内容正文:
第13讲 机械能
1.动能与势能
(1)物体由于__运动__而具有的能叫动能,动能的大小跟物体的__质量__和__速度__有关。
(2)物体由于__被举高__而具有的能叫重力势能,重力势能的大小跟物体的__质量__和__被举高的高度__有关。
(3)物体由于发生弹性__形变__而具有的能叫弹性势能,弹性势能的大小跟__形变大小__有关。
2.我们把物体的动能和势能统称为__机械__能。
如图所示,在竖直平面内用轻质细线悬挂一个小球,将小球拉至P点,使细线处于拉直状态,然后由静止开始释放,小球经M、N至右侧最高点Q。下列分析正确的是( D )
A.小球从P点到M点的过程中运动状态不变
B.小球从M点到N点的过程中机械能保持不变
C.小球到达Q点时,将返回N点,这是因为小球有惯性
D.若小球到达Q点时细线断开,小球将竖直下落
变式1 如图所示,小球沿轨道由静止从A处经B、C运动到D处的过程中,忽略空气阻力和摩擦力,则( D )
A.小球在A处的动能等于在D处的动能
B.小球在A处的动能大于在D处的动能
C.小球在B处的机械能小于在C处的机械能
D.小球在B处的机械能等于在C处的机械能
动能、势能影响因素的实验探究
[2021·衢州]如图所示,物块在拉力F的作用下沿斜面向上做匀速直线运动。物块的相关科学量随时间变化规律的图像正确的是( B )
A. B. C. D.
变式1 [2021·嘉兴]如图是雨滴在空中下落过程中速度与时间的关系。雨滴在t1、t2、t3三个时刻中具有的动能分别是E1、E2、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( C )
A. E1<E2<E3 B. E1>E2>E3
C. E1<E2=E3 D. E1=E2<E3
变式2 如图所示,物块在光滑斜面上由静止开始下滑,依次经过a、b两个点,不计空气阻力,比较物块在a、b两点的能量,下列说法正确的是( B )
A.物块在a点动能大
B.物块在b点动能大
C.物块在b点重力势能大
D.物块在a、b两点的重力势能一样大
“反向蹦极”是一项比蹦极更刺激的运动。如图所示,弹性轻绳的上端固定在O点,拉长后将下端固定在体验者的身上,并与固定在地面上的扣环相连。打开扣环,人从A点由静止释放,像火箭一样被“竖直发射”,上升到最高位置C点,在B点时速度最大。对此过程,下列描述正确的是( C )
A.人从A到C的过程中,重力势能增加,动能一直减少
B.人从A到B的过程中,动能增加,重力势能减少
C.人在B点时动能最大
D.弹性绳的弹性势能在B点时最大
变式题 [2021·金华]立定跳远是我市体育中考项目之一,其动作分解如图所示。下列对运动员在立定跳远过程中的相关分析正确的是( B )
A.起跳时,没有受到地面对他的作用
B.起跳后,能继续往前,是由于他具有惯性
C.腾空到达最高点时,速度大小刚好减为零
D.落地后站稳,机械能全部转化为化学能
1.机械能守恒
动能和势能之间可以相互转化,在转化过程中若没有能量损失或其他形式的能量的补充,机械能的总量__保持不变__。
2.若转化过程中需要克服其他力(除了重力和弹力)做功,则机械能__减少__,转化为__其他形式__的能量。
用轻绳将小球系好后,固定在天花板上,做成一个摆,如图所示,小球在a、c之间往返运动,不计空气阻力,对小球从a点向右摆动到c点的过程,下列说法中正确的是( B )
A.小球的运动状态没有发生变化
B.小球的重力势能先减小后增大
C.小球的动能先减小后增大
D.小球的机械能不守恒
变式题 如图所示,小球沿轨道由静止从A点向D点运动的过程中(小球和轨道间存在摩擦),下列说法错误的是( C )
A.小球在A点的重力势能最大
B.小球在B点的速度最大
C.小球在C点和B点的机械能相等
D.小球不能到达D点
[2021·温州]一番茄从手中由静止开始下落,撞击水面时溅起许多水珠(如图),同时番茄仍有较大速度并继续下沉。若不计一切机械能损耗,番茄从开始下落至刚好浸没时减少的势能( B )
A.等于所有溅起的水珠在撞击过程中增加的机械能总和
B.大于所有溅起的水珠在撞击过程中增加的机械能总和
C.等于所有溅起的水珠在空中上升过程中增加的机械能总和
D.小于所有溅起的水珠在空中上升过程中增加的机械能总和
变式2 将表面涂墨(墨充足)的皮球从离地某一高度水平抛出,球落地后又弹起,它的频闪照片如图所示。皮球第一次反弹后到达最高点P时__具有__(填“具有”或“不具有”)动能;皮球落地后,在地面A、B、C三处留下黑色墨迹,墨迹逐渐变小,其原因是__部分机械能转化为内能,机械能减小,最大弹性势能减小,最大弹性形变变小,墨迹变小(合理即可)__。
中