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(共24张PPT)
第3章　能量的转化与守恒
3．2　机械能
第2课时　动能和势能的转化
1．机械能： 和 的统称，势能又可分为 和 。
2．机械能守恒：物体的动能和势能可以 。在转化的过程中，如只有动能和势能的相互转化，机械能的总量 。
动能
势能
重力势能
弹性势能
相互转化
保持不变
3．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，同时不提“物体表面光滑”时，均有部分机械能转化为 ，从而使机械能 。
内能
不守恒
1．关于滚摆在运动过程中能量的分析，下列说法正确的是( )
A.下降过程中动能不变
B．最低点动能为零
C．上升过程中重力势能减小
D．最高点重力势能最大
D
2．迎世博晚会上，彩色气球伴随着欢庆的乐曲匀速上升，在此过程中，气球的( )
A．动能转化为势能，机械能不变
B．动能转化为势能，机械能增大
C．动能不变，势能增大，机械能增大
D．动能不变，势能不变，机械能不变
C
3．如图所示的四个实例中，机械能增大的是( )
B
4．2022年世界杯将在卡塔尔举行，如图所示是正在加速下降的足球，在此过程中，对其机械能的变化情况，下列分析正确的是( )
A.动能增大，重力势能减小
B．动能减小，重力势能增大
C．动能增大，重力势能增大
D．动能减小，重力势能减小
A
5．如图所示，小伟在玩蹦蹦杆，
蹦蹦杆中的弹簧向上弹起的过程
中，小伟的重力势能、弹簧的
弹性势能的变化是( )
A．重力势能减小，弹性势能增大
B．重力势能增大，弹性势能减小
C．重力势能减小，弹性势能减小
D．重力势能增大，弹性势能增大
B
6．如图所示，先用绳子把一个铁锁悬挂起来，然后把铁锁靠近自己的鼻子，稳定后松手，头不动，铁锁向前摆去又摆回来，
直到最后停下。下列说法正确的是( )
A．铁锁第一次摆动到最低点时，动能最大
B．铁锁下降过程中，重力势能全部转化为动能
C．铁锁的机械能始终不变
D．铁锁摆回后能碰伤鼻子
A
7．跳远运动的几个阶段如图所示，则运动员( )
A．助跑阶段机械能不变
B．起跳时机械能为零
C．经过最高点时动能为0
D．经过最高点时重力势能最大
D
8．许多同学都很喜欢“多米诺骨牌效应”活动(按一定距离排列的骨牌，碰倒第一块骨牌后，其他所有骨牌会依次倒下)，其物理原理是：骨牌倒下时， 转化为 (填“动能”或“重力势能”)，这部分能量就转移给下一张骨牌，下一张骨牌倒下时具有的能量更大，骨牌被推倒的速度越来越快。
重力势能
动能
9．如图是小朋友玩蹦蹦床的情景，对他们在上升和下落过程中机械能的变化，下列分析不正确的是( )
A.小孩上升到最高点时的重力势能最大
B．小孩在空中上升的过程中
动能转化为重力势能
C．小孩下落到最低点时的动能最大
D．小孩下落到最低点时蹦蹦床的弹性势能最大
C
10．如图所示的情景是一种游戏，叫做蹦极。游戏者将一根有弹性的绳子系在身上，另一端固定在高处，从高处跳下。
图中a点是弹性绳子自然下垂时
绳下端的位置，c点是游戏者所到
达的最低点。对于游戏者离开跳台
至最低点的过程，
下列说法中正确的是( )
A．游戏者的动能在a点时最大
B．游戏者减少的重力势能全部转化为动能
C．游戏者通过a点之后，绳子具有弹性势能
D．游戏者在a点时受力平衡
C
11．(2020，南宁)伽利略认为：一个金属小球从光滑斜面的某一高度处静止滚下，由于不受阻力，没有能量损耗，那么它必定到达另一光滑斜面的同一高度，如果把斜面放平缓一些，也会出现同样的情况。其模拟实验如图所示，
则下列说法中正确的是( )
A．小球在运动过程中只受重力作用
B．在滚下斜面的过程中，小球的动能转化为重力势能，机械能减少
C．另一斜面越平缓，小球在它上面运动的距离越小
D．如果另一斜面变成水平面，则小球达不到同样的高度而会永远运动下去
D
12．如图所示，人造地球卫星的运行轨道是椭圆，且它在运行过程中发生重力势能与动能的相互转化。当卫星在近地点时， 能最小， 能最大；在远地点时， 能最大， 能最小。
重力势
动
重力势
动
13．如图甲所示，高为h的光滑斜面上，一物块从顶端A点由静止自由滑到底端B点，在此过程中，物块的动能 (选填“变大”“不变”或“变小”)；图乙所示的图象表示该物块的 (选填“动能”或“重力势能”)随高度变化的规律。
变大
重力势能
14．小苏准备探究
“弹簧弹性势能的
大小与什么因素
有关”。他猜想：弹簧弹性势能可能与弹簧长度变化量、弹簧螺纹圈直径、弹簧的材料等因素有关。他们的实验装置如图所示，把弹簧放在水平面上，其左端固定在墙上，AO等于弹簧原长，水平面O点左侧光滑，右侧粗糙。将物体M从O点压
缩弹簧到P点，然后由静止释放，当物体M运动到O点与弹簧分开，最终运动到Q点静止。请补充完成他们的探究过程：
(1)弹簧弹性势能的大小是通过 来衡量的。
(2)探究弹簧弹性势能与弹簧长度变化量的关系，应该选用 (选填“相同”或“不同”)弹簧进行实验，并先后改变 之间的距离，测出OQ的距离，重复实验，测量多组数据并记录。
物体M被弹出的距离
相同
AP
(3)小苏的实验小组经过多次实验得出了结论。在上面的实验中，他们运用到了转换法和
两种物理思想方法。
控制变量法
15．如图所示，物体M与
弹簧一端相连，系在绳子
末端的小球从A处由静止
开始释放，经最低点B，撞击物体M后反弹，并使M在光滑水平面上向右运动，最终到达最右端D点。(图中C点是弹簧原长时的末端，均不计空气阻力)
(1)小球从A到B的过程中，能量的转化情况是 。
(2)物体M从C到D点的过程中，动能大小变化情况是 (选填“一直变大”“一直变小”或“先变大后变小”)。
重力势能转化为动能
一直变小第2节　机械能
知识点1　动能和势能
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，它的动能越大 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；所处的高度相同时，__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
　　说明　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探究影响动能和势能的因素常用到控制变量法和转化法。
④忽略空气阻力和摩擦，在斜面上小球滚到水平面时的速度与初速度和高度有关，与质量无关。
知识点2　动能和势能的转化
动能和势能统称为机械能。一个物体可以只有动能，也可以只有势能，还可以同时具有动能和势能。机械能的大小等于物体具有的动能和势能的总和。物体的动能和势能可以相互转化，在转化过程中，如果只有动能和势能的相互转化，那么机械能的总量就保持不变。
说明　①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，同时不提“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。
②机械能不守恒，有以下两种情况：机械能转化为其他形式的能量时，机械能变小；其他形式的能量转化为机械能时，机械能变大。
易错点　机械能及其转化
例　如图所示是跳水运动员跳板跳水时的情景，跳板跳水运动有起跳、腾空、落水几个阶段，若不计空气阻力，从腾空到落水的过程中( B )
A．重力势能先减小后增大，机械能不变
B．动能先减小后增大，机械能不变
C．动能增加，机械能增加
D．重力势能减小，机械能减小
【易错说明】此题主要分析运动员运动的过程，在腾空到落水的过程中，运动员先减速上升，后加速下落。
1．下列说法错误的是( D )
A．放在水平地面上的弹簧，不一定有弹性势能
B．同一块水泥瓦，在房上比在地上的重力势能大
C．匀速下落的小雨滴，动能不变，机械能不断减小
D．上坡的汽车一定比水平路面上的汽车的机械能大
2．图中所示的各个过程中，物体的动能和重力势能都增大的是( D )
　　
3．如图所示的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EK随时间t变化的曲线最接近的是( A )
　 A．　B．
C． D．
4．在探究“物体动能的大小与哪些因素有关”的实验中，让同一铁球从斜面的不同高度由静止释放，撞击同一木块(如图所示)，下列说法中正确的是( C )
A．这样做的目的是研究物体的动能大小与质量的关系
B．该实验说明物体的动能大小与高度有关
C．若水平面绝对光滑，木块将做匀速直线运动
D．铁球从斜面上滚下来的过程中动能一直减小
5．许多同学都看过杂技演员表演的“水流星”，一根细绳系着盛水的杯子，演员抡起绳子，杯子就做圆周运动。不管演员怎样抡，水都不从杯里洒出。甚至杯子在竖直面内运动到最高点时，已经杯口朝下，水也不会从杯子里洒出来。演员的精彩表演，每每博得观众的热烈掌声，如图为一杂技演员正在竖直平面内表演“水流星”，杯子在竖直面内做匀速圆周运动，则下列关于其中的一只杯子说法正确的是( C )
A.受平衡力作用
B．重力势能保持不变
C．机械能在不断改变
D．运动状态没有发生改变
6．“蹦极”是一种富有刺激性的勇敢者的运动项目，如图所示。一根弹性橡皮绳，一端系住人的腰部，另一端系于跳台，当人下落至图中A点时，橡皮绳刚好被伸直，C点是游戏者所能达到的最低点，当人下落至图中B点时，橡皮绳对人的拉力与人受到的重力大小相等。对于游戏者离开跳台到最低点的过程中(不考虑空气阻力)，下列说法正确的是( C )
A.游戏者的动能一直在增加
B．游戏者到达C点时，重力势能全部转化为动能
C．游戏者到达B点时，游戏者的动能增加到最大值
D．游戏者从C点向B点运动的过程中，重力势能转化为动能和弹性势能
7．如图所示，质量不计的弹簧竖直固定在水平面上，t＝0时刻，将一金属小球从弹簧正上方某一高度处由静止释放，小球接触弹簧并将弹簧压缩至最低点(形变在弹性限度内)，然后又被弹起离开弹簧，上升到一定高度后又下落，如此反复。通过安装在弹簧下端的压力传感器，测出该过程中弹簧弹力F随时间t变化的图象如图所示，不计空气阻力。
(1)在整个运动过程中，小球的机械能__不守恒__(填“守恒”或“不守恒”)。
(2)小球动能最小的时刻是__非平衡__状态(填“平衡”或“非平衡”)。
(3)在t2～t3这段时间内，小球的动能__先增大后减小__(填“先增大后减小”“先减小后增大”“一直增大”或“一直减小”)。
8．某同学在观看电视里射箭比赛时发现，弓拉得越弯，箭射得越远。于是做出如下猜想：弹性势能的大小可能与物体发生弹性形变的程度有关。
(1)为验证猜想是否正确，他设计了如图所示的实验，将一小球置于弹簧的右端，将弹簧每次压缩到不同的长度，松开后，让弹开的小球钻入位于同一位置的相同纸盒并留在其中。分析比较每次纸盒__移动的距离__，从而可比较同一弹簧在不同弹性形变时弹性势能的大小，若桌面绝对光滑，该实验将__不能__(选填“能”或“不能”)达到探究目的。
(2)理论推导和实验结果均表明，弹簧发生弹性形变时弹性势能的大小Ep＝kx2，其中Ep表示弹性势能，单位是J，x是弹簧长度的改变量，单位是m，k称为弹簧的劲度系数，则k的单位是__J/m2__。
2(共24张PPT)
第3章　能量的转化与守恒
3．2　机械能
第1课时　动能和势能
动能和势能
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________
②________ 质量相同的物体，运动速度________，它的动能__________；运动速度相同的物体，_________越大，它的__________越大
质量
运动速度
越大
越大
质量
动能
定义 影响因素 如何影响 单位
势
能 重
力
势
能 物体由于
被举高而
具有的能 ①_______
②_______ 质量相同的物体，所处的高度___，它的重力势能______；所处高度相同时，_____越大的物体，它的_______越大
弹
性
势
能 物体由于
发生弹性
形变而具
________________ 同一物体弹性形变________，它的弹性 焦耳
(J)
质量
高度
越高
越大
质量
重力势能
弹性形
变大小
越大
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，这样做的目的是( )
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
C
2．城市高空抛物存在很大的安全隐患，这是因为高处的物体具有较大的( )
A．弹性势能 B．重力势能
C．动能 D．阻力
B
3．我国研制成功的超音速反舰导弹，因为它接近敌舰的速度极快，故很难拦截；导弹发射后，若敌舰侥幸将其拦截击中，但导弹的残骸仍能以极高的速度横扫敌舰，给其以重创，高速飞行的导弹残骸能有这么大的威力，是因为它们具有( )
A．较大的动能 B．较大的势能
C．较大的质量 D．残破的外形
A
4．在探究“物体动能的大小与哪些因素有关”的实验中，让同一铁球从斜面的不同高度由静止释放，撞击同一木块(如图所示)，下列说法中正确的是( )
A．这样做的目的是研究物体的动能大小与质量的关系
B．该实验说明物体的动能大小与高度有关
C．若水平面是光滑的，实验将不能成功
D．木块在水平面上移动的距离越远说明小球的动能越小
C
5．下列事例中不是利用弹性势能工作的是( )
A．利用撑竿跳高
B．利用跳板跳水
C．利用玩具弹簧枪将“子弹”射出
D．用力踩自行车能上到较高处
D
6．下列物体：A.挂在枝头的丝瓜；B.天空中飞翔的小鸟；C.在操场上滚动的铅球；D.落在草地上弓箭；E.被拉长的橡皮筋；F.从枪膛射出的子弹；G.地面上的一块橡皮。
(1)只有动能的是：____；
(2)只有势能的是：____；
(3)既有动能又有势能的是：____；
(4)既没有动能又没有势能的是：____。
C
AE
BF
DG
7．历时48个月工期的杭黄铁路(杭州段)，终于在2018年12月建成并通车，设计时速达250千米/小时。小金乘坐列车去黄山游玩，列车从杭州东站出发后，小金看到车厢内显示屏上的列车时速在不断增大，可以判断这期间列车的动能在____________(填“变大”“变小”或“不变”)。判断的理由是______________________________________。
变大
当质量不变时，速度越大，动能越大
8．滑雪运动员坐在缆车上匀速上山的过程中，他的动能_______，重力势能________。
不变
增大
9．质量较大的老鹰与质量较小的麻雀在空中飞行，如果它们的动能相等，那么( )
A．麻雀比老鹰飞得快 　
B．老鹰比麻雀飞得快
C．麻雀比老鹰飞得高 　
D．老鹰比麻雀飞得高
A
10．有2个相同规格的弹簧测力计，量程都是0－5N，在这个弹簧测力计下分别挂200克和300克的物体时，对2个弹簧测力计上的弹簧具有的弹性势能进行比较，以下正确的是( )
A．两个弹簧具有的弹性势能相同
B．第一个比第二个具有的弹性势能大
C．第一个比第二个具有的弹性势能小
D．无法确定发生形变的物体具有弹性势能
C
11．草原发生大面积蝗灾时，农业部门利用飞机喷洒农药消灭蝗虫。当飞机在某一高度水平匀速飞行喷洒农药时，它的( )
A．动能不变，势能不变 　
B．动能减少，势能减少
C．动能增加，势能减少 　
D．动能减少，势能增加
B
12．为探究重力势能与质量关系，如图所示小龙选择了体积不同的实心铝球a、b，体积相同的实心铜球c和铝球d以及平整的橡皮泥进行实验。下列关于本实验说法不正确的是( )
A．实验时要让球从同
一高度自由落下
B．比较球落在橡皮泥
中的凹陷程度来反应势能的大小
C．研究a球和b球可以验证重力势能与质量有关
D．本实验器材还可以探究重力势能与高度的关系
C
13．小金从铅球下落陷入沙坑的深度情况中受到启发，并产生如下猜想。
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的下落高度有关。
猜想三：物体的重力势能与物体的运动路径有关。
为此设计了如图所示的实验：用大小、形状相同的A、B、C、D四个小球分别从距离沙表面某高度处静止释放，其中D球从光滑弯曲管道上端静止滑入，最后从管道下端竖直落下(球在光滑管道中运动的能量损失不计)。得到实验数据如表所示。
实验
序号 小球
代号 小球质量
/克 下落高度
/米 陷入沙中的
深度/米
① A 100 0.4 0.1
② B 300 0.4 0.25
③ C 100 0.8 0.2
④ D 100 0.8 0.2
(1)本实验中，小球的重力势能大小是通过______________________________来反映的。
球陷入沙中的深度
(2)为验证猜想二，应比较_______(填序号)，得到的结论是：当物体质量相同时，物体所处的高度越高，重力势能越大。
(3)比较③④，得到的结论是______________________________________。
①③
物体的重力势能与物体运动的路径无关
14．(2020，九江)小文探究“物体动能的大小与哪些因素有关”的实验中，让质量不同的铁球从斜面的同一高度由静止释放，撞击同一木块，能将木块撞出一段距离。
(1)该实验目的是研究铁球的动能大小与____的关系。
(2)该实验是通过观察__________________的大小，来说明铁球对木块________的多少，从而判断出__________具有的动能的大小。
小文想：小球从相同高度滚下，若小球材质不同，到达水平位置时的速度会相同吗？
质量
木块运动距离
做功
铁球
(3)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，小文实验时应该选择____(填“A”或“B”)方案的原因是_____________________________________________________________________；
A
B方案中两球从起始位置到水平位置的高度差不同
(4)小文利用图乙装置做“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______________________________________。
塑料软片对不同体积的小球的阻力不同

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