内容正文:
动能和势能 机械能及其转化
基础知识梳理
一、能量
物体能够__________,就说这个物体具有能量,简称能。能量的单位是___________。
注意 一个物体具有能量,是说物体具有做功的能力,不一定要做功。例如静止在高山上的石头,具有重力势能(能量),但是没有做功。
对外做功
焦耳(J)
二、动能(11年8考)
1.定义:物体由于______而具有的能。一切运动的物体都具有动能。
2.影响因素
(1)速度:质量相同的物体,运动速度越大,它的动能越____。
(2)质量:运动速度相同的物体,质量越大,它的动能越____。
运动
大
大
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三、势能
1.重力势能(11年7考)
(1)定义:物体由于受到______,并处在一定高度时所具有的能。
(2)影响因素
①质量:高度相同的物体,质量越____,重力势能越大。
②高度:质量相同的物体,高度越____,重力势能越大。
注意 一般而言,规定物体在“水平地面”上的重力势能为零。
2.弹性势能(11年1考)
(1)定义:物体由于发生__________而具有的能。
(2)影响因素:物体的弹性形变越____,它具有的弹性势能越大。
重力
大
高
弹性形变
大
四、机械能及其转化(11年4考)
1.机械能:动能、______势能和______势能的统称。
2.机械能守恒:如果只有动能和势能相互转化,机械能的总和______,或者说机械能是______的。若在转化中存在摩擦力等消耗能量的因素,则机械能总和会______,机械能不守恒。
3.水能和风能:水电站是利用水的________能来发电的;风力发电机是利用风的____能来发电的。
重力
弹性
不变
守恒
减小
重力势
动
振幅
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强化训练
1.(RJ素材)请你判断下列物体主要具有哪种形式的机械能。
(1)在水平公路上行驶的汽车:______;
(2)悬挂在天花板上的吊灯:__________;
(3)在空中飞行的飞机:________________;
(4)被拉开的弹弓:__________。
动能
重力势能
动能和重力势能
弹性势能
2.(RJ、YH素材)图1所示为游乐园的过山车,从高处滑下后便在无动力的情况下沿轨道上下翻腾。过山车从高处加速滑下的过程中,其重力势能______,动能______;沿轨道上升过程中,过山车的机械能______。(均选填“增大”“减小”或“不变”)
减小
增大
减小
3.(YH素材)图2所示为某市轨道交通车站的示意图,站台略高于路面,与站台连接的进站、出站的轨道均有一个小坡度。列车进站上坡时,列车的一部分动能转化为________能储存起来;出站下坡时,列车再将________能转化为____能,可以起到节能降耗的作用。
重力势
图2
重力势
动
4.(RJ素材)如图3所示,滚摆下降过程中,滚摆的________能转化为____能。滚摆上下往复运动过程中,其每次上升所能达到的高度越来越低,滚摆在运动过程中的机械能______(选填“增大”“减小”或“不变”)。
重力势
图3
动
减少
5.(RJ素材)如图4所示,人造地球卫星沿椭圆轨道绕地球运行,卫星在大气层外运行不受空气阻力,只有动能和势能的相互转化,因此机械能______(选填“守恒”或“不守恒”);当卫星从近地点向远地点运行时,动能会______(选填“增大”“不变”或“减小”)。
守恒
图4
减小
例1 (RJ素材)战斗机在空中加油时,空中加油机和战斗机保持同一速度沿水平方向匀速行驶,如图1所示。在加油的过程中:
易错易混点
动能、势能及机械能的变化
图1
(1)以战斗机为参考系,空中加油机是______(选填“运动”或“静止”)的;
(2)战斗机的动能______,重力势能______;(均选填“增大”“减小”或“不变”,下同)
(3)加油机的动能______,重力势能______,机械能______。
静止
增大
增大
减小
减小
减小
易错点拨 审题时要全面,既要考虑动能与重力势能的常见影响因素“速度”和“高度”,还要特别注意另一影响因素“质量”。
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1.(2022北京)如图2所示,是神舟十三号载人飞船返回舱返回地面时的情境。打开降落伞后,若返回舱在一段时间内的运动可看作是竖直向下的匀速运动,则关于返回舱在这段时间内,下列说法正确的是( )
A.返回舱的动能不变
B.返回舱的重力势能不变
C.返回舱的机械能不变
D.返回舱所受重力不做功
A
图2
2.如图3所示,无人驾驶的清扫车在平直地面上匀速前进,同时将落叶等杂物吸入机身集尘盒内,此过程中,清扫车整体的动能______,惯性______。