资源简介

机械能及其转化
【学习目标】
1．理解机械能的概念。
2．知道动能和势能之间的转化。
3．能解释一些能之间转化的物理现象。
【学习重点】
动能与势能的相互转化。
【学习难点】
动能与势能的相互转化的规律的理解。
【学习过程】
一、自主学习
阅读教材完成下列问题：
1．一切__________的物体都具有__________，_____________的大小与物体的__________和_________有关。
2．物体由于__________，而具有的能量叫做重力势能，其大小与物体的__________和___________有关。
3．动能和势能统称为______________能。
4．当_______________时，物体的机械能总量保持不变，称为机械能守恒。
二、合作探究（交流）
（一）机械能及其转化
学点1．动能和重力势能的转化
分析滚摆动能和势能的转化。
滚摆上升时，高度__________，重力势能____________；速度__________，动能__________；减小的__________能转化为增大的__________能。滚摆下降时，高度_____________，重力势能__________；速度_______，动能___________；减小的_________能转化为增大的______能。
实验表明：_________能和______________能之间可以相互转化。
练习1．荡秋千时，秋千从最低点荡到最高点时，高度__________，速度___________；所以人的重力势能__________，动能________。增大的重力势能来自__________，说明__________能可以转化为__________能。
练习2．荡秋千时，秋千从最高点荡到最低点时，高度__________，速度___________；所以人的重力势能___________，动能_____________。增大的_________能来自_________重力势能，说明_______能可以转化为__________能。
学点2．动能和弹性势能的转化
分析下列事例中能量的转化：
1．上紧发条的小车能自行运动，发条在逐渐松弛，它的弹性势能在_______，小车由静止变为运动，动能___________。小车增加的动能来自发条减小的_________。表明__________能可以转化为_______能。
2．如图所示，一小球快速滚动，压缩弹簧后最后静止。小球的动能_________了，弹簧的弹性势能______了，增加的弹性势能来自__________。
以上两例表明，___________能和________能之间可以相互转化。
练习3．用手搬动弹簧玻璃门时，_________能转化为门的_______能；松手后，门自动关上，门的__________能又转化为_______能。
学点3．机械能守恒
1．观察书中“想想做做”，思考：摆动的铁锁会再次碰到鼻子吗？铁锁的机械能发生了什么变化？是什么原因造成了这种变化？
2．在上面的实验中，满足上面条件铁锁可再次碰到鼻子？
3．当只有动能和势能相互转化时，机械能的总量保持不变，即机械能守恒。
4．阅读科学世界《人造卫星的机械能转化》，了解卫星在绕地球运动时能量的变化。
练习4．怎样向地板抛乒乓球，才能使它弹到高于原来抛球的位置？根据机械能守恒的观点说明这种抛法的理由。
（二）水能和风能的利用
学点4．水能的利用
人类利用水能的历史很久，我国是世界上利用水能最早的国家之一。早在1900多年前，就制造了木制的水轮，让流水冲击水轮转动，用来汲水、磨粉、碾谷，我国明代的科学家宋应星，在他的著作《天工开物》中，曾详细地记载了古代人民对水能的利用。我国水能利用取得了很大成绩。我国水利资源占世界首位。水能蕴藏大约有6.8亿千瓦，可开发利用的有3.8亿千瓦。
学点5．风能的利用
风能够驱动帆船航行，早在2000多年前，我国就出现了帆船。明代航海家郑和率庞大的船队远航非洲，所用的也是帆船。在陆地上，通常是利用风来推动风车做功，我国在1700年前就发明了风车。现在对风能的利用，主要是风力发电。单个风力发电机的功率都不太大，在风力资源丰富的地区；可安装几十台到几百台的风力发电机组来供电。
三、效果检测
一、单选题
1．关于下列四幅图中的情景，说法错误的是（　　）

A．图甲中，发声的音叉将乒乓球弹开，说明发声的物体在振动
B．图乙中，近视眼成像在视网膜前，用凹透镜矫正
C．图丙中，手影是由于光的直线传播而形成的正立的实像
D．图丁中，卫星从远地点向近地点运动过程中（不受任何阻力），动能增大，势能减小
2．在抗击新冠肺炎疫情中，人民解放军的秘密武器“运-20”重型运输机参加了驰援武汉的任务.如图，当运输机匀速下降到机场的过程中，机械能的变化为（　　）
A．动能增大，势能减小，机械能不变
B．动能减小，势能减小，机械能不变
C．动能减小，势能减小，机械能减小
D．动能不变，势能减小，机械能减小
3．如图甲，小球从高处自由下落到弹簧上、图乙为从小球刚接触至弹簧（a）到将弹簧压缩到最短（c）的过程中，小球的速度v和弹簧被压缩的长度之间的关系曲线，其中b为曲线最高点。不计空气阻力，弹簧在整个过程中始终发生弹性形变。下列说法正确的是（　　）
A．从a处到c处，小球受到的弹力先增大后减小
B．小球在b点时重力和受到的弹力大小相等
C．小球在c处受平衡力作用
D．因为不计空气阻力，所以小球的机械能保持不变
4．把一个铁锁用绳子悬挂起来，将铁锁拉到自己鼻子附近，稳定后松手，铁锁从a点经最低点b运动至c点，下列分析正确的是（　　）
A．经过b点时，铁锁动能最大
B．从a到b的过程中，铁锁动能转化为重力势能
C．从b到c的过程中，铁锁动能增大
D．从a到c的过程中，铁锁机械能守恒
5．将重为2N的物体A挂于弹簧测力计下，测力计与物体A共同处于静止或匀速直线运动状态，已知匀速运动的速度v1>v2>v3。关于测力计和物体A的描述：①弹簧测力计的示数等于2N；②测力计对物体A的拉力做功的功率最大；③物体A的重力势能增加。如图所示的四种情景中，同时符合以上三条描述的是（　　）
A． 静止
B． 竖直向上匀速运动
C． 竖直向上匀速运动
D． 水平向右匀速运动
6．下列各过程中属于动能转化为势能的是（ ）
A．竖直上抛的篮球在上升过程中 B．物体从空中下落
C．爆竹引燃爆炸 D．钟表里的发条带动齿轮转动
二、填空题
7．2011年11月3日凌晨，我国自主设计的“神舟八号”飞船与“天宫一号”成功实现安全对接，携手遨游太空．如图所示，对接后，神舟八号”相对于“天宫一号”是 的（选填“运动”或“静止”），此时它们都 （选填“受平衡力”、“不受力”或“受非平衡力”）的作用．它们围绕地球做椭圆形轨道运动时动能较大的点是 （选填“近地点”或“远地点”）．
8．如图所示，是小丽同学寒假期间在滑雪场滑雪的情景。雪圈从雪道上加速下滑时感觉到风速很大却呼吸困难，请分别从能量转化和流速与压强关系解释加速下滑和呼吸困难的原因。
9．如图是某轻轨车站的设计方案，与站台连接的轨道有一个小的坡度。从能量利用的角度看，这种设计的优点是：机车进站时的部分 能转化为重力势能，减少因刹车损耗的机械能；机车出站时储存的重力势能又转化为 能， (选填“能”或“不能”)起到节能的作用。
10．如图是上海“明珠线”某轻轨车站的设计方案图，与站台连接的轨道有一定坡度从节能的角度分析，这样的设计可以让列车无动力滑行进站时将 能转化为 能储存起来，此过程中机械能总量 。同时他看见工人在站台上沿轨道线划设安全线，是防止由于气体流速越大压强越 而造成安全事故的发生。

参考答案：
1．C
【详解】A．当小球接触到发声音叉时被弹开，说明发声的音叉在振动，说明发声的物体在振动，故A正确，不符合题意；
B．近视眼成像时，像成在了视网膜的前方，应佩戴发散透镜（凹透镜），使光线推迟会聚，故B正确，不符合题意；
C．手影是由于光的直线传播而形成的，影子不是像，故C错误，符合题意；
D．卫星从远地点向近地点运动过程中（不受任何阻力），机械能守恒，质量不变，速度变大，动能增大，高度变小，重力势能减小，故D正确，不符合题意。
故选C。
2．D
【详解】A．运输机匀速下降到机场的过程中，匀速下降，动能不变，高度下降，故势能减小，故机械能减小，A选项不符合题意；
B．由A选项可知，机械能减小，不是不变，故B选项不符合题意；
C．由A选项可知，由于匀速，动能不变，故C选项不符合题意；
D．由A选项可知，动能不变，势能减小，机械能减小，故D选项符合题意。
故选D。
3．B
【详解】A．从a处到c处，弹簧的弹性形变程度一直变大，故弹力一直变大，故A错误；
B．小球在b点以前，重力大于弹力，合力方向向下，故加速，随着弹簧弹性形变程度变大，弹力变大，当弹力等于重力时，速度最大；当弹力大于重力时，合力的方向向上，与速度方向相反，小球做减速运动，慢慢减到零，故B正确；
C．小球在c处时，弹簧对它的弹力大于它受到的重力，受力不平衡，故C错误；
D．在此过程中，小球的机械能转化为弹簧的弹性势能，小球的机械能减小，故D错误。
故选B。
4．A
【详解】A．在a点时，铁锁的高度最大，重力势能最大。铁锁从a点运动到最低点b时，铁锁的重力势能最小，故经过b点时，铁锁动能最大，故A正确；
B．从a到b的过程中，重力势能变小，动能变大，故铁锁重力势能转化为动能，故B错误；
C．从b到c的过程中，铁锁的高度变大，铁锁重力势能增大，到c点时速度为0，动能为0，从b到c的过程中，铁锁动能减小，故C错误；
D．从a到c的过程中，铁锁要受到空气阻力的作用，故一部分机械能转化为内能，故铁锁机械能不守恒，故D错误。
故选A。
5．B
【详解】①由题意可知，物体每次都是处于静止或匀速直线运动状态，即平衡状态，因此物体受到的是平衡力，则拉力与重力平衡，即弹簧测力计的示数都等于2N；②首先做功必须包括力和力方向移动的距离两个要素，A选项中有力无距离，所以不做功；D选项中力与运动方向垂直，所以也不做功，因此做功的只有BC；在BC中，v1>v2，由功率公式P=Fv可知，B选项中做功的功率最大；③选项AD中，物体的高度不变，所以重力势能不变；BC选项中物体的高度增大，所以物体的重力势能增加；综上所述，同时符合以上三条描述的只有B，故B符合题意，ACD不符合题意。
故选B。
6．A
【详解】A．竖直上抛的篮球在上升过程中，速度越来越小，动能越来越小，重力势能越来越大，动能转化为重力势能，故A符合题意；
B．物体下降的过程中，速度变快，动能变大；高度降低，重力势能减小；重力势能转化为动能，故B不符合题意；
C．爆竹引燃爆炸，炸药的化学能，转化为爆竹的动能和重力势能，故C不符合题意；
D．拧紧的钟表发条带动指针走动是弹性势能转化为动能；故D不符合题意。
故选A。
7． 静止 受非平衡力 近地点
【详解】一个物体相对于另一个物体位置的改变，叫机械运动．
对接后，神舟八号”相对于“天宫一号”没有相对位置的变化，所以是静止的；
它们在太空中围绕地球运动，所以运动方向是一直在变化的，不是平衡状态，所以受到非平衡力的作用；
它们围绕地球做椭圆形轨道运动时，质量是不变的，在远地点，位置最高，所以重力势能最大，向近地点运动过程中，高度降低，重力势能减小，速度增大，动能增大，故在近地点的动能最大．
点睛：考查了运动和静止的相对性及机械能的判断，理解近地点和远点是关键，即离地球最近和最远的两个点；影响动能和重力势能的因素，当质量不变时，速度增大，动能增大；高度增加，重力势能增大，高度降低，重力势能减小．
8．见解析
【详解】小丽下滑的过程中，质量不变，高度降低，重力势能减小，速度增大，动能变大，所以是重力势能转化为动能；同时由于雪圈与雪道之间存在摩擦，一部分机械能转化为内能。
小丽高速下滑过程中，空气相对于人的流速大，压强小，小于人体内的气压，所以不容易向内吸气，会感觉呼吸比平时困难。
9． 动 动 能
【详解】[1]进站和出站的轨道都与站台构成一个缓坡，从能量利用的角度看，这种设计的优点是：在进站时，列车的高度升高了，把列车的动能转化成了列车的重力势能，减少因刹车损耗的机械能；
[2][3]车出站时，从高处往低处把储存的重力势能又转化为动能，能起到节能作用。
10． 动 重力势 减小 小
【详解】[1][2][3]由图和题意可知，列车进站时爬坡，速度减小，则动能减少，高度增大，则重力势能增大，通过爬坡将动能转化为重力势能储存起来；列车进站时，克服摩擦做功，一部分机械能转化为内能，机械能会减少。
[4]流体中流速越快的地方压强越小。当列车进入车站时，由于列车快速行驶，使人和列车之间的空气流速加快，人和列车之间空气压强减小，人外侧空气流速不变，压强不变，并且人外侧压强大于人和列车之间的压强，人容易被这个压强差推向列车，发生交通事故。

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