资源简介

(共29张PPT)
第十二章　机械与人
第3节　合理利用机械能
1．能量：物体能够对别的物体①______，我们就说这个物体具有能量，简称能。
2．功与能的关系：物体做功的过程就是能的转化过程，物体做的功越多，说明某种能转化为别的形式的能越多。在国际单位制中，功和能量的单位都是②______。
动能与势能
做功
焦耳
3．动能和势能
项目 动能 势能 重力势能 弹性势能
定义 物体由于③______而具有的能 物体由于受到④______并处在一定⑤______时所具有的能 物体由于发生⑥_________而具有的能
影响 因素 物体的⑦______和运动速度 物体的⑧________和 ⑨__________ 物体的⑩______________
运动
重力
高度
弹性形变
质量
质量
位置高度
弹性形变量
2022北京冬奥会开幕式完美再现了“黄河之水天上来”的意境，如图所示，代表着黄河之水的奥运五环在匀速上升的过程中，奥运五环的动能______，重力势能______，机械能______。(均选填“增大”“减小”或“不变”)
不变
增大
增大
1．定义：动能和势能统称为机械能。
2．机械能的守恒
如果只有动能和势能相互转化，尽管动能、势能的大小会变化，但机械能的总和 ______，或者说机械能是守恒的。(不计能量损失时，当物体速度增大，高度减小，是重力势能转化为动能；反之是动能转化为重力势能。当物体速度减小，弹性形变增大，是动能转化为弹性势能，反之是弹性势能转化为动能。)
机械能及其转化
不变
秋千荡起来，如果不继续用力会越荡越低，甚至停止，此过程中，机械能转化成了____能。机械能________，能的总量______。(后两空均选填“守恒”或“不守恒”)
内
不守恒
守恒
常考命题点
1．主要实验器材及作用
(1)斜面：使钢球具有速度并控制速度的大小。
(2)水平面：使钢球在竖直方向受力平衡，水平方向只受摩擦力。
2．实验方法：转换法和控制变量法。
探究物体动能的大小和哪些因素有关
3．将钢球从斜面释放运动到水平面的过程中，机械能的转化为重力势能转化为动能。钢球与木块碰撞后在水平面上运动一段距离停下来，此过程中将动能转化为内能。
4．使钢球从同一斜面的同一位置由静止释放的原因：使质量不同的两个钢球撞击水平面上的木块时的__________。
5．木块最终停下来的原因：木块受到水平面的摩擦力。
6．钢球从斜面滚下不能立即停下的原因：钢球具有惯性。
速度相同
【实验结论】
7．物体动能的大小与物体的质量和速度有关。质量相同的物体，运动的速度越大，它的动能就越大；运动速度相同的物体，质量越大，它的动能就越大。
如图是探究“物体动能的大小与什么因素有关”的实验示意图。小明同学让同一钢球分别从斜面由静止开始滚下，撞击木块。
(1)(转换法)该实验通过观察木块移动距离的远近来判断______(选填“钢球”或“木块”)动能的大小。
钢球
(2)(控制变量法)利用如图所示的实验情景，可以得到的结论是___________
______________________________。
(3)在探究动能的大小与质量的关系时，当换用另一个钢球实验时，发现它将木块撞出了木板，要继续完成此实验，下列措施中可行的是____(选填序号)。
①换质量更大的木块；②降低第二次钢球的高度；③换质量更大的钢球；④换质量更小的钢球。
质量一定
时，物体的速度越大，动能越大
④
(4)小明由此实验还联想到探究牛顿第一定律的实验， 让同一个小车沿同一斜面的同一个高度由静止开始向下运动，到达毛巾、棉布、玻璃三种不同水平面上继续向前运动直到停止，小车在水平面运动的整个过程中，克服摩擦力做的功______( 选填“相等”或“不相等”)，小车在玻璃、毛巾表面克服阻力做功的功率分别是P1、P2，则P1____(选填“>”“＝”或“<” )P2。
相等
<
(5)小明同学尝试改用如图丙所示装置探究物体动能大小与哪些因素有关，经过思考设计了以下两个实验方案。
实验方案一：探究动能大小与速度的关系。用同一钢球将同一弹簧压缩至不同程度后由静止释放，撞击同一木块，比较木块被撞击的距离；
实验方案二：探究动能大小与质量的关系。用质量不同的钢球将同一弹簧压缩相同程度后由静止释放，撞击同一木块，比较木块被撞击的距离。
关于小明的实验方案，你认为方案____(选填“一”“二”或“一和二”)可行。
一
如图所示，在粗糙的轨道内，将小球从a点由静止释放，小球沿轨道运动，到达c点时速度为0, b为轨道的最低点。
(1)小球从a点运动到b点的过程，重力势能逐渐______。
(2)小球从b点运动到c点的过程，动能逐渐______。
(3)小球运动到c点后会沿原路径返回，但是______到达a点。
(4)若小球在光滑的轨道内从a点由静止释放，则小球从a点运动到c点的过程，a点的机械能_______c点的机械能，___点的动能最大。
机械能及其转化
减小
减小
不能
等于
b
类型2　弹簧(弹性绳)类
如图所示，粗糙水平面AB与光滑斜面BC平滑连接，并固定不动，轻弹簧左端固定，小木块紧靠在弹簧右端并压缩弹簧，将小木块由静止释放后，小木块被压缩的弹簧弹出，在水平面上滑行后，冲上斜面BC, 斜面足够长， 不计空气阻力，下列说法正确的是(　　)
A．在弹簧恢复原长的过程中，弹簧的弹性势能全部转化为小木块的动能
B．小木块离开弹簧后在粗糙水平面上滑行过程中， 机械能守恒
C．小木块在斜面上运动过程中，机械能不守恒
D．小木块运动到斜面最高点时，重力势能最大
D
从隐含条件中判断速度、高度、质量的变化情况
1．判断速度的变化：“匀速”(速度不变)；“加速”(速度变大)；“减速或刹车”(速度变小)。
2．判断高度的变化：“上升”(高度变大)；“下降或下滑”(高度变小)；“近地点”(高度最小)；“远地点”(高度最大)。
3．判断质量的变化：“投放救灾物资的飞机”“正在洒水的洒水车”(质量均减小)。
4．判断机械能的变化：“光滑”(无摩擦力做功，机械能不变)；“粗糙”(克服摩擦做功，机械能减少)。
5．动能和弹性势能的转化分析
A图：动能最大，弹性势能为零。
B图：动能为零，弹性势能最大。
A→B：物体动能转化为弹性势能。
B→C：弹性势能转化为物体动能。
(多选)如图所示，一弹簧的左端固定，右端连接一小球，把它们套在光滑的水平杆上，a点是压缩弹簧后小球静止释放的位置，b点是弹簧原长时小球的位置，c点是小球到达最右端的位置，则小球由a点运动到c点过程中，下列说法正确的是( )
A．小球在a点时弹簧的弹性势能最小
B．小球在b点时的动能最大
C．从a点到b点，弹簧的弹性势能转化为小球的动能
D．从b点到c点，小球的机械能守恒
BC
1．(2022 毕节12题3分)2022年2月北京冬奥会顺利举办，如图是我国运动员苏翊鸣在单板滑雪男子大跳台比赛中奋力拼搏的场景。他从加速助滑到跳台腾空而起完成技术动作，落地后滑行一段进行缓冲。以下说法正确的是(　　)
A．他在起跳前加速下滑的过程，动能增大
B．他在起跳点用力蹬地起跳后，受到平衡力
C．他起跳后在空中滑行时，重力势能保持不变
D．他落地后滑行时，看到观众向后退，是以观众为参照物
机械能及其转化
A
2．(2021 贵阳19题3分) 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等于其减小的重力势能；物块在下滑的过程中，会克服斜面的摩擦力做功，同时弹簧发生了弹性形变，具有弹性势能；此过程中物块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。
3．(2019 贵阳20题3分)如图所示，足够高的粗糙水平桌面上静止一木块，轻质无弹性细线的一端系在木块上，另一端绕过定滑轮挂有托盘。往托盘中添加砝码后，木块向右做加速运动。在木块运动一段距离的过程中，请判断木块增加的动能E与砝码重力做的功W的大小关系，并通过完整分析阐述理由。(不计托盘质量、空气阻力、线与滑轮间的摩擦)
答：木块增加的动能E小于砝码重力做的功W。因为在托盘中加砝码后，木块和砝码都做加速运动，而且木块在桌面上运动时克服摩擦力做功，因而砝码重力做的功转化为木块和砝码的动能及由于摩擦产生的内能，所以木块增加的动能E小于砝码重力做的功W。
4．(2018 贵阳16题2分)如图所示，原长为L的轻质弹簧一端固定在竖直墙面上，另一端与水平面上的木块相连。推动木块压缩弹簧，其左端至A点时，弹簧具有的弹性势能为25 J；松手后，木块在弹簧弹力的作用下往复运动若干次后静止。此时弹簧具有的弹性势能为1 J，则木块运动过程中克服阻力做的功是____J。整个运动过程中木块速度最大时其左端可能位于____(选填“B”“C”或“D”)点。
机械能守恒
24
B
【解析】根据题意可知在A点时，弹簧具有的弹性势能为25 J，最后静止时弹簧具有的弹性势能只有1 J，运用功能关系分析可得，减少的24 J弹性势能通过木块克服摩擦力做功转化为内能，所以木块克服摩擦力做功为
24 J。从A点运动到D点的过程中C点是原长位置，只有在B点时木块受到的弹力可能与摩擦力大小相等，合力为零时速度达到最大值。
探究物体动能的大小跟哪些因素有关
5．(2022 贵阳26题10分)“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交通安全。
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(模拟被追尾车辆)、砝码若干、坡度固定的斜面。将小车从如图甲所示的A处自由释放，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，将砝码固定在小车上，仍从A处释放小车，观察小车的运动情况。逐次增加砝码个数重复实验，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？___________________________________
_______________________________________________________________。
将装有砝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题图乙中木块运动
的距离更远,则木块两次运动距离之差即可体现仅因超载带来的危害程度

展开更多......

收起↑