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能量与机械能
一、知识梳理
1.认识能量及转化
1）常见的能有：动能、势能（动能和势能总称机械能）、内能（热能）、太阳能、化学能（生物质能）、光能、核能、电能、地热能、潮汐能。
2）、自然界中各种形式的能量都不是孤立的，各种形式的能量会发生相互转化。
3）、常见现象的能量转化：
（1）雪崩:　势能转化为动能
（2）人造卫星:　太阳能转化为电能
（3）青蛙跃起扑食的过程:　化学能转化为动能和势能
（4）胶片感光成像:　光能转化为化学能
（5）特技跳伞:　势能转化为动能和热能
（6）森林火灾:　化学能转化为热能
（7）植物生长:　光能转化为化学能
（8）水电站(工作时):　机械能转化为电能
机械能：动能和势能总称机械能
动能：物体由于运动而具有的能量，决定因素是物体的质量和速度。
2）影响物体动能大小的因素（实验）（控制变量法、转换法）
实验装置
探究过程
让同一钢球A先后从斜面上的不同高度滚下，分别记下物体B被推动
的距离。
改变钢球的质量，让不同质量的钢球从同一高度自由滚下，分别记下
物体B被推动的距离。
实验现象及分析
质量相同的钢球，斜面上高度放的越高，B被推动的距离越远。
从斜面上同一高度，质量越大的钢球推动B运动的距离越远。
公式
实验结论：
（1）在质量相同时，物体的运动速度越大，它具有的动能越大。
（2）在运动速度相同时，物体的质量越大，它具有的动能越大。
3）重力势能：物体由于被举高而具有的能量。决定因素是物体的质量和被举高的高度。
4）影响物体势能大小因素（实验）
实验装置
其中A、B质量相等，A、C高度相等
探究过程
让钢球A、C同时从相同高度静止落下，分别记下下陷深度。
让钢球A、B从不同高度静止落下，分别记下下陷深度。
实验现象及分析
质量相同的钢球，高度放的越高，下陷深度越深。
同一高度，质量越大的钢球，下陷深度越深。
公式
5）弹性势能：物体发生弹性形变而具有的能量。同一弹性物体在一定范围内形变越大，具有的弹性势能就越多，反之，则越小。
3.动能势能间的转化
1）单摆：单摆的摆锤从最高点摆向最低点时，位置越来越低，重力势能减小，动能增大，重力势能转化为动能；
从最低点摆向最高点时，位置越来越高，重力势能增大，动能减小，动能转化为重力势能；
2）滚摆：如图把一个滚摆悬挂起来。用手捻动滚摆，使悬线缠在轴上，将滚摆升高到最高点，然后放手。
请说出它运动过程中的能量转化。
3）高处滚下的小球
小球在A点具有重力势能、B点具有动能和最小的重力势能、C点具有动能和重力势能，D点具有重力势能
4）拉长的皮筋
当橡皮筋拉长时，橡皮筋就储存了弹性势能；放手后橡皮筋就会飞出去而具有动能
5）人造卫星：卫星由近地点运动到远地点的过程中，高度增大，势能增加。远地点的速度较小，动能减小。
6）小球与弹簧
小球从斜面滚下后具有动能，当接触到弹簧后，小球速度逐渐变小直至为零，同时弹簧被压缩，弹性势能逐渐变大；
弹簧将小球弹回，弹簧恢复原状，弹性势能逐渐减小直至为零，小球动能逐渐增加。
7）机械能守恒
在上升实验中，能量都发生了转化，那么，如果只有动能和势能之间的转化，机械能的总量保持不变；单摆是否一直来回摆动，滚摆一直上下滚动，小球是否能一直运动下去？
在理想状态下（物体只受到重力和弹力时，不计阻力，只有动能和势能之间的转化时：我们就说：机械能守恒
在实际情况下，往往会受到阻力（摩擦力）的作用，使得机械能不断减少；即机械能不守恒。
考点
1.认识能量
例题1.人们在工农业生产和日常生活中利用煤、石油和天然气的能量，归根到底都是间接利用了（?? ）D
A.?地热能?????????????????????????????????B.?海洋能??????????????????????????????????C.?电能?????????????????????????????????D.?太阳能
2.下列各物体中既具有动能又具有势能的是（?? ）C
A.?在平直路面上行驶的汽车?????????????????????????????????B.?地面上被压缩的弹簧
C.?空中飞行的子弹?????????????????????????????????????????????????D.?拉长的弹弓的橡皮条
变式训练1.下列关于能量的说法中错误的是（?? ）A
A.?可见光具有能，不可见光不具有能??????????????????????B.?人的能量主要来自食物
C.?燃料提供了汽车运动所需的能量?????????????????????????D.?声音也具有能量
2.请在横线上填写下列物体所具有的能
(1)在马路上奔驰的汽车? ；
(2)给小灯泡供电的电池 ；
(3)我们每天吃的米饭?? 。
机械能；化学能；化学能
2.动能与势能的理解
例题1如图所示,小车沿斜面匀速向下运动,在此过程中,小车的动能(　　)C

A. 增加 B. 减小 C. 不变 D. 无法确定
2.质量相等、半径相同的铅球、铁球和铝球,放在同一水平桌面上,它们具有的势能是(　　)D
A. 铅球最大 B. 铁球最大 C. 铝球最大 D. 一样大
3.下列物体不具有弹性势能的是（?? ） C
A.?被压紧的弹簧???? ?B.?被撑竿跳运动员压弯的撑竿?
C.?从拉弯的弓中射出的箭??? ??D.?发生形变的蹦床
变式训练1．跳远运动员为了取得好成绩，往往要快速助跑，这是为了( B )
A．增大惯性 B．增大动能 C．增大势能 D．增大冲力
2．质量相同的铁球和木球，木球的速度比铁球的速度大，将它们的动能相比则(　B　)
A. 铁球的动能大 B．木球的动能大
C．两球的动能一样大 D．无法比较
3. 如图是农用扬场机的示意图，谷物脱粒后，谷粒、糠皮及少量碎石沙粒的混合物在快速转动的轮W和皮带B的带动下被抛出，谷粒、糠皮及碎石沙粒落地的远近不同，形成1、2、3三堆，从而达到分离的目的。
其中1是，3是 。
其分离的原因是：①从惯性的角度分析： ；
②从能量的角度分析： 。
糠皮 碎石沙粒 质量越大，惯性越大 当速度相同时，质量越大，动能越大
4．质量较大的鸽子与质量较小的燕子在空中飞行，如果它们的动能相等，那么(　A　)
A．燕子比鸽子飞得快 B．鸽子比燕子飞得快
C．燕子比鸽子飞得高 D．鸽子比燕子飞得高
5.两个相同的湿皮球甲和乙，分别从不同的高处静止向地面释放，落地后反弹上升，分别在地上留下球印是a和b（如图所示），则ha hb（填“＞ 、 ＜ 、 ＝”）＜
6.有一个弹簧测力计，它的量程是0～10 N，在这个弹簧测力计下分别挂5 N和3 N的物体时，两次弹簧测力计上的弹簧具有的弹性势能进行比较，以下说法正确的是(　B　)
A．两次弹簧具有的弹性势能相同 B．第一次比第二次具有的弹性势能大
C．第一次比第二次具有的弹性势能小 D．无法确定发生形变的物体具有弹性势能
动能与势能的转化与机械能守恒
例题1.如图所示的情景中，重力势能转化为动能的过程是（?? ）D

A.?箭离开弓的过程?????????B.?运动员撑起的过程 C.?杠铃被举起的过程??? ?D.?运动员下落的过程
2．如图所示，在伽利略理想实验中，小球每次均从斜面A点自由滚下，分别经过图中a，b，c各位置，关于小球的动能和重力势能描述错误的是(　C　)
A. 从a到b动能转化为重力势能 B．在b，c处重力势能相等
C．从a到c重力势能转化为动能 D．在a处动能最大
3．如图所示，甲、乙和丙是三个完全相同的乒乓球，在离地同一高度处以大小相等的速度v，将三个球分别竖直向下、竖直向上和水平抛出。若在整个运动过程中不计能量损失，则(?? ) D
A.?抛出时甲球的机械能大于其他两个球
B.?抛出后乙球的机械能先增大再减小
C.?第一次落地时甲球的动能最大，丙球的动能最小
D.?落地后第一次反弹到最高点时甲、乙两球的高度相同
4.如图所示，小妍把铁球拉近刚好贴着自己的鼻子，松开手后，头保持不动，铁球由 a 点沿弧线 abc 运动到 c 点，然后从 c 点往回舞动，则下列说法正确的是（ ??）
A .铁球位于 c 点时受到平衡力的作用 B .铁球位于 b 点时势能最大
C .铁球摆回时不可能碰伤鼻子 D .改用铜球会碰伤鼻子
5.如图AOB是光滑轨道，A点的高度H大于B点的高度h，让小球由A点静止开始自由落下，沿轨道AOB到达B点后离开(不计空气阻力)，则小球离开B点后的运动轨迹最符合实际的是(　　) 　C
　
A .a B .b C .c D .d
变式训练
1.小明同学骑电动平衡车匀速下坡时，对该同学的机械能变化说法正确的是（?? ）B
A.?动能不变，重力势能不变????????????????????????????????????B.?动能不变，重力势能减少
C.?动能减少，重力势能不变????????????????????????????????????D.?动能减少，重力势能减少
2.立定跳远时的动作分解如图，在此过程中运动员（?? ）D
A.?上升时，动能减小，势能减小?????????????????????????????B.?上升时，动能增大，势能增大
C.?下落时，势能增大，动能减小?????????????????????????????D.?下落时，势能减小，动能增大
3.如图所示，无人机在空中某一高度匀速飞行，并且向下喷洒农药时，说法正确的是（??D ）
A.?只有动能不变?????????????B.只有?重力势能不变?????????C.?机械能总量不变?????????D.?机械能减少
4.11.2018年1月9日，“德清一号”卫星在中国酒泉卫星发射中心成功发射升空并顺利进入预定轨道，它是我国首颗以县域冠名的卫星，主要围绕测绘、交通、水利、环保、农业、统计等多个行业提供遥感应用服务。下列说法不正确的是(??? ) A
A.?? “德清一号”环绕着地球运动是受平衡力的作用
B.?“德清一号”太阳能电池阵帆板将太阳能转化电能
C.?“德清一号”离地球越近，动能越大
D.?“德清一号”离地球越远，重力势能越大
5.下图所示的链球、铅球、铁饼和标枪都是亚运会的田径项目，当把这些物体斜向上抛出后，不计空气阻力，则这些物体从被抛出到落地的过程中（?? ）C

A.?物体的动能一直增大，重力势能一直减小
B.?物体的动能一直减小，重力势能一直增大
C.?物体的动能先减小后增大，重力势能先增大后减小?
D.?物体的动能先增大后减小，重力势能先减小后增大
6.下列四幅图的观点中（不计摩接），分析正确的是（? ）D
A .图甲中，跳高运动员腾空跃到最高点时，他具有的动能为零
B .图乙中，在下降过程中滚摆的动能转化为重力势能
C .图丙中，百米赛跑时运动员体内的化学能全部转化为机械能
D .图丁中，套圈由a到b再到c过程中，重力势能先变大后变小
7.小红在操场上将一皮球抛出，皮球被抛出后的运动轨迹如图所示，a、c两点处于同一高度，则下列判断中正确的是(??? )D
A .皮球在a、c两点时动能相等 B .皮球在b点时的机械能最大
C .皮球由a到b时，动能逐渐增大 D .皮球由c到d时，机械能一直减小
8.如图所示，两个内壁光滑、半径不同的半球形碗位于不同高度的水平面上，两碗口处于同一高度。现将质量相同的两个小球分别从两个碗的边缘由静止释放，当两球分别通过碗的最低点时，下列说法中，错误的是(??? )D
A .两球的速度各自达到最大值 B .两球具有相同的惯性
C .两球的机械能相等 D .两球的速度大小相等
9.网球落到水平地面后又会跳起来。如图是用频闪照相机拍摄的记录一只网球落地后运动过程的照片，? 照片中位置1和位置2高度相等，位置3高于位置1和2。则（??? ） B
A.?该网球在位置1、2和3的机械能相等
B.?该网球在位置1、2和3，位置3的动能最小
C.?该网球在位置1、2和3，位置3的重力势能最小
D.?该网球在位置1、2的机械能相等，在位置3的机械能最大
实验探究
例题1.小明用图示装置探究“动能大小与速度的关系”.下列说法正确的是（ ）D

A. 改变小车质量多次进行试验 B. 实验中要尽量保持水平面光滑
C. 让同一小车从同一高处由静止开始下滑 D. 用木块移动的距离来比较小车动能的大小
2.相关资料表明，大部分重大交通事故是因为汽车超载超速造成的。兴趣小组决定对超载超速问题进行一次模拟探究，经讨论后认为，可以用小球作为理想模型，代替汽车作为研究对象，如图，将小球从高度为h的同一斜面上由静止开始滚下，推动同一小木块向前移动一段距离s后停下，完成甲、乙、丙三次实验，其中h1=h3>h2，mA=mB?（1） 实验中超载超速带来的危害程度用 表示；
（2） 研究超载带来的危害时，选择甲、乙、丙三次实验中的 进行比较；
甲丙
（3） 为比较超载超速带来的危害程度，兴趣小组利用上述器材进行定量研究。得到数据如下表：
小球
质量/克
高度/厘米
木块滑动距离/厘米
A
10
5
10
B
20
5
18
C
30
5
29
D
10
10
38
E
10
15
86
已知小球在斜面上的起始高度增加一倍时，它到达斜面底部时的速度增大近50%，请根据上表数据分析，货车超载50%与超速50%两者相比，潜在危害较大的是 。
[第1空]超速50%
变式训练1.在“研究物体的动能跟哪些因素有关”的实验中，下列说法正确的是（?? ） B
A.?不同小球从斜面上同一高度处释放，到达斜面底部时的动能大小都相同
B.?水平面上物体A被撞击后移动的距离越大。说明撞击时小球具有的动能越大
C.?小球从斜面上越高处释放，物体才就被推得越运，说明动能大小与所处高度有关
D.?小球从斜面上释放到与物体A共同静止的过程中机械能守恒
2.学习了“物体的动能与什么因素有关”的实验后，小军开展了如图甲的实验：
步骤一：让铁球甲从斜面E点静止滚下，打到A处木块，推动木块；
步骤二：让铁球甲从斜面F点滚下，打到A处相同的木块，推动木块；
步骤三：换一铁球乙（m乙＞m甲）从斜面上F点静止滚下，打到A处相同的木块，推动木块。
（1） 铁球动能的大小事通过 来反应，这种研究方法叫转换法。
（2） 实际操作中，小军发现几次木块并未发生移动，对此你建议的改进方法是
（3） 为了让质量不同的甲、乙两球获得相同的初速度，有同学认为可以不用让两球都从E点滚下，而是设计了如图乙装置，只要每次让两球压缩弹簧到同样的形变程度后自然释放即可。不考虑各种能量损耗，该方法是否合理，并说明理由。
知识拓展
机械能转化过程中动能最大位置问题(以蹦极为例)
位置
受力
速度
动能
重力势能
弹性势能
起点
G
0
0
最大
0
A点（绳子原长度）
G
↑
↑
↓
0
B点（速度最大）
G=F
最大
最大
↓
↑
C点（最低处）
G＜F
0
0
最小
最大
O-A：重力势能→动能
A-B：重力势能→动能+弹性势能
B-C：重力势能+动能→弹性势能
结论：受力平衡处=动能最大处
1.如图是蹦床运动员落在弹簧床面的示意图，忽略空气阻力，下面说法正确的是（ ??）B
A.?在下落过程中，运动员刚接触蹦床时，速度最大
B.?运动到最低点时，床对运动员的作用力等于运动员对床的作用力
C.?运动到最低点时，床对运动员的作用力等于运动员受到的重力
D.?在下落过程中，运动员的机械能守恒
2.弹跳杆运动是一项广受欢迎的运动。其结构如图甲所示。图乙是小金玩弹跳杆时由最低位置上升到最高位置的过程，其中b是弹簧处在原长的状态，针对此过程分析正确的是（??? ）C
A .a→b，小金的机械能不断增加，在b时动能最大
B .b→c，弹簧的弹性势能转化为小金的重力势能
C .在a状态时弹簧的弹性势能最大，人的动能最小弹簧
D .在c状态时小金受力平衡，故速度为零
3.如图将一小球置于一弹簧的上方，放手后，小球向下运动，到达A位置小球刚好与弹簧接触，到达B位置小球的速度变为零。则对于此过程的分析，下列说法错误的是（??? ）C
A .从A到B位置过程，小球的部分机械能转化为弹簧的弹性势能
B .从A到B位置过程，小球受到弹力一直变大
C .从A到B位置过程，小球的速度一直在变小，到B位置为零
D .从A到B位置过程，小球开始时受到的弹力小于重力，后来受到的弹力大于重力
4.某运动员做蹦极运动,如图甲所示,从高处O点开始下落,A点是弹性绳的自由长度,在B点运动员所受弹力恰好等于重力,C点是第一次下落到达的最低点.运动员所受弹性绳弹力F的大小随时间t变化的情况如图乙所示(蹦极过程视为在竖直方向的运动).下列判断正确的是（??? ）D
A .从A点到B点过程中运动员减速下落
B .从B点到C点过程中运动员动能增大
C .t0时刻运动员动能最大
D .运动员重力大小等于0.6F0
5.如图所示，一轻质弹簧一端系在墙上的O点，自由伸长到B点，今将一小物体m连在弹簧上，并把弹簧压缩到A点，然后释放，小物体能运动到C点静止，物体与水平地面间的摩擦力恒定，下列说法中正确的是（ ???）C
A .物体从A到B动能越来越大，从B到C动能越来越小
B .物体从A到B动能越来越小，从B到C所受合力不变
C .物体从A到B动能先增大后减小，从B到C动能一直减小
D .物体在B点动能最大

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