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3.4动能和势能(1)
学习指要
一、知识要点
1．能量：一个物体能够做功，这个物体就具有能(量)，能量的单位是焦耳。
2．机械能
机
械
能
分类
定义
影响因素
如何影响
单位
动能
物体由于运动而具有的能
①质量②速度
质量相同的物体，运动速度越大，它的动能越大；运动速度相同的物体，质量越大，它的能越大
焦耳(J)
势能
重力
势能
物体由于被举高而具有的能
①质量②高度
质量相同的物体，所处的高度越高，它的重力势能越大；所处高度相同时，质量越大的物体，它的重力势能越大
弹性
势能
物体由于发生弹性形变而具
有的能
弹性形变大小
同一物体弹性形变越大，它的弹性势能越大
二、重要提示
1．一切运动的物体都具有动能。
2．物体只要被举高，就具有重力势能；物体发生弹性形变，就具有弹性势能。
3．动能和势能统称为机械能。
解题指导
【例题】如图3一l2所示，一辆轿车和一辆货车在平直路面上做匀速直线运动，可以判定 ( )
A．轿车的动能一定比货车大
B．货车的动能一定比轿车大
C．轿车的动能一定与货车的动能相等
D．轿车的动能可能要比货车大
【解析】物体动能的大小与物体的质量、速度两个因素都有关，质量越大，速度越大，动能越大。因为本题中轿车和货车的质量、运动速度都未知，故无法确定它们的动能谁大谁小。
【答案】D
同步训练 A组
1．“跳远”是一项常见的体育运动。跳远运动员在比赛中都是先助跑一段距离后才起跳，
样做的目的是 ( )
A．使跳远运动员产生惯性
B．加大跳远运动员的冲力
C．增大了跳远运动员的动能
D．减小了跳远运动员的动能
2．下列说法正确的是 ( )
A．速度大的物体，动能一定大
B．形变大的物体，弹性势能一定大
C．质量大的物体，重力势能一定大
D．同一物体，运动速度越快，动能越大
3．如图所示，小妍把铁球拉近刚好贴着自己的鼻子，松开手后，头部保持不动，铁球由口
点沿弧线abc运动到c点，然后从c点往回摆动，则下列说法正确的是 ( )
A．铁球位于c点时动能最大
B．铁球位于b点时势能最大
C．铁球摆回时不可能碰伤鼻子
D．改用铜球会碰伤鼻子
4．如图所示，小明在玩蹦蹦杆，在小明将蹦蹦杆中的弹簧向下压缩的过程中，小明的重力势能、弹簧的弹性势能的变化情况是 ( )
A．重力势能减小，弹性势能增大
B．重力势能增大，弹性势能增大
C．重力势能减小，弹性势能减小
D．重力势能增大，弹性势能减小
5．质量较小的鸽子与质量较大的大雌在至中乜仃，如果它们的动能相等，那么 ( )
A．大雁比鸽子飞得快 B．鸽子比大雁飞得快
C．大雁比鸽子飞得高 D．鸽子比大雁飞得高
6．小东和小明分别购买了两种橡胶球。小东说：“我的球弹性比你的好。”小明回答说：“我希望你能证实你的说法。”请你帮助小东选择正确的方案来解决这个问题 ( )
A．把两球向墙掷去，测量它们反弹时离墙的距离
B．用手触摸两球，看哪一个球较硬
C．让两球于离地等高处坠下，测量哪一个反弹得高
D．把两球向地面掷下，测量它们反弹的高度
7．甲站在0.5米／秒匀速上行的自动扶梯上，乙站在0.7米／秒匀速下行的自动扶梯上。甲、乙两人质量相等，甲上行过程中动能 (填“增加”“不变”或“减少”)。某时刻他们的位置如图所示，该时刻甲的重力势能——(填“大于”“等于”或“小于”，下同)乙的重力势能，甲的机械能 乙的机械能。若此时上行的扶梯突然停止运动，甲会向前倾，原因是
。
同步训练 B组
8．人类在探索自然规律的过程中，总结出了许多科学研究方法，如：“控制变量”“类比”“模型”等，下面两个例子都运用了上述 的方法说明分子也具有动能和势能。
9．如图所示是运动员在铅球比赛中的场景。铅球离手后，在空中飞行过程中动能E随时
间t变化的曲线最接近下列四幅图中的 ( )
10．小明为了探究动能的大小与哪些因素有关，设计了如图所示的实验。
①让质量相同的两个小球沿同一光滑斜面分别从A处和B处开始向下运动，然后与放在水平面上的纸盒相碰，纸盒在水平面上移动一段距离后静止，如图甲所示。
②让不同质量的两个小球沿同一光滑斜面分别从B处开始向下运动，然后与放在水平面上的纸盒相碰，纸盒在水平面上移动一段距离后静止，如图乙所示。
根据上述甲、乙两组实验，请回答：
(1)要探究动能与物体运动速度的关系应选用 图，选择的理由是 。
(2)乙图中让不同质量的两个小球从同一高度滚下的目的是 。
(3)甲、乙两组实验可以得出的结论是 。
参考答案
3.4 动能和势能(1)
1．C 2．D 3．C 4．A 5．B 6．C 7．不变 等于 小于 由于惯性，身体要保持原来的速度而脚受阻不动，故向前倾 8．类比 9．A[解析：铅球刚出手时速度快，因此动能最大，随后铅球不断上升，速度越来越小，动能随之减小，当达到最高点时，铅球在竖直方向上速度为零，但在水平方向上速度不为零，因此动能不为零，由于重力作用往下加速运动，动能又随之增大。] 10．(1)甲 甲装置中两小球质量相同，高度不同 (2)探究动能与质量的关系，使两球速度相同 (3)物体动能的大小与物体质量和运动速度有关
3.4动能和热能（2）
学习指要
一、知识要点
1．机械能：动能和势能的总和。
2．机械能守恒：物体的动能和势能可以相互转化，在转化的过程中，如果没有摩擦阻力，机械能的总量保持不变。
二、重要提示
在动能和势能相互转化时，若有“物体匀速下落”“物体在运动过程中发热”或“物体表面粗糙”等字样，不提“物体表面光滑”时，均有部分机械能转化为内能，从而使机械能不守恒。
【例l】如图3—13所示，AB是光滑的斜面，ACD是光滑的弧面。有两块体积相同的铁块和木块分别沿AB和ACD滑下，下列说法正确的是 (’)
A．在A处铁块的势能大，在底端木块的动能大
B．在A处势能相等，在底端动能相等
C．在A处木块的势能大，在底端铁块的动能大
D．在A处木块的势能小，在底端铁块的动能大
【解析】重力势能大小由物体的质量和高度决定。在木块和铁块体积相等时，铁块的质量大于木块的质量，但它们所处的高度是相同的，故在A处铁块的势能大于木块的势能。当它们沿着不同表面滑下时，由于表面光滑无摩擦。则机械能守恒，所以势能人的最终得到的动能也大．即在底端铁块的动能大。
【答案】D
【例2】如图3—14所示，小雨在公园里滑滑梯．他分别沿三条长短不同的路径滑到地面。在不考虑摩擦和空气阻力的情况下。他到达滑梯底端时的速度是相同的。请解释原因。
【解析】滑梯的高度一定．小雨的质量一定．所以小雨下滑前的重力势能一定。因为不计摩擦和空气阻力．沿不同路径下滑时小雨的重力势能全部转化为动能，所以到达底端时，小雨的动能相同．速度相同。
【答案】见解析
【回顾】动能和势能的转化取陕于物体的速度、高度(或形变)是否发生变化，且变化的动能(或势能)是否由相应的势能(或动能)变化引起。
同步训练 A组
1．如图所示的四幅图中，没有发生动能与势能相互转化的是 ( )
2．2011年4月10日，我国在西昌卫星发射中心用“长征三号甲”运载火箭，成功将北斗八号导航卫星发射到预定的椭圆轨道。该椭圆轨道近地点约200千米，远地点约3599千米，如图是北斗八号一导航卫星的轨道示意图。已知该卫星沿椭圆轨道绕地球运行的过程中，机械能守恒，则该卫星从远地点向近地点运行过程中，势能、动能、速度的变化是 ( )
A．势能增加、动能减小、速度减小
B．势能减小、动能增加、速度增加
C．势能减小、动能增加、速度不变
D．势能不变、动能不变、速度不变
3．下列事例中，由重力势能转化为动能的是( )
A．风吹动风车转动
B．拉弯的弓把箭射出去
C．拧紧的发条带动钟表指针转动
D．秋千从高处向低处摆动
4．一物体沿固定的粗糙斜面匀速下滑，则物体在下滑的过程中 ( )
A．动能不变，势能减小，机械能不变
B．动能不变，势能减小，机械能减小
C．动能增大，势能减小，机械能不变
D．动能增大，势能减小，机械能减小
5．如图所示，跳伞爱好者彭刚纳尔从亚洲第一高楼——“台北l01大楼”楼顶跳下，从A处到B处的过程中下落速度越来越快，从B处到C处由于打开降落伞而匀速下降，则 ( )
A．AB过程动能变小，BC过程动能不变
B．AB过程动能变小，BC过程动能变小
C．AB过程动能变大，BC过程动能变小
D．AB过程动能变大，BC过程动能不变
6．请分析以下两个有关能量形式的问题。
(1)“强弩之末势不能穿鲁缟者也”。强弩之末不能穿透薄薄的丝绸，说明物体的动能大小与它的 有关。

(2)旋转图中的吸管后，将可乐罐放在桌面上，罐就会运动起来，这是因为罐中的橡皮筋积蓄了 能。
7．如图所示是跳水运动员从跳板起跳后至入水前过程中的三个瞬间状态，Ⅰ是往上起跳的瞬时状态，Ⅱ是到达最高点的状态，Ⅲ是下落中的一个状态。在Ⅰ一Ⅱ，Ⅱ一Ⅲ两个过程中发生的能量转化分别是( )
A．势能→动能，势能→动能
B．势能→动能，动能→势能
C．动能一势能，势能一动能
D．动能一势能，动能一势能
8．城市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。从机械能转化的角度看，这种设计的优点是什么?
同步训练B组
9．从地面向上抛出一个小球，抛出时机械能是20焦，若不计空气摩擦，则当小球的重力势能为6焦时，动能为 ( )
A．15焦 B．14焦 C．13焦 D．12焦
10．游乐场的翻滚过山车是一种惊险有趣的游戏。它能快速地运动，但车上没有发动机，那它是如何工作的呢?设计时为什么要求第二个坡度比第一个坡度的高度要低呢?
11．小明在用单摆做动能和势能转化的实验中，感到小球往返摆动的时间很有规律。于是猜想，小球往返摆动一次的时间可能与小球的质量、摆长2以及摆动的幅度s有关。小明用如图所示的装置，对猜想进行探究。
(1)用一小球，使其摆动，记下小球往返摆动次数和所用的时间；在摆长不变的条件下，用质量不同的小球，重复实验。小明经计算分析得出结论：在摆长不变的条件下，小球往返摆动一次所用的时间与小球的质量无关。针对猜想，小明的实验过程可能忽视的一个因素是 。
(2)为了研究小球往返摆动一次所用时间与摆长的关系，请你写出实验方法：
。
参考答案
3.4 动能和势能(2)
1．A 2．B 3．D 4．B 5．D 6．(1)速度 (2)弹性势 7．C 8．车进站时能将部分动能转化为重力势能，减小因刹车而损耗的机械能；车出站时将储存的重力势能又转化为动能，起到节能的作用 9．B l0．略 11．(1)小球摆动的幅度应保持不变(或摆动幅度) (2)用同一球，在保持摆动幅度不变的条件下，比较摆长不同时，小球往返摆动一次所用的时间

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