第12讲 第3课时 机械能及其转化（讲义PPT）-【架构中考】2024年中考物理讲义（贵州专用）

2024贵州物理 第三部分　力 学 第十二讲　机械与人 第3课时　机械能及其转化 目 录 1 回归教材　掌握必备知识 2 对照课标　突破核心考点 3 实验探究　一题三阶通关 4 课堂反馈　落实学业要求 1 回归教材 掌握必备知识 1 必备知识 动能和势能 1.能量：物体能够​ ​，我们就说这个物体具有能量，简 称能。能量的单位是​ ​。[功、能量、热量、电能、电热的 单位都是焦耳（J）] 2.功与能的关系：一个物体能够做的功越多，表示这个物体的能量 越​ ​。 对外做功　 焦耳（J）　 大　 第3课时　机械能及其转化 返回首页 首页 总目录 定义 影响因素 动能 物体由于 　运动　⁠而具有的能 物体的质量越 　大　⁠，运动速 度越 　大　⁠，具有的动能越大 势 能 重 力 势 能 物体由于受到 　重力　⁠并处在 一定 　高度　⁠时所具有的能 物体的质量越 　大　⁠，高度 越 　大　⁠，具有的重力势能越 大[无特殊说明时，“高度”一 般是相对地面而言的] 运动　 大　 大　 重力　 高度　 大　 大　 3.动能和势能 第3课时　机械能及其转化 返回首页 首页 总目录 定义 影响因素 势 能 弹 性 势 能 物体由于发生 　弹性形变　⁠而 具有的能 与物体的材料、弹性形变的大 小有关。同一物体的弹性形变 越 　大　⁠，具有的弹性势能越 大 弹性形变　 大　 第3课时　机械能及其转化 返回首页 首页 总目录 对点练习1　在水平路面上匀速行驶的洒水车在洒水过程中，洒水 车的动能​ ​，重力势能​ ​，机械能​ ​。（均选填 “变大”“变小”或“不变”）[不要忽略质量大小的变化] 变小　 变小　 变小　 第3课时　机械能及其转化 返回首页 首页 总目录 　　对点练习2　如图所示是小朋友玩蹦蹦床的情景，小孩在空中下落 的过程中动能​ ​（选填“变大”“变小”或“不变”）；落到蹦 蹦床后下降到最低点时，小孩的动能​ ​，重力势能​ ​，蹦 蹦床的弹性势能​ ​。（后三空均选填“最大”“最小”或“为 零”） 变大　 为零　 最小　 最大　 第3课时　机械能及其转化 返回首页 首页 总目录 2 必备知识 机械能及其转化 1.机械能：动能和势能统称为机械能。[机械能可以为零，内能永不 为零] 2.动能和势能的相互转化：重力势能​ ​动 能​ ​弹性势能 第3课时　机械能及其转化 返回首页 首页 总目录 3.机械能守恒：如果只有动能和势能相互转化，尽管动能、势能的 大小会变化，但机械能的总和​ ​，或者说，机械能是守恒的。 　　【注意】 在分析动能和势能的相互转化时，如果题中出现“在光 滑面上”“不计空气阻力”等，表示机械能是守恒的，总和不变；如果 受摩擦力或需克服阻力做功，则机械能总和减小。现实生活中，由于存 在各种摩擦，机械能是不守恒的。 不变　 4.水能和风能：水电站是利用水的重力势能来发电的；风力发电是 利用风的动能来发电的。 第3课时　机械能及其转化 返回首页 首页 总目录 对点练习3　如图所示，摆球由A点静止释放，经过最低点B到达C 点，A、C两点等高。关于摆球，下列说法中正确的是（　 　） A A.从A点到C点的过程中机械能守恒 B.在C点时处于平衡状态 C.在B点时重力势能最大 D.从A点到B点动能转化为重力势能 【点拨】 “等高”隐含了“不计阻力”这一条件，此时只有动能 和势能的相互转化，机械能守恒。 第3课时　机械能及其转化 返回首页 首页 总目录 2 对照课标 突破核心考点 　骑自行车下坡时，不蹬脚踏板，速度也会越来越快，这 是因为下坡时自行车和人的​ ​能转化为​ ​能，而自行车和 人的​ ​一定，所以速度越来越快。在此过程中，自行车和人的机 械能​ ​。 重力势　 动　 质量　 减小　 核心考点 动能、势能的大小变化及相互转化 例 1 第3课时　机械能及其转化 返回首页 首页 总目录 　沿水平方向匀速飞行的飞机，在投放救灾物资过程中， 飞机的动能​ ​，重力势能​ ​；物资在匀速下落过程中，动 能​ ​，重力势能​ ​，机械能​ ​。 减小　 减小　 不变　 减小　 减小　 例 2 第3课时　机械能及其转化 返回首页 首页 总目录 　2023年5月30日9时31分，搭载“神舟十六号”载人飞船 的“长征二号F遥十六”运载火箭在酒泉卫星发射中心发射升空。在火 箭加速升空过程中，飞船动能​ ​，重力势能​ ​，机械 能​ ​；飞船与空间站交会对接成功后，在环绕地球的椭圆轨道上 由近地点向远地点运动时，它的动能将​ ​，重力势能​ ​， 机械能​ ​。 增大　 增大　 增大　 减小　 增大　 不变　 例 3 第3课时　机械能及其转化 返回首页 首页 总目录 　（2023·潍坊）巡航导弹是导弹的一种，具有突防能力 强，难以拦截的优点。如图所示是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（　 　） C 例 4 A.整个过程中，在F点动能最大 B.O点到E点的过程中，机械能不变 C.G点到H点的过程中，机械能不变 D.I点到J点的过程中，不消耗导弹携带的燃料 第3课时　机械能及其转化 返回首页 首页 总目录 1.判断速度大小的变化：匀速（v不变）；加速（v变大）；减速或 刹车（v变小）。 2.判断高度的变化：上升（h变大）、下降（h变小）；近地点（h 最小）、远地点（h最大）。 3.判断质量的变化：投放救灾物资的飞机、正在洒水的洒水车（m 减小）；空中加油机给战机加油（战机m增大，加油机m减小）。 4.判断机械能的变化：光滑（无摩擦力做功，机械能不变）；粗糙 （克服摩擦力做功，机械能减小）；空中飞行的物体，不计空气阻力 （机械能不变）。 第3课时　机械能及其转化 返回首页 首页 总目录 3 实验探究 一题三阶通关 　　 　某实验小组利用如图1所示的实验装置探究物体的动能跟哪些 因素有关。 甲 乙 实验 探究物体的动能跟哪些因素有关 例 丙 图1 第3课时　机械能及其转化 返回首页 首页 总目录 （1）钢球从平滑斜面上由静止开始向下运动，它的​ ​能 转化为​ ​能。钢球起点位置越高，到达斜面底端时速度越​ ​。 （2）上述实验中，小球动能的大小是通过​ ​来 反映的，这种探究方法称为​ ​。 （3）分析比较​ ​两次实验，可初步得出结论：质量相同 的物体，速度越大，动能越​ ​；分析比较​ ​两次实验，可 初步得出结论：速度相同的物体，质量越大，动能越​ ​，这种探究 方法称为​ ​。 重力势　 动　 大　 木块移动的距离　 转换法　 甲、乙　 大　 甲、丙　 大　 控制变量法　 第3课时　机械能及其转化 返回首页 首页 总目录 （4）若水平面绝对光滑，木块将做​ ​运动，不能达到 探究目的。 （5）在甲、乙两次实验中，木块克服摩擦力做功​ ​（选 填“相等”或“不相等”）。 （6）实验后，同学们联想到在许多交通事故中，造成安全隐患的 因素有汽车“超载”或“超速”，进一步想知道，在影响物体动能大小 的因素中，哪个对动能影响较大？于是利用上述器材进行了实验测定， 得到的数据如下表： 匀速直线　 不相等　 第3课时　机械能及其转化 返回首页 首页 总目录 实验 序号 小球的 质量m/g 小球自由滚下 的高度h/cm 木块被撞后移 动的距离s/cm 1 30 10 4 2 30 20 16 3 60 10 8 ①为了探究“超载”的安全隐患，应选择​ ​两个序号的实验 进行比较； ②分析表格中的实验数据可知：​ ​对物体的动能影响更大， 当发生交通事故时，由此造成的危害更严重。 1、3　 速度　 第3课时　机械能及其转化 返回首页 首页 总目录 （7）之后，小亮又用如图2所示的方法探究“物体的动能与速度的 关系”，他将质量相同的钢球从不同高度（h2＞h1）由静止开始释放， 通过观察木块在铁板和毛巾上滑行的距离来判断钢球动能的大小，这种 方法是​ ​（选填“正确”或“不正确”）的，理由是​ ​ ​ ​。 图2 不正确　 没有控 制水平面的粗糙程度相同　 第3课时　机械能及其转化 返回首页 首页 总目录 （8）其中小丽在探究“动能大小与质量的关系”时，对实验装置 进行改进，如图3所示，用质量不同的铁球将弹簧压缩相同程度静止释 放（不计铁球与木板间的摩擦和能量损耗），撞击同一木块。小球的动 能​ ​（选填“相等”或“不相等”），该实验方案​ ​ （选填“可行”或“不可行”），原因是没有控制质量不同的铁球 的​ ​相同。 相等　 不可行　 速度　 图3 第3课时　机械能及其转化 返回首页 首页 总目录 图4 （9）接着小刚同学利用如图4所示实验来探究“物体的重力势能与 哪些因素有关”时，选用下列实验器材：一块厚泡沫，三个相同的铁 钉，三个铝块m1、m2和m3（m1＝m2＜m3）。他做了如下实验：将铁钉 插入泡沫的相同深度，分别将三个铝块由空中静止释放撞击铁钉，铁钉 进入泡沫的深度如图4所示。 第3课时　机械能及其转化 返回首页 首页 总目录 ①实验时，铝块在下落的过程中，它的​ ​能转化为动能， 可以通过观察​ ​来比较铝块重力势能的大小； ②比较​ ​两次实验，可得到的结论是：在质量相同时，物体 被举得越高，重力势能越​ ​； ③比较​ ​两次实验，说明铝块高度相同时，质量越大，铝块 的重力势能越​ ​； ④铝块落在铁钉上不能立即停下来，是因为铝块具有​ ​；铁 钉最终停下来是因为受到​ ​的作用。 重力势　 铁钉插入泡沫的深度　 a、b　 大　 a、c　 大　 惯性　 阻力　 第3课时　机械能及其转化 返回首页 首页 总目录 4 课堂反馈 落实学业要求 1.（2023·青海）草原风情节上，观光热气球匀速上升的过程中，热气球 的（　 　） A.动能增大 B.重力势能增大 C.机械能不变 D.重力势能减小 B 第3课时　机械能及其转化 返回首页 首页 总目录 2.2023年8月6日，在成都大运会跳水项目女子3米跳板决赛中，我国选 手杨睿琳获得冠军。如图所示是杨睿琳最后一跳的画面。下列有关跳水 过程的说法正确的是（　 　） A.杨睿琳用力下压跳板过程中，她的机械能增大 B.杨睿琳被跳板向上弹起过程中，跳板的弹性势能增大 C.杨睿琳离开跳板向上运动过程中，她的动能增大 D.杨睿琳从最高点下落过程中，她的重力势能转化为动能 D 第3课时　机械能及其转化 返回首页 首页 总目录 3.（2023·自贡）2022年5月14日，一架国产C919大飞机从上海浦东机场 起飞，经过3个多小时的飞行后安全降落，这标志着首架C919大飞机首 飞试验成功。下列说法正确的是（　 　） A.飞机在升空过程中，飞行员的重力势能逐渐增大 B.飞机从起飞到安全降落的整个过程中，飞行员的动能一直保持不变 C.飞机从起飞到安全降落的整个过程中，飞机的机械能一直保持不变 D.飞机降落后，在水平跑道上滑行过程中，飞机的动能转化为重力势能 A 第3课时　机械能及其转化 返回首页 首页 总目录 4.（2023·荆州）2023年5月30日，景海鹏、朱杨柱、桂海潮三名航天员 乘坐“神舟十六号”载人飞船，成功进入中国空间站，与“神舟十五 号”航天员乘组会师“天宫”，如图所示。下列说法正确的是 （　 　） A.飞船在升空过程中，只存在动能和势能的相互转化 B.漂浮在空间站中的航天员重力势能为零 C.空间站组合体在轨稳定运行过程中机械能守恒 D.空间站组合体在太空中沿椭圆轨道绕地球运行，在 近地点时动能最小 C 第3课时　机械能及其转化 返回首页 首页 总目录 5.（2018·贵阳）如图所示，粗糙的弧形轨道竖直固定于水平面，一小球 由A点以速度v沿轨道滚下，经另一侧等高点B后到达最高点C。下列关 于小球滚动过程的分析正确的是（　 　） A.整个过程只有重力在对小球做功 B.小球在A、B两点具有的动能相同 C.小球在A、B、C三点的速度大小关系是vA＞vB＞vC D.小球在A点具有的机械能等于它在C点具有的重力 势能 C 第3课时　机械能及其转化 返回首页 首页 总目录 6.（2021·贵阳）如图所示，斜面底端的挡板上固定一轻质弹簧，物块从 A点由静止开始沿斜面自由下滑，最终在斜面上的B点保持静止。请比较 这一过程物块重力做功W1和克服摩擦力做功W2的大小关系，并从能量 转化的角度说明理由。（不计空气阻力） 答：W1＞W2。物块在下滑的过程中，通过重力做功W1，将重力势能最终转化为克服摩擦力做功W2产生的内能和克服弹簧弹力做功产生的弹性势能，所以W1＞W2。 第3课时　机械能及其转化 返回首页 首页 总目录 7.（2023·贵州）如图甲所示水平面AB段光滑，B点右侧粗糙，一轻质弹 簧左端固定于竖直墙面。用小木块P压缩弹簧至A点由静止释放，木块离 开弹簧后，动能随位置变化关系的大致图像如图乙所示。若换另一相同 底面的小木块Q（mQ＞mP）将弹簧同样压缩至A点由静止释放，弹簧形 变均在弹性限度内。请在同一坐标系中画出小木块Q从离开弹簧至静止 的过程中，动能随位置变化关系的大致图像。 甲 乙 第3课时　机械能及其转化 返回首页 首页 总目录 8.（2022·贵阳）“十次事故九次快”说明汽车超速会带来危害，汽车 “多拉快跑”更是追尾事故中的罪魁祸首，超速与超载严重危害了道路 交通安全。 小明通过实验探究货车超速与超载在追尾事故中的危害，用到的器材 有：小车（模拟货车）、木块（模拟被追尾车辆）、砝码若干、坡度固 定的斜面。将小车从如图甲所示的A处自由释放，小车在水平面上运动 一段距离s0后停止，s0可视为刹车后运动的距离。将木块静置于小车右 侧所在的位置B处，表明符合核载量并在限速内的货车不会对前车追 尾。请回答下列问题： 第3课时　机械能及其转化 返回首页 首页 总目录 第3课时　机械能及其转化 返回首页 首页 总目录 （1）探究货车超速的危害：如图乙所示，木块置于B处，小车由斜面顶 端释放，撞击木块并与木块共同运动一段距离s1，这表明货车超 速​ ​（选填“会”或“不会”）产生追尾的危害。本实验可用木块 运动的​ ​反映追尾的危害程度。 会　 距离　 第3课时　机械能及其转化 返回首页 首页 总目录 （2）探究货车超载的危害：如图丙所示，木块置于B处，将砝码固定在 小车上，仍从A处释放小车，观察小车的运动情况。逐次增加砝码个数 重复实验，发现小车在水平面上运动的距离几乎都为s0，均未与木块撞 击。小明猜想：小车每次到达斜面底端时，虽其动能随​ ​的逐次 增大而增大，但仍未追尾，原因可能是小车此时​ ​还不够大。 质量　 速度　 第3课时　机械能及其转化 返回首页 首页 总目录 （3）由（2）问中的实验看出小车超载几乎不会追尾前车，但生活 中货车超载引起的追尾事故却频频发生。请你在上述实验的基础上 再设计一步实验操作（木块仍置于B处），证明货车追尾前车会因超 载带来危害。 ①操作：​ ​ ​ ​； ②请你对可能产生的现象进行合理预设，并指出仅因超载造成追尾的危 害程度在实验结果中是如何体现的？​ ​ ​ ​ ​ ​。 将装有砝码的小车由斜面顶端释放，观察木块被撞击后运动 的距离　 若木块运动的距离比图乙中木块 运动的距离更远，则木块两次运动距离之差即可体现仅因超载带来的危 害程度　 第3课时　机械能及其转化 返回首页 首页 总目录 本讲内容结束 请完成《素养综合练测23》P41~P42页 $$