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12.1 动能 势能 机械能
姓名：_________________ 日期：_____月______日 等第___________
【知识讲解】
一、动能
1、定义：物体由于运动而具有的能，叫做动能。物体的动能越大，它可以对其他物体做的功就越多。
2、探究动能的大小与哪些因素有关
（1）探究过程
①让质量相同的小车从斜面的不同高度滑下，使小车到达水平面时速度不同，探究动能与物体速度的关系；
②让质量不同的小车从斜面的同一高度滑下，使小车到达水平面时速度相同，探究动能与物体质量的关系；
③通过观察木块移动的距离来反映物体动能的大小。
（2）实验结论
①动能与速度有关，质量相同的物体，速度越大，动能越大。
②动能与质量有关，速度相同的物体，质量越大，动能越大。
典型例题：某小组进行“探究动能大小与质量是否有关”的活动。
（1）小明用两辆相同的小车，在其中一辆小车上放一个砝码，然后让它们从同一斜面的同一位置由静止释放，撞击置于水平面上的木块，如图（a）。
①将小车从同一位置处释放，目的是为了控制小车到达水平面的　 　相同。
②通过比较　 　来比较小车动能大小。根据实验得出结论：动能大小与质量大小有关。
（2）小红改变实验方案：让同一小车，从同一斜面的不同高度由静止释放，撞击水平面上的木块，如图（b）。发现：木块滑行的距离不一样远。根据这一现象，能做出以下哪个判断？　 　。
A．动能大小与质量无关，一定还与其他因素有关
B．动能大小除了与质量有关外，一定还与其他因素有关
C．不能判断物体动能大小是否与质量有关，动能大小一定与质量外的其他因素有关
二、势能
1、重力势能
（1）定义：物体由于受到重力并处在一定高度时所具有的能，叫做重力势能。
（2）重力势能的影响因素
物体的重力势能与物体的质量和所处高度有关。物体质量越大，位置越高，重力势能越大。
2、弹性势能
（1）定义：发生弹性形变的物体能对其他物体做功，它具有的能叫做弹性势能。
（2）弹性势能的影响因素
物体弹性势能与物体材料和弹性形变程度有关。弹性形变程度越大，弹性势能越大。
三、机械能
1、定义：在物理学中，将动能和势能统称为机械能。
一个物体可以同时具有动能和势能。如起重机正在起吊中的重物，正在跳水中的运动员等，大量事实说明，动能和势能是可以相互转化的。
2、动能和势能相互转化
四、机械能守恒
1、定义：在只有动能和势能相互转化的过程中，物体的机械能总量保持不变，或者说，机械能是守恒的。
2、机械能的利用：①水力发电；②风力发电。
【巩固练习】
（ ）、如图是“天宫一号”飞行器运行轨道的示意图；若“天宫一号”飞行器沿椭圆轨道绕地球运行的过程中机械能守恒，则它从远地点向近地点运行的过程中
A．重力势能增加、动能减小 B．重力势能减小、动能增加
C．重力势能增加、动能增加 D．重力势能不变、动能不变
（ ）、跳远运动的几个阶段如图所示，则运动员
A．助跑过程中机械能不变 B．起跳后升空的过程中，动能转化为重力势能
C．经过最高点时动能为零 D．经过最高点时重力势能最小
（ ）、把篮球抛向空中，忽略空气阻力，如图所示的哪一幅图像能正确反映球离手后至落回地面前，机械能E与篮球离地高度h的关系
（ ）、汽车匀速直线上坡的过程中，各物理量随时间变化关系正确的是
（ ）、现代衣业利用喷药无人机喷酒农药，安全又高效，如图所示，喷药无人机在农田上方沿水平方向匀速飞行，同时均匀喷酒农药。此过程中，喷药无人机的
A.动能减小、重力势能减小 B.动能减小、重力势能不变
C.动能不变、重力势能减小 D.动能不变、重力势能不变
（ ）、我们居住的城市高楼林立，如不小心发生高空坠物事件，则可能会给人的生命财产造成损害，更不可有意为之。日前，某小区的陈先生在早上下楼取车时发现车的后挡风玻璃被穿了一个孔，上面还插着一个可乐瓶，肇事的可乐瓶里大约还有1/5的可乐。对此，下列描述正确的是
A．可乐瓶从高空坠落，动能会转化为重力势能
B．可乐瓶对挡风玻璃没有做功
C．可乐瓶从高空坠落，重力势能会转化为动能
D．可乐瓶砸在挡风玻璃的瞬间，具有很大的重力势能
（ ）、如图所示，足球以初速度v沿着凹凸不平的草地从a运动到d，足球
A．在b、d两点动能相等 B．在a、d两点动能相等
C．从b到c的过程机械能减少 D．从c到d的过程重力势能减少
（ ）、有一种运动叫蹦极，如图所示是蹦极运动的简化示意图，弹性绳一端
固定在O点，另一端系住运动员，运动员从O点自由下落，A点处弹性绳自然伸直。
B点是运动员受到的重力与弹性绳对运动员拉力相等的点，C点是蹦极运动员到达
的最低点，运动员从O点到C点的运动过程中忽略空气阻力，则
A．从O至C运动员速度一直减小
B．从O点至A点运动员机械能不守恒,从A点至C点机械能守恒
C．从O至A过程中运动员速度增大，从A至C过程中运动员速度减小
D．从O至B过程中运动员速度增大，从B至C过程中运动员速度减小
（ ）9、质量为m的小环穿在固定的光滑曲杆上，从某点A静止释放后沿曲杆运动，如图所示.不计空气阻力，下列说法正确的是
A.只要A点高于D点，小环就能到达D点 B.若小环能到达D点，离开D点后将竖直向下运动
C.小环从A点到D点，重力势能一直减小，机械能不变
D.小环从A点到B点，动能一直增加，机械能不变
10、如图所示是皮球落地后弹起过程中每隔相等时间曝光一次所拍摄的照片．由图可知，下落过程中，皮球的速度＿＿＿＿，离开地面上升的过程中，皮球重力势能＿＿＿＿，动能＿＿＿＿．皮球运动过程中的机械能＿＿＿＿．（均选填“增大”、“减小”或“不变”．）
11、如图所示，捻动滚摆的轴使它升高后释放，可以观察到滚摆沿着悬线向下运动，此过程中，它的＿＿＿＿＿能减小，＿＿＿＿＿能增加。滚摆到最低点后又上升，每次上升的高度逐渐减小，这说明滚摆具有的机械能＿＿＿＿（填“减小”、“增大”或“不变”）．
12、如图所示，弹簧的左端固定，右端连接一个小球，把它们 套在光滑的水平杆上，a是压缩弹簧后小球静止释放的位置，b是弹簧原长时小球的位置，c是小球到达最右端的位置。则小球从a运动到c的过程中，在_____（选填“a” “ b”或“c”）位置机械能最大；从b到c的过程中，小球的动能转化为弹簧的__________。
13、李明等几位同学准备探究“弹簧弹性势能的大小与什么因素有关”。同学们猜想：弹簧弹性势能可能与弹簧长度变化量和弹簧粗细有关。他们设计的实验装置如图，弹簧左端固定在墙上，放在水平面上，水平面A点左侧光滑，右侧粗糙。物体P压缩弹簧到B点后从静止释放，运动到C点弹簧恢复到原长与物体脱离，物体运动到D点停止。请补充完成他们的探究过程：
（1）对同一根弹簧，物体P压缩弹簧至B点，从静止释放，运动到D点。测量＿＿＿之间的距离和＿＿＿之间的距离，并改变＿＿＿之间的距离，测多组数据，分析数据得到：弹簧长度变化量越大，弹性势能越大。
（2）对原长相同、只有粗细不同的两根弹簧，物体P分别压缩弹簧至同一位置B点，从静止释放，运动到D点。分别测量＿＿＿之间的距离。改变压缩量，重复试验，分析数据得到：弹性势能与弹簧粗细有关。
14、小明在“探究物体的动能大小跟哪些因素有关”的实验中，选用质量不同两个钢球m和M（M的质量大于m），分别不从同的高度h和H（H＞h）静止开始放下，观察木块B被撞击后移动的距离。实验过程如图所示。
（1）小明通过观察木块B移动的距离长短，来判断小球动能的大小，他利用的研究方法是　 　（选填“控制变量法”或“转换法”）；若水平面绝对光滑，本实验将　 　（选填“能”或“不能”）达到探究目的。
（2）由甲、乙图可得实验结论：物体的动能大小与　 　有关。
（3）小明根据甲、丙两图得出论：物体的动能大小与质量有关，她的看法是否正确？
　 　（选填“正确”或“错误”），理由是：　 　。12.1 动能 势能 机械能
姓名：_________________ 日期：_____月______日 等第___________
【知识讲解】
一、动能
1、定义：物体由于运动而具有的能，叫做动能。物体的动能越大，它可以对其他物体做的功就越多。
2、探究动能的大小与哪些因素有关
（1）探究过程
①让质量相同的小车从斜面的不同高度滑下，使小车到达水平面时速度不同，探究动能与物体速度的关系；
②让质量不同的小车从斜面的同一高度滑下，使小车到达水平面时速度相同，探究动能与物体质量的关系；
③通过观察木块移动的距离来反映物体动能的大小。
（2）实验结论
①动能与速度有关，质量相同的物体，速度越大，动能越大。
②动能与质量有关，速度相同的物体，质量越大，动能越大。
典型例题：某小组进行“探究动能大小与质量是否有关”的活动。
（1）小明用两辆相同的小车，在其中一辆小车上放一个砝码，然后让它们从同一斜面的同一位置由静止释放，撞击置于水平面上的木块，如图（a）。
①将小车从同一位置处释放，目的是为了控制小车到达水平面的　 　相同。
②通过比较　 　来比较小车动能大小。根据实验得出结论：动能大小与质量大小有关。
（2）小红改变实验方案：让同一小车，从同一斜面的不同高度由静止释放，撞击水平面上的木块，如图（b）。发现：木块滑行的距离不一样远。根据这一现象，能做出以下哪个判断？　 　。
A．动能大小与质量无关，一定还与其他因素有关
B．动能大小除了与质量有关外，一定还与其他因素有关
C．不能判断物体动能大小是否与质量有关，动能大小一定与质量外的其他因素有关
【分析】（1）要探究动能大小与质量的关系，需控制速度相同。则让质量不同的小车从同一高度滚下；通过对木块推出距离的多少可看出小球动能的大小；
（2）同一小车保证了质量相同，从斜面的不同高度滑下，到达水平面时的速度不同，木块被撞后移动的距离越远，推力做功越多，就可以说明木块的动能越大，从而得出质量相同时，速度越大的物体动能越大。动能的大小与物体的质量和速度有关。
【解答】解：（1）要探究动能大小与质量的关系，需控制速度相同，为了使小车在水平面运动时的起始速度相等，需将质量不同的小车从斜面上的同一高度处由静止滑下；通过木块被推出距离的多少可看出小车动能的大小；
（2）同一小车，从同一斜面的不同高度由静止释放，那么小车到达水平面时的速度就不同，小车推动木块做功，运动距离越远，做功越多，动能越大，小车质量一定，不能判断物体动能大小是否与质量有关，动能大小一定与质量外的其他因素有关；故选C。
【答案】（1）速度；木块被推出的远近；（2）C。
【点评】掌握影响动能大小的影响因素，利用控制变量法和转换法，探究动能大小跟各因素之间的关系。
二、势能
1、重力势能
（1）定义：物体由于受到重力并处在一定高度时所具有的能，叫做重力势能。
（2）重力势能的影响因素
物体的重力势能与物体的质量和所处高度有关。物体质量越大，位置越高，重力势能越大。
2、弹性势能
（1）定义：发生弹性形变的物体能对其他物体做功，它具有的能叫做弹性势能。
（2）弹性势能的影响因素
物体弹性势能与物体材料和弹性形变程度有关。弹性形变程度越大，弹性势能越大。
三、机械能
1、定义：在物理学中，将动能和势能统称为机械能。
一个物体可以同时具有动能和势能。如起重机正在起吊中的重物，正在跳水中的运动员等，大量事实说明，动能和势能是可以相互转化的。
2、动能和势能相互转化
四、机械能守恒
1、定义：在只有动能和势能相互转化的过程中，物体的机械能总量保持不变，或者说，机械能是守恒的。
2、机械能的利用：①水力发电；②风力发电。
【巩固练习】
（ ）、如图是“天宫一号”飞行器运行轨道的示意图；若“天宫一号”飞行器沿椭圆轨道绕地球运行的过程中机械能守恒，则它从远地点向近地点运行的过程中
A．重力势能增加、动能减小 B．重力势能减小、动能增加
C．重力势能增加、动能增加 D．重力势能不变、动能不变
（ ）、跳远运动的几个阶段如图所示，则运动员
A．助跑过程中机械能不变 B．起跳后升空的过程中，动能转化为重力势能
C．经过最高点时动能为零 D．经过最高点时重力势能最小
（ ）、把篮球抛向空中，忽略空气阻力，如图所示的哪一幅图像能正确反映球离手后至落回地面前，机械能E与篮球离地高度h的关系
（ ）、汽车匀速直线上坡的过程中，各物理量随时间变化关系正确的是
（ ）、现代衣业利用喷药无人机喷酒农药，安全又高效，如图所示，喷药无人机在农田上方沿水平方向匀速飞行，同时均匀喷酒农药。此过程中，喷药无人机的
A.动能减小、重力势能减小 B.动能减小、重力势能不变
C.动能不变、重力势能减小 D.动能不变、重力势能不变
（ ）、我们居住的城市高楼林立，如不小心发生高空坠物事件，则可能会给人的生命财产造成损害，更不可有意为之。日前，某小区的陈先生在早上下楼取车时发现车的后挡风玻璃被穿了一个孔，上面还插着一个可乐瓶，肇事的可乐瓶里大约还有1/5的可乐。对此，下列描述正确的是
A．可乐瓶从高空坠落，动能会转化为重力势能
B．可乐瓶对挡风玻璃没有做功
C．可乐瓶从高空坠落，重力势能会转化为动能
D．可乐瓶砸在挡风玻璃的瞬间，具有很大的重力势能
（ ）、如图所示，足球以初速度v沿着凹凸不平的草地从a运动到d，足球
A．在b、d两点动能相等 B．在a、d两点动能相等
C．从b到c的过程机械能减少 D．从c到d的过程重力势能减少
（ ）、有一种运动叫蹦极，如图所示是蹦极运动的简化示意图，弹性绳一端
固定在O点，另一端系住运动员，运动员从O点自由下落，A点处弹性绳自然伸直。
B点是运动员受到的重力与弹性绳对运动员拉力相等的点，C点是蹦极运动员到达
的最低点，运动员从O点到C点的运动过程中忽略空气阻力，则
A．从O至C运动员速度一直减小
B．从O点至A点运动员机械能不守恒,从A点至C点机械能守恒
C．从O至A过程中运动员速度增大，从A至C过程中运动员速度减小
D．从O至B过程中运动员速度增大，从B至C过程中运动员速度减小
（ ）9、质量为m的小环穿在固定的光滑曲杆上，从某点A静止释放后沿曲杆运动，如图所示.不计空气阻力，下列说法正确的是
A.只要A点高于D点，小环就能到达D点 B.若小环能到达D点，离开D点后将竖直向下运动
C.小环从A点到D点，重力势能一直减小，机械能不变
D.小环从A点到B点，动能一直增加，机械能不变
10、如图所示是皮球落地后弹起过程中每隔相等时间曝光一次所拍摄的照片．由图可知，下落过程中，皮球的速度＿＿＿＿，离开地面上升的过程中，皮球重力势能＿＿＿＿，动能＿＿＿＿．皮球运动过程中的机械能＿＿＿＿．（均选填“增大”、“减小”或“不变”．）
11、如图所示，捻动滚摆的轴使它升高后释放，可以观察到滚摆沿着悬线向下运动，此过程中，它的＿＿＿＿＿能减小，＿＿＿＿＿能增加。滚摆到最低点后又上升，每次上升的高度逐渐减小，这说明滚摆具有的机械能＿＿＿＿（填“减小”、“增大”或“不变”）．
12、如图所示，弹簧的左端固定，右端连接一个小球，把它们 套在光滑的水平杆上，a是压缩弹簧后小球静止释放的位置，b是弹簧原长时小球的位置，c是小球到达最右端的位置。则小球从a运动到c的过程中，在_____（选填“a” “ b”或“c”）位置机械能最大；从b到c的过程中，小球的动能转化为弹簧的__________。
13、李明等几位同学准备探究“弹簧弹性势能的大小与什么因素有关”。同学们猜想：弹簧弹性势能可能与弹簧长度变化量和弹簧粗细有关。他们设计的实验装置如图，弹簧左端固定在墙上，放在水平面上，水平面A点左侧光滑，右侧粗糙。物体P压缩弹簧到B点后从静止释放，运动到C点弹簧恢复到原长与物体脱离，物体运动到D点停止。请补充完成他们的探究过程：
（1）对同一根弹簧，物体P压缩弹簧至B点，从静止释放，运动到D点。测量＿＿＿之间的距离和＿＿＿之间的距离，并改变＿＿＿之间的距离，测多组数据，分析数据得到：弹簧长度变化量越大，弹性势能越大。
（2）对原长相同、只有粗细不同的两根弹簧，物体P分别压缩弹簧至同一位置B点，从静止释放，运动到D点。分别测量＿＿＿之间的距离。改变压缩量，重复试验，分析数据得到：弹性势能与弹簧粗细有关。
14、小明在“探究物体的动能大小跟哪些因素有关”的实验中，选用质量不同两个钢球m和M（M的质量大于m），分别不从同的高度h和H（H＞h）静止开始放下，观察木块B被撞击后移动的距离。实验过程如图所示。
（1）小明通过观察木块B移动的距离长短，来判断小球动能的大小，他利用的研究方法是　 　（选填“控制变量法”或“转换法”）；若水平面绝对光滑，本实验将　 　（选填“能”或“不能”）达到探究目的。
（2）由甲、乙图可得实验结论：物体的动能大小与　 　有关。
（3）小明根据甲、丙两图得出论：物体的动能大小与质量有关，她的看法是否正确？
　 　（选填“正确”或“错误”），理由是：　 　。
参考答案：
1、B；2、B；3、D；4、D；5、A；6、C；7、C；8、D；9、D；
10、增大；增大；减小；减小；11、重力势；动；减小；
12、b；弹性势能；13、（1）BC；AD；BC；（2）AD；
14、转换法；不能；速度；错误；没有控制速度相同；

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