资源简介

登陆21世纪教育 助您教考全无忧
第4节 动能和势能
联想情景导入
长江三峡水利枢纽工程，是当今世界上最大的水利枢纽工程。大坝坝顶总长3035米，坝高l85米，设计正常蓄水水位枯水期为175米，丰水期为145米，总库容393亿立方米。 水电站左岸设14台，右岸12台，共26台水轮发电机组。单机容量均为70万千瓦，总装机容量为1820万千瓦，年平均发电量847亿千瓦时。后又在右岸大坝“白石尖”山体内建设地下电站，设6台70万千瓦的水轮发电机。2009年三峡工程完工后，届时的年发电量可达1000亿千瓦时。
你知道三峡工程是怎样利用水力发电的吗 原来，被大坝拦住的上游水积蓄了大量的势能。当这些水通过坝内的导管向低处流动时，势能转化为动能。而流动的水冲击水轮机的叶轮，又将动能转化传递给水轮机，进而带动发电机发电，再转化为电能。21世纪教育网
重点知识详解
1、 动能：物体由于运动而具有的能叫做动能。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。
物体质量相同，速度不同
二、势能：势能可分为重力势能和弹性势能。
1．重力势能：物体由于被举高而具有的势能，叫做重力势能。物体的质量越大，位置越高，具有的重力势能就越大。如：被举高的杠铃、棚架上的瓜都具有重力势能。
2．弹性势能：物体由于发生形变而具有的势能叫做弹性势能。弹性势能的大小跟物体形变的大小有关，物体的形变越大，弹性势能就越大。21世纪教育网
三、动能和势能的转化：动能和势能可以相互转化。如果只有动能和势能的相互转化，机械能保持不变。21世纪教育网
经典例题解析
[例1] 体积相同的实心铜球和木球放在水平桌面上，铜球静止，木球在桌面上做匀速直线运动，则
( )
A．铜球的动能小于木球的动能
B．铜球的势能小于木球的势能
C．铜球的机械能一定小于木球的机械能
D．铜球的机械能一定等于木球的机械能
[解析] 铜球静止，没有动能，木球运动着，具有动能。铜球和木球都在水平桌面上，离地面的高度相同，但铜球的质量大于木球的质量，因此铜球的重力势能大于木球的重力势能。机械能等于物体的势能与动能之和。铜球的动能为零，但势能大；木球的动能大，但势能小。由于不知它们的具体大小，所以无法比较铜球和木球的机械能的大小。21世纪教育网
[答案] A21世纪教育网
[例2] 一只乒乓球由高处静止下落撞击地板后又上升，在整个过程中，乒乓球机械能转化的情况是 ( )
A．势能→动能→势能
B．动能→势能→势能
C．动能→势能→动能→势能→动能
D．势能→动能→势能→动能→势能
[解析] 乒乓球在高处，由于被举高具有势能。在下落过程中，高度降低，速度增大，在撞击地面前，球的全部势能转化为动能。在撞击地板的一瞬间，由于球发生形变，球的动能转化为球的弹性势能。球在恢复形变的过程中，弹性势能又转化成动能，使球产生一个反方向的速度(如不考虑能的损失，则此速度与球撞击地板前的速度大小相同)，向上跳起。在上升的过程中，动能又逐渐转化成势能，直至动能为零。从下落到反跳的全过程中，经历的能量变化过程是：重力势能→动能→弹性势能→动能→重力势能。
[答案] D
[例3] 物体沿斜面匀速滑下时，它的 ( )
A．动能增加，重力势能减少，机械能不变21世纪教育网
B．动能不变，重力势能不变，机械能不变21世纪教育网
C．动能不变，重力势能减少，机械能减少21世纪教育网
D，动能增加，重力势能减少，机械能减少21世纪教育网
[解析] 注意物体是“匀速滑下”，说明物体运动的速度不变，所以动能不变。但随高度的降低，势能减少。因为机械能是动能与势能的总和，所以机械能由于动能不变而势能减少，因而也减少了。
[答案] C
[例4] 跳伞运动员在匀速下落过程中，它的 ( )
A．势能增大，动能减小，机械能不变
B．势能减小，动能不变，机械能减小
C．势能减小，动能增加，机械能不变
D．势能增大，动能不变，机械能增大
[解析] 运动员质量一定，匀速下落，速度不变，所以其动能不变；又因下落过程中高度不断减小，所以其重力势能在减小。机械能等于物体动能和势能的总和，因此运动员的机械能减小。
[答案] B
[例5] 下列现象中，属于动能转化为势能的过程是_________；属于势能转化为动能的过程是 _________。21世纪教育网
(1)石子在上抛过程中；
(2)从拉满弓到箭离弦的过程中；
(3)风吹帆船向前行驶的过程；
(4)瀑布在下落的过程中；21世纪教育网
(5)发条玩具汽车在平地上运动；
(6)公共汽车沿斜坡匀速向上行驶。
[解析] 解题关键在于理解各种形式能量的转化都是靠做功这个手段完成的，动能转化为势能应表现为物体本身速度减慢，而高度增加或弹性形变增大；势能转化为动能表现为物体高度变小或弹性形变变小，而物体速度增加。本题的易错点是由于对动能和势能的转化不理解，不能正确分析出各物理过程中动能和势能的变化情况，造成错选。
[答案] (1) (2)、(4)、(5)
[例6] 运动员在撑杆跳高时，经历了助跑—一起跳一一越杆——落下等过程。右图是起跳的情景，此时运动员的________能转化为________能。
[解析] 撑杆跳高运动员在起跳前进行一段助跑，获得了大量的动能。起跳后，他的身体不断上升，撑杆剧烈弯曲，动能转化为运动员的重力势能和撑杆的弹性势能。当上升到约一半高度时，动能变得很小。此后，撑杆的弹性势能将逐渐转化为运动员的重力势能，从而使运动员继续上升。
[答案] 动 势
[例7]如图所示，跳伞运动员在“中华第一高楼”——上海金茂大厦进行跳伞。运动员从345m的高度跳下，在下落过程中运动员的重力势能_________ (填“增大”“不变”或“减小”)。
[解析] 物体由于被举高而具有的能叫做重力势能。物体的重力势能跟物体的质量和高度有关。物体的质量越大，位置越高，物体具有的重力势能就越大。当物体的质量不变时，物体的高度越大，物体所具有的重力势能就越大。运动员从345m的高度跳下，高度不断减小，所以运动员所具有的重力势能也在不断减小。
[答案] 减小
[例8] 陈锋同学的家到学校本是一条在同一水平面上的直路，爱动脑的陈锋做了这样的设想：要是将从家到学校的路挖成一个“u”字形(如图所示)，只要从家骑上自行车后，不用刹车也不用踩车，等车停下来就可以到达学校了。请你简要说明：
(1)陈锋同学设想的机械能的转化过程。
(2)陈锋同学的设想在现实中可以实现吗 为什么 (请根据有关物理知识说明)
[解析] 题目生动、有趣，主要培养学生运用科学知识进行有根据地猜想的意识和能力。解答时要联系机械能守恒的条件——-是否受到(摩擦)阻力的作用。21世纪教育网
[答案] (1)自行车的重力势能转化为动能，动能又转化为重力势能。
(2)不能实现，因为自行车运动过程中要受到(摩擦)阻力的作用，使部分机械能转化为内能，机械能减少，所以不能到达学校。
考点应试必备
1．小红在学习中收集了一些与机械能有关的实例，如图所示，其中机械能增大的是 ( )
2．中国跳水队被人们称为“梦之队”，下图是跳水运动员跳水时的情景，运动员在离开跳板到落入水的过程中 ( )
A．她的动能一直增大，机械能不变21世纪教育网
B．她的重力势能一直减小，机械能减小
C．她的动能先减小后增大，机械能不变
D．她的重力势能先减小后增大，机械能增大
3．如图所示，轨道ABC光滑，弹簧固定在水平轨道末端，小球从A处由静止滚下，撞击弹簧后又将沿水平轨道返回，接着滚上斜面。在这整个过程中，机械能转化的情况是 ( )
A．重力势能→动能→重力势能21世纪教育网
B．动能→弹性势能→动能21世纪教育网
C．动能→势能→动能→势能→动能
D．重力势能→动能→弹性势能→动能→重力势能
4．2008年4月19日，俄“联盟”号飞船返回舱着陆时出现严重错误，返回舱进入地球大气层后，朝地面飞行的前端不是隔热罩，而是舱门和天线，导致舱门被烧焦，天线遭焚毁，宇航员的生命受到严重威胁。在这一过程中，返回舱能量转化的方式是 ( )
A．重力势能→动能→内能21世纪教育网
B．动能→重力势能→内能
C．内能→重力势能→动能21世纪教育网
D．内能→动能→重力势能21世纪教育网
5．下面的四幅图中属于动能转化为重力势能的是 ( )
6．下图所示的事例中，物体机械能增加的是 ( )
7．如图，先用绳子把一个铁锁悬挂起来，然后把铁锁拿近到自己的鼻子处，松手后，铁锁向前摆动又摆回来。有关铁锁在摆动过程中的能量转化，下列说法正确的是 ( )
A．铁锁回摆后能碰到鼻子，因为铁锁的机械能始终不变
B．铁锁下降过程中，重力势能转化为动能
C．铁锁上升到最高点，重力势能最小
D．铁锁下降到最低点，动能最小21世纪教育网
8．汶川地震发生后，解放军飞机向灾区空投了大批救灾物资。系着降落伞的食品箱在加速下落一段距离后变为匀速下落，食品箱和降落伞在匀速直线下落的过程中 ( )
A．动能越来越大 B．机械能保持不变
C．机械能逐渐减小 D．重力势能逐渐转化为动能
9．小星乘超市的自动扶梯匀速上升的过程中，小星的 ( )
A．动能转化为势能，机械能不变21世纪教育网
B．动能转化为势能，机械能增大21世纪教育网
C．动能不变，势能增大，机械能增大
D．动能不变，势能不变，机械能不变
10．如图所示是滑雪运动员从最高处的A点由静止开始下滑到最低处B点的过程，下列说法中正确的是 ( )
A．滑雪运动员在A点时只有重力势能，没有动能
B．滑雪运动员在A点时只有动能，没有重力势能
C．滑雪运动员从A点到B点的过程中，机械能不断增加
D．滑雪运动员从A点到B点的过程中，动能转化为重力势能
11．现在许多商店和宾馆都安装了弹簧门，弹簧门在被推开后能自动关闭。以下有关于弹簧门被推开后自行关闭的过程中能量转化的说法，正确的是 ( )
A．弹簧的弹性势能转化为门的动能
B．门的动能转化为弹簧的弹性势能
C．门的势能转化为弹簧的动能21世纪教育网
D．弹簧的动能转化为门的势能21世纪教育网
12．我们小时候都玩过秋千吧，闭上眼睛，那种时高时低的感觉如同在飞……，你知道其中能量的转化吗 对于图中荡秋千的小孩，下列分析错误的是 ( )
A．小孩在A点具有最大动能
B．小孩在B点势能最小
C．小孩从B荡到C的过程中，动能转化为势能
D．如果没有能量损失，他将一直荡下去
13．汶川地震后的5月14日，我空降兵15位勇士不畏牺牲，勇敢地从4999m的高空跳伞执行侦查营救任务，为上级决策提供了第一手资料，为组织大规模救援赢得了宝贵时间，受到了中央军委的通令嘉奖。跳伞勇士在空中匀速下落的过程中，他们的 ( )
A．重力势能增大，机械能增大21世纪教育网
B．重力势能减小，机械能增大21世纪教育网
C．重力势能减小，机械能不变21世纪教育网
D．重力势能减小，机械能减小21世纪教育网
14．2007年12月4日，跳伞爱好者彭刚纳尔从亚洲第一高楼——“台北101大楼”楼顶跳下，从A处到8处的过程中下落速度越来越快，从B处到C处由于打开降落伞而匀速下降，则 ( )
A．AB过程动能变小，BC过程动能不变
B．AB过程动能变小，BC过程动能变小
C．AB过程动能变大，BC过程动能变小
D．AB过程动能变大，BC过程动能不变
15．跳水运动是奥运会的正式比赛项目，我国运动员在该项目上一直处于国际领先地位。比赛中，跳水运动员从腾空跳起向上运动后再向下落入水中，若不计空气阻力，在整个空中运动过程中，运动员的 ( )
A．动能先减小后增大，重力势能先增大后减小，机械能不变
B．动能先增大后减小，重力势能减小先后增大，机械能不变
C．动能先减小后增大，重力势能先增大后减小，机械能增大
D．动能先增大后减小，重力势能先减小后增大，机械能减小
16．探月卫星“嫦娥一号”于2007年10月发射成功，目前正在绕月运动，卫星在太空匀速飞向月球的过程中，其动能__________(填“减小”“不变”或“增加”)。
17．四川汶川地震造成的唐家山堰塞湖水位不断上升，水的__________能增大，若一旦溃堤，奔流而下的水所具有的__________能会给下游造成巨大的损失。21世纪教育网
18．2007年4月，我国进行了第6次火车大提速，提速后的火车每节车厢中都有电子屏幕显示时速变化，当屏幕上示数增大时，火车的动能将__________ (填“变大”“变小”或“不变”)。
19．骑电动自行车下坡时，关闭电源开关，不蹬脚踏板速度也会越来越大，在此过程中，自行车的动能逐渐__________，重力势能逐渐__________。
20．右图是玩弹弓的情景。经验表明，橡皮筋拉得越长，同样的“子弹”射得越远，这说明橡皮筋的弹性势能与__________有关；若橡皮筋被拉的长度相同，而所用“子弹”的质量不同，则质量大的“子弹”射出的距离较小，原因是质量大的“子弹”射出时的__________小。21世纪教育网
21．小明骑自行车上学途中，要经过一段上坡路。他思考：物体冲上斜坡的最大距离可能与哪些因素有关呢
(1)他发现车子的初始速度越大，冲上斜坡的最大距离就越长。这是因为车子的初始速度越大，它的初始动能也越大，上坡过程中增加的__________就越大。
(2)他进而又提出两个猜想：
猜想一：物体冲上斜坡的最大距离可能与物体的质量大小有关。
猜想二：物体冲上斜坡的最大距离可能与斜坡的倾角大小有关。
为了验证猜想一，他将与水平面平滑连接的长木板以一定的倾角θ固定，如图甲所示。实验时为了让不同质量的小木块以相同的初始速度滑上长木板，请你在甲图中的虚线框内为小明设计一实验装置，并说明使用该装置进行实验时的操作要点：________________________________________。
21世纪教育网
小明发现当不同质量的木块以相同初始速度滑上长木板时，向上滑行的最大距离均相同。这说明猜想一是 (填“正确”或“错误”)的。
在验证猜想二的实验中，小明让一木块以相同的初始速度分别滑上不同倾角的长木板，测得的数据记录如下表：
次数 1 2 3 4 5
木板倾角口 10° 30° 53° 75° 85°
向上滑行的最大距离s/m 0.50 0.40 0.36 0.39 0.43
根据表中数据，请在图乙中描点作出s一目图像。由图像可知木块向上滑行的最大距离s与倾角θ的定性关系是_____________________________________________。
22．阅读短文，回答问题：
过山车
当你在游乐场乘过山车奔驰之际，你是否会想到：过山车为什么不需要引擎来推动就能“翻山越岭”呢
过山车在开始旅行时，是靠一个机械装置推上最高点的，但在第一次下行后，就再没有任何装置为它提供动力了，从这时起带动它沿轨道行驶的唯一“发动机”就是重力势能。过山车的重力势能在处于最高点时达到最大值，当它开始下行时，它的势能不断减小，动能不断增大；由于摩擦，损耗了少量的机械能，所以随后的“小山丘”设计的比开始时的“小山丘”俯(如图所示)。21世纪教育网
像所有列车一样，过山车也安装了机械制动装置，使它在结束行程或在紧急情况下能够准确地停下来。
(1)过山车通过A点向上运动过程中，动能_________ (填“变大”“变小”或“不变”)。
(2)后面的“小山丘”设计的比开始时的“小山丘”低，是由于过山车运动过程中，将部分机械能转化为_________。
(3)过山车旅行过程中，遇到紧急情况能够准确停下来，是由于__________________。
(4)过山车第一次下行后，是利用__________________作为“发动机”的；在生产21世纪教育网
与生活中，与过山车利用了相同“发动机”的有 _________________ (举一例即可)。
23．2007年10月24日18时05分，中国第一颗绕月探测卫星“嫦娥一号”在西昌卫星发射中心成功发射升空，“嫦娥一号”的成功发射标志着中国航天技术从低空探测迈向深空探测新阶段。10月26日，北京航天飞行控制中心举行隆重仪式，发布中国首次月球探测工程第一幅月面图像。中共中央政治局常委、国务院总理温家宝为中国第一幅月面图像揭幕。小军同学当看到中国的“嫦娥一号”探月卫星拍射的第一张照片后，发现月面是凹凸不平的，如下左图所示。这是由于流星在太空中运行到靠近月球时，在月球的引力作用下坠落到月面，与月面发生碰撞而形成的坑洞，叫做“月坑”。小军同学猜想月坑的深度可能与流星的质量、体积及下落的高度有关。于是，他设计了一个用一只铺满厚厚的细沙的盘子和几个不同的小球及刻度尺进行探究月坑深度的模拟实验，如下右图所示。经过实验，数据记录如下表：
实验序号 质量m/g 体积V/cm3 下落高度h/cm 坑的深度d/mm
1 20 7.5 50 2.6
2 20 7.5 60 3.5
3 20 7.5 70 5.O
4 20 2.5 70 11.3
5 20 1.8 70 12.4
6 60 7.5 70 14.6
7 85 7.5 70 15.9
请你分析实验数据，并回答下列问题：21世纪教育网
(1)由l、2、3三组数据可得：“月坑”的深度与流星的 _________有关。
(2)由_________、_________、_________三组数据可得：“月坑”的深度与流星的质量有关。
(3)“月坑”的深度还与流星的体积有关：体积越大，“月坑”的深度_________。
24．体育课上老师安排男女同学分组打篮球，小华发现男女同学组的篮球落地后都会反弹，但反弹的高度却不同。篮球由静止开始下落，反弹的高度与哪些因素有关呢 小华与大家一起对这个问题进行了讨论，提出了不同的猜想。
猜想l：篮球反弹的高度可能与球的型号有关。
猜想2：篮球反弹的高度可能与下落的高度有关。
猜想3：篮球反弹的高度可能与地面材料有关。
于是，小华用两只充足气的#7(标准男子)、#6(标准女子)篮球及刻度尺，在水泥地面和木制地板上进行了实验。通过实验，得到的实验数据如下表：
实验序号 球的型号 下落高度/cm 地面材料 反弹高度/cm
1 #7 120 木质 80
2 #7 120 水泥 90
3 #7 150 水泥 110
4 #6 120 木质 80
(1)验证猜想2，需要选用实验序号为______________、______________的两组数据进行分析。
(2)通过他的实验数据，可得到的结论是：篮球反弹的高度与___________有关，与___________无关。
参考答案
1．A 2．C 3．D 4．A 5．C 6．A 7．B 8．C 9．C 10．A 11．A12．A 13．D 14．D 15．A 16．不变 17．势 动 18．变大 l9．增大减小20．橡皮筋被拉的长度 速度 21．略22．(1)变小 (2)内能 (3)安装了机械制动装置 (4)重力势能如：秋千 23．(1)下落高度 (2)3 6 7 (3)越小24．(1)2 3 (2)下落高度和地面材料球的型号
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品资料·第 8 页 （共 10 页） 版权所有@21世纪教育网

展开更多......

收起↑