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(共36张PPT)
动能和势能 机械能及其转化
基础知识梳理
一、能量
物体能够__________，就说这个物体具有能量，简称能。能量的单位是___________。
注意　一个物体具有能量，是说物体具有做功的能力，不一定要做功。例如静止在高山上的石头，具有重力势能(能量)，但是没有做功。
对外做功　
焦耳(J)　
二、动能(11年8考)
1．定义：物体由于______而具有的能。一切运动的物体都具有动能。
2．影响因素
(1)速度：质量相同的物体，运动速度越大，它的动能越____。
(2)质量：运动速度相同的物体，质量越大，它的动能越____。
运动　
大　
大　
三、势能
1．重力势能(11年7考)
(1)定义：物体由于受到______，并处在一定高度时所具有的能。
(2)影响因素
①质量：高度相同的物体，质量越____，重力势能越大。
②高度：质量相同的物体，高度越____，重力势能越大。
注意　一般而言，规定物体在“水平地面”上的重力势能为零。
2．弹性势能(11年1考)
(1)定义：物体由于发生__________而具有的能。
(2)影响因素：物体的弹性形变越____，它具有的弹性势能越大。
重力　
大　
高　
弹性形变　
大　
四、机械能及其转化(11年4考)
1．机械能：动能、______势能和______势能的统称。
2．机械能守恒：如果只有动能和势能相互转化，机械能的总和______，或者说机械能是______的。若在转化中存在摩擦力等消耗能量的因素，则机械能总和会______，机械能不守恒。
3．水能和风能：水电站是利用水的________能来发电的；风力发电机是利用风的____能来发电的。
重力　
弹性　
不变　
守恒　
减小　
重力势　
动　
强化训练
1．(RJ素材)请你判断下列物体主要具有哪种形式的机械能。
(1)在水平公路上行驶的汽车：______；
(2)悬挂在天花板上的吊灯：__________；
(3)在空中飞行的飞机：________________；
(4)被拉开的弹弓：__________。
动能　
重力势能　
动能和重力势能　
弹性势能　
2．(RJ、YH素材)图1所示为游乐园的过山车，从高处滑下后便在无动力的情况下沿轨道上下翻腾。过山车从高处加速滑下的过程中，其重力势能______，动能______；沿轨道上升过程中，过山车的机械能______。(均选填“增大”“减小”或“不变”)
减小　
增大　
减小　
3．(YH素材)图2所示为某市轨道交通车站的示意图，站台略高于路面，与站台连接的进站、出站的轨道均有一个小坡度。列车进站上坡时，列车的一部分动能转化为________能储存起来；出站下坡时，列车再将________能转化为____能，可以起到节能降耗的作用。
重力势　
图2
重力势　
动　
4．(RJ素材)如图3所示，滚摆下降过程中，滚摆的________能转化为____能。滚摆上下往复运动过程中，其每次上升所能达到的高度越来越低，滚摆在运动过程中的机械能______(选填“增大”“减小”或“不变”)。
重力势　
图3
动　
减少　
5．(RJ素材)如图4所示，人造地球卫星沿椭圆轨道绕地球运行，卫星在大气层外运行不受空气阻力，只有动能和势能的相互转化，因此机械能______(选填“守恒”或“不守恒”)；当卫星从近地点向远地点运行时，动能会______(选填“增大”“不变”或“减小”)。
守恒　
图4
减小　
例1　(RJ素材)战斗机在空中加油时，空中加油机和战斗机保持同一速度沿水平方向匀速行驶，如图1所示。在加油的过程中：
易错易混点
动能、势能及机械能的变化
图1
(1)以战斗机为参考系，空中加油机是______(选填“运动”或“静止”)的；
(2)战斗机的动能______，重力势能______；(均选填“增大”“减小”或“不变”，下同)
(3)加油机的动能______，重力势能______，机械能______。
静止　
增大　
增大　
减小　
减小　
减小　
易错点拨　审题时要全面，既要考虑动能与重力势能的常见影响因素“速度”和“高度”，还要特别注意另一影响因素“质量”。
1.(2022北京)如图2所示，是神舟十三号载人飞船返回舱返回地面时的情境。打开降落伞后，若返回舱在一段时间内的运动可看作是竖直向下的匀速运动，则关于返回舱在这段时间内，下列说法正确的是(　　)
A．返回舱的动能不变
B．返回舱的重力势能不变
C．返回舱的机械能不变
D．返回舱所受重力不做功
A　
图2
2．如图3所示，无人驾驶的清扫车在平直地面上匀速前进，同时将落叶等杂物吸入机身集尘盒内，此过程中，清扫车整体的动能______，惯性______。(均选填“变大”“不变”或“变小”)
变大　
图3
变大　
例2　(2022深圳模拟)如图4所示，光滑的弧形轨道竖直固定于水平面上，一小球由A点以速度v沿轨道滚下，经另一侧等高点B点后到达最高点C点。(不计空气阻力)下列分析中不正确的是(　　)
A．小球在A、B两点具有的动能相同
B．小球在A、B、C三点的速度大小关系是vA＞vB＞vC
C．从B点到C点减小的动能全部转化为小球的重力势能
D．小球在A点具有的机械能等于它在C点
具有的机械能
易错易混点
判断物体的机械能是否守恒
B　
图4
技巧规律　分析物体的机械能是否守恒时应抓住核心文字，如题目中出现“不计空气阻力”“不计摩擦”“光滑”等文字时，分析该问题时不用考虑机械能的损失，即相应过程机械能守恒，否则就要考虑机械能损失。
3.把一个铁锁用绳子悬挂起来，将铁锁拉到自己的鼻子附近，稳定后松手，铁锁向前摆去，如图5所示。下列说法正确的是(　　)
A．铁锁摆回时会打到鼻子
B．铁锁在摆动过程中只有动能与重力势能的相互转化
C．铁锁在摆动过程中机械能守恒
D．铁锁最终会停下
D　
实验突破
探究物体的动能与哪些因素有关(11年2考)
例题　如图6所示，是探究“物体的动能跟哪些因素有关”的实验，让小球从同一斜面某处由静止释放，撞击同一水平面上的同一木块。
图6
【基础设问】
(1)由“十次车祸九次快”可猜想：汽车的动能可能跟汽车的______有关；由“安全驾驶莫超载”可猜想：汽车的动能可能跟汽车的______有关。
(2)实验中，探究的动能是指___(选填字母)。
A．小球在斜面上的动能
B．小球到达水平面的动能　　
C．木块的动能
(3)实验中所研究的动能大小通过________________来反映，这里用到了______(选填“控制变量”“等效替代”或“转换”)法。
速度　
质量　
B　
木块移动的距离　
转换　
(4)由图中的甲、乙两次实验，可以得出结论：物体的______相同时，物体的______越大，动能越大。
(5)为了探究物体的动能与质量的关系，应分析图中________两次实验，可以初步得出结论：______________________________________。
拓展设问　如果本实验装置的水平面绝对光滑，还能得出以上结论吗？______，理由是__________________________________________ ________________________。
质量　
图6
速度　
甲、丙　
物体的速度相同时，其质量越大，动能越大　
不能　
木块在水平方向不受力，将一直匀速运动下去，
无法比较木块移动的距离　
【素养设问】
(6)由此实验联想到某段道路限速牌上标明“100”和“80”字样，________ (选填“大客车”或“小轿车”)的限速应该是80 km/h。
(7)某同学用图7所示的实验装置探究动能的大小与速度的关系。他将质量相同的小球从不同高度(h2＞h1)由静止释放，通过观察木块在铁板和毛巾上移动的距离来判断小球动能的大小。这种方法是______(选填“正确”或“错误”)的，
原因是__________________
____________。
大客车　
图7
错误　
没有控制水平面的
粗糙程度相同　
考点强化
【课标要求】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。
1．(2022玉林)如图8所示，舰载机在“山东舰”航母上起飞，其在加速上升过程中(　　)
A．动能减小，重力势能增大
B．动能增大，重力势能减小
C．动能增大，重力势能增大
D．动能减小，重力势能减小
考点
动能和势能(8年6考)
C　
图8
2．(2019广东)如图9所示，用细线系住小球悬挂在O点，将小球拉至A点释放，从A点经过B点运动到C点的过程中，小球的重力势能先变小后______，动能先______后______。(均选填“变大”“变小”或“不变”)
变大　
图9
变大　
变小　
3．在“探究影响重力势能大小的因素”实验中，小明在水平地面铺一张白纸，将皮球表面涂黑，使其分别从不同高度处自由下落，目的是探究重力势能的大小与______的关系。如图10所示，在纸上留下黑色圆斑A、B，圆斑___(选填“A”或“B”)是皮球从较高处下落形成的。
高度　
图10
B　
4．(RJ、YH素材)如图11所示的交通标志牌对机动车的最高行驶速度进行了限制，是因为同一辆汽车质量不变，______越大，具有的动能越____；当载货汽车和小汽车的______相同时，由于载货汽车的质量大，它具有的动能____，刹车阻力相同时，它滑行的距离____，容易与前面的物体相撞，相撞时的冲击力也更大。所以限制汽车的速度时，对载货汽车设定较____(选填“高”或“低”)的最高行驶
速度。
速度　
大　
速度　
大　
远　
低　
5．自然界存在着大量的机械能，水力、风力发电的共同特点是利用水或风的______能发电。三峡大坝关闸蓄水的首要目的是提高水的________能。如图12所示，水电站应该修在___(选填“A”或“B”)处。
机械　
图12
重力势　
B　
6．图13所示为游乐场中在竖直面内转动的摩天轮，小红乘坐该摩天轮时速度大小不变，则她从最低点上升到最高点的过程中(　　)
A．动能减小
B．重力势能不变
C．机械能增大
D．机械能不变
考点
机械能及其转化(8年4考)
C　
图13
7．中国运动员谷爱凌在冬奥会自由式滑雪大跳台项目中夺冠，图14是该项目示意图，实线代表雪道，虚线是运动员运动的轨迹。运动员从A点起滑，最后停在D点，则运动员(　　)
A．在B点时重力势能最大
B．在C点时受到的合力为零
C．在D点时机械能最小
D．全过程惯性逐渐变大
C　
图14
8．(2022苏州模拟)如图15所示，将同一小球按照①、②、③方向从离水平地面相同高度的相同位置三次抛出，初速度大小相等，小球三次落地速度分别为v1、v2、v3，不计空气阻力，比较三者的大小关系，正确的是(　　)
A．v1＝v2＝v3
B．v1＞v2＞v3
C．v1＜v2＜v3
D．v1＝v2＞v3
A　
图15
9．(2022绵阳模拟)如图16所示，小球从弹簧正上方A点静止下落(忽略空气阻力，弹簧处于自由伸长状态)，在B点与弹簧接触，小球将弹簧压缩至C点时速度变为零。从A到C过程中(　　)
A．弹簧的机械能不变
B．小球的机械能一直减小
C．小球和弹簧的总机械能不变
D．小球的重力势能转化为小球的动能
C　
图16
10．(2015广东)从桌面掉到地上的乒乓球会自动弹起，球在上升的过程中____能转化为________能。由于球与空气有摩擦，上升过程中球的机械能______。
动　
重力势　
减小　
11．(2022广东)图17－甲中过山车从A点出发，先后经过B、C、D、E点。图17－乙是过山车在B、C、D、E点的动能和重力势能大小的示意图，则过山车的动能在___点最大，B点重力势能的大小______E点动能的大小。在这个过程中，过山车的机械能是______(选填“变化”或“不变”)的。
C　
图17
等于　
变化　

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