罐”.小明將“魔罐”在水平地面上滾出去后“魔罐”又會(huì)自己往回滾，在“魔罐”滾回來的過程中，能量轉(zhuǎn)化是：___

在探究“物體動(dòng)能大小與哪些因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)中，小明讓質(zhì)量不同的小球從同一斜面的同一高度由靜止釋放，撞擊同一木塊，木塊被撞出一段距離，如圖甲所示．

(1)將小球從同一高度由靜止釋放的目的是

，該實(shí)驗(yàn)的目的是研究小球的動(dòng)能大小與_____(選填“質(zhì)量”或“速度”)的關(guān)系。(2)該實(shí)驗(yàn)是通過觀察_____來反映小球的動(dòng)能大小。(3)有同學(xué)將實(shí)驗(yàn)裝置改進(jìn)成圖乙所示，用同一小球?qū)⑼粡椈蓧嚎s不同程度后靜止釋放，撞擊同一木塊，將木塊撞出一段距離進(jìn)行比較，可以研究小球的動(dòng)能大小與____?(選填“質(zhì)量”或“速度”)的關(guān)系。(4)該同學(xué)還想用質(zhì)量不同的小球?qū)⑼粡椈蓧嚎s相同程度后由靜止釋放，撞擊同一木塊，探究小球的動(dòng)能大小與質(zhì)量的關(guān)系。這個(gè)設(shè)計(jì)方案_____(選填“可行”或“不可行”)，如果照此方案操作，將觀察到的現(xiàn)象是____。

參考答案【課堂檢測(cè)】見課件【達(dá)標(biāo)訓(xùn)練】1.B【解析】(1)物體沿斜面向上勻速運(yùn)動(dòng)，質(zhì)量不變，高度增加，重力勢(shì)能增加；質(zhì)量不變、速度不變，動(dòng)能不變；

動(dòng)能不變、重力勢(shì)能增大，機(jī)械能增大，故A錯(cuò)、B正確；

(2)物體上升過程中，速度不變、動(dòng)能不變，沒有發(fā)生重力勢(shì)能和動(dòng)能之間的相互轉(zhuǎn)化，故CD都錯(cuò)。

故選B。

2.A【解析】A、從A到C的過程中，跳板的彈性形變量一直增大，所以彈性勢(shì)能一直在增大。故A正確；

B、從A到C的過程中，運(yùn)動(dòng)員的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為跳板的彈性勢(shì)能，運(yùn)動(dòng)員的機(jī)械能不守恒。故B錯(cuò)誤；

C、由題知，B為人站在踏板上靜止時(shí)受力平衡點(diǎn)；

從A到B過程中，人的重力大于跳板的支持力，合力向下，運(yùn)動(dòng)員做加速運(yùn)動(dòng)，動(dòng)能變大；

從B到C過程中，跳板的支持力大于人的重力，合力向上，運(yùn)動(dòng)員做減速運(yùn)動(dòng)，動(dòng)能變小；

由此可知，從A到C的過程中，速度先增大后減小，動(dòng)能先增大后減小。故C錯(cuò)誤；

D、從B到C的過程中，運(yùn)動(dòng)員減少的重力勢(shì)能和動(dòng)能等于跳板增加的彈性勢(shì)能。故D錯(cuò)誤。

故選：A。

3.C【解析】略

4.B【解析】解：飛船的返回艙在進(jìn)入大氣層穿過黑障區(qū)后，迅速彈出減速傘和主傘后，其質(zhì)量不變，但運(yùn)動(dòng)的速度變小，故飛船的動(dòng)能減小；同時(shí)在該過程中，飛船的質(zhì)量不變，高度越來越小，故重力勢(shì)能越來越小。即其動(dòng)能不變，勢(shì)能減小，故機(jī)械能會(huì)變小。

故選：B。

5.B【解析】A.鐵鎖在擺動(dòng)過程中，不斷與空氣摩擦，一部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，機(jī)械能減小，所以鐵鎖擺回時(shí)不會(huì)打到鼻子，故A錯(cuò)誤；

B.鐵鎖在擺動(dòng)過程中，上升時(shí)動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能，下降時(shí)重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，動(dòng)能與重力勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化，故B正確；

C.鐵鎖由高處擺到低處的過程中重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能和內(nèi)能，故C錯(cuò)誤；

D.鐵鎖上升的最大高度逐次降低，是由于受空氣阻力的作用，機(jī)械能不斷減小，高度不斷減小，故D錯(cuò)誤。

故選B。

6.B【解析】解：小球從A處由靜止?jié)L下，高度減小，重力勢(shì)能減小，速度增大，動(dòng)能增大，重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能；

撞擊彈簧，彈簧發(fā)生彈性形變，具有彈性勢(shì)能，速度減小，動(dòng)能減小，動(dòng)能轉(zhuǎn)化為彈性勢(shì)能。

故選：B。

根據(jù)速度、高度、彈性形變程度的變化來分析動(dòng)能、重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能的變化情況，從而得出能量的轉(zhuǎn)化情況。

在做能量的轉(zhuǎn)化這種題時(shí)，我們要注意分析哪種能量增加了，哪種能量減少，因?yàn)榭偸菧p少的這種能量轉(zhuǎn)化為增加的那種能量。

7.A【解析】A.掉在地上的彈性小球會(huì)跳起，但是越跳越低，說明小球的機(jī)械能不斷減少，小球在運(yùn)動(dòng)過程中不具有彈性勢(shì)能，A位置的動(dòng)能和重力勢(shì)能之和大于B位置的動(dòng)能和重力勢(shì)能之和，小球的質(zhì)量不變，A位置和B位置小球的高度相同，重力勢(shì)能相同，所以A位置動(dòng)能大于B位置動(dòng)能，故選項(xiàng)正確。

B.小球在A→C，小球處于上升階段，小球速度不斷減小，小球質(zhì)量不變，動(dòng)能不斷減?。恍∏蛟贒→B，小球不斷下降，小球速度不斷增大，小球質(zhì)量保持不變，動(dòng)能不斷增大，故選項(xiàng)錯(cuò)誤。

C.掉在地上的彈性小球會(huì)跳起，但是越跳越低，說明小球的機(jī)械能不斷減小，并且每一個(gè)時(shí)刻都比上一個(gè)時(shí)刻機(jī)械能小，所以C位置的機(jī)械能大于D位置的機(jī)械能，故選項(xiàng)錯(cuò)誤。

D.掉在地上的彈性小球會(huì)跳起，但是越跳越低，說明小球的機(jī)械能不斷減少，小球在運(yùn)動(dòng)過程中不具有彈性勢(shì)能，A位置的動(dòng)能和重力勢(shì)能之和大于B位置的動(dòng)能和重力勢(shì)能之和，即A位置的動(dòng)能和勢(shì)能之和大于B位置的動(dòng)能和勢(shì)能之和，故選項(xiàng)錯(cuò)誤。

故選A。

8.A【解析】解：

AB、游客隨“摩天輪”做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，游客的質(zhì)量不變、速度不變，所以游客的動(dòng)能不變，故A正確，B錯(cuò)誤；

C、游客隨“摩天輪”做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其高度在不斷變化，因此游客的重力勢(shì)能是變化的，故C錯(cuò)誤；

D、機(jī)械能等于動(dòng)能與勢(shì)能的總和，游客的動(dòng)能不變，但重力勢(shì)能變化，所以其機(jī)械能是變化的，故D錯(cuò)誤。

故選：A。

9.B【解析】A.球的質(zhì)量不變，球在M點(diǎn)的動(dòng)能小于S點(diǎn)動(dòng)能，所以球在M點(diǎn)的速度小于S點(diǎn)速度，故A錯(cuò)誤。

BC.球在運(yùn)動(dòng)過程中沒有發(fā)生彈性形變，所以機(jī)械能等于動(dòng)能和重力勢(shì)能之和，由圖知，球在M點(diǎn)動(dòng)能和S點(diǎn)重力勢(shì)能相等，M點(diǎn)的重力勢(shì)能大于S點(diǎn)的動(dòng)能，所以M點(diǎn)的機(jī)械能大于S點(diǎn)的機(jī)械能，故B正確，C錯(cuò)誤。

D.M點(diǎn)的重力勢(shì)能大于S點(diǎn)的重力勢(shì)能，球的質(zhì)量不變，所以球在M點(diǎn)的高度大于S點(diǎn)的高度，故D錯(cuò)誤。

故選B。

10.A【解析】略

11.【答案】(1)4.00；彈性形變；

(2)橡皮筋伸長(zhǎng)或橡皮筋長(zhǎng)度的變化(或Δx)；

(3)彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能

【解析】(1)刻度尺的分度值為0.1cm，此時(shí)橡皮筋的固定點(diǎn)到鉤碼上沿長(zhǎng)度為4.00cm；記錄橡皮筋受到的拉力大小F和橡皮筋的伸長(zhǎng)量Δx，這是利用使物體發(fā)生彈性形變的外力越大，物體的形變就越大；

(2)使用橡皮筋拉動(dòng)書時(shí)，由于橡皮筋會(huì)受到拉力，橡皮筋就會(huì)發(fā)生彈性形變，拉力越大，形變程度越