5.4 机械能2022-2023学年九年级科学上册华东师大版精讲练

第四讲 机械能 一、知识点 1、能 把物体做功的本领叫做能。物体能做的功越多，就说它具有的能越多。 能是一个状态量。它可以用一些状态参量（如速度v，高度h，形变x等）表示出其量的多少。能量的多少是可以改变的。起重机的钢索用力把重物提高使物体的重力势能增大，在牵引力作用下车辆行驶得越来越快，其动能增大，用力拉弹簧使其伸长而弹性势能增大……在物体能量改变过程中， 通常伴随着有力对物体或物体克服阻力做功，所以功是能量改变的量度。 2、动能和势能 （1）动能 动能是物体由于运动而具有的能。物体的质量越大，运动速度越大，其动能就越大。公式： （2）重力势能 重力势能是物体处于某一高度时所具有的势能。物体质量越大，所处的位置越高，重力势能就越大。 公式： （3）弹性势能 弹性势能是物体由于发生弹性形变而具有的势能。物体的弹性形变越大，弹性势能就越大。 公式： 重力势能和弹性势能统称为势能。 3、机械能 动能和势能统称为机械能。动能和势能之间可以相互转化，在转化过程中若没有能量的损失或其他能量的补充，机械能的总和保持不变，机械能是守恒的。 机械能和其他形式的能之间也可以相互转化。无论是动能和势能之间的相互转化，还是机械能和其他形式的能之间的相互转化常常是通过做功的过程来实现的。在转化过程中，所做的功越多，一种形式的能转化为另一种形式的能就越多。能量的转化多少可以用做功的多少来量度。在国际单位制中能的单位与功的单位相同，也是焦（J） 二、机械能和其他形式能的转化 没有外力对物体做功（或者只有重力、弹力对物体做功），在物体势能与动能相互转化的过程中，机械能总量将保持不变。 如图所示，一个乒乓球从某一高度由静止开始下落，经光滑地面反弹再回到原高度（空气阻力不计）。当球在A处释放时具有重力势能，下落到B处时球既有动能（有速度），又有重力势能（有高度）。继续落到C处（设C为零高度）球的重力势能为零，动能最大。在此过程中球的重力势能转化成动能，而A处的重力势能最大，C处的动能最大，B处的重力势能与动能之和等于A处的重力势能，也等于C处的动能。球在C处发生形变使动能转化成弹性势能，再转化成动能，球被弹回A处。在此过程中，动能又转化成重力势能，机械能的总和扔保持不变（即机械能守恒）。若地面不光滑，空气阻力作用不可忽略，乒乓球便不能弹回原高度，表明球在运动过程中有机械能转化成其他形式的能（如内能），机械能的总量就会减少。 机械能和其他形式的能之间可以相互转化，例如水电站水轮机带动发电机做功，将机械能转化为电能，而电动机则将电能重新转化为机械能。汽车和火车的内燃机通过燃气推动气缸中的活塞做功，将燃料的化学能转化为汽车的动能。现代生活和生产中随处可见的各种动力机械，小到电动玩具、大到喷气发动机，都是将电能、化学能等其他形式的能转化为动能的能量转化器。 三、机械能守恒 1、内容：在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能和势能可以互相转化，而总的机械能保持不变。 2、守恒的条件：只有重力或弹力做功． 3、守恒表达式： 二、精选练习题 【典例】 22．在探究“物体的动能跟哪些因素有关”的实验中，如图甲、乙、丙所示，将A、B、C三个钢球先后从同一装置高度分别为h1、h2、h3的位置由静止开始滚下（mA＝mB＜mC，h1＝h3＞h2），水平面上同一位置的木块被撞出一段距离后停下。请回答以下问题： （1）该实验探究的是 　 　（填“木块”或“钢球”）的动能。 （2）实验通过观察木块被钢球撞出 　 　的长短，来判断钢球动能的大小，这种研究问题的方法叫 　 　。 （3）比较 　 　两图进行的实验，可以探究钢球动能大小与速度有关。 （4）比较 　 　两图进行的实验，可以探究钢球动能大小与质量有关。此探究过程中两球刚好运动到水平面时的速度 　 　（填“相等”或“不相等”）。 （5）由此实验联想到某段道路限速牌上标明“100”和“80”字样，　 　（填“大客车”或“小轿车”）的限速应该是80km/h。 23．热爱劳动的津津，在家学做天津特色菜“贴饽饽熬鱼”时，一个饮料瓶不小心落到了松软的玉米面团上，在面团上留下较深的痕迹。于是他灵机一动，利用玉米面团和装有水的饮料瓶，依次做了如图所示的实验，对如下两个问题进行了探究。 问题一：压力作用效果跟哪些因素有关。 问题二：重力势能大小跟哪些因素有关。 （1）做实验①②③是为了探究 　 　（选填“问题一”或“问题二”）； （2）利用实验④⑤可探究重力势能大小与 　 　是否有关； （3）《民法典》中规定“禁止从建筑物中抛掷物品”，生活中更要杜绝“高空抛物”这种严重危害公共安全的行为。“高空抛物”危害性大的原因，可通过分析实验⑤⑥得出的结论来解释，请你写出该结论 　 　。 【变式训练】 1．在北京冬