10.6 合理利用机械能课件 -2023-2024学年物理沪科版八年级全一册

第十章 机械与人 初中 物理 八年级下册 HK 1 第六节 合理利用机械能 教材必备知识精练 2 知识点1 能 1.[2023咸宁模拟]关于能的概念，下列说法正确的是( ) C A.一个物体只有做了功，才能说明它具有能 B.一个物体被站立的人举在手中，物体不能做功，所以物体没有能 C.一个物体能够做功，我们就说这个物体具有能 D.一个物体已经做的功越多，说明它具有的能越多 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 3 【解析】 一个物体能够做功，我们就说这个物体具有能，但这里只是说能够做功即具有做功的能力，不一定做了功才具有能，故A选项错误,C选项正确；一个物体被站立的人举在手中，这个物体没有做功，但能够做功，所以这个物体具有能，故选项B错误；物体已经做的功越多，说明某种能转化为别的形式的能越多，故选项D错误． 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 4 知识点2 动能及其影响因素 2.小红猜想动能的大小可能与物体的质量和运动速度有关，于是她设计了如图甲、乙所示的实验来探究动能的大小与哪些因素有关. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 5 实验步骤如下： 第一步，让质量相同的两个钢球沿同一光滑斜面分别从 处和 处开始向 下运动，然后与放在水平面上的木块相碰，木块在水平面上移动一段距离 后静止，如图甲所示； 第二步，分别让不同质量的两个钢球沿同一光滑斜面从 处开始向下运动， 然后与放在水平面上的木块相碰，木块在水平面上移动一段距离后静止， 如图乙所示. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 6 （1）物理研究方法有许多，如等效替代法、类比法、对比法、控制变量 法等.本实验中运用了两种研究方法：一是__________法；二是转换法， 就是用________________来表示钢球动能的大小. 控制变量 木块移动的距离 【解析】 实验中通过观察木块移动的距离来比较钢球动能的大小，用到了转换法；在探究动能与质量和速度的关系时，用到了控制变量法. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 7 （2）图甲探究的是动能与______的关系，理由是两球______相等，得出 的结论是：______________________________________. 速度 质量 物体的质量一定时，速度越大，动能越大 【解析】 由题图甲可知，两钢球的质量相同，但在斜面上开始运动时的高度不同，即到达水平面时的速度不同，说明物体的质量一定时，速度越大，动能越大. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 8 （3）图乙探究的是动能与______的关系，让不同质量的两钢球从同一高 度滚下的目的是使两球到达水平面时具有相同的______，得出的结论是： ______________________________________. 质量 速度 物体的速度一定时，质量越大，动能越大 【解析】 题图乙中，让质量不同的两钢球由斜面的同一高度滚下，撞击水平面上的木块，这是控制两钢球到达水平面时的速度相同，目的是探究物体的动能与质量的关系，得出的结论是当物体的速度一定时，质量越大，动能越大. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 9 3.某市在创建文明卫生城市期间，洒水车每天都清洁街道.匀速行驶的洒水 车洒水的过程中，洒水车的动能______（填“增大”“不变”或“减小”）. 减小 【解析】 匀速行驶的洒水车在洒水的过程中，速度不变，质量减小，因而动能减小． 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 10 4.[2023上海期末]如图是甲、乙两辆相同小车的 图像，关于这两辆小车的动能，以下判断正确 的是( ) B A.甲、乙两车的动能相等 B.甲车的动能大 C.乙车的动能大 D.缺乏条件，无法判断 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 11 【解析】 由题图像知，甲、乙两小车都做匀速直线运动，在相同的时间内，甲车通过的路程大，由速度公式知甲车的速度大,因为甲、乙两辆小车相同，则速度大的动能大，所以甲车的动能大. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 12 知识点3 势能及其影响因素 5.为探究重力势能大小的影响因素，小红利用带有四个铁钉的小方桌、沙箱及质量不同的物体设计并进行了如图所示的实验． （1）实验中通过观察______________________来判断物体重力势能的大小． 小方桌陷入沙中的深浅 【解析】 物体重力势能的大小无法直接观察到，所以采用转换法，通过观察小方桌陷入沙中的深浅来判断重力势能的大小. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 （2）要探究重力势能的大小与高度的关系应选择图____和图____所示实 验进行比较． 甲 乙 【解析】 探究重力势能与高度的关系，必须保证物体的质量相等，题图甲和图乙所示实验使用的是同一物体，而且是从不同高度落下，所以可以实现探究目的. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 14 （3）小红为了探究“重力势能的大小与物体的质量是否有关”，选择了图 乙和图丙所示实验装置进行实验，老师说她的选择是错误的，请你分析原 因：__________________． 没有控制高度相同 【解析】 探究“重力势能的大小与物体的质量是否有关”，要控制高度相同，由题图可知，题图乙和题图丙中物体所处高度不同，所以小红的选择是错误的． 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 15 6.如图所示，苹果树上结有三个质量相等的苹果，其中重力势能 最大的是( ) C A.甲 B.乙 C.丙 D.一样 【解析】 重力势能的大小与物体的质量和高度有关.甲、乙、丙三个苹果的质量相等，由题图可知，丙所处的高度最大，所以丙的重力势能最大. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 16 7.正在飞行的 、 两架飞机具有相同的重力势能，且 ，则 ( ) D A. 飞机飞得快 B. 飞机飞得慢 C. 飞机飞得高 D. 飞机飞得低 【解析】 物体重力势能的大小与其质量和高度有关．质量相同，高度越高，重力势能越大；高度相同，质量越大，重力势能越大．由题可知 、 两架飞机具有相同的重力势能，且 ，则 ． 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 17 8.下列物体具有弹性势能的是( ) C A.放在桌面上实验用的一根弹簧 B.空中来回摆动的秋千 C.钟表（机械钟）内卷紧的发条 D.上实验课用的橡皮泥 【解析】 放在桌面上实验用的一根弹簧,没有说明弹簧是否发生弹性形变,不能确定其是否有弹性势能,A错误;空中来回摆动的秋千具有动能和重力势能,没有弹性势能,B错误;机械钟表内的发条被卷紧后,其发生了弹性形变,具有弹性势能,C正确;上实验课用的橡皮泥所发生的形变是非弹性形变,其不具有弹性势能,D错误. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 18 9.如图是玩弹弓的情景，经验表明，橡皮筋拉得越长，同样的“子弹”射得 越远，这说明橡皮筋的弹性势能与__________有关． 形变程度 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 19 知识点4 机械能及其转化 10.[2023牡丹江中考节选]如图所示的“橡皮筋动力车”， 旋转扇叶，将橡皮筋拧紧.松手后，橡皮筋的________能 转化为扇叶的____能，扇叶快速转动，小车运动起来. 弹性势 动 【解析】 将橡皮筋拧紧，使其发生形变，产生弹性势能，松手后橡皮筋的弹性势能转化为扇叶的动能，扇叶快速转动，小车运动起来. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 20 11.新情境[2022 北京中考]如图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 动可看作竖直向下的匀速运动，则下列关于返回舱在这段时间 内的说法正确的是( ) A 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 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 21 【解析】 因为返回舱做匀速运动，且质量不变，所以返回舱的动能不变，故A正确；返回舱的质量不变，但其高度在不断减小，所以返回舱的重力势能变小，故B错误；机械能等于动能和势能之和，动能不变，势能减小，所以机械能减小，故C错误；重力竖直向下，返回舱在重力的方向上移动了距离，所以返回舱所受重力做了功，故D错误. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 22 12.[2023 烟台中考]跳水运动中蕴含着许多物理知识， 如图所示，有关跳板跳水过程中能量变化的说法正 确的是( ) C A.运动员用力下压跳板的过程中，跳板的弹性势能减小 B.运动员被跳板向上弹起的过程中，重力势能减小 C.运动员离开跳板向上运动的过程中，动能减小 D.运动员从最高点下落的过程中，机械能增大 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 23 【解析】 运动员用力下压跳板的过程中，跳板的弹性形变程度变大，弹性势能增大，故A错误；运动员被跳板向上弹起的过程中，质量不变，高度变大，重力势能增大，故B错误；运动员离开跳板向上运动的过程中，质量不变，速度变小，动能减小，故C正确；运动员从最高点下落的过程中，由于受到空气阻力的作用，一部分机械能转化为其他形式的能，机械能减小，故D错误. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 24 知识积累 动能和势能的影响因素 动能大小的影响因素：质量和速度.质量越大，速度越大，动能越大. 重力势能大小的影响因素：质量和高度.质量越大，高度越高，重力势能越大. 弹性势能大小的影响因素：弹性形变程度.弹性形变程度越大，弹性势能越大. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 25 第六节 合理利用机械能 学科关键能力构建 26 1.[2023株洲中考]投出的铅球在空中飞行，它在整 个运动过程中的动能 与距离地面的高度 的关 系如图所示.已知铅球出手高度 为 ，铅球落 到地面时重力势能为零，不计空气阻力，由图可 知，铅球出手时其重力势能为( ) A A. B. C. D. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 27 【解析】 由题可知，因为不计空气阻力，故机械能守恒，铅球运动过程中只有重力势能和动能的相互转化，若铅球落到地面时重力势能为零，则动能为最大值 .由题图可知，当铅球到最高点时，即距离地面 时，动能为 ，则重力势能最大值为 ；已知铅球出手高度为 ，所以其重力势能小于 ,故A符合题意，B、C、D不符合题意. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 28 2.[2023潍坊中考]巡航导弹是导弹的一种，具有突防能力强，难以拦截的 优点.如图为某巡航导弹的飞行路线图，发射升空段，发动机点火，导弹 以极快的速度穿出大气层升至高空；俯冲加速段，发动机处于关闭状态， 导弹向下俯冲，会被加速到极高的速度；巡航阶段，主发动机的推力与阻 力平衡，弹翼的升力与重力平衡，可以实现远距离“巡航状态”，最后精确 打击目标.下列关于该巡航导弹的说法正确的是( ) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 29 A.整个过程中，在 点动能最大 B. 点到 点的过程中，机械能不变 C. 点到 点的过程中，机械能不变 D. 点到 点的过程中，不消耗导弹携带 的燃料 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 30 【解析】 点后俯冲加速阶段，发动机处于关闭阶段，导弹向下俯冲， 会被加速到极高的速度，说明 点的速度不是最大，则 点动能不是最大 的，故A错误； 点到 点的过程中，发动机点火加速升空，巡航导弹速 度在增大，可知其动能在增大，高度在增大，可知其重力势能在增大，则 机械能在增大，故B错误； 点到 点的过程中，不受空气阻力，发动机 关闭，没有对巡航导弹做功，只有重力在做功，减少的重力势能等于增加 的动能，则可知机械能不变，故C正确；由题意可知， 点到 点的过程 中，发动机处于打开状态，要对巡航导弹做功，可知其消耗导弹携带的燃 料，故D错误. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 31 3.[2023宿迁模拟]将皮球从离地某一高度 点处水平抛出.球落地后又弹起. 它的部分运动轨迹如图所示.下列说法正确的是( ) C A.皮球经过同一高度的 、 两点时动能相等 B.皮球第一次反弹后到达最高点 点时速度为零 C.皮球在 点时的机械能小于在 点时的机械能 D.若将皮球表面涂黑，则会在地面 、 两点留下两 个大小相等的黑色圆斑 1 2 3 4 5 6 7 8 9 32 【解析】 在皮球运动的过程中，机械能不断减小.皮球在 点的机械能大 于在 点的机械能，由于 、 两点的高度相同，重力势能相同，故皮球 在 点的动能大于在 点的动能，A错误；皮球在 点时的速度不为零， 有沿水平方向的速度，B错误；由于皮球在运动过程中的机械能不断减小， 所以皮球在 点的机械能大于在 点的机械能，C正确；因为皮球在运动 过程中机械能不断减小，所以皮球在 点的弹性势能大于在 点的弹性 势能，即皮球在 、 两点时发生的形变量不相等，所以留下的黑色圆 斑大小也不相等，D错误. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 33 4.[2023宁波慈溪模拟]如图所示，在光滑的水平台 面上，一轻弹簧左端固定，右端连接一金属小 D 球， 点是弹簧保持原长时小球的位置.压缩弹簧使小球至 位置，然后 释放小球，小球就在 、 间做往复运动（已知 ）.小球从 位 置运动到 位置的过程中，下列判断正确的是( ) A.小球的动能不断增加 B.弹簧的弹性势能不断减少 C.小球运动到 点时的动能与此时弹簧的弹性势能相等 D.在任一位置弹簧的弹性势能和小球的动能之和保持不变 1 2 3 4 5 6 7 8 9 34 【解析】 小球从 位置运动到 位置的过程中，弹簧处于压缩状态，对 小球的弹力水平向右，因此小球做加速运动，动能增加，同时弹簧的形变 量逐渐变小，弹性势能减少；小球从 位置运动到 位置的过程中，弹簧 处于拉伸状态，对小球的弹力水平向左，因此小球做减速运动，动能减少， 同时弹簧的形变量逐渐变大，弹性势能增加，故A、B错误；小球在 位 置时，速度最大，动能最大，此时弹簧恢复原长，弹性势能为零，故C错 误；由于水平台面光滑，小球在运动过程中不受摩擦力的作用，因此小球 和弹簧组成的系统机械能守恒，即弹簧的弹性势能和小球的动能之和保持 不变，D正确. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 35 5.如图所示，一个小孩从高度相同、长度不同的两个滑梯 分别滑下，请你从机械能及其转化的角度分析一下小孩滑 到底端时的速度大小，下列说法正确的是( ) D A.若运动阻力可以忽略，则从长滑梯上滑到底端的速度大 B.若运动阻力可以忽略，则从短滑梯上滑到底端的速度大 C.若运动阻力不能忽略，且两滑梯的粗糙程度相同，则从长滑梯上滑到底端的速度大 D.若运动阻力不能忽略，且两滑梯的粗糙程度相同，则从短滑梯上滑到底端的速度大 1 2 3 4 5 6 7 8 9 36 【解析】 若运动阻力可以忽略，小孩从滑梯上滑到底端是重力势能转化为动能的过程，机械能守恒，所以从长滑梯和短滑梯滑到最底端时，速度相同，故A、B错误；若运动阻力不能忽略，小孩在滑下过程中，克服摩擦做功，机械能不守恒，小孩在短滑梯上受到的摩擦力要小于在长滑梯上受到的摩擦力，路程也短，克服摩擦力所做的功小，到达底端时的机械能大，滑到底端时速度较大，故C错误，D正确. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 37 6.[2021温州中考]一个番茄从手中由静止开始下落，撞击水面 时溅起许多水珠（如图所示），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 1 2 3 4 5 6 7 8 9 38 【解析】 番茄从开始下落至刚好浸没时减少的重力势能等于番茄增加的动能、溅起的水珠在撞击过程中增加的机械能、容器中的水增加的机械能之和，故番茄从开始下落至刚好浸没时减少的重力势能大于所有溅起的水珠在撞击过程中增加的机械能总和；不计机械能损耗，则水珠在空中上升过程中机械能不变，增量为零. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 39 7.跨学科实践 [2022 黄冈中考]凝聚着我国古代劳动人民 智慧的世界文化遗产——都江堰水利工程，由分水鱼嘴、 宝瓶口、飞沙堰等组成（如图所示），其在引水灌溉、 防洪减灾方面发挥着重要作用.枯水季节，由于内江河床 较低，在水受到的____力作用下，大量的水落入内江， 重 减小 小 其重力势能______（填“增大”“减小”或“不变”）；洪水季节，由于宝瓶口 的限流作用，导致内江水的流速较小，外江水的流速较大、压强较____， 大量的水涌入外江. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 40 【解析】 水在重力的作用下从高处落向低处，这个过程中水所处的高度越来越低，重力势能越来越小；流体流速越大的地方压强越小，故洪水季节外江水的流速较大、压强较小. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 41 8.蹦极是一种运动游戏.图中 点是弹性绳自然下垂时绳下端的位 置， 点是游戏者所能到达的最低点.当游戏者离开跳台向 点运 动的过程中（忽略空气阻力），其重力势能逐渐转化为____能； 游戏者从 点到 点的过程中，绳子具有的________能逐渐增加； 到达 点时游戏者受到的弹力大于重力，所以游戏者在 点时 ________（填“处于”或“不处于”）平衡状态. 动 弹性势 不处于 1 2 3 4 5 6 7 8 9 42 【解析】 当游戏者离开跳台向 点运动的过程中，不考虑空气阻力，游戏者的高度减小，重力势能减小，速度增大，动能增大，此过程中人的重力势能转化为动能；游戏者从 点运动到 点的过程中，弹性绳的形变程度逐渐增大，故绳子的弹性势能逐渐增加；到达 点时游戏者受到的弹力大于重力，游戏者在 点时受力不平衡，故游戏者在 点不处于平衡状态. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 43 素养提升 9.新考法[2022 南京模拟]2021年，高空抛物罪列入刑法.某日，小区楼下的轿车被高空落下的玻璃瓶砸出一个窟窿,警方根据小区监控，推算出玻璃瓶砸中车时速度约为20米/秒.请根据框图，从能量转换角度寻找肇事者大致楼层.（玻璃瓶由静止下落，下落过程中不计空气阻力） 1 2 3 4 5 6 7 8 9 44 （1）Ⅰ推导Ⅱ的依据是：当玻璃瓶质量一定时，____________________. 速度越大，动能越大 【解析】 Ⅰ推导Ⅱ的依据是：当玻璃瓶质量一定时，速度越大，动能越大，因此可知道玻璃瓶砸中车时的动能. （2）玻璃瓶下落过程中，重力势能转化为动能是通过 __________实现的. 重力做功 【解析】 玻璃瓶下落过程中，重力势能转化为动能是通过重力做功实现的. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 45 （3）Ⅲ推导Ⅳ的依据是：_________________________________________ ____. 质量一定时，物体所处高度越高，重力势能越大 【解析】 Ⅲ推导Ⅳ的依据是：质量一定时，物体所处高度越高，重力势能越大，知道重力势能大小，可以反推物体所处高度. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 46 （4）分析表一和表二的数据及相关条件可推算出肇事者大致在___层. 表一 速度（米/秒） 动能（焦） 12 7.2 16 12.8 20 20 24 28.8 28 39.2 7 1 2 3 4 5 6 7 8 9 47 表二 重力势能（焦） 楼层（层） 13 5 19 7 25 9 31 11 36 13 1 2 3 4 5 6 7 8 9 48 【解析】 分析表一可知玻璃瓶砸中车时的动能为 ,不计空气阻力，重力势能转化为动能，因此可知重力势能也为 ；分析表二的数据及相关条件可推算出肇事者大致在7层. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 49 $$