内容正文:
第十八讲 机械能及其转化
新课标要求
1.了解能量及其存在的不同形式。能描述不同形式的能量和生产生活的联系。
2.通过实验,认识能量可以从一个物体转移到其他物体, 不同形式的能量可以相互转化。
3.知道动能、势能和机械能。通过实验,了解动能和势能的相互转化。举例说明机械能和其他形式能量的相互转化。
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考点一:能量
1.定义:物体能够对外做功,我们就说这个物体具有能量,简称能。
2.单位是焦耳(J)。
3.一个物体能够做的功越多,表示这个物体具有的能量越 。
大
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考点二:动能和势能
项目 动能 势能
重力势能 弹性势能
区别 定义 物体由于 而具有的能 物体由于受到 并处在
时所具有的能 物体由于发生
形变而具有的能
影响
因素 物体的动能与物体的
和 有关。质量相同的物体,运动速度越大,它的动能越 ;运动速度相同的物体,质量越 ,它的动能越大。其中速度对动能影响较大 物体重力势能的大小取决于物体的 和被举高的 。质量相同的物体,被举高的高度越高,重力势能就越 ;高度相同的物体,质量越大,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
运动
重力
一定高度
弹性
质量
速度
大
大
质量
高度
大
大
大
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考点三:机械能及其转化
1.机械能:动能、重力势能和弹性势能统称为机械能。动能和势能可以相互 。
2.(质量一定时)重力势能 动能 弹性势能
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 的。
4.机械能守恒条件:只有重力或弹力做功,机械能守恒。
5.机械能守恒的判断:物体运动过程中,摩擦力或拉力对物体做功,物体的机械能不守恒。
转化
增大
增大
速度
速度
不变
守恒
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考点一:动能和势能
【典题1】(2024河北邯郸模拟)如图所示是一位运动员在单板滑雪U形场地上进行训练时,由A点运动到C点过程中频闪摄影的照片。下列说法正确的是( )
A.运动员在C点时的动能最大
B.运动员从A点运动到B点的过程中,所受重力不做功
C.运动员从B点运动到C点的过程中,重力势能增加
D.运动员从A点运动到B点的过程中,动能转化为重力势能
C
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【横向拓展1-1】(2024湖南长沙中考)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,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
【横向拓展1-2】(物理学与日常生活)如图所示,在跳板跳水比赛中,运动员总是尽可能把跳板向下压弯一点,然后再高高腾起。不计空气阻力,下列分析正确的是( )
A.向下压弯跳板的过程中,跳板的弹性势能变小
B.离开跳板向上腾起的过程中,运动员的动能变大
C.向下压弯跳板的过程中,跳板的弹性势能变大
D.尽可能把跳板向下压弯点,为了增大运动员惯性
A
C
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考点二:机械能及其转化
【典题2】(2024四川宜宾中考)如图所示,人造地球卫星沿椭圆轨道绕地球运行,当卫星从近地点向远地点运动的过程中( )
A.速度增大
B.动能转化为重力势能
C.机械能增大
D.重力势能减小
【横向拓展2-1】(蹦极类)(2024安徽中考)如图所示为某次蹦极运动的精彩瞬间,若一游客从平台上由静止开始下落。从开始下落至第一次到达最低点的过程中,游客的( )
A.动能一直增大
B.重力势能一直减小
C.机械能保持不变
D.机械能一直增大
B
B
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【横向拓展2-2】(单摆类)荡秋千是中小学生喜欢的游戏,如图所示为荡秋千的简化模型。摆球从A点由静止释放,到达D点后返回,B、C两点等高。下列说法正确的是( )
A.球在B、C两点的机械能相等
B.球在A、D两点的重力势能相等
C.球从B点到O点的过程中机械能减少
D.球从O点到D点的过程中动能增加
通用通法
分析动能与势能相互转化的一般步骤
(1)明确要研究对象和所要研究的过程。
(2)根据物体在初始状态的位置、速度、形变情况,确定物体具有的动能、势能。
(3)根据物体在最终状态的位置、速度、形变情况,确定物体具有的动能、势能。
(4)分析运动过程中是否受摩擦力,如果不考虑摩擦力,动能与势能总和不变,一种能量减少,另一种能量增加,能量发生了转化。
C
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实验:探究物体的动能跟哪些因素有关
【五步法过实验】
1.实验器材:斜面、 的两个小球、木块。
2.实验装置:
甲 乙 丙
3.实验步骤:
(1)让同一个小球分别从斜面的不同高度处滚下(比较图甲、乙),比较木块被推出的距离。
(2)让质量不同的两个小球从斜面的同一高度处滚下(比较图甲、丙),比较木块被推出的距离。
[分析现象]让同一个小球分别从斜面的不同高度处滚下,发现所处位置较高的小球将木块推得更远;让质量不同的两个小球从斜面的同一高度处滚下,发现质量较大的小球将木块推得更远。
质量不同
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4.实验结论:
(1)质量相同的物体, 越大,它的动能 。
(2)运动速度相同的物体, 越大,它的动能 。
[实验方法]①控制变量法:a.探究动能的大小与质量的关系,控制 相同(做法是使小球从同一高度滚下);b.探究动能的大小与速度的关系,控制小球的 相同(做法是使同一个小球从不同高度滚下)。
②转换法:实验中是通过观察 的大小来反映小球动能的大小。
5.交流与讨论:
(1)实验中,假设平面无阻力,小球将做 运动。
(2)小球撞击纸盒后,小球和纸盒最终会停下来的原因是受到 的作用。
运动的速度
越大
质量
越大
速度
质量
纸盒被推动的距离
匀速直线
摩擦力
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【针对训练】(2024河北邯郸一模)在“探究影响动能大小因素”的实验中,小明准备的器材有:质量分别为m、2m的两个钢球,木块、木板和斜面等,设计的实验过程如图所示。
(1)实验中是通过木块移动的距离来反映 (选填“钢球”或“木块”)的动能大小。
(2)在图甲、乙两次实验中,让同一钢球从不同的高度自由滚下,是为了探究动能大小与
的关系。
(3)在图乙、丙两次实验中,让钢球从斜面的同一高度自由滚下,若完成了图乙操作后,在做图丙所示的实验时,木块滑出了水平木板,如果仅对图丙所示的实验进行改进,下列措施中可行的是 (填选项字母)。
A.换质量更大的木块
B.降低钢球开始的高度
C.换质量大于2m的钢球
D.换质量小于m的钢球
甲 乙 丙
钢球
速度
D
(4)小明在实际操作的过程中,发现钢球从斜面上滚下时,运动的方向难控制,有时撞不到木块,有时撞歪了。请你为小明提供一种改进实验的方案: 。
将斜面换成斜槽
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