第05讲 机械能与内能（1）-九年级物理上册知识点讲解及课后练习(江苏专用)

第05讲 机械能与内能（1） 适用学科 物理 适用年级 九年级 适用区域 江苏 本讲时长 120分钟 知识点 及学习目标 1.理解动能、势能、机械能，掌握能量之间的相互转化； 2.知道各种能量的影响因素。 生活感知 1. 飞行的子弹能够击穿鸡蛋——飞行的子弹由于运动而具有 。 1. 举起的石块下落时，能够将木桩打入地面以下—举起的石块由于被举高而具有 。 1. 被拉长的弹簧能够拉动小车——弹簧由于被拉长而具有 。 动能：运动的物体能对其他物体做功，它就具有能量。这种由于运动而具有的能量叫作动能，物体的动能越大，它能对其它物体做的功就越 。 影响因素：物体动能的大小与物体的速度和质量有关， 越大， 越大，物体具有的动能就越大。它能对其他物体做的功就越多。 实验：控制变量法探究动能大小与哪些因素有关 ◆实验一：探究动能大小与速度的关系。 应控制物体的质量不变。同质量或同一小车（小球），分别从斜面的不同高度释放，撞击时速度不同，观察木块被撞击后移动的距离来比较动能的大小； 结论：在质量一定时，物体的速度越大，动能越大。（实验过程中注意，如果只用一套器材，第二次实验前要标注木块的最终位置）。 ◆实验二：探究动能大小与质量的关系。 应保证物体具有相同的速度。质量不等的小车（小球）从斜坡的同一高度释放，到达水平面时，它们的初始速度大小相等。 结论：在速度一定时，物体的质量越大，动能越大。 势能： 势能和 势能是常见的两种势能。 弹性势能：发生弹性形变的物体能对其他物体做功，形变物体所具有的能量。 影响因素：弹性形变的大小和材料，同一物体形变量变大，弹性势能变大，不同物体还要看材料。 重力势能：被举高的物体同样具有做功的本领，所具有的势能。 影响因素：物体的重力势能与物体的质量和高度有关， 越大、 越高，它具有的重力势能就越大。 实验：控制变量法探究重力势能大小与哪些因素有关 1、探究重力势能大小与质量的关系时，保持高度不变； 2、探究重力势能大小与高度的关系时，保持物体质量不变。 机械能：在物理学中，动能和势能统称为机械能。 机械能守恒：只有动能与势能相互转化的过程中（忽略内能等损失时），机械能的总和保持不变。 考点一 动能 势能 机械能 例1 扬州城区的高层建筑越来越多,但高空抛物却存在巨大的安全隐患,因为高处的物体具有较大的 (　 　) A.弹性势能   B.重力势能 C.体积　      D.阻力 变式1 下列物体一定具有弹性势能的是 （　 　） A．弹簧 B．吊着猴子的树枝 C．被压扁的橡皮泥 D．橡皮筋 考点二 动能、势能大小影响因素 例2 草原发生大面积蝗灾时，农业部门利用飞机喷洒农药消灭蝗虫，当飞机在某一高度水平匀速飞行喷洒农药时，它的 （　 　） A．动能不变，重力势能不变 B．动能减少，重力势能增加 C．动能增加，重力势能减少 D．动能减少，重力势能减少 变式1 2018年1月19日12时12分,在酒泉卫星发射中心,长征十一号固体运载火箭将吉林号视频07星、08星和4颗小卫星精确送入预定轨道。火箭在加速上升的过程中 (　 　) A.动能增加,重力势能增加,机械能增加 B.动能增加,重力势能不变,机械能增加 C.动能不变,重力势能增加,机械能增加 D.动能不变,重力势能不变,机械能不变 考点三 机械能的转化 例3 如图所示,用细线系住小球悬挂在O点,将小球拉至A点释放,从A点经过B点运动到C点的过程中,小球的重力势能先变小后　　　    ,动能先　　　    后　　　    。(选填“变大”“变小”或“不变”) 变式1 将皮球从离地某一高度O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 (　 　)   A.皮球经过同一高度的A、B两点时动能相等 B.皮球第一次反弹后到达最高点P点时速度为零 C.皮球在D点时的机械能小于在C点时的机械能 D.若将皮球表面涂黑,则会在地面M、N两点留下两个大小相等的黑色圆斑 例4 如图所示,在探究物体动能的大小与哪些因素有关时,让同一小车分别从同一斜面的不同高度由静止释放,撞击水平面上同一木块。   (1)本实验探究的是　　　    (木块/小车/斜面)的动能与　　　    的关系,实验中是通过观察    　　　 　　　    来比较动能大小的; (2)第一次实验的情景如图甲所示,在进行第二次实验前,应先将撞出的木块　　　　　　        。 (3)若操作正确,第二次实验木块最终的位置如图乙所示,则此实验的结论是:　　　 　　　    　    。 例5 如图所示,在“探究影响重力势能大小的因素”实验中,有三个实心的、大小相同的铁球A、铁球B和塑料球C。球A、C离沙地高度相同。 现让三个球同时由静止释放,球落到沙地上的状态如图中虚线球所示,   (1)根据　　　     可以判断出A球释放前的重力势能最大; (2)比较球A、C可得出影响重力势能大小的因素是　　　　    ; (3)球在空中下落时减少的重力势能主要转化为　　　　    。 一、单选题 1．下列物体在运动过程中，动能转化为势能的是（　　） A．汽车沿斜坡向下运动 B．汽车在水平公路上匀速行驶 C．投篮时，篮球向下运动过程中 D．荡秋千时，秋千上升过程中 2．（2017•无锡卷）射箭时，拉开的弓弦能将箭射出，箭离开弓弦后还能继续飞行，小明根据这一现象得出了以下结论：①弓弦对箭施加的力改变了箭的运动状态：②弓弦的弹性势能转化为箭的动能； ③箭由于惯性作用仍能继续飞行；④在空中飞行的箭若不受任何力作用，将处于静止状态，其中说法正确的是（　　） A．只有① B．只有①② C．只有①②③ D．①②③④都正确 3．如图所示，铅球从出手到将要落地的过程中，下列说法正确的是（不计空气阻力）（　　） A．铅球由a→b时，动能逐渐增大 B．铅球在b点的机械能大于a点的机械能 C．铅球由b→c时，机械能逐渐减小 D．铅球在c点时动能最大 4．如图所示，旅游景区的索道缆车载着游客匀速上山，它具有的（ ） A．动能增加，重力势能增加 B．动能减少，重力势能增加 C．动能不变，机械能增加 D．动能不变，机械能减少 5．如图，“蹦床”是体育比赛项目，床面弹性很大，运动员可在上面反复弹跳。从高空落下的运动员刚好与水平床面接触的点为A点，能到达的最低点为B点，如图所示，运动员从B点反弹回A点的过程中，不计空气阻力，则（　　） A．运动员在B点速度为0，受平衡力作用 B．在反弹的瞬间，运动员在B点所受重力大于弹簧弹力 C．从B点向上运动过程中，运动员的动能先增大后减小 D．从B点向上运动过程中，运动员的机械能保持不变 6．如图是做模拟“蹦极”实验的装置。一根橡皮筋一端系一个小石块，另一端固定在点，点是橡皮筋不系小石块自然下垂时下端所在的位置，点是橡皮筋系小石块自然下垂时所在的位置，点是小石块从点自由下落所能到达的最低点。小石块从点到点运动的过程中，动能达到最大的位置是（不考虑阻力）（　　） A．点 B．点 C．之间 D．之间 7．2012年6月18日，“神州九号”飞船与天宫一号自动交会对接，如图所示是它们运行的部分轨道。“神州九号”飞船首先多次变轨，对接前与“天宫一号”在同一轨道沿同一方向运动，“神州九号”飞船飞向“天宫一号”缓慢地靠近，最后实现对接。下列有关叙述中，正确的是（ ） A．在完成对接前，速度较大的是“天宫一号” B．在完成对接后，“神舟九号”相对于“天宫一号”是运动的 C．“天宫一号”在轨道Ⅱ运行时，它的动能一定增加 D．“神州九号”从轨道Ⅰ变轨到轨道Ⅱ，势能一定增加 8．现代衣业利用喷药无人机喷酒农药，安全又高效，如图所示，喷药无人机在农田上方沿水平方向匀速飞行，同时均匀喷酒农药．此过程中，喷药无人机的 A．动能减小、重力势能减小 B．动能减小、重力势能不变 C．动能不变、重力势能减小 D．动能不变、重力势能不变 二、填空题 9．如图甲所示，高为h的光滑斜面上，一物块从顶端A点由静止自由滑到底端B点，在此过程中，物块的机械能____（选填 “守恒”或“不守恒”）；图乙所示的图象表示该物块的_______（选填 “动能”或“重力势能”）随高度变化的规律。 10．如图所示，跳水运动员为获得允足的空间滞留时间，都会在跳水前先用力下压跳板，以便利用跳板的______让自己上升的更高．不计空气阻力，运动员从离开跳板到入水的过程中，______时填“离开跳板”、“最高点”或“入水”时动能最大． 11．如图，小球从斜面上处由静止滚下，经过处，最终停在水平面上的处。小球从处运动到处的过程中，重力势能______，机械能______；（选填“增大”、“不变”或“减小”）到达处能继续运动，是因为小球具有______。 三、实验题 12．在探究“动能大小与物体质量有关”的实验中，所用的实验装置如图所示，A为小球，B为木块。小明共做了三次实验。 (1)为了便于实验分析，小明设计了一个此项探究的实验记录表格。请完成表头待填写的空格： (a)______； 序号 小球质量m/kg 小球开始滑下的高度h/cm (a) 1 2 3 (2)为了研究物体动能与物体质量的关系，让物体从斜面______（选填“同一”或“不同”）高度上静止滚下时，应改变______（选填“物体A”或“物体B”）的质量； (3)若在刚开始做实验时发现木块运动到了长木板的末端之外．在不更换和不增加实验器材的条件下，解决的办法是：______； (4)该实验运用了______法和转换法，通过观察______来判断小球动能的大小。 13．如图甲所示，单摆是用一根细线把重物（摆球）悬挂起来，能够产生往复摆动的一种装置。小明同学对单摆的摆动周期（摆球来回摆动次所用的时间）与哪些因素有关进行了实验探究。实验数据记录如下。 实验序号 摆长 摆球质量 摆角 30个周期 1 1.0 30 4 60 2 1.0 40 4 60 3 1.0 50 4 60 4 1.0 30 3 60 5 1.0 30 4 60 6 1.0 30 5 60 7 0.8 30 4 54 8 1.0 30 4 60 9 1.2 30 4 60 (1)小明同学用如图乙所示的方法测出摆球的直径为______； (2)实验中，小明采用测量单摆摆动30个周期所用的时间，其目的与下列实验相同的是______； ．测量小球的直径时，重复测量了多次； ．在笔上紧密缠绕多圈铜线，测铜线的直径； ．探究光的反射定律时，改变入射角，测多组数据。 (3)分析数据，可得出：单摆周期大小与______有关（选填“摆长”、“摆球质量”或“摆角”），______成正比（选填“是”或“不是”）； (4)摆长一定时，小明用乒乓球做实验测得的摆动周期明显变大。造成明显变大的主要原因是______不可忽略。 14．某兴趣小组将一张硬卡片对折，在开口的一边剪两个小豁口A和B，然后套上橡皮筋，做成了一个会跳的卡片（如图所示）。为了探究卡片跳起的高度与哪些因素有关，该兴趣小组提出了如下猜想∶ A．与卡片的质量有关 B．与橡皮筋的形成变量有关 C．与橡皮筋的条数有关 为了验证猜想，小组选用几根相同的橡皮筋和几张相同的卡片进行实验。 (1)小明将图中的卡片反过来，把它放在桌面上用手向下压，使橡皮筋伸长，迅速松开手，观察到的现象是__________，这个现象说明∶发生弹性形变的橡皮筋能对卡片_________，因此它具有弹性势能。 (2)探究跳起高度与质量是否有关，应选择质量不同的卡片，控制其他实验条件相同。操作中将卡片反过来，每次把它在桌面上用手压平的目的是_________________。 (3)探究跳起高度与橡皮筋形变量是否有关，请你为该小组提供使橡皮筋的形变量不同的两种方法∶①___________；②_____________。 本节课教学计划完成情况： 照常完成□ 提前完成□ 延后完成□ 学生的接受程度： 完全能接受□ 部分能接受□ 不能接受□ 学生的课堂表现： 很积极□ 比较积极□ 一般□ 不积极□ 教学反思概述： 第05讲 机械能与内能（1） 适用学科 物理 适用年级 九年级 完成情况 完成评分 一．选择题（共10小题） 1．（2020•西城区二模）如图所示，2020年5月，中国2020珠峰高程测量登山队向珠峰发起冲击，并于5月27日11时从北坡成功登顶。他们综合运用多种传统和现代测绘技术，精确测定珠峰高程。并以此方式向登山前辈致敬，纪念中国人首登珠峰60周年。关于登山队员登山的过程，下列说法中正确的是（　　） A．向上攀登的人，其机械能守恒 B．向上攀登的人，需要克服重力做功 C．攀登相同的高度，人做功的快慢相同 D．向上攀登，大气压强减小，水的沸点升高 2．（2020春•宁德期末）高空抛物是极不文明的行为，甚至会造成极大危害。高处坠落的物体下落过程中（　　） A．动能增大 B．动能减小 C．重力势能增大 D．机械能增大 3．（2020春•滨城区期末）在高速公路长下坡路段的外侧，常设有如图所示的避险车道，供刹车失灵的车辆自救，当失控车辆冲上该车道时，被强制减速停车，下列说法不正确的是（　　） A．避险车道相当于一个斜面 B．以相同速度行驶时，大货车比小轿车的动能大 C．大货车冲上避险车道时，部分动能转化为重力势能 D．避险车道是通过增大摩擦力使车辆减速 4．（2020春•抚州期末）2020年5月8日13时49分，中国新一代载人飞船试验船返回舱在东风着陆场预定区域成功着陆，试验取得圆满成功。如图所示，返回舱降落前在降落伞的作用下正匀速下降，在这个过程中它的（　　） A．动能减小，重力势能减小 B．动能不变，重力势能减小 C．动能减小，重力势能不变 D．动能不变，重力势能不变 5．（2020春•西工区校级期末）如图所示，2020年5月5日，“长征五号B”运载火箭搭载新一代载人飞船试验船首飞成功，在火箭加速升空的过程中，关于火箭搭载的飞船的能量及能量转化，下列说法正确的是（　　） A．动能增加，重力势能不变 B．动能不变，重力势能增加 C．重力势能转化为动能 D．机械能总量增加 6．（2020春•梁子湖区期末）今年春节前后，武汉突发新冠肺炎疫情，全国驰援武汉。我们从电视画面中看到，从全国各地赶来的医护人员乘坐飞机一批批抵达武汉上空。飞机在减速下降的过程中（　　） A．动能变小，势能变大，机械能不变 B．动能不变，势能变小，机械能不变 C．动能变小，势能变小，机械能不变 D．动能变小，势能变小，机械能变小 7．（2020春•平度市期末）如图所示，让钢球从斜面上由静止滚下，钢球运动到水平面上碰到静止的木块后，能将木块撞出一段距离，以此探究物体的动能跟哪些因素有关。不计空气阻力，下列说法正确的是（　　） A．同一钢球，分别从同一斜面不同高度由静止滚下，到达水平面的速度不同 B．钢球在斜面上向下滚动时，它的重力势能越来越大 C．木块被撞得越远，说明钢球对木块做的功越少 D．假如水平面是光滑、足够长的，该装置仍然可以完成此实验探究 8．（2020•桓台县一模）如图所示，放在水平桌面上的物块A与B用细线通过定滑轮与沙桶相连，当沙桶与沙的总重力为G时，物块A、B恰好一起做匀速直线运动的过程中（忽略细线与滑轮之间的摩擦）。以下说法正确的是（　　） A．物块A受到的重力与桌面对物体A的支持力是一对平衡力 B．如果所有力突然全部消失，物体B将保持静止状态 C．小桶匀速下降的过程中重力势能转化为动能 D．继续向沙桶中加入沙子，物块A受到的滑动摩擦力不变 9．（2020春•祥符区校级月考）下面关于力学现象的分析不正确的是（　　） A．人用力推车，车未动，是因为推力等于摩擦力 B．小球在空中匀速下落，是将重力势能转化为动能，但小球的机械能减小 C．一个木块从光滑斜面顶端无初速释放，滑到底端的过程中只有重力做功 D．潜水艇从长江潜行到东海的过程中，所受到的浮力变大 10．（2020•新疆模拟）小明将弹力球竖直向上抛出，不考虑空气阻力，下列图象中，表示弹力球从离开手到落地的过程中动能随时间变化关系正确的是（　　） A． B． C． D． 二．填空题（共3小题） 11．（2020•合肥模拟）2020年4月24日是中国航天日也是东方红一号卫星发射50周年，卫星在发射加速升空的过程中其机械能　 　（选填“不断增大”、“保持不变”或“不断减小”）。 12．（2020春•莱州市期末）会荡秋千的人，不用别人帮助，就能把秋千荡得很高。做法是：当人从高处向下摆动时，身体由直立变为下蹲，此过程是通过改变　 　的方法，将更多的重力势能转化为　 　能；而从最低点向上摆时，用力下蹬将身体由下蹲变为直立，此过程克服身体重力做功，增加了　 　能。如此循环往复，能量越积越多，秋千就越荡越高。 13．（2020•和平区二模）如图所示是电动无人扫地车，在平直路面上匀速前进前进并将地面上的落叶吸入车内，此时扫地车受到　 　对平衡力的作用，在这个过程中，扫地车整体的机械能　 　（选填“变大”、“变小”或“不变”）。 三．实验探究题（共2小题） 14．（2020春•醴陵市期末）图甲是研究“物体动能的大小与哪些因素有关”的实验装置，实验中让同一钢球从斜面上不同的高度由静止滚下，碰到同一木块上。图乙是研究“牛顿第一定律”的实验装置，实验中让同一小车从斜面上相同的高度由静止滚下，在粗糙程度不同的平面上运动。请回答以下问题： （1）设计甲实验的目的是研究钢球动能的大小与　 　的关系；设计乙实验的目的是研究运动的小车与所受　 　的关系。 （2）甲实验是通过钢球推动木块移动的　 　大小，说明钢球对木块做功的多少，从而判断钢球的　 　大小；乙实验是通过小车在粗糙程度不同的平面上运动的远近，推理得出：在理想情况下，运动的物体如果　 　，将永远做匀速直线运动。 15．（2020•高淳区二模）如图所示是教材中的两个实验，都用到了斜面、水平木板和小车。 A．探究阻力对物体运动的影响； B．探究影响动能大小的因素。 （1）若要完成A实验，还需要增加的器材有：①毛巾；②　 　。 （2）若要完成B实验，还需要增加的器材有：①木块；②　 　。 （3）上述实验中的　 　（选填“A”或“B”）要求把同一小车放在同一高度释放，这是为了控制　 　相同。 四．解答题（共1小题） 16．（2020春•莱州市期末）过山车是一项富有刺激性的娱乐工具。那种风驰电掣、有惊无险的快感令不少人着迷。如果你对物理学感兴趣的话，那么在乘坐过山车的过程中不仅能够体验到冒险的快感，还有助于理解力学定律，实际上，过山车的运动包含了许多物理学原理，人们在设计过山车时巧妙地运用了这些原理。如果能亲身体验一下由能量守恒、加速度和力交织在一起产生的效果那感觉真是妙不可言。 在刚开始时，过山车的小列车是依靠一个机械装置的推力推上最高点的，但在第一次下行后就再也没有任何装置为它提供动力了，事实上，从这时起，带动它沿轨道行驶的唯一的“发动机”将是重力势能，即由重力势能转化为动能、又由动能转化为重力势能这样一种不断转化的过程构成的。重力势能是物体因其所处位置而自身拥有的能量，它是由于物体和地球的引力相互作用而产生的。对过山车来说，它的重力势能在它爬升到“山丘”的顶峰时最大。当过山车开始下降时，它的重力势能就不断地减少，但能量不会消失，而是转化成了动能，也就是运动的能量。不过，在能量的转化过程中，由于过山车的车轮与轨道的摩擦而产生了热量，从而损耗了少量的机械能。 如图所示，过山车最后一节小车厢是过山车赠送给勇敢的乘客最为刺激的礼物，最后节车厢通过最高点时的速度比过山车头部的车厢要快，下降的感受最为强烈。这是由于过山车中部的重心最高时，重力势能最大，而当尾部到达最高点时，重心位置已经不在最高位置，已经有一部分重力势能转化为动能了。这样，乘坐在最后一节车厢的人就能够快速地达到和跨越最高点，从而就会产生一种要被抛离的感觉，因为重心正在加速向下运动。尾部车厢的车轮是牢固地扣在轨道上的，否则在到达顶峰附近时，小车厢就可能脱轨飞出去。中前部的车厢情况就不同了，过山车的重心在“身后”，在短时间内，它虽然处在下降的状态，但是它要“等待”重心越过高点。 阅读短文，回答下列问题： （1）对过山车来说，在上升阶段，它的重力势能　 　（填“增加”、“减少”或“不变”），当它爬升到“山丘”的顶峰时最　 　（选填“大”或“小”），由此可见，物体的重势能大小与　 　有关。 （2）过山车在轨道的最低处，运动最快，动能最大，说明物体动能大小同　 　有关。 （3）在过山车运行起来后，坐在过山车不同位置的乘客，通过某一竖直回环的最高点时速度不同。若你是一个不善于冒险的尝试者，为减少乘坐过山车时的刺激，你不会选择乘坐在过山车的　 　（选填“车前部”、“车中部”、“车尾部”）位置。 （4）设计师所设计的过山车轨道中，后面的小山丘总会比开始的略矮一点，过山车依次通过的竖直回环的高度一次比一次低。这样设计的原因是什么？ 习题完成时间： 习题的难度：难□ 中□ 易□ 完成的质量： A□ B□ C□ D□ 5 / 6 学科网（北京）股份有限公司 第05讲 机械能与内能（1） 适用区域 江苏 适用年级 九年级 例1 B 变式1 B 例2 D 变式1 A 例3 变大　变大　变小 变式1 C 例4 (1)小车 速度 木块被撞击后移动的距离 (2)最终的位置标注出来 (3)在质量一定时,物体速度越大,动能越大 例5 (1)球陷入沙中的深度　(2)质量　(3)动能 课堂作业： 1．D 2．B 3．D 4．C 5．C 6．A 7．D 8．A 9．守恒 重力势能 10．如弹性势能 入水 11．减小 减小 惯性 12．木块移动的距离s/cm 同一 物体A 降低小球开始滑下的高度 控制变量 木块移动距离 13．1.20 B 摆长 不是 空气的阻力 14．卡片被弹起 做功 控制橡皮筋的形变量相同 换用粗一点的橡皮筋 换用短一点的橡皮筋 课后作业： 1．B 2．A 3．D 4．B 5．D 6．D 7．A 8．D 9．B 10．A 11．不断增大 12．重心高度；动；机械（重力势） 13．两；变大 14．（1）速度；摩擦力；（2）距离；动能；物体；不受外力作用 15．（1）木板；（2）砝码；（3）A；小车到达水平面时的速度 16．（1）增加；大；被举高的高度；（2）运动的速度；（3）车尾部；（4）过山车的车轮与轨道的摩擦产生热量，从而损耗了少量的机械能 $$