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第十一章 机械功与机械能
第三课时 机械能
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。
2. 举例说明机械能和其他形式能量的相互转化。
课程标准
考点梳理
1. 能量： 一个物体能够对其他物体__________，我们就说它具有_________________。能量的单位与功的单位相同，也是_________。物体能够______________越多，它具有的能量就越多。
注意：一个物体能够对外做功是说物体具有做功的能力，不一定要做功。
做功
动能和势能
能量（或能）
焦耳
做的功
2. 动能：
（1）定义：物体由于__________而具有的能叫做动能，一切__________的物体都具有动能。
（2）影响因素：质量相同的物体，__________________越大，它的动能越大；运动速度相同的物体，__________越大，它的动能越大。
3. 势能：包含__________势能和__________势能两种。
运动
运动
运动的速度
质量
重力
弹性
（1）重力势能：
①定义：物体由于______________而具有的能叫做重力势能。
②影响因素：物体的__________越大，__________越高，它具有的重力势能越大。
（2）弹性势能：
①定义：物体由于发生______________而具有的能叫做弹性势能。
②影响因素：物体的______________越大，它具有的弹性势能越大。
被举高
质量
位置
弹性形变
弹性形变
1. 机械能：__________和__________统称为机械能。
2. 机械能的转化：动能与势能可以相互转化，机械能与其他形式的能也可以相互转化。由于有摩擦等阻力，在动能与势能的相互转化中，机械能会__________。若不考虑摩擦等阻力，则机械能的总量__________，或者说，机械能是__________的。
动能
机械能的转化
势能
减小
不变
守恒
课本简练
1. (九上P14图11-19改编)小亮用力将弓拉开的这个过程中（ ）
A. 放在张紧了的弓上的箭具有弹性势能
B. 弓拉得越弯，人的弹性势能越大
C. 弓拉得越弯，弓的弹性势能越大
D. 弓拉得越弯，弓上的箭的弹性势能越大
C
2. (九上P16想一想改编)摩托车、小轿车和公共汽车以相同速度在平直公路上匀速行驶，其中动能最大的是_______________。
公共汽车
3. （九上P20图11-30改编）图1-11-23为某段道路的标志牌，请用所学知识解释：
(1)对机动车限定最高行驶速度的原因：_______________________
______________________________________________________________。
(2)对不同车型限定不一样的最高行驶速度的原因：____________
_______________________________________________________________________________________________。
机动车的质量一定时，速度越大，动能越大，制动距离越远，所以要限速
机动车的速度相同时，质量越大，动能越大，制动距离越远，当制动距离相同时，不同车型限速就不同
4. （九上P17图11-26改编）图１－１１－24是“探究影响重力势能大小的因素”的实验过程。 （容器中装有沙子，物体A和B为实心铁块，A的质量比B的质量小）
（1）本实验是通过观察_____________________________来判断物体重力势能大小的。
铁钉陷入沙子中的深度
（2）由__________、__________两图可探究重力势能的大小与质量的关系，结论是当__________一定时，质量越大，重力势能越__________。
（3）由甲、丙两图________（填“能”或“不能”）探究重力势能的大小与高度的关系，理由是____________________________。
乙
丙
高度
大
不能
没有控制两物体的质量相同
5. （九上P18图11-27改编）如图1-11-25所示，把一个金属小球用细线悬挂起来，将小球拉到A点，然后放开。小球在从A点运动至B点的过程中，__________能转化为__________能，从B点运动至C点的过程中，__________能转化为__________能。
重力势
动
动
重力势
6. （九上P19图11-29改编）如图1-11-26所示，从能量转化的角度来说，当列车出站时从高度较高的地方下行，它的______________________________，不用消耗过多的电能或化学能等能量。
重力势能转化为动能
易错精讲
【例1】图1－11－272022年5月5日10时38分，长征二号丁运载火箭在太原卫星发射中心点火升空，将8颗卫星送入预定轨道。如图1-11-27所示，随火箭加速升空的卫星（ ）
A. 动能不变，重力势能增加
B. 动能增加，机械能不变
C. 动能增加，机械能增加
D. 动能不变，机械能增加
易错点1
机械能的大小变化
C
思路点拨：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”。
【变式1】图1-11-28如图1-11-28所示，空中加油机正在以大小不变的速度给匀速水平飞行的战斗机加油，在加油过程中，战斗机的动能__________,重力势能__________，机械能__________。加油机的动能__________，重力势能__________。（均填“增大”“减小”或“不变”）
增大
增大
增大
减小
减小
【例2】（2024安顺二模）如图1-11-29甲所示，小球从A点抛出时具有200 J机械能，其中动能100 J，小球经过B、C两点落到地面上D点，已知B为小球运动的最高点，A、C处于同一高度，不计空气阻力。请在图1-11-29乙的坐标图中画出小球从A点抛出经过B、C两点，最终落到D点瞬间小球动能大小随时间变化的大致图像。
易错点2
机械能的图像问题
如答图1-11-2所示。
【变式2】如图1-11-30甲所示，小球沿光滑的圆弧轨道AB滑下，滑上粗糙水平轨道，最终停在C点。请在图1-11-30乙中画出小球从A点运动到C点的过程中的“机械能—路程”的大致图像
如答图1-11-3所示。
实验 探究动能的大小与哪些因素有关(10年2考：2016年、2018年)
重点实验
实验名称 探究动能的大小与哪些因素有关
实验器材 刻度尺、木块、质量不同的小球、带斜面的木板
考点归纳 （1）转换法的应用：通过比较木块被小球推动的距离来比较小球动能大小
（2）控制变量法的应用：①控制质量相同：让同一小球从斜面不同位置由静止滑下；②控制速度相同：让质量不同的小球从斜面相同位置由静止滑下
考点归纳 （3）小球到达水平木板时的速度大小与小球的初始高度有关，与小球的质量无关
（4）斜面的作用：使小球获得动能，木块最终停下来的原因是木块受到摩擦力的作用；实验时，若木块
被推出水平木板，应采取的措施是更换更长
的水平木板或降低小球在斜面上释放的高度，
重新实验
（5）若水平木板绝对光滑，木块将一直做匀速直线运动，本实验将不能达到探究目的
实验结论 ①质量一定时，物体的速度越大，其动能越大；②速度一定时，物体的质量越大，其动能越大
【例】某同学在探究“物体动能大小与物体质量大小的关系”实验中，所用的实验装置如图1-11-31甲所示。A为小球，B为木块。
【实验方法】
(1)这个实验中，利用木块被碰撞后移动的__________来比较小球的动能大小。下列实例中与此实验方法相同的有__________(填编号)。
①认识电流大小时，用水流进行类比
②用红墨水在水中的扩散现象来认识分子是运动的
③用酚酞试液滴入溶液变红色来判断溶液呈碱性
距离
②③
【实验操作】
(2)让小球从同一高度滑下的目的是____________________________
_____________________________________________________________。
让小球到达水平面时具有相同的速度
【实验数据】
(3)前两次的实验数据如下表所示。在第3次实验中，木块移动的距离如图1－11－31乙所示，a点为木块左侧面的初位置，b点为木块左侧面的末位置。根据表格和图乙中的信息，将表格中的空白处填写完整。(小球的动能Ek处填“大”“中”或“小”)
实验次序 小球的质量m 小球下落的高度h 小球到达底端的速度v 木块移动的距离s/cm 小球的动能Ek
1 大 h0 υ0 60.8 ____
2 中 h0 υ0 48.2 ____
3 小 h0 υ0 ______ ____
大
中
24.5
小
【实验结论】
(4)该实验的探究结论是_______________________________________。
【实验拓展】
(5)如果第1次实验中，木块运动到了长木板的末端之外。在不更换实验器材的条件下，解决的办法是__________________________。
物体速度相同时，质量越大，动能越大
降低小球滑下时的高度
考点1 动能和势能［10年7考：2015年(综合)、2016年(综合)、2017年(填空)、2018年(实验)、2019年(填空)、2022年(填空)、2024年(填空)考查］
考点精练
1. 图1-11-32是雨滴在空中下落过程中速度与时间的关系图。雨滴在t1、t2和t3三个时刻中具有的动能分别是E1、E2和E3，不考虑下落过程中雨滴的质量变化，则动能的大小关系是（ ）
A. E1＜E2＝E3
B. E1＞E2＞E3
C. E1＜E2＜E3
D. E1＝E2＜E3
A
2. 【物理学与工程实践】如图1-11-33所示，是天工开物中的“筒车”汲水装置。水流冲击水车转动，水流的动能转化为水车轮子的__________能；水车转动又提高了少部分水的高度，其实质是水流通过“筒车”这个机械装置，
把自己整体的动能转化为一部分水的__________能，
达到了汲水浇田的目的。
动
重力势
3. （2019广东）如图1-11-34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__________。（均填“变大”“变小”或“不变”）
变大
变大
变小
4. （2018广东节选）在“探究阻力对物体运动的影响”的实验中，如图1-11-35所示。让同一小车从斜面的不同高度由静止开始下滑，则还可以探究小车的__________（填序号）的关系。
①重力势能与质量 ②重力势能与高度 ③动能与质量 ④动能与速度
②④
5. 一辆在水平路面上匀速行驶的洒水车正在进行洒水作业。该洒水车在洒水的过程中，速度__________，质量__________，动能__________，势能__________。(均填“增大”“减小”或“不变”)
不变
减小
减小
减小
考点2 机械能的转化［10年5考：2015年(填空)、2017年(填空)、2019年(填空)、2021年(填空)、2022年(填空)考查］
6. 如图1-11-36所示，当滚摆向下运动时，不考虑空气阻力和摩擦损失，则关于滚摆，下列说法正确的是（ ）
A. 机械能不守恒
B. 速度变小
C. 重力势能变大
D. 动能变大
D
7. （2022广东）图1-11-37甲中过山车从A点出发，先后经过B、C、D、E点。图1-11-37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__________（填“变化”或“不变”）的。
C
等于
变化
8. （2015广东)从桌面掉到地上的乒乓球会自动弹起，球在上升过程中__________能转化为__________能，（前两空均填“动”“重力势”或“弹性势”）由于球与空气有摩擦，上升过程中球的机械能__________（填“增大”“减小”或“不变”）。
动
重力势
减小
9. 【初升高衔接】（2024广州改编）如图1-11-38所示，某同学将篮球掷向地面，经过甲位置后碰到地面，接着向上反弹经过乙位置，忽略空气的作用力。
（1）请在图中乙位置画出篮球的受力示意图。
如答图1-11-4所示。
（2）篮球经过甲、乙两位置时的机械能和重力势能如上表所示，则篮球与地面碰撞过程中损失的机械能为 __________J，在乙位置时的动能为__________J。
1
位置 机械能/J 重力势能/J
甲 13 6
乙 12 10
2
10. （创新题）滑板是深受青少年喜欢的一项体育运动。图1-11-39是U形滑台和运动员姿势的简化示意图。运动员在滑台A处由静止自由下滑，不计滑台摩擦和空气阻力，仅依靠滑行过程中运动员姿势的自然（不用力）变化，最有可能滑到滑台C处的是（ ）
B
考点3 综合真题
11. 【科技改善生活】（2024广东节选）广东生产的无人驾驶电动垂直起降航空器首飞成功，彰显了我国科技在城市空中交通领域的领先地位。航空器可用于高空摄影、旅游观光等，如图1-11-40所示，航空器通过旋转旋翼对空气施加向下的力，从而获得升力，这说明了力的作用是__________的。航空器升空过程中，重力势能__________（填“增大”
“减小”或“不变”）。航空器靠
__________（填“超声波”或“电磁波”）
与控制中心联系。
相互
增大
电磁波
12. （2021广东）图1-11-41为火箭发射的场景，火箭的燃料使用了液态氢，主要是因为它的__________大，火箭发射升空时，燃料的化学能转化为__________能，再转化为火箭的机械能，这个过程中火箭的机械能__________（填“守恒”或“不守恒”）。
热值
内
不守恒
13. （2016广东）图1-11-42是“探究物体动能的大小与哪些因素有关”的实验装置，实验中让钢球从斜面上某个高度由静止沿斜面滚下，在底部与静止在水平面上的木块发生碰撞，木块沿水平面向右运动直至停止。
（1）实验通过观察______________________来判断钢球的动能大小。
木块移动的距离
（2）让同一钢球从斜面的不同高度由静止开始滚下，目的是探究钢球的动能大小与__________的关系。
（3）换用质量不同的钢球从斜面的相同高度由静止开始滚下，目的是探究钢球的动能大小与__________的关系。
（4）木块最终会停下来的主要原因是_________________________
______________，在此过程中木块通过__________的方式把动能转化为内能。如果木块在运动过程中所受的摩擦阻力为0，木块将___________________________________。
速度
质量
受到阻力（或摩擦力）
的作用
做功
一直做匀速直线运动

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