内容正文:
专题09 机械能
清单01 动能
动能:(1)定义:物体由于 而具有的能叫动能。
(2)
大小因素:物体 越大、 越大, 就越大。可利用公式进行记忆(E=)
清单02 质点
势能:(1)重力势能:①定义:物体由于 而具有的能。
②大小因素: ,重力势能就越大。(E=mgh)
(2)弹性势能:①定义:物体由于 变而具有的能。
②大小因素:对于同一物体, 越大,弹性势能就越大。
清单03 机械能和机械能守恒
机械能:(1)定义:动能和势能统称为机械能。
(2)机械能守恒:动能和势能在一定的条件下可以互相转化,如果只有动能和势能的转化,则机械能的总量保持不变,也就是机械能守恒。
(3)如图滚摆和单摆,如果不考虑摩擦和空气阻力等其他外力,则它们机械能守恒。
即时练习
【练习1】“天宫一号”为中国载人航天工程发射的第一个目标飞行器,是中国第一个空间实验室,它绕地球飞行一圈的时间约为90分钟,下列说法中正确的是( )
A.从近地点向远地点运动过程中,动能减小,势能增大
B.在真空中绕地球匀速飞行的过程中,“天宫一号”受力平衡
C.在失重状态下,天宫一号不具有惯性
D.“天宫一号”与“神舟飞船”空间交会对接后,两者就不再运动
【练习2】(2023·宁波模拟)如图甲所示,质量不计的弹簧竖直固定在水平面上,t=0时刻,将一金属小球从弹簧正上方某一高度处由静止释放,小球接触弹簧并将弹簧压缩至最低点(形变在弹性限度内),然后又被弹起离开弹簧,上升到一定高度后又下落,如此反复。通过安装在弹簧下端的压力传感器,测出该过程中弹簧弹力F随时间t变化的图像如图乙所示,不计空气阻力。下列说法正确的是( )
A.运动过程中小球的机械能守恒
B.t1~t2这段时间内,小球的动能与重力势能一直在增加
C.t2时刻小球的速度最大
D.t2~t3这段时间内,小球的动能先增加后减少
【练习3】(2023·乐清模拟)如图甲是蹦极运动过程示意图,小明从О点开始下落,OA 长度是弹性绳的自由长度,在B点时他所受弹性绳弹力恰好等于自身重力,C点是下落到达的最低点。蹦极过程中人和弹性绳的能量变化如图乙(忽略空气摩擦的影响),下列判断正确的是( )
A.a图像表示人的重力势能 B.t1时刻人在B点位置
C.t2时刻绳的弹性势能最大 D.t3时刻人的动能为零
【练习4】某同学在体育活动中,从铅球下落陷入沙坑的深度情况猜想到:物体的重力势能可能与物体的质量、下落高度和运动路径有关。于是设计了如图所示的实验:用大小、形状相同的A、B、C、D四个铅球,其中A、C、D三球的质量为m,B求质量为2m,让A、B两球从距沙表面高H处静止下落,C球从距沙表面高2H处静止下落,D球从距沙表面高2H的光滑弯曲管道上端静止滑入,最后从管道下端竖直地落下(球在光滑管道中运动的能量损失不计)。实验测得A、B两球陷入沙深度分别为h1和h2,C、D两球陷入沙深度均为h3,且h1<h2<h3。
(1)本实验中,铅球的重力势能大小是通过 来反映的;
(2)比较A、B两球,发现B球陷入沙深度更大,由此可得出结论: ;
(3)比较C、D两球,发现两球运动的路径不同,但陷入沙深度相同,由此可得出结论:物体的重力势能与物体运动的路径 (选填:“有关”或“无关”)
【练习5】实验小组的同学用如图所示的装置探究“物体动能大小与质量和速度的关系”。将钢球从某一高度由静止释放,钢球摆到竖直位置时,撞击水平木板上的木块,将木块撞出了一段距离。
(1)通过观察比较木块移动的距离来比较小球动能的大小,这种科学研究的方法与以下选项中的____相同。
A.用磁感线的疏密表示磁体周围磁场的强弱
B.用黄豆和芝麻混合前后的体积变化来研究分子之间有间隙
C.探究压力作用效果与受力面积的关系时控制压力大小相同
D.判断电路中是否有电流可通过电路中灯泡是否发光来确定
(2)实验过程中,让质量不同的钢球从相同高度摆下,记录部分数据如下:
实验次数
钢球质量/g
钢球下摆高度/cm
木块滑行距离/cm
1
20
20
30
2
40
20
58
3
60
20
在第3次实验中,木块被撞后滑出木板,需要重做第3次实验,甲同学建议换用一个较大的木块,乙同学建议换同样材质但较长的木板,丙同学建议降低钢球下摆的高度,丁同学建议换用一个质量为50克钢球。你认为应当采用 的建议。
(3)钢球从最高点摆动到竖直位置的过程中,绳子的拉力对钢球有无做功?