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第10讲 能量及其存在形式-讲义
1. 能量的存在形式
知识检测
1.能量简称能，是度量物质运动的一种物理量，是客观存在的，自然界中的一切活动和变化都是能量存在的表现形式。
2.由于物质的运动有多种多样的形式，因此能量也以多种不同的形式存在。例如天体的运动，河水的流淌，人的行走等属于机械运动，做机械运动的物体都具有机械能；人和动物的运动要消耗能量，而消耗的能量可以从食物中得到补充，可见食物中存在能量，储存在食物中的能量属于化学能；家用电器需要通电才能工作，表明了电具有能量，这种能量称为电能……
典型例题
例1-1. 【解答】解：A、人的各种生命活动都需要消耗能量，人在睡眠时也要呼吸、心跳等，故A错误；
B、人的能量主要来自食物，故B正确；
C、燃料为汽车运动提供能量，燃料中蕴含着化学能，故C正确；
D、声音具有能量，故D正确；
故选：A。
例1-2. 【解答】解：A、用B超检查身体，属于声音传递信息；
B、用立体声收音机听音乐，属于声音传递信息；
C、用超声波给结石病人碎石，属于声音传递能量；
D、医生用听诊器给病人检查身体，属于声音传递信息。
故选：C。
例1-3. 【解答】解：
机翼上的太阳能电池板面积较大是为了获得更多的太阳能，太阳能电池板的作用是把太阳能转化为电能。
故答案为：太阳；电。
变式训练
变1. 【解答】解：A、能量在食物中以化学能的形式存在，故A正确；
B、钩码被举高后具有重力势能，故B错误；
C、声能是可以听到的，故C正确；
D、植物的光合作用把光能转化为化学能后储存，故D正确。
故选：B。
变2. 【解答】解：高档住宅小区内楼道路灯都由光控和声控两种开关控制，当光线较暗且有声音时，两开关闭合灯亮。光控开关接收信号的能量形式为光能，声控开关接收信号的能量形式为声能，故B正确，ACD错误。
故选：B。
变3. 【解答】解：1m3可燃冰释放出的能量与燃烧164m3天然气释放的能量相当，由此可判断“可燃冰”具有很高的化学能。
故选：B。
2. 动能
知识检测
1.物体由于 运动 而具有的能叫动能，它是由物体的 质量 和 速度 共同决定的。
2.探究动能大小的影响因素实验中，用到的科学方法是 转换法 。
3.在质量一定时，物体的速度越大，物体的动能就 越大 。
4.运动速度相同时，物体的质量越大，物体的动能就越大。
典型例题
例2-1. 【解答】解：AB、因为动能大小与质量和速度有关。质量越大，速度越大，动能越大，速度大的物体，质量不一定大，所以具有的动能不一定大；质量大的物体，速度不一定大，所以具有的动能也不一定大，故AB错误；
C、运动物体如果与地面具有一定的高度，也具有重力势能同时还可以具有其他形式的能，故C错误；
D、根据动能的性质可知，一切运动的物体都具有动能，故D正确。
故选：D。
例2-2. 【解答】解：跳高运动员在比赛中都是先助跑一段距离后才起跳，改变的只是速度，而没改变运动员的质量，所以运动员的惯性没变。只是增加了运动员的动能。这样才可以转化为更多的重力势能，使运动员跳得更高。所以A、B、D错误。
故选：C。
例2-3. 【解答】解：（1）表中的3次实验，斜面的高度相同，小球到达斜面底部的速度相等，小球的质量不同，三次实验探究动能大小跟质量的关系。结论：当速度一定时，物体质量越大，动能越大，即表格中的实验数据说明了钢球的动能大小与钢球质量有关。
（2）实验中通过观察木块被撞击后运动的距离的大小来间接判断物体动能的大小；
故答案为：钢球质量；钢球推动木块移动距离的大小。
变式训练
变1. 【解答】解：以同样速度行驶的大卡车和小轿车，因为大卡车的质量大，所以，大卡车的动能就大。
在同样的道路上，不同车型限制车速不同，因为大卡车质量比小轿车的大，所以大卡车的最大速度应比小轿车小。
故答案为：大卡车；小。
变2. 【解答】解：AB、同一铜球质量一定，从斜面的不同高度由静止释放，滑到水平面上时的速度不同，所以这是为了探究物体动能与速度关系的，故AB错误；
C、实验的研究对象是铜球，所以物体的动能是铜球的动能，实验中通过铜球把木块推出的距离长度来反应铜球的动能的大小，运用了转换的方法，故C错误；
D、实验可得出结论是：质量一定时，速度越大，动能越大；
因为质量一定时，速度越大，动能越大，当质量相同时，车辆速度越大动能越大，使刹车困难，容易引发交通事故，所以交通部门要对机动车辆进行限速，故D正确。
故选：D。
变3. 【解答】解：（1）速度一定时，质量越大动能越大，将木块推动的距离越远；质量一定时，速度越大，将木块推动的距离越远；故实验中超载超速带来的危害程度用木块被推动的距离来表示；
（2）研究超载带来的危害时，要控制速度相同，质量不同，所以选择甲、乙、丙三次实验中的甲和丙进行比较；
（3）比较A、B、C三个小球，高度相同，质量变为2倍、3倍，木块滑动的距离也基本上是2倍、3倍，即动能也是2倍、3倍；
比较A、D、E三个小球，质量相同，高度变为2倍、3倍，木块滑动的距离基本上是4倍、9倍，即动能也是4倍、9倍；
所以速度对物体的动能影响更大，当超速50%发生交通事故时，由此造成的危害更严重。
故答案为：（1）木块被推动的距离；（2）甲和丙；（3）超速50%。
3. 势能
知识检测
1.物体由于 被举高 而具有的能叫重力势能，它是由物体的 质量 和 高度 共同决定的。大量实验表明，质量相同的物体，所处的高度越高，它的重力势能就越大；所处高度相同时，质量越大的物体，它的重力势能越大。
2.物体由于 发生弹性形变 而具有的能叫弹性势能，它是由物体的 弹性形变程度 决定的。对同一个物体，物体的弹性形变越大，具有的弹性势能就越大。
典型例题
例3-1. 【解答】解：静止的巨石，由于其处于一定的高度，容易落下来，对外界做功从而造成危害，物体由于举高而具有的能量是重力势能；由于巨石是静止的，根据动能的定义可知，巨石不具有动能。
故选：D。
例3-2. 【解答】解：从高处下落的篮球具有重力势能，高度越高，重力势能越大，当篮球与地面接触时，篮球发生形变，具有弹性势能，这样篮球的重力势能转化为篮球的弹性势能，高度越高，重力势能越大，篮球的形变量越大，即痕迹面积越大，由图可知，乙图的篮球痕迹较大，所以乙球的起始重力势能较大，高度高。
故选：B。
例3-3. 【解答】解：因为弹性形变程度越大，弹性势能就越大，运动员在射箭比赛时总是要把弓拉得很弯，就是让弓的弹性形变程度越大，获得更大的弹性势能，故C正确；
题中只是说把弓拉得很弯，没说将弓释放，所以不会转化成箭的动能，故B错误；
箭没有发生弹性形变，所以箭没有弹性势能，故A错误；
由于重力作用箭也不会沿直线运动，故D错误。
故选：C。
例3-4. 【解答】解：（1）通过小明设计的实验可以知道，他是通过比较桌腿进入沙子的深浅来比较重力势能的大小的。桌腿进入沙堆越深说明物体做的功越多，它原来具有的重力势能越大；
（2）根据控制变量法，要验证物体的重力势能与物体的质量有关，应控制物体的高度相同，改变物体质量的大小，故小明要完成探究，需要找数个质量不同的物体进行实验，故①④⑤三组数据符合，所以应利用①④⑤三组数据分析得出结论；
（3）比较表中①②③的实验数据，可以发现，高度相同，③中桌腿进入沙子的深度更深，所以，③中的物体具有重力势能大，即可以得出的初步结论是：质量相同的物体，高度越大，重力势能越大；
故答案为：（1）桌腿进入沙子的深度；（2）①④⑤；（3）相同，越大；（4）控制变量法。
变式训练
变1. 【解答】解：（1）只具有动能的是：D和F，因为运动员和汽车在地面处，势能为0，由于它们是运动的，故具有动能。
（2）只具有势能的是A和B，因为电灯和弹簧处于静止状态，没有动能，由于电灯在高处具有重力势能，拉开的弹簧具有弹性势能。
（3）既具有动能，又具有势能的是C和E，因为空中飞行的小鸟是运动的具有动能，且在高处具有重力势能；斜坡上滚动的石头是运动的具有动能，且在高处具有重力势能。
（4）既没有动能，又没有势能的是G,因为地面处物体的重力势能为零，同时橡皮没有运动。
故答案为：（1）D、F；（2）A、B；（3）C、E。（4）G
变2. 【解答】解：人从一楼到五楼，无论是乘电梯还是沿楼梯走上去，人的质量不变，到五楼时人所处的高度也相同，所以此人两次的重力势能一样大；
故选：C。
变3. 【解答】解：（1）将两根塑料管按图甲连接，选合适的滑块放入管①，将一钢球从管②的一口放入后，静止释放。通过观察滑块被撞击后移动的距离来表示钢球动能的大小，将滑块移回原位，将钢球从另一个口放入，在质量相同时，改变滑块的高度，可验证动能大小与速度大小的关系；
（2）研究重力势能与质量关系时控制高度一定，使用质量不同的钢球；
实验步骤：将一钢球从管②的一口放入后，静止释放，观察滑块被撞击后移动的距离；取出钢球，将滑块移回原位，将另一质量不同的钢球从同一个口放入，重复实验。
故答案为：（1）滑块被撞击后移动的距离；速度大小；
（2）将一钢球从管②的一口放入后，静止释放，观察滑块被撞击后移动的距离；取出钢球，将滑块移回原位，将另一质量不同的钢球从同一个口放入，重复实验。
4. 动能和势能的相互转化
知识检测
1.动能可以转化为 势能 ，势能可以转化为 动能 。在这个过程中，如果没有摩擦力，则 机械能 总量保持不变。
2.机械能 也可以 转化成其他形式的能。
典型例题-机械能大小的判定及转化
例4-1. 【解答】解：
A、从斜面上匀速下滑的小球，速度不变，动能不变，高度减小，重力势能减小，故机械能减小，故A错误；
B、在竖直方向做匀速下降的降落伞，速度不变，高度减小，重力势能减小，故机械能减小，故B错误；
C、沿竹竿下滑运动的杂技演员，高度减小，重力势能减小，由于竹竿和手之间有摩擦，克服摩擦做功，机械能转化为内能，机械能会减小，故C错误；
D、在光滑的碗内来回滚动的玻璃球，没有受到摩擦力，对外不做功，故机械能守恒，故D正确。
故选：D。
例4-2. 【解答】解：AC、物体重力势能减小量主要用来克服摩擦做功，将一部分机械能转化为内能，因此，物体重力势能减小量等于物体和斜面内能的增加量，或者说，物体克服摩擦力做功多少等于重力势能减小量，故C错误，A正确。
B、读EK-t图象可知，物体的动能不随时间变化，由动能只与物体的质量和速度有关可知，物体的速度不变，即物体做匀速直线运动，故B错误；
D、物体的动能不变，高度降低，所以重力势能减小，由于机械能等于动能与势能之和，所以机械能变小，故D错误；
故选：A。
例4-3. 【解答】解：A、小球的质量不变，在A、C处的高度最高，重力势能最大，故A正确；
B、小球在B处受到重力和绳子的拉力的共同作用，故B错误；
C、小球由A到B过程中，不计阻力，机械能守恒，高度减小，速度增加，重力势能减小，动能变大，重力势能转化为动能，故C正确；
D、小球运动到C处时，速度为0，如果受到的外力全部消失，小球仍然会静止，故D正确。
故选：B。
例4-4. 【解答】解：陨石在空中加速降落时，不考虑陨石的质量变化，速度增大，高度减小，所以动能增加，重力势能减少，由于陨石受到空气阻力，在发光发热，将机械能转化为内能，所以机械能减少。
故选：D。
变式训练
变1. 【解答】解：加油后战斗机仍以原来的高度和速度做匀速飞行，战斗机油量增加，质量增大，动能增大。战斗机的质量增大，高度不变，重力势能增大。机械能=动能+势能，战斗机没有发生弹性形变，不考虑弹性势能。动能增大，重力势能增大，机械能增大。故A、B、C错误，D正确。
故选：D。
变2. 【解答】解：皮球在A点的高度和B点的高度相等，质量也没变，根据重力势能的影响因素可知：皮球在AB两点的重力势能相等；
由于皮球在A位置的这次弹跳要高于B位置的这次弹跳，所以，皮球在AB两位置是的机械能的大小不同，A位置的机械能大于B位置时的机械能，即机械能减小。因此，在AB两位置重力势能相等的情况下，A位置的动能大于B位置的动能。
故答案为：等于； 减小。
变3. 【解答】解：卫星从远地点到近地点运动过程中，速度变大，高度减小，重力势能减小，动能变大，重力势能转化为动能。
故答案为：减小；快；势能转化为动能。
典型例题-动能和重力势能、弹性势能的相互转化
例4-5. 【解答】解：A、从O点到A点，运动员的重力势能转化为动能，由于忽略空气阻力，所以运动员的机械能不变，故A正确。
B、从O点到C点，运动员的势能（包括重力势能和弹性势能）和动能发生转化，转化过程中，运动员的机械能保持不变，故B错误。
C、从O点到C点，运动员的势能（包括重力势能和弹性势能）和动能发生转化，转化过程中，运动员的机械能保持不变，故C错误。
D、从O点到C点运动员速度先增大后减小，故D错误。
故选：A。
变式训练
变1. 【解答】解：A、从A到C的过程中，跳板的弹性形变量一直增大，所以弹性势能一直在增大。故A正确；
B、从A到C的过程中，运动员的机械能转化为跳板的弹性势能，运动员的机械能不守恒。故B错误；
C、由题知，B为人站在踏板上静止时受力平衡点；
从A到B过程中，人的重力大于跳板的支持力，合力向下，运动员做加速运动，动能变大；
从B到C过程中，跳板的支持力大于人的重力，合力向上，运动员做减速运动，动能变小；
由此可知，从A到C的过程中，速度先增大后减小，动能先增大后减小。故C错误；
D、根据能量的转化与守恒定律可知，从B到C的过程中，运动员减少的重力势能和动能等于跳板增加的弹性势能。故D错误。
故选：A。
变2. 【解答】解：A、小物块从斜面上P点由静止滑下，与弹簧碰撞后最高返回到T点，说明接触面不光滑，则小物块从P向M运动过程中，需要克服摩擦力做功，一部分机械能转化为内能，所以小物块的机械能减小，故A正确。
B、小物块从P向M运动过程中，质量不变，高度变小，其重力势能减小，故B错误；
C、弹簧被压缩的过程，小物块的动能转化为弹簧的弹性势能，弹簧被压缩到最短时，弹簧的弹性形变达到最大，其弹性势能最大，此时小物块的动能最小，故C错误；
D、小物块从M向T运动过程中，动能不断转化为重力势能和内能，所以小物块的动能减小、速度变慢，故D错误。
故选：A。
第10讲 能量及其存在形式-课后练习
1. 【解答】解：A、功是能量转化的量度，一个物体能够做功越多，这个物体具有的能量越多，说法正确，不符合题意。
B、动能、势能及机械能的单位都是焦耳，说法正确，不符合题意。
C、用线悬挂着的静止的小球没有做功，但它具有重力势能，小球有能量，说法错误，符合题意。
D、物体的动能由物体的质量与速度共同决定，甲物体的速度比乙物体的速度大，但甲物体具有的动能不一定比乙物体多，说法正确，不符合题意。
故选：C。
2. 【解答】解：（1）甲是一个被拉伸了0.5m的弹簧，发生弹性形变，具有弹性势能；
（2）乙是一个从地面被举高0.5m的小球，具有重力势能；
（3）丙是一个正在以0.5m/s的速度运动的小球，具有动能。
因此这三个物体都具有机械能。
故选：A。
3. 【解答】解：
冲击钻工作的过程中，电流做功，钻头在电动机带动下转动，电能转化为机械能；同时电动机内部线圈还会发热，一部分电能会转化为内能；
钻头在电动机带动下不断地冲击墙壁打出圆孔的过程中，钻头受到摩擦力的作用，克服摩擦力做功，机械能转化为内能；
所以冲击钻在工作的过程中有电能和机械能、内能的转化。故A正确。
故选：A。
4. 【解答】解：经过简单的三次实验不能得出规律性的结论，而A处位置高，机械能较大，可能每次滚下两个鸡蛋都会破，比较不出正确结论，同理C处位置低，能量小，两个鸡蛋都不会破，所以应接下来应在B处释放再重复多次实验，才能得出结论。
故选：C。
5. 【解答】解：A、为了避险，将车开上铺有碎石且沿山坡向上的避险车道，上坡过程中，机械能转化为内能，机械能减小，故A错误；
B、物体在任何时候都有惯性，小汽车停下后，惯性不可能消失，故B错误；
C、上坡过程中，小汽车速度逐渐减小，运动状态发生变化，小汽车处于非平衡状态，故C错误；
D、上坡过程中，质量不变、速度减小，所以动能减小；高度增加，所以重力势能增大，故D正确。
6. 【解答】解：A、小球受到竖直向下的重力的作用，下落中，移动了距离，小球的重力是做功的，因为是粗糙的弧形轨道，所以受摩擦力，要克服摩擦力做功，故A错误；
B、A、B两点高度相同，所以重力势能相等，在粗糙的弧形轨道上受摩擦力，要克服摩擦力做功，所以小球下落过程中，机械能减小，故在A、B两点具有的动能不同，故B错误；
C、小球运动过程中，要克服摩擦力做功，机械能减小，小球质量不变，故小球在A、B、C三点的速度大小关系是vA＞vB＞vC，故C错误；
D、要克服摩擦力做功，机械能减小，故在A点具有的机械能大于它在C点具有的机械能，故D正确。
故选：D。
7. 【解答】解：
A、实验中采用了转换法，根据木块被撞出距离的远近来判断小球的动能大小，故A正确；
B、实验中铁球将弹簧压缩不同程度，释放弹簧时，铁球的速度不同，质量不变，可以用来探究动能大小和速度的关系，故B正确；
C、弹簧被压缩时，弹簧具有弹性势能，是动能转化为弹性势能，故C错误；
D、小球在运动的过程中，会克服摩擦做功，一部分机械能转化为内能，故在实验过程中机械能总量是不守恒的，故D正确。
故选：C。
8. 【解答】解：
A、从A到B位置过程中，小球的机械能大部分转化为弹簧的弹性势能，但也有一部分会由于空气阻力、摩擦等转化为内能，故A错误；
B、从A到B位置过程中，弹簧的形变程度逐渐加大，所以小球受到弹力一直变大，故B正确；
C、从A到B位置过程中，小球开始时受到的弹力小于重力，继续加速，后来受到的弹力大于重力，小球开始减速，所以小球是先加速，再减速；故C错误；
D、从A到B位置过程中，开始时弹簧的形变程度小，小球受到的弹力小于重力，后来弹簧的形变程度增大，小球受到的弹力大于重力，弹力与重力的关系是变化的，故D正确。
故选：AC。
9. 【解答】解：（1）物体由于运动而具有的能，叫动能，高速飞行的子弹具有较大的动能，故可以穿透钢板；
（2）物体被举高后，将具有势能；而当水从高空落下时，可以将重力势能转化为动能；
（3）发条具有弹性势能，通过缓慢释放可以带动指针转动；
故答案为：动；重力势；弹性势。
10. 【解答】解：在凹形光滑弧形槽中运动的小球，从以速度v进入轨道到运动到最低点的过程中，重力势能转化为动能，速度变大，大于初速度；在从最低点运动到弧形槽末端的过程中，小球的动能转化为重力势能，速度变小，到达槽末端（B点）时，速度减小为初速度v；
在凸形光滑弧形槽中运动的小球，从以速度v进入弧形槽到运动到最高点的过程中，动能转化为重力势能，运动速度减小，小于初速度；在从最高点运动到槽末端的过程中，小球的重力势能再化为动能，到达槽末端（D点）时，速度由增大到初速度v；
由以上分析可知：
（1）小球到达B点的速度等于到达D的速度，同一小球，质量相等，所以小球到达B点的动能等于到达D的动能；
（2）在凹形光滑弧形槽中运动的小球，平均速度v甲大；在凸形光滑轨道中运动的小球，平均速度v乙小；即v乙＜v甲，因为两小球的路程s相等，由公式v=知：在凹形轨道中的小球运动时间t甲小，在凸形轨道的小球运动时间t乙大，即：t乙＞t甲。
故答案为：等于；小于。
11. 【解答】解：小球从斜面上由静止滚下，高度减小，重力势能减小，速度增大，动能增大，重力势能转化为动能；
接触弹簧后，弹簧发生弹性形变，具有弹性势能，速度减小，动能减小，动能转化为弹性势能；
小球将弹簧压缩至最短时，弹性势能最大，动能最小，动能全部转化为弹性势能；
所以在这一过程中，小球的能量的转化情况是：重力势能→动能→弹性势能。
故答案为：重力势、动、弹性势。
12. 【解答】解：（1）让钢球从某一高度由静止释放，使钢球获得动能；钢球动能的大小是通过钢球对木块做功的多少来体现出来的，木块运动的距离越长，就表示钢球的动能越大；
（2）使质量不同的钢球从相同的高度摆下，可使钢球到达竖直位置时速度相同，从而探究动能与质量的关系；（3）三次实验的目的是探究动能的大小与质量的关系，所以第3次实验应保证钢球的质量、木块的质量、钢球下摆的高度都不变，现做实验时木块被撞后滑出木板，所以应换用同样较长的木板，应采用甲的建议；
（4）由表中的数据知：速度一定时，质量越大动能越大。
故答案为：（1）将钢球从某一高度由静止释放；木块运动的距离；（2）速度；质量；（3）甲；（4）在速度一定时，质量越大动能越大。
13. 【解答】解：
（1）图A中挡板水平放置，两小球从起始位置到水平位置的高度差相同，图B中挡板与斜面垂直放置，两小球从起始位置到水平位置的高度差不同，为了控制大小不同的两个小球在斜面上从起始位置到水平位置的高度差相同，实验时选择A方案而不能选择B方案；
（2）根据表中数据可知，斜面倾角为10°、20°、30°时，大钢球、小钢球、木球达到水平面时的速度相同，斜面倾角为40°、50°、60°时，大钢球、小钢球、木球达到水平面时的速度不同，所以要使球到达水平位置时的速度与球是钢质或木质无关，则斜面倾角不可能是40°以上，故D符合题意；
（3）体积大的小球从塑料软片下面通过时受到的阻力大，即体积大小不同的小球从塑料软片下面通过时受到的阻力不同，无法“探究动能大小与质量关系”。
故答案为：（1）B方案中两球从起始位置到水平位置的高度差不同；（2）D；（3）塑料软片对不同体积的小球的阻力不同。
14. 【解答】解：
（1）在该实验中我们用到了转换法，将小球重力势能的大小转化为其对木块做功的多少来比较，即小球推动木块越远，其对木块所做的功就越多，即具有的重力势能就越大；反之就越少；
（2）若水平面绝对光滑，根据牛顿第一定律，小球和木块将会做匀速直线运动（一直运动下去），没有运动距离的远近之分，就不能达到通过比较距离来比较重力势能的目的；
（3）为了探究重力势能与质量的关系，实验中采用质量不同的小球，在探究过程中要注意保持物体从相同高度由静止滚下；所以应选择乙图进行实验；
（4）若要探究物体重力势能大小与物体高度的关系，则需让质量相同的小球从不同高度由静止滚下，所以应选择甲图进行实验；
（5）通过比较分析可以得出的结论是：重力势能的大小与物体的质量和高度有关。
故答案为：（1）木块被推出的距离；（2）小球与木块将会做匀速直线运动；（3）乙；相同；（4）甲；不同；（5）重力势能的大小与物体的质量和高度有关。
15. 【解答】答：（1）“用手轻推滑梯，沿着滑梯开始下滑”是利用力的作用是相互的；
（2）小朋友由静止变为运动，说明力能改变物体的运动状态；
（3）“速度越来越大”是重力势能转化动能，相同物体，动能越大，速度越大；
（4）“屁股发烫”是克服摩擦力做功，机械能转化为内能；
（5）“会滑出一段距离”是因为物体具有惯性，保持原有的运动状态。1.认识能量的概念，了解机械能、化学能、声能、电能、电磁能等各种能量形式；
2.知道动能和势能的概念，通过实验了解影响动能或势能大小的因素；
2.通过摆锤和滚摆等实验学会分析物体动能和势能之间的相互转化；
4.理解机械能的概念及机械能守恒的原理，并应用到分析生活实例中的能量转化。
1.能量简称 ，是度量物质运动的一种物理量，是客观存在的，自然界中的一切活动和变化都是能量存在的表现形式。
2.由于物质的运动有多种多样的形式，因此能量也以多种不同的形式存在。例如天体的运动，河水的流淌，人的行走等属于机械运动，做机械运动的物体都具有 ；人和动物的运动要消耗能量，而消耗的能量可以从食物中得到补充，可见食物中存在能量，储存在食物中的能量属于 ；家用电器需要通电才能工作，表明了电具有能量，这种能量称为 ……
例1
下列关于能量的说法中错误的是（　　）
A．人在沉睡时不消耗能量
B．人的能量主要来自食物
C．燃料提供了汽车运动所需的能量
D．声音具有能量
例2
声既能传递信息，又能传播能量，属于后者的是（　　）
A．用B超检查身体
B．用立体声收音机听音乐
C．用超声波给结石病人碎石
D．医生用听诊器给病人检查身体
例3
图示为太阳能飞机，它的动力装置由太阳能电池板、电动机等组成。机翼上的太阳能
电池板面积较大是为了获得更多的______能，并将其转化为______能，使电动机带动螺旋桨转动。
练1
自然界中存在着多种形式的能，下面对能的叙述中不正确的是（　　）
A．贮存在食物中的能称为化学能
B．钩码被举高后具有的能是动能
C．声能是一种听得到的能量
D．植物通过光合作用把光能转化为化学能
练2
现在很多高档住宅小区内楼道路灯都由光控和声控两种开关控制，当光线较暗且有声音时，两开关闭合灯亮。则光控开关和声控开关接收信号的能量形式分别是（　　）
A．电磁能、声能 B．光能、声能 C．声能、化学能 D．电磁能、化学能
练3
我国科学工作者在南中国海海底发现了一种俗称“可燃冰”的冰块天然气水合物，能源总量可达到全国石油总量的一半，燃烧1m3“可燃冰”释放的能量与164m3天然气相当，据此可判断“可燃冰”（　　）
A．具有较高的内能 B．具有较高的化学能 C．只有燃烧时才有内能 D．没有点燃时没有化学能
1.物体由于 而具有的能叫动能，它是由物体的 和 共同决定的。
2.探究动能大小的影响因素实验中，用到的科学方法是 。
3.在质量一定时，物体的速度越大，物体的动能就 。
4. 相同时，物体的质量越大，物体的动能就越大。
例1
关于动能的概念，下列说法中正确的是（　　）
A．速度大的物体具有的动能一定大
B．质量大的物体具有的动能一定大
C．运动物体只具有动能
D．一切运动的物体都具有动能
例2
“跳高”是一项常见的体育运动，跳高运动员在比赛中都是先助跑一段距离后才起跳，助跑是为了（　　）
A．增大运动员的惯性 B．增强运动员表演的观赏性
C．增大运动员的动能 D．避免运动员受伤
例3
小徐利用如图实验来研究物体动能大小与哪些因素有关。让质量不同的钢球从斜面上同一高度释放，钢球运动到斜面底部，推动木块运动一段距离后停下。实验数据见下表：
实验次数 钢球质量m（克） 钢球到达斜面底部时的速度v（米/秒） 木块移动的距离s（厘米）
1 20 1.8 30
2 40 1.8 59
3 60 1.8 87
（1）表格中的实验数据说明了钢球的动能大小与________有关。
（2）小徐对如何判断钢球的动能大小进行深入思考后认为：可以通过比较 来判断钢球动能的大小。
练1
以同样速度行驶的大卡车和小轿车，______的动能大，故在同样道路上，不同车型限速是不同的，大卡车的最大行驶速度应比小轿车要______（填“大”或“小”）
练2
如图是探究“物体的动能跟哪些因素有关”的实验。实验中，让同一铜球从斜面的不同高度由静止释放，撞击同一木块，下列说法正确的是（　　）
A．该实验探究的是物体动能大小与高度的关系
B．该实验探究的是物体动能大小与质量的关系
C．该实验中，物体的动能是指木块B的动能
D．该实验结论可以解释为什么对机动车限速
练3
相关资料表明，大部分重大交通事故是因为汽车超载超速造成的。兴趣小组决定对超载超速问题进行一次模拟探究，经讨论后认为，可以用小球作为理想模型，代替汽车作为研究对象，如图，将小球从高度为h的同一斜面上由静止开始滚下，推动同一小木块向前移动一段距离s后停下，完成甲、乙、丙三次实验，其中h1=h3＞h2，mA=mB＜mC。
（1）实验中超载超速带来的危害程度用________表示；
（2）研究超载带来的危害时，选择甲、乙、丙三次实验中的______进行比较；
（3）为比较超载超速带来的危害程度，兴趣小组利用上述器材进行定量研究。得到数据如下表：
小球 质量/克 高度/厘米 木块滑动距离/厘米
A 10 5 10
B 20 5 18
C 30 5 29
D 10 10 38
E 10 15 86
已知小球在斜面上的起始高度增加一倍时，它到达斜面底部时的速度增大近50%，请根据上表数据分析，货车超载50%与超速50%两者相比，潜在危害较大的是______。
1.物体由于 而具有的能叫重力势能，它是由物体的 和 共同决定的。大量实验表明，质量相同的物体，所处的高度越高，它的重力势能就越大；所处高度相同时，质量越大的物体，它的重力势能越大。
2.物体由于 而具有的能叫弹性势能，它是由物体的 决定的。对同一个物体，物体的弹性形变越大，具有的弹性势能就越大。
例1
屹立在山上的巨石给人以危险的感觉，原因是它具有较大的（　　）
A．重力 B．高度 C．动能 D．重力势能
例2
甲、乙两个相同的篮球，表面是湿的，从不高度自由落至同一地面上留下的印迹如图所示。则刚下落时篮球的重力势能较大的是（　　）
A．甲
B．乙
C．一样大
D．无法比较
例3
如图所示，运动员在射箭比赛时总是要把弓拉得很弯，其主要目的是（　　）
A．增大箭的弹性势能
B．增大箭的动能
C．增大弓的弹性势能
D．使箭沿直线运动
例4
小明同学在探究重力势能的大小与什么因素有关时，提出了如下猜想：
猜想一：物体的重力势能与物体的质量有关
猜想二：物体的重力势能与物体所在高度有关
为了验证上述猜想，他计划利用小桌、沙子、质量不同的铁块和刻度尺进行实验：如图所示，将小桌桌腿朝下放在平整的沙面上，把铁块从距桌面某一高度由静止释放，撞击在桌面的中心部位，记录桌腿进入沙子的深度。
按上述方案进行实验，其实验数据如下表所示。
实验序号 铁块质量m/g 铁块距桌面高度H/cm 桌腿进入沙子的深度h/cm
1 20 20 1.9
2 20 30 2.9
3 20 40 3.8
4 30 20 2.9
5 40 20 4.1
（1）实验中通过比较_________来判断物体重力势能的大小；
（2）为了验证猜想一，需选择表中______（填实验序号）三组数据进行分析；
（3）分析表中①②③的实验数据，可得出的结论是：质量______的物体，位置越高，具有的重力势能______。
（4）此实验用到的实验方法主要有______和转换法。
练1
下列物体中，只具有动能的是______；只具有势能的是______；既具有动能，又具有势能的是______。既没有动能，又没有势能的是______。（设地面处物体的重力势能为零）
A．挂在屋顶上的电灯 B．被拉开的弹簧 C．空中飞行的小鸟 D．在水平地面的冰场上滑行的运动员 E．在斜坡上滚动的石头F．在水平公路上行驶的汽车 G.地面上的一块橡皮
练2
一个人从一楼到五楼，第一次沿梯子走上去，第二次是乘电梯上去，到五楼时此人（　　）
A．第一次重力势能大
B．第二次重力势能大
C．两次重力势能一样大
D．无法比较
练3
将普通塑料水管进行改装，能做多个实验。将塑料水管①侧面开口并标上刻度，再将塑卷水管②在侧面不同高度开两个大小合适的口。
（1）将两根塑料管按图甲连接，选合适的滑块放入管①，将一钢球从管②的口放入后，静止释放。观察并记录___________。取出钢球，将滑块移回原位，将钢球从另一个口放入，重复实验。该实验可验证动能大小与______的关系。
（2）将两根塑料管按图乙连接验证“重力势能大小与质量的关系”请你写出实验步骤。_____________________________________________________________________
1.动能可以转化为 ，势能可以转化为 。在这个过程中，如果没有摩擦力，则 总量保持不变。
2.机械能 转化成其他形式的能。
例1
守恒是科学研究的一种重要思想方法。物体做下列几种运动，其中机械能一定守恒的是（　　）
A．从斜面上匀速下滑的小球
B．在竖直方向做匀速下降的降落伞
C．沿竹竿下滑运动的杂技演员
D．在光滑的碗内来回滚动的玻璃球
例2
如图甲所示，物体沿斜面从顶端下滑至底端。在某时间段，物体的动能Ek随时间t的变化如图乙所示，则下列说法正确的是（　　）
A．物体的重力势能逐渐减少
B．物体下滑过程速度逐渐增大
C．物体的重力势能全部转化为动能
D．物体的机械能不变
例3
如图所示，单摆中的小球在ABC间不停地往复运动，如果不考虑阻力的影响，以下说法错误的是（　　）
A．小球在A、C处的势能最大
B．小球在B处只受重力作用
C．小球由A到B过程中，重力势能转化为动能
D．小球运动到C处时，如果受到的外力全部消失，将保持静止
例4
2013年2月15日，俄罗斯车里雅宾斯克州发生天体坠落事件，坠落的陨石在穿越大气层时激烈摩擦发出耀眼的白光，如图所示。若下落过程中不考虑陨石的质量变化，则陨石在空中加速降落时（　　）
A．重力势能不断减少，动能不断增加，机械能不变
B．重力势能不断增加，动能不断减小，机械能不变
C．重力势能不断增加，动能不断增加，机械能增加
D．重力势能不断减小，动能不断增加，机械能减小
练1
如图所示，空中加油机正在给匀速水平飞行的战斗机加油，加油后战斗机仍以原来的高度和速度做匀速飞行，则战斗机的（　　）
A．动能不变，势能不变，机械能不变
B．动能不变，势能减少，机械能减少
C．动能增加，势能不变，机械能增加
D．动能增加，势能增加，机械能增加
练2
如图是皮球落地后弹跳过程中，每隔相等时间曝光一次所拍摄的照片。A、B是同一高度的两点，则A点的重力势能______B点的重力势能（选填“大于”“小于”或“等于”）；从A点运动到B点的过程中，皮球的机械能______（选填“增大”“减小”或“不变。
练3
如图是卫星的轨道示意图。人造卫星沿椭圆轨道绕地球运行时，离地球最近的一点叫近地点，最远的一点叫远地点。卫星在运行过程中机械能守恒。当卫星从远地点向近地点运动时，它的重力势能______（增大/减小），速度越来越______（快/慢），动、势能的转化是_______。
例1
如图所示是蹦极运动的简化示意图。弹性绳一端固定在O点，另一端系住运动员，运动员从O点自由下落，到A点处弹性绳自然伸直。B点是运动员受到的重力与弹性绳对运动员拉力相等的点，C点是蹦极运动员到达的最低点（忽略空气阻力），下列说法正确的是（　　）
A．从O点到A点运动员的机械能不变
B．从O点到C点运动员的机械能一直在增大
C．从O点到C点运动员的机械能一直在减小
D．从O点到C点运动员速度一直减小
练1
跳水运动员在3m长的踏板上起跳，我们通过录像观察到踏板和运动员要经历如图所示的状态，其中A为无人时踏板静止点，B为人站在踏板上静止时受力平衡点，C为人在起跳过程中人和踏板运动的最低点，则下列说法中正确的是（　　）
A．从A到C的过程中，跳板的弹性势能一直在增大
B．从A到C的过程中，运动员的机械能守恒
C．从A到C的过程中，运动员的动能一直在减小
D．从B到C的过程中，运动员减少的动能等于跳板增加的势能
练2
如图所示，斜面与水平面在M点相连，弹簧左端固定。小物块从斜面上P点由静止滑下，与弹簧碰撞后最高返回到T点。则下列说法中正确的是（　　）
A．小物块从P向M运动过程中，机械能减小
B．小物块从P向M运动过程中，重力势能增大
C．弹簧被压缩到最短时，小物块动能最大
D．小物块从M向T运动过程中，速度变快第10讲 能量及其存在形式
1.关于能的概念，下列说法中错误的是（　　）
A．一个物体能够做功越多，这个物体具有的能量越多
B．动能、势能及机械能的单位都是焦耳
C．用线悬挂着的静止的小球没有做功，所以小球没有能
D．甲物体的速度比乙物体的速度大，但甲物体具有的动能不一定比乙物体多
2.有三个物体，甲是一个被拉伸了0.5m的弹簧；乙是一个从地面被举高0.5m的小球，丙是一个正在以0.5m/s的速度运动的小球。根据以上信息，请你判断上列三个物体具有的共性是（　　）
A．都具有能量 B．都受到拉力的作用
C．所受的作用力相等 D．除数字相同外，没有其他共性
3.冲击钻是一种打孔的工具。工作时，钻头在电动机带动下不断地冲击墙壁打出圆孔（如图所示）．冲击钻在工作的过程中（　　）
A．有电能和机械能、内能的转化
B．只有电能和机械能的转化
C．只有电能和内能的转化
D．只有机械能和内能的转化
4.为了探究运动与静止的鸡蛋撞击时谁更容易破，小明让鸡蛋分别从斜面上的A、B、C三处由静止释放，撞击静止在水平面上的另一只相同的鸡蛋。实验结果是，第一次两只蛋都破；第二次甲蛋完好乙蛋破；第三次两蛋都不破。接下来的步骤是（　　）
A．得出“与鸡蛋动静无关的”结论
B．得出“静止的鸡蛋更易破”的结论
C．在B处释放再重复做几次实验
D．分别在A、B、C处释放再重复做几次实验
5.行驶在高速公路上的小汽车，司机突然发现刹车失灵，为了避险，将车开上铺有碎石且沿山坡向上的避险车道，最终停下。下列说法正确的是（　　）
A．上坡过程中，小汽车的机械能保持不变 B．小汽车停下后，不再具有惯性
C．上坡过程中，小汽车处于平衡状态 D．上坡过程中，小汽车动能减小，重力势能增加
6.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 点具有的机械能大于它在 C 点具有的机械能
7.在探究“动能大小与速度的关系”实验中，设计如图所示的实验装置，利用同一铁球先将弹簧压缩到不同程度后释放，让铁球撞击同一木块。下列说法中不正确的是（　　）
A．实验中是根据木块被撞出距离的远近来判断小球的动能大小
B．实验中铁球将弹簧压缩不同程度可以用来探究动能大小和速度的关系
C．弹簧被压缩时弹性势能转化为动能
D．在实验过程中机械能总量是不守恒的
8.如图将一小球置于一弹簧上方，放手后，小球向下运动，到达A位置小球刚好与弹簧接触，到达B位置小球的速度变为零，则对于此过程分析下列说法错误的是（　　）
A．从A到B位置过程中，小球的机械能全部转化为弹簧的弹性势能
B．从A到B位置过程中，小球受到弹力一直变大
C．从A到B位置过程中，小球的速度由大变小，到B位置为零
D．从A到B位置过程中，小球开始时受到的弹力小于重力，后来受到的弹力大于重力
9.飞行的子弹能穿透钢板，是靠子弹的______能，蓄在高处的水能用来发电，是利用水的______能，钟表里的发条能带动时针走动，是靠发条的______能。
10.如图同一个实心小球以同样的速度v分别沿着甲、乙两个光滑的弧槽运动，两弧槽弧形相同，弧长相等。小球到达B点的动能______（选填“大于”“小于”或“等于”下同）到达D的动能，小球通过甲弧槽的时间______小球通过乙弧槽的时间。（空气阻力不计）
11.如图所示，从斜面上滚下来的小球，接触弹簧后，将弹簧压缩至最短。在这一过程中，小球的______能转化为______能又转化为弹簧的______能。
12.实验小组的同学用如图所示的装置探究“物体动能的大小与质量和速度的关系”。将钢球从某一高度由静止释放，钢球摆到竖直位置时，撞击水平木板上的木块，将木块撞出一段距离。
（1）本实验使钢球获得动能的操作方法是_____________，钢球动能的大小是通过观察_______来判断的。
实验次数 钢球质量/g 钢球下摆高度/cm 木块滑行距离/cm
1 20 20 20
2 40 20 58
3 60 20
（2）从表中数据可以看出，他们让质量不同的钢球从相同高度摆下，使钢球到达竖直位置的______相同，从而探究动能与______的关系。
（3）在第3次实验中，木块被撞后滑出木板，需要重做第3次实验，甲同学建议换用同样较长的木板，乙同学建议换一个较大的木块，丙同学建议降低钢球下摆的高度。你认为应当采用______同学的建议。
（4）由上述实验数据和现象可得出结论：_______________。
13.在做“探究动能大小与质量关系”的实验时，小明想：小球从相同高度滚下，若小球材质和斜面倾角不同，到达水平位置时的速度会相同吗？
（1）图甲是用挡板控制大小不同的两个小球在斜面上起始位置的两种方案，小明实验时选择A方案而不能选择B方案的原因是______________________。
（2）小明选择大钢球、小钢球、木球以及可调整倾角的斜面进行实验。分别让球从斜面同一高度由静止开始释放，利用测速仪测出球到达水平位置时的速度如表所示。
10° 20° 30° 40° 50° 60°
大钢球 2.67 2.67 2.67 2.75 2.88 2.97
小钢球 2.67 2.67 2.67 2.75 2.88 2.97
木球 2.67 2.67 2.67 2.67 2.74 2.89
分析表中数据可知：要使球到达水平位置时的速度与球是钢质或木质无关，则斜面倾角不可能是______。
A.15°
B.25°
C.35°
D.45°
（3）小明利用图乙装置做“探究动能大小与质量关系”的实验时，通过观察球撞击相同塑料软片的数目来比较球的动能大小（图中未画出固定塑料软片的装置）。老师指出此装置不适合体积不同的两个球做实验，原因是_________________。
14.某兴趣小组提出利用“研究动能的大小与哪些因素有关”的实验装置（如图所示）与所需器材（斜面、木块、不同质量的小钢球）来探究“影响重力势能大小的因素”的设想。请你帮助完成如下实验方案。
（1）实验中通过观察________的大小，来判断小球重力势能的大小。
（2）本实验中若水平面绝对光滑则不能得出结论，原因是______________。
（3）实验中为了要探究重力势能与物体质量的关系要选用______图所示的实验，具体的操作方法是让小球从______（选填“相同”或“不同”）的高度由静止滚下。
（4）要探究重力势能与物体高度的关系要选用______图所示的实验，具体的操作方法是让小球从______（选填“相同”或“不同”）的高度由静止滚下。
（5）通过比较分析可以得出的结论是__________________。
15.图中小朋友在玩滑梯游戏，小朋友坐在滑梯顶端，用手轻推滑梯，沿着滑梯开始下滑，且速度越来越大，同时感觉屁股发烫，到达底端时还会滑出一段距离，请说出其中蕴含的科学道理。

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