内容正文:
考点梳理 夯实基础
典例精讲 突破核心
第一部分 力学
第12课时 机械能及其转化
课堂检测 反馈提升
考点一
动能和势能
运动
项目 动能 势能
重力势能 弹性势能
定义 物体由于 而具有的能 物体由于受到重力并处在一定 时所具有的能 物体由于发生
形变而具有的能
高度
弹性
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2
(续表)
项目 动能 势能
重力势能 弹性势能
影响
因素 与物体的 和
有关。质量越大、运动速度越大,它的动能越 取决于物体的 和被举高的 。质量越大、被举高的高度越高,重力势能就越 同一物体的弹性形变越大,具有的弹性势能就越
联系 动能和势能在一定条件下可以相互转化
质量
速度
大
质量
高度
大
大
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跟踪训练1 (2024长沙)排球是同学们喜爱的体育运动。垫球时,球的运动快慢和运动方向都发生了改变,说明力可以改变物体的 ,当球上升到最高点时 能最大。
运动状态
重力势
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跟踪训练2 (2024上海)一个小车沿斜坡向上运动时,它的s-t图像如图12-1所示。它在30 s内通过的路程为 m,在此过程中,小车的动能
(选填“变大”“不变”或“变小”)。若小车突然急刹车,则它的惯性 (选填“变大”“不变”或“变小”)。
图12-1
90
不变
不变
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跟踪训练3 (2024长沙)2024年5月3日,长征五号遥八运载火箭搭载嫦娥六号探测器成功发射(图12-2),开启了人类月背取样的旅程。嫦娥六号加速升空的过程中 ( )
A.重力势能和动能都增大
B.重力势能和动能都减小
C.重力势能减小,动能增大
D.重力势能增大,动能减小
图12-2
A
[解析]加速升空的过程中,质量不变,速度和高度均变大,动能和重力势能均变大。
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机械能 动能、重力势能和弹性势能统称为机械能
机械能
守恒 如果只有动能和势能的相互转化,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 的
考点二
机械能及其转化
不变
守恒
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跟踪训练4 (2024自贡)很多同学都玩过荡秋千(图12-3),下列说法正确的是( )
A.秋千荡到最低点时只有动能
B.秋千荡到最高点时有重力势能和动能
C.从最低点荡到最高点的过程中重力势能转化为动能
D.从最高点荡到最低点的过程中动能增大,重力势能减小
图12-3
D
[解析]秋千荡到最低点时有动能和重力势能,A不符合题意;秋千荡到最高点时有重力势能,无动能,B不符合题意;秋千从最低点荡到最高点的过程中动能转化为重力势能,C不符合题意;秋千从最高点荡到最低点的过程中重力势能转化为动能,重力势能减少,动能增大,D符合题意。
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例 1 如图12-4所示,某中学实验小组在“探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验中,让小球从同一斜面的某处由静止释放,撞击同一木板上的同一木块,并使木块向前移动一段距离。
移动的距离
图12-4
(1)此实验是通过观察木块被撞击后 来比较三个小球到达水平面时动能的大小。
核心点一
探究物体的动能跟哪些因素有关
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(2)在探究动能与质量的关系时,当换用另一个小球实验时,发现它将木块撞出了木板,要继续完成此实验,下列措施可行的是 。
A.换质量更大的木块 B.降低该小球的高度
C.换质量更小的小球 D.换质量更大的小球
图12-4
C
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(3)改正操作后,要探究动能与质量的关系,应选择 两图来进行比较,实验中应保证小球到达水平面时的 相同。
(4)要探究动能与速度的关系,应选择 两图来进行比较,得出的结论是质量相同的物体,速度越大,动能越大。
(5)如果水平面绝对光滑,本实验将 (选填“能”或“不能”)达到探究目的。
图12-4
甲、乙
速度
甲、丙
不能
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例 2 飞机在林场上空某一高度喷洒农药时,水平匀速飞行,关于飞机的动能和势能变化,下列说法正确的是 ( )
A.动能减少,势能减少 B.动能减少,势能增加
C.动能增加,势能减少 D.动能不变,势能不变
核心点二
动能、势能的影响因素
A
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例 3 东南海域水质的改善,给了中华白海豚一个温馨的家。如图12-5所示,下列说法正确的是( )
A.海豚跃出海面减速上升过程,动能不变
B.海豚跃起到最高点时,重力势能最大
C.海豚从高处落回海面过程,重力势能不变
D.海豚在海面下加速下潜过程,动能变小
图12-5
B
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例 4 一人造地球卫星沿椭圆轨道运行,我们把卫星运行过程中离地球最近的一点叫近地点,最远的一点叫远地点(如图12-6所示)。下列说法正确的是( )
A.卫星在远地点的势能最大、动能为零
B.卫星在近地点的动能最大、势能为零
C.卫星从近地点向远地点运动过程中,势能增大、
动能减小
D.卫星在运行过程中机械能总量不断减小
核心点三
机械能及其转化
图12-6
C
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例 5 如图12-7所示,先用绳子把一个铁锁悬挂起来,然后把铁锁拉到自己的鼻子附近,稳定后松手,头不动,铁锁向前摆去又摆回来,直到最后停下。下列说法正确的是 ( )
A.铁锁摆回后能碰到鼻子
B.铁锁下降的过程中,重力势能全部转化为动能
C.铁锁的机械能始终不变
D.铁锁第一次摆动到最低点时,动能最大
图12-7
D
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例 6 如图12-8所示为蹦极运动的简化示意图,弹性绳一端系在运动员的双脚上,另一端固定在跳台O点。运动员由静止开始自由下落,A点处弹性绳正好处于原长;B点处运动员受到的重力与弹性绳对运动员的拉力大小相等;C点处是运动员到达的最低点。(整个过程忽略空气阻力,弹性绳的自重不计)
(1)从O点到A点的过程中,运动员的机械能 (选填“增大”“减小” “不变”或“先增大后减小”)。
(2)从A点到C点的过程中,弹性绳的弹性势能 ;运动
员的动能 。(均选填“增大”“减小”
“不变”或“先增大后减小”)
图12-8
不变
增大
先增大后减小
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D
1.(2024长沙三模)功和能是两个密切联系但又互不相同的物理量。下列说法正确的是 ( )
A.用力搬石头,没有搬动,人对石头做了功
B.质量大的物体的动能一定比质量小的物体的动能大一些
C.高处物体的重力势能一定比低处物体的重力势能大一些
D.力对物体做功的功率越大,力对物体做功就越快
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17
[解析]用力搬石头,没有搬动,没有移动距离,因而人对石头没有做功,故A错误;动能与质量和速度有关,速度未知,质量大的物体的动能不一定比质量小的物体的动能大,故B错误;重力势能与质量和高度有关,质量未知,高处物体的重力势能不一定比低处物体的重力势能大,故C错误;功率表示做功快慢,力对物体做功的功率越大,力对物体做功就越快,故D正确。
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2.(2024长沙模拟)成都大运会期间,在简阳文体中心进行了女子跳台预赛、半决赛和男子3米跳板决赛。运动员加速下落的过程中(图12-9),关于运动员,下列说法正确的是 ( )
A.动能减小 B.动能不变
C.重力势能增大 D.重力势能减小
图12-9
D
[解析]运动员加速下落的过程中,质量不变,速度变大,动能变大,高度变小,重力势能变小,故D正确。
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3.(2024长沙三模)如图12-10所示,运动员在进行撑竿跳高。下列有关说法中正确的是 ( )
A.被压弯的撑竿发生了弹性形变
B.上升的运动员其重力势能转化为动能
C.压弯的撑竿恢复原状过程中,其弹性势能增加
D.运动员越杆后下落时,其动能转化为重力势能
图12-10
A
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4.(2023无锡)在水平地面上铺一张白纸,将皮球表面涂黑,使其分别从不同高度处自由下落,在纸上留下黑色圆斑A、B,如图12-11所示。下列说法正确的是 ( )
A.皮球下落过程中,动能转化为重力势能
B.皮球落地发生形变的过程中,动能转化为弹性势能
C.形成圆斑B时,皮球是从更高处下落的
D.形成圆斑A时,皮球接触地面后形变程度更小
图12-11
B
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5.(2023十堰改编)(双选)车辆通过某平直高速路段时,驾驶员看到了如图12-12所示的标志牌,下列说法正确的是 ( )
A.以行驶的汽车为参照物,标志牌是静止的
B.车辆不能超过最高限速,是因为车辆的速度越大,惯性越大
C.驾驶员刹车减速过程中,部分机械能转化为内能
D.以相同速度行驶的不同车辆,车辆的质量越大,动能越大
图12-12
CD
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6.(2024临夏州)某科技兴趣小组用两个输液用的葡萄糖瓶子,从瓶口以下约6 cm处截断,将截断处用胶水黏合在一起,再从瓶口的橡胶塞中心穿一根长约20 cm的细木棒,用两条悬线拴住木棒的两端,将悬线固定在支架上,就构成了如图12-13所示的滚摆。在滚摆从上到下运动的过程中,重力势能主要转化为 能;滚摆每次上升的高度逐渐减小,说明滚摆的机械能 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
图12-13
动
变小
[解析]滚摆从上到下运动的过程中,高度减小,重力势能减小,速度增大,动能增加,因此是重力势能转化为动能;滚摆每次上升的高度逐渐减小,运动过程中需要克服阻力做功,因此机械能减小。
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7.兴趣小组的同学认为车祸的危害程度与汽车的动能大小有关,于是他们进行了如下探究:
【提出问题】汽车的动能大小跟什么因素有关?
【猜想假设】由“十次车祸九次快”可猜想:汽车的动能可能跟 有关;由“安全驾驶莫超载”可猜想:汽车的动能可能跟 有关。
速度
质量
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【进行实验】他们做了如图12-14所示的三次实验:用金属球模拟汽车,让金属球从斜槽的某一高度由静止开始滚下,碰到水平面上的物块,将物块撞出一段距离。物块被撞击得越远,说明金属球到达水平面时的动能就越 。
图12-14
大
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【分析论证】分析甲、丙两图的实验现象,可以初步得到结论:
。
【实践应用】用甲、乙两图的实验现象所得到的结论,可以解释汽车
(选填“超载”或“超速”)行驶时危险性大的原因。
图12-14
质量相同时,
物体的速度越大,动能越大
超载
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