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(共21张PPT)
第一部分　教材知识巩固
力学
第十讲　功与机械能
第2节　机械能及其转化
2022年版课程标准内容要求
3.2.1知道动能、势能和机械能。通过实验,了解动能和势能的相互转化。举例说明机械能和其他形式能量的相互转化。
考点1
动能和势能
1．能量:物体能够对外做功,我们就说这个物体具有能量,简称能。单位:能量的单位是焦耳(J)。
2．功和能量的关系:一个物体能够做的功越多,表示这个物体具有的能量就越多。
3．动能和势能
分类 动能 势能
重力势能 弹性势能
定义 物体由于①________而具有的能 物体由于受到重力并处在一定②________时所具有的能 物体由于发生③____________而具有的能
影响 因素 物体的④________和⑤________。速度越⑥______,质量越⑦______,物体的动能也越大 物体的⑧________和高度。物体位置越⑨______,质量越⑩______,重力势能就越大 同一物体的弹性形变越大,具有的弹性势能就越 ________
运动
高度
弹性形变
质量
速度
大
大
质量
高
大
大
1．[沪科“做中学”“作业”、人教“演示”“想想议议”改编题]如图1所示是“探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验,将小钢球从同一斜面上由静止开始滚下,推动同一木块在水平面上向前移动一段距离s后停下。先后完成甲、乙、丙所示的三次实验。
(1)小钢球在斜面上滚下的过程中,其动能大小是通过__________(选填“高度h”或“距离s”)的大小来反映的,这种方法在物理学中属于__________(选填“控制变量法”或“转换法”)。
(2)分析比较甲和乙两组实验可得,物体质量相同时,速度越大,动能越______。
(3)分析比较__________两组实验可得,物体速度相同时,质量越大,动能越大。
(4)综合上述可知,如图2所示的交通标志牌是交通管理部门对不同车型设定不同的最高________。
(5)如果水平木板光滑,则________(选填“能”或“不能”)完成本实验。
距离s
转换法
大
甲、丙
速度
不能
(6)小钢球从斜面上滚下,它的____________转化为动能,碰上木块后,小钢球的部分________转移给了木块,能量转移的过程中机械能的总量________。
(7)在探究小钢球动能与质量的关系时,有同学提议可以在水平桌面上将同一根弹簧压缩相同的程度,分别弹出质量不同的小钢球去撞击木块,撞击木块时小钢球的动能________(选填“相等”或“不相等”),该方案________(选填“正确”或“错误”)。
重力势能
动能
变小
相等
错误
考点2
机械能及其转化
1．机械能:在物理学中,动能、重力势能和弹性势能统称为__________。
2．机械能的转化:动能和势能可以相互转化,转化图示如下(质量一定时)。
3．机械能守恒:如果只有________和________相互转化,尽管动能、势能的大小会变化,但机械能的总和____________,或者说机械能是________的。
机械能
动能
势能
保持不变
守恒
2．[沪科“做中学”、人教“想想做做”改编题]如图所示,用轻质细绳悬挂一小球在竖直平面内摆动。在某次摆动过程中,小球依次经过A、B、C三点,A、C两点高度相同,B点为最低点,不计空气阻力,小球在______点动能最大,小球从B点运动到C点的过程中,______能转化为__________能,A、C两点速度大小________(选填“相同”或“不同”)。整个过程中,摆球的机械能大小________(选填“不变”或“减小”)。
B
动
重力势
相同
不变
3．[沪科“物理聊吧”、人教“想想议议”改编题]打篮球是很多同学喜爱的运动项目,某次打篮球过程中,篮球的部分运动轨迹如图所示,篮球经过相同高度的B、C两点时,机械能__________(选填“相等”或“不相等”),篮球第一次反弹后到达最高点D时,______(选填“有”或“没有”)动能,篮球在整个过程中机械能__________(选填“守恒”或“不守恒”)。
不相等
有
不守恒
4．[沪科“作业”、人教“复习与提高”改编题]某铁路车站的设计方案如图所示,进站和出站的轨道都与站台构成一个缓坡。请从能量转化的角度分析站台这样设计的目的。
答：地铁进站时的部分动能转化为重力势能,可减少刹车距离;出站时重力势能转化为动能,可起到节能的作用。
命题点1
机械能及其转化
1．(2018贵阳)如图所示,粗糙的弧形轨道竖直固定于水平面,一小球由A点以速度v沿轨道滚下,经另一侧等高点B后到达最高点C。下列关于小球滚动过程的分析正确的是(　　)
A．整个过程只有重力在对小球做功
B．小球在A、B两点具有的动能相同
C．小球在A、B、C三点的速度大小关系是vA>vB>vC
D．小球在A点具有的机械能等于它在C点具有的重力势能
C
2．(2025贵州)(多项选择)设一雨滴从高空由静止竖直下落,从开始下落计时,一段时间内雨滴所受合力随时间变化的关系如图所示。整个过程仅考虑雨滴受重力和空气阻力作用,忽略雨滴质量变化,下列判断正确的是(　 　)
A．0~t1时间内,雨滴所受空气阻力逐渐增大
B．t1时刻雨滴所受空气阻力大小为F2
C．0~t1时间内,雨滴的动能保持不变
D．0~t1时间内,雨滴的机械能逐渐减小
AD
命题点2
机械能相关曲线绘制
3．(2023贵州)如图甲所示的水平面AB段光滑,B点右侧粗糙,一轻质弹簧左端固定于竖直墙面。用小木块P压缩弹簧至A点由静止释放,木块离开弹簧后,动能随位置变化的大致图像如图乙所示。若换另一相同底面的小木块Q(mQ>mP)将弹簧同样压缩至A点由静止释放,弹簧形变均在弹性限度内。请在同一坐标系中画出小木块Q从离开弹簧至静止的过程中,动能随位置变化关系的大致图像。
命题点3
功能关系的理解
4．(2025贵州)如图所示,一木块在水平桌面上沿直线从A点滑行至B点时刚好停止,已知木块在A点时的动能为60 J。小明设想:若不计空气阻力,我提供60 J的能量全部用来推动木块做功,就可以用下列两种方式将木块沿原路推回A点。
方式一:用水平推力从B点推动木块,使其达到某一速度后,保持这一速度推动至A点;
方式二:用水平推力从B点推动木块,使其运动一段距离后,撤去推力,木块能滑行至A点。
请分别判断小明设想的这两种方式是否可行。说明理由。
答：方式一不可行,方式二可行。木块在水平桌面上沿直线从A点滑行至B点时刚好停止,已知木块在A点时的动能为60 J,则木块在A、B两点间运动需要克服阻力做的功为60 J。方式一中,用水平推力从B点推动木块,使其达到某一速度后,保持这一速度推动至A点,则到达A点时木块速度不为零,动能不为零,则推动木块做功需要大于60 J,所以方式一不可行。方式二中,用水平推力从B点推动木块,使其运动一段距离后,撤去推力,木块能滑行至A点,克服阻力做的功不变,仍为60 J,推动木块做功60 J即可,所以方式二可行。
5．(2021贵阳)如图所示,斜面底端的挡板上固定一轻质弹簧,物块从A点由静止开始沿斜面自由下滑,最终在斜面上的B点保持静止。请比较这一过程物块重力做功W1和克服摩擦力做功W2的大小关系,并从能量转化的角度说明理由。(不计空气阻力)
答：W1>W2。不计空气阻力,物块在下滑的过程中,重力做功,所做的功W1等于减少的重力势能;物块在下滑的过中,会克服斜面的摩擦力做功,同时弹簧发生了弹性形变,弹性势能增加了,此过程中物体的重力势能最终转化为克服摩擦力做功(W2)产生的内能和克服弹簧弹力做功产生的弹性势能,所以W1>W2。
命题点4
教材延伸实验
6．(2022贵阳)“十次事故九次快”说明汽车超速会带来危害,汽车“多拉快跑”更是追尾事故中的罪魁祸首,超速与超载严重危害了道路的交通安全。
甲
乙
丙
小明通过实验探究货车超速与超载在追尾事故中的危害,用到的器材有:小车(模拟货车)、木块(模拟被追尾的车辆)、钩码若干、坡度固定的斜面。将小车从如图甲所示的A处由自由释放,小车在水平面上运动一段距离s0后停止,s0可视为刹车后运动的距离。将木块静置于小车右侧所在的位置B处,表明符合核载量并在限速内的货车不会对前车追尾。
请回答下列问题:
(1)探究货车超速的危害:如图乙所示,木块置于B处,小车由斜面顶端释放,撞击木块并与木块共同运动一段距离s1,这表明货车超速______(选填“会”或“不会”)产生追尾的危害。本实验可用木块运动的________反映追尾的危害程度。
会
距离
(2)探究货车超载的危害:如图丙所示,木块置于B处,将钩码固定在小车上,仍从A处释放小车,观察小车的运动情况。逐次增加钩码个数重复实验,发现小车在水平面上运动的距离几乎都为s0,均未与木块撞击。小明猜想:小车每次到达斜面底端时,虽其动能随________的逐次增大而增大,但仍未追尾,原因可能是小车此时________还不够大。
质量
速度
(3)由(2)问中的实验看出小车超载几乎不会追尾前车,但生活中货车超载引起的追尾事故却频频发生。请你在上述实验的基础上再设计一步实验操作(木块仍置于B处),证明货车追尾前车会因超载带来危害。
①操作:_________________________________________________________
_______;
②请你对可能产生的现象进行合理预设,并指出仅因超载造成追尾的危害程度在实验结果中是如何体现的。_________________________________
_______________________________________________________________________。
将装有钩码的小车放在斜面顶端释放,观察木块被撞击后运动的距离
若木块运动的距离比图乙中木块运动的距离更远,则木块两次运动距离的差即可体现仅因超载造成追尾的危害程度

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