内容正文:
第1节 追寻守恒量——能量
一、能量
1.在如图7-1-12所示的实验中,小球每次从光滑斜面的左端A自由滑下,每次都能到达右端与A点等高的B点。关于其原因,下列说法中正确的是( )
A.因为小球总是“记得”自己的高度
B.因为小球在运动过程中,始终保持能量守恒
C.因为小球在运动过程中,始终保持势能守恒
D.因为小球在运动过程中,始终保持动能守恒
2.伽利略曾设计了如图7-1-13所示的一个实验,将摆球拉至M点放开,摆球会达到同一水平高度上的N点,如果在E或F处钉上钉子,摆球将沿不同的圆弧达到同一高度的对应点;反过来,如果让摆球从这些点下落,它同样会达到原水平高度上的M点。这个实验可以说明,物体由静止开始沿不同倾角的光滑斜面(或弧线)下滑时,其末速度的大小( )
A.只与斜面的倾角有关
B.只与斜面的长度有关
C.只与下滑的高度有关
D.只与物体的质量有关
二、势能、动能
3.如图7-1-14所示,电动小车沿斜面从A匀速运动到B,则在运动过程中( )
A.动能减少,势能增加
B.动能不变,势能增加[来源:学|科|网]
C.动能减少,势能不变
D.动能不变,势能减少
4.如图7-1-15表示撑杆跳高运动的几个阶段:助跑、撑杆起跳、越横杆。下列说法正确的是( )
A.运动员的助跑阶段,身体中的化学能转化为人和杆的动能
B.起跳阶段,运动员的动能和身体中的化学能转化为人的重力势能和动能,使人体升高
C.起跳阶段,运动员的动能和身体中的化学能转化为人的重力势能、动能和杆的弹性势能,使人体升高
D.运动员上升越过横杆后,运动员的重力势能向动能转化
[来源:Z&xx&k.Com]
5.17世纪初,伽利略在研究中发现了“摆球的等高性”。如图7-1-16所示是他当时研究的装置图(叫伽利略摆)。将小铁球拉到一定高度,然后释放,观察小球能摆多高,在哪个位置速度最大。在铁架上再夹一个细杆,使得小球运动到最低点时,挂小球的细线被这个细杆挡住。将小球拉到与先前同样的高度,然后释放,观察小球能摆多高,在哪个位置速度最大。[来源:学|科|网]
重做伽利略的实验,你观察的结果是什么?先尝试用牛顿运动定律进行解释,再用本节课学习的知识进行解释。
6.在游乐场游玩,当你乘坐以100 km/h的速度狂奔着翻山越岭的过山车时,那惊心动魄的刺激和新奇的体验,一定会让你尖叫不断,笑声满天,心里的感觉——简直太爽了,太棒了!不过,你注意过吗,过山车在高低起伏的“山路”上纵横驰骋时,并不需要引擎来推动,试分析过山车的能量如何转化。
[来源:学_科_网Z_X_X_K]
参考答案
1.B 解析:小球在运动过程中守恒的“量”是能量,故选项B正确。
2.C 解析:在伽利略的斜面实验和摆球实验中,斜面上的小球和摆线上的小球好像“记得”自己的起始高度,实质是动能与势能的转化过程中,总能量不变。物体由静止开始沿不同倾角的光滑斜面(或弧线)下滑时,高度越大,初始的势能越大,转化后的末动能也就越大,所以速度越大,故选项C正确。
3.B 解析:小车沿斜面从A点运动到B点,位置升高,势能增加;小车沿斜面匀速运动,速度大小不变,故小车的动能不变,选项B正确。
4.ACD 解析:助跑阶段:人做功将自身的化学能转化为人和杆的动能,选项A正确;起跳阶段:人的动能和化学能转化为人的重力势能、动能和杆的弹性势能,选项B错误,选项C正确;运动员越过横杆后,其重力势能转化为动能,选项D正确。
5.见解析 解析:观察结果:不管放不放杆,也不管细杆的位置如何变化,小球摆起的高度都相同,小球在最低点时速度最大。用牛顿第二定律解释:小球从最高点下降时,重力沿圆弧切线方向的分力产生的加速度与运动方向相同,速度增大,小球从最低点向上运动时,重力沿圆弧切线方向的分力产生的加速度与运动方向相反,速度减小,故小球在最低点时速度最大。根据能量的观点解释:小球在运动过程中,重力势能和动能相互转化,总能量守恒,在最高点时动能为0且最小,势能最大,在最低点时势能最小,则动能最大即速度最大。
6.见解析 解析:过山车就是利用重力势能和动能之间的相互转化,才得以在“山路”上爬上爬下、畅通前行的。到达最高点后,过山车便开始下滑。在此过程中,过山车的高度降低,重力势能减小,转化为动能,所以过山车的速度逐渐增大,跑得越来越快,到达“山路”的最低处时,重力势能达到最小,动能达到最大,速度达到最大;然后转而爬坡(上升),此过程中过山车的位置越来越高,重力势能逐渐增大,速度减小,动能减小,动能又开始转化为重力势能。当过山车冲上第二个“山头”后,重力势能又开始转化为动能……[来源:学_科_网]
�
图7-1-12
�
图7-1-13
�
图7-1-14
�
图7-1-15