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第15课时　动能和势能　机械能及其转化
课前小测
过 基 础
过 考 点
过 易 错
过 实 验
过 基 础
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
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
(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。
重力
大
高
2．弹性势能
(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。
四、机械能及其转化
1．机械能：动能、__________势能和__________势能的统称。
2．机械能之间的转化：如图1所示，弹力球由静止下落到刚接触地面的过程中，高度变低，速度变大，__________能
转化为__________能；弹力球在刚接触地面到形变
最大的过程中，速度变小，形变变大，__________
能转化为__________能。
图1
弹性形变
大
重力
弹性
重力势
动
动
弹性势
3．机械能守恒：如果只有动能和势能相互转化，那么机械能的总和________，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。
巧记　只有重力做功时，机械能守恒；有其他外力做功时，机械能不守恒。
4．水能和风能：水力发电和风力发电所用的水能和风能均为机械能，其中水电站将上游水位抬高是为了使水具有更多的__________能。
不变
守恒　
减小
重力势
课前小测
1．(人教素材)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：__________________。
2．(人教素材)如图2所示，过山车从高处加速滑下的过程中，它的重力势能________，动能________。(均选填 “增大”
“减小”或“不变”)
图2
动能
重力势能
动能和重力势能
弹性势能
减小
增大
3．(人教素材)如图3所示，在滚摆下降的过程中，滚摆的__________能转化为__________能。滚摆在上下往复运动的过程中，每次上升所能达到的高度越来越低，说明滚摆在运动过程中的机械能________(选填“增大”“减小”或“不变”)。
图3
重力势
动
减小
4．(人教素材)如图4所示，人造地球卫星在大气层外沿椭圆轨道绕地球运行。卫星从近地点运动到远地点的过程中，它的__________能转化为__________能，机械能__________(选填“守恒”或“不守恒”)。
图4
动
重力势
守恒
过 易 错
易错易混点 分析动能、势能以及机械能的变化时考虑不全
例1　(人教素材)空中加油机在给战斗机加油的过程中，一直和战斗机保持同一速度沿水平方向匀速行驶，如图5所示。在这个过程中，战斗机的动能__________，重力势能__________；
加油机的动能__________，重力势能__________，机械能
__________。(均选填“增大”“减小”或“不变”)
技巧规律　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”。
图5
增大
增大
减小
减小
减小
　 1.如图6所示，无人驾驶的清扫车在平直地面上匀速前进，同时将地面上的垃圾吸入机身集尘盒内，在此过程中，清扫车整体的动能__________，惯性__________。(均选填“变大”“不变”或“变小”)
图6
变大
变大
易错易混点 不会判断物体的机械能是否守恒
例2　小丽和同学们一起踢毽子，如图7所示，毽子从A点被踢起到最高位置B点后下落到与A点等高的C点，该过程中(　　)
A．毽子的机械能不变
B．毽子在A点的动能大于在C点的动能
C．毽子在A点的重力势能大于在C点的重力势能
D．毽子在B点的动能为0
图7
B
技巧规律　1.根据运动的环境判断机械能是否守恒，关键是看是否有除重力以外的其他力做功，当存在“不计阻力”“光滑”“真空”等关键词时，可认为机械能守恒。
2．根据运动的情况判断机械能是否守恒，关键是看往复运动中能否达到相同的高度。
　 2.(2019深圳)如图8，弧形轨道ab段光滑，bc段粗糙，小球从a点经最低点b运动至c点。下列分析正确的是(　　)
A．从a点到b点的过程中，小球的动能转化为重力势能
B．经过b点时，小球的动能最大
C．从b点到c点的过程中，小球的动能增大
D．从a点到c点的过程中，小球的机械能守恒
图8
B
过 实 验
探究物体的动能与哪些因素有关
例题　图9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。
(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。
图9
速度
质量
(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．小球到达水平面时的动能　　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。
图9
B
木块移动的距离
转换
(4)由甲、乙两次实验，可以得出结论：物体的__________相同时，其__________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：___________________________________。
图9
质量
速度
甲、丙
物体的速度相同时，其质量越大，动能越大
(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)如果本实验装置的水平面绝对光滑，那么__________(选填“不能”或“仍能”)得出以上结论，理由是____________________________
____________________________________________。
图9
大客车
不能
木块在水平方向不受力，将
一直做匀速直线运动，无法比较木块移动的距离
(8)某同学用如图10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__________________________________。
图10
错误
没有控制水平面的粗糙程度相同
过 考 点
考点 影响动能、势能大小的因素
1．高空抛物会给社会带来很大的危害，这是因为高处的物体具有较大的(　　)
A．体积
B．重力
C．弹性势能
D．重力势能
D
2．(2020深圳)关于卫星在加速上升过程中能量的变化，下列说法正确的是(　　)
A．动能增大，势能不变，机械能增大
B．动能增大，势能增大，机械能增大
C．动能增大，势能增大，机械能不变
D．动能减小，势能增大，机械能不变
B
3．唐诗中有“黄河远上白云间”和“不尽长江滚滚来”的诗句，这动人的诗句生动形象地反映出这两条大河分别蕴藏着大量的__________能和__________能。三峡大坝关闸蓄水的首要目的是提高水的__________能；泄洪时，水奔涌而下，水的重力势能变__________，动能变__________。
重力势
动
重力势
小
大
4．(2019深圳)图11是探究“物体的动能跟哪些因素有关”的实验装置，让同一钢球从斜面上不同的高度处由静止滚下，碰到同一木块上。该实验的研究对象是__________(选填“钢球”或“木块”)，实验目的是探究物体的动能大小与__________的关系。
图11
钢球
速度
5．在“探究影响重力势能大小的因素”实验中，小明将皮球浸湿，使其分别从不同高度自由下落，目的是探究重力势能的大小与__________的关系。图12是皮球在地上留下的水印A、B，水印__________是皮球从较高处下落形成的。
图12
高度
B
考点 机械能守恒及其转化
6．(2023乐山)如图13所示，用轻质细绳悬挂一小球在竖直平面内摆动。在某次摆动过程中，小球依次经过A、B、C三点，A、C两点高度相同，B点为最低点，不计空气阻力，下列说法正确的是(　　)
A．小球在B点时动能最大
B．小球从B点运动到C点的过程中，
重力势能转化为动能
C．小球在A、C两点的速度大小不同
D．小球的机械能不守恒
图13
A
7．如图14所示，在运动员被跳板向上弹起的过程中，跳板的__________能转化为运动员的________能；在运动员离开跳板向上运动的过程中，运动员的________能转化为________能。
图14
弹性势
动
动
重力势
8(古代科技)图15所示是《天工开物》中记载的汲水装置——高转筒车。使用时下方转轮安装在河道中，流水驱动转轮转动，系在传动绳索上的竹筒将水从河里源源不断地输送到上方农田中。该过程中水的__________能转化为水的__________能。下方转轮应装设在水流较__________(选填“急”或“缓”)的位置。
图15
动
重力势
急
9．(2022广东)图16－甲中过山车从A点出发，先后经过B、C、D、E点，图乙是其在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。
图16
C
等于
变化
参考答案：
过基础
一、对外做功　焦耳(J)
二、1.运动　2.(1)大　(2)大
三、1.(1)重力　(2)①大　②高　2.(1)弹性形变　(2)大
四、1.重力　弹性　2.重力势　动　动　弹性势 3．不变　守恒　减小　4.重力势
课前小测
1．(1)动能　(2)重力势能　(3)动能和重力势能 (4)弹性势能　
2.减小　 增大　 3.重力势　动　 减小
4．动　重力势　守恒
过易错
例1　增大　增大　减小　减小　减小
举一反三　1.变大　变大
例2　B 举一反三　2.B
过实验
例题　(1)速度　质量　(2)B　(3)木块移动的距离　 转换
(4)质量　 速度　(5)甲、丙　 物体的速度相同时，其质量越大，动能越大　(6)大客车　(7)不能　木块在水平方向不受力，将一直做匀速直线运动，无法比较木块移动的距离
(8)错误　没有控制水平面的粗糙程度相同
过考点
1．D　2.B　3.重力势　动　重力势　小　大 4．钢球　速度　
5.高度　B　6.A 7．弹性势　动　动　重力势
8．动　重力势　急　9.C　等于　变化

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