内容正文:
第4节 机械能及其转化 1.机械能:动能、_________势能和_______势能统称为机械能。 2.动能与势能的转化:物体的动能和势能可以相互转化,转化过程中,一种形式的能减小,必有另一种形式的能___________。 3.机械能守恒:如果只有______能和_______能发生相互转化时,机械能的总和保持不变,机械能是________的。 4.水电站的工作原理:利用高处的水落下时把重力势能转化为_____能,水的一部分动能__________到水轮机,利用水轮机带动发电机把机械能转化为_________能。 重力 弹性 增大 势 动 守恒 动 转移 电 【例1】(情境素材)现代农业用无人机喷洒农药,安全又高效。如图所示,喷药无人机正在农田上方沿水平方向匀速飞行并喷洒农药,下列关于该无人机的说法正确的是( ) A.动能与重力势能均不变 B.动能与重力势能均减小 C.动能不变,重力势能减小 D.动能减小,重力势能不变 B 【变式训练1】(2023·河源期末)跳伞运动员从飞机上跳下,在他张伞后匀速直线下降,则跳伞运动员在匀速下降过程中( ) A.动能、重力势能都不变 B.重力势能减小,动能增加 C.重力势能减小,动能不变 D.重力势能不变,动能为零 C 【例2】(2023·茂名月考)如图所示,小明和同学一起荡秋千。下列说法正确的是( ) A.通过最低点时,动能为零 B.下降过程中,动能转化为重力势能 C.到达最高点时,重力势能最大 D.上升过程中,重力势能转化为动能 C 【变式训练2】蹦床运动逐渐进入了大众生活,如图所示。下列有关对蹦床者的分析,正确的是( ) A.人下落到与蹦床接触的瞬间时,动能最大 B.人被蹦床弹起的过程中,弹性势能转化为重力势能 C.人从接触蹦床到下落至最低处的过程中,弹性势能减小 D.人在空中上升过程中,动能转化为重力势能 D 【方法点拨】(1)动能和重力势能间的转化: ①质量一定的物体加速下降,动能增大,重力势能减小,重力势能转化为动能。 ②质量一定的物体减速上升,动能减小,重力势能增大,动能转化为重力势能。 (2)动能和弹性势能间的转化: ①若一个物体的动能减小,与其作用的另一个物体的弹性势能增大,则动能转化为弹性势能。 ②若一个物体的动能增大,与其作用的另一个物体的弹性势能减小,则弹性势能转化为动能。 【例3】如图所示,甲、乙为两条水平线,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A、D两点的重力势能相等 B.球从O点运动到D点的过程中动能增加 C.球在B、C两点的机械能相等 D.球从A点运动到O点的过程中机械能逐渐减小 D 【变式训练3】(2023·广州模拟)小球从A点由静止释放,沿着轨道经过B点运动到C点,然后离开轨道,在空中运动的轨迹如图所示,最高点为D点。已知小球在B点的速度大于C点,不计空气阻力,下列说法正确的是( ) A.小球在B、C两点动能相等 B.小球在B、C两点机械能相等 C.小球在A、D两点动能相等 D.小球在C、E两点机械能相等 D 【方法点拨】(1)根据机械能等于动能、势能之和来确定机械能是否守恒。 (2)把握物理情景,判断机械能是否转化为其他形式的能。如在运动过程中,如果有阻力或摩擦力,由于摩擦生热,机械能一定减小,部分机械能就转化为其他形式的能,机械能不守恒。注意关键词“在光滑斜面上滑动”“在斜面上匀速下滑”等。 【例4】修筑拦河坝是为了提高上游的水位,使上游水的重力势能__________(选填“增大”“减小”或“不变”);当水从上游流下时,水的____________能转化为_________能。 增大 重力势 动 【变式训练4】(物理与工程实践)“福船”因由福建所造而得名,是古代海上丝绸之路的重要航运工具,如图所示。“福船”在大海上航行时,是利用风的________能。若船的总质量为2×105 kg,则该船航行时所受到的浮力是____________N。(g取10 N/kg) 动 2×106