力学机械能完整版.docx

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力学机械能完整版

力学---机械能

教学目标：

1．知道机械功的概念和功率的概念。

能用生活、生产中的实例解释机械功的含义。

2．结合实例认识功的概念，知道做功的过程就是能量转化或转移的过程。

3．能用事例说明物体的动能和势能以及它们的转化。

能用事例说明机械能和其他形式的能的转化。

4．通过实例认识能量可以从一个物体转移到另一个物体，不同形式的能量可以互相转化。

5．理解机械效率。

6．了解机械使用的历史发展过程。

认识机械的使用对社会发展的作用。

知识点：

例题讲解：

例1.关于能的概念，下列说法中正确的是（）

A.如果物体正在做功，说明这个物体具有能量；

B.教室里的日光灯吊在金属链下不动，它没有做功，所以它不具有能量；

C.物体已做的功越多，说明物体具有的能量越多；

D.一个物体能够做功，说明这个物体具有能量。

答案：

D。

透视：

一个物体是否具有能，不是看它是否正在做功，所以A不对；吊在金属链下的日光灯不做功，并不是日光灯没有做功的本领，只要满足一定的条件（如金属链断裂），它就能够对外做功，也就说明了它具有能量，所以B也不对；物体做的功越多，说明物体释放出的能量越多，但不能说成具有的能量多，C也不对；所以只有D正确。

本题考的就是对“能量”概念的理解。

例2.质量较大的鸽子与质量较小的燕子以相同的速度在空中飞行，它们的动能分别为E鸽、E燕，则（）

A.

B.

C.

D.无法比较

答案：

A

透视：

动能的大小由物体的质量和速度决定。

本题以大家很熟悉的鸽子、燕子为例来比较动能的大小，因为鸽子和燕子飞行的速度相同，所以质量大的动能也大，鸽子的质量较大，则鸽子的动能大，因此选A。

例3.从雪山上匀速下滚的雪球越滚越大，则下列说法正确的是（）

A.雪球的动能一定增大

B.雪球的势能一定减小

C.雪球的机械能一定不变

D.雪球的动能一定不变

答案：

A

透视：

此题仍是考查影响动能大小的两个因素。

题已明确告诉大家雪球“匀速下滚”，即速度不变，“越滚越大”即质量越来越大，所以雪球的动能一定增大，A正确；雪球下落时质量变大，高度减小，则重力势能无法确定，所以B不对；机械能是动能和势能的和，因此机械能的大小也不能确定，所以C也不对；A正确，当然D就错了。

例4.在水平街道上匀速行驶的洒水车，一边行驶一边洒水。

下列关于其机械能变化的说法中正确的是（）

A.动能不变，机械能减少

B.动能减小，机械能减小

C.动能不变，机械能增大

D.动能减小，机械能增大

答案：

B

透视：

洒水车匀速行驶，则洒水车的速度不变，在洒水过程中，其质量减少，所以洒水车的动能减少，在水平街道上，洒水车重力势能为零，因而机械能减少，故选B。

例5.如图1所示，小球从a处抛出时具有的机械能为100J，其中动能为60J。

小球经过b、c后落到地面上d处，b点是最高点，a、c点在同一水平面上，则（）

图1

A.小球在b点的动能是60J

B.小球在c点的重力势能是60J

C.小球在d处将触地时动能为60J

D.小球在a、b、c、d点的机械能相同

答案：

D

透视：

当小球在a点时机械能为100J，动能是60J，所以重力势能是40J，而c点和a点在同一水平面内，即在同一高度，因此小球在c点的重力势能也为40J，故B错；因为在小球运动过程中不考虑空气阻力，所以机械能总量保持不变，因此a、b、c、d点机械能均为100J，故D正确；b点是小球运动的最高点，即重力势能最大，动能最小，小于a点的动能60J，故A错；当小球在d处即将落地时，重力势能为零，此时动能最大，等于机械能100J，则C也错。

例6.下列有关机械能的实例中，属于机械能增大的是（）

A.火箭腾空而起

B.小朋友从滑梯上慢慢滑下

C.汽车在水平路上匀速行驶

D.人造卫星绕地球转动

答案：

A

透视：

本题用具体实例来考查机械能的变化情况。

火箭腾空而起时，质量不变，速度变大，高度升高，所以火箭的动能和重力势能都增大，则机械能增大，因此A正确；小朋友从滑梯上慢慢滑下，要克服摩擦力做功，所以机械能减小，故B不能选；汽车在水平路上匀速行驶，速度不变，动能则不变，高度为零，重力势能则为零，所以机械能不变，也不符合要求，不能选；人造卫星绕地球转动时，只受重力作用，所以机械能守恒，D也不符合要求。

例7.“神舟五号”载人飞船成功返航，实现了中国人几千年的“飞天梦”，当飞船减速着陆时，航天英雄杨利伟的（）

A.动能增加，重力势能减少

B.动能不变，重力势能减少

C.动能减少，重力热能不变

D.动能减少，重力势能减少

答案：

D

透析：

本题结合“神舟五号”成功返航这一社会焦点问题，充分体现了命题的时代性。

“飞船减速着落”即飞船的速度减少，高度降低，在此过程中杨利伟质量保持不变，所以杨利伟的动能减少，重力势能也减少，故选D。

例8.跳伞运动员，从飞机上跳下还没有撑开伞时，他的____________能减少，____________能增大；当他打开伞匀速下落时，其重力势能____________，动能____________，机械能____________。

（选填“变大”、“变小”或“不变”）

答案：

重力势，动，减小，不变，减小。

透视：

当跳伞运动员从飞机上跳下还没有撑开伞时，他受到重力大于空气阻力，跳伞运动员加速下落，所以重力势能减小，动能增大；撑开伞后，阻力增大，但阻力和重力势能平衡时，跳伞运动员匀速下降，此时重力势能减小，动能不变，机械能减小。

例9.一个小朋友从滑梯上匀速滑下的过程中，下列说法正确的是（）

A.动能减小，重力势能减小，机械能减小

B.动能减小，重力势能增大，机械能减小

C.动能不变，重力势能减小，机械能减小

D.动能减小，重力势能减小，机械能不变

答案：

C

透视：

本题以娱乐活动命题，很贴近学生的生活实际。

在匀速下滑过程中，小朋友的质量不变，速度不变，而高度减小，因而小朋友的动能不变，重力势能减小，机械能也减小，故选C。

例10.人造卫星绕地球沿椭圆轨道运行如图2所示。

近地点为离地球中心最近的点，远地点为离地球中心最远的点。

下列说法正确的是（）

A.在近地点时，卫星势能最大

B.在远地点时，卫星动能最大

C.卫星从近地点向远地点运动的过程中，势能转化为动能

D.卫星从远地点向近地点运动的过程中，势能转化为动能

答案：

D

透视：

人造地球卫星绕地球沿椭圆轨道运行，在近地点时，卫星的动能最大，势能最小；在远地点时，卫星的动能最小，势能最大。

卫星从近地点向远地点运动时，势能增加，动能减小，动能转化为势能，反之，从远近点向近地点运动时，势能减少，动能增加，势能转化为动能。

在转化过程中，机械能的总量保持不变。

所以正确答案为D。

例11.随着我国经济的发展，城市的建筑越建越高。

但如果不注意建筑物上的物体（例如放在阳台上的花盆）就会有“高空坠物砸伤人”的危险。

在物体落下的过程中，它的___________能转化成___________能，而且高度越高，落下来做的功越___________（选填“大”或“小”），所以危险性也越大。

答案：

重力势，动，大。

透视：

本题既联系实际又具有很大的教育意义。

建筑物上的物体具有一定的高度，所以具有重力势能，当物体下落时，高度越来越低，物体的重力势能也越来越小，同时物体的速度越来越大，则动能越来越大，此过程重力势能转化动能，而且高度越高具有的重力势能越大，落下来转化的动能越大，所做的功则越大。

例12.运动员在撑杆跳高时，经历助跑——起跳——越杆——落下等过程。

运动员在起跳时（）

A.动能和重力势能都减少

B.重力势能转化为杆的弹性势能

C.动能转化为杆的弹性势能

D.动能和重力势能都增加

答案：

C

透视：

本题以撑杆跳高为例来分析动能和势能间的相互转化。

助跑时运动员将其内能转化为动能，在起跳时，运动员将动能先转化为杆的弹性势能，然后杆的弹性势能转化为运动员的重力势能。

判断机械能的变化情况是现在中考的一个热点，要解决这类问题，除掌握好必要的基础知识外，还应掌握解题的方法和技巧。

当物体质量不变时，可用下列方法快速解题。

（1）题目中如有“匀速”、“平衡力”等词语，则物体的动能就一定不变，机械能的变化只决定于重力势能的变化情况；

（2）题目中如有“不计阻力”、“光滑”、“自由”等词语，则该物体的机械能就不会变化。

例13.氢气球在匀速上升过程中，它的（）

A.动能不变，重力势能不变，机械能不变

B.动能不变，重力势能减小，机械能变小

C.动能增加，重力势能减小，机械能不变

D.动能减小，重力势能增加，机械能增加

答案：

B

分析：

此题中有“匀速”一词，且氢气球的质量不变，根据

（1）可知氢气球的动能不变，重力势能减小，所以机械能减小。

例14.沿水平方向匀速飞行的飞机，一边飞行一边空投救灾物资，在此过程中飞机的机械能变化情况是（）

A.动能不变，势能变小

B.动能变小，势能不变

C.动能、势能都不变

D.动能、势能都变小

答案：

D

分析：

此题中有“匀速”两字，有的同学认为速度不变，动能也不变，飞机沿水平方向运动，高度不变，重力势能不变，因此选C。

没有注意题目隐含条件“空投救灾物资”，对飞机来说，在投放过程中飞机质量要减小，所以动能减小，重力势能也减小。

例15.某物体受到一对平衡力的作用，下列说法正确的是（）

A.该物体的机械能一定不变

B.该物体的机械能一定增大

C.该物体的机械能一定减小

D.该物体的机械能可能增大可能减小也可能不变

答案：

D

分析：

本题中有“平衡力”这个关键词语，且物体的质量不变，根据

（1）知该物体的动能不变。

物体在平衡力作用下，可能在水平方向匀速运动，也可能在竖直方向匀速运动。

如果物体在水平方向运动，重力势能不变，则机械能也不变；如果物体匀速上升，重力势能增加，则机械能增大；如果物体匀速下降，重力势能减小，则机械能减小。

例16.一个物体沿光滑斜面，从顶端滑到底端，在这个过程中（）

A.动能增大，重力势能减小，机械能减小

B.动能不变，重力势能减小，机械能减小

C.动能增大，重力势能减小，机械能不变

D.动能增大，重力势能不变，机械能不变。

答案：

C

分析：

此题中出现了“光滑”这个词语，且物体的质量不变，根据

（2）可知，该物体的机械能不变，又因为该物体“从顶端滑到底端”，它的重力势能减小，所以物体的动能增大。

例17.从高处自由下落的乒乓球落到地面上又被弹起来，试分析其能量的转化。

（不计空气阻力和碰撞时的能量损失）

答案：

乒乓球在整个运动过程中机械能保持不变。

当乒乓球自由下落时，重力势能减小，动能增加，重力势能转化为动能；当乒乓球开始接触地面到形变量最大的过程中，动能逐渐减小，弹性势能逐渐增大，动能转化为弹性势能，在达到最大形变时，动能减小为零，弹性势能最大；当形变恢复时，弹性势能又转化为动能；在被弹起的过程中，动能逐渐减小，重力势能逐渐增大，动能转化为重力势能。

分析：

本题有“自由”的词语，而且强调了“不计空气阻力和碰撞时的能量损失”，根据

（2）可知，该乒乓球的机械能不变。

［常见失误分析］

例1.关于动能和势能的概念，下列说法中正确的是（）

A.运动的物体具有的能量，叫做动能

B.运动物体的质量越大，所具有的动能一定越大

C.弹性形变较大的物体，具有的弹性势能一定较大

D.被举得较高的物体，其重力势能不一定较大

错解：

A

答案：

D

分析：

A中的说法看起来跟动能的定义差不多，好多同学易选A，但实质上是有区别的，运动的物体具有的能量除了动能之外，也可能还有重力势能和弹性势能，所以A不对；物体的动能除了与物体的质量有关之外，还与物体运动的速度有关，所以B不对；不同的弹性物体，其弹性势能的大小除与形变的程度有关外，还与物体本身的性质有关，所以弹性形变较大的物体，具有的弹性势能不一定较大，因此C不对，这也易选错。

对于相同质量的物体，被举得较高的物体，其重力势能较大，对于不同质量的物体，需要同时考虑质量和被举高度。

所以正确答案是D。

例2.如图1所示小球由静止从轨道最高处的A点滚下到最低处的B点时，下列说法中正确的是（）

图1

A.小球在A点时只有动能，没有重力势能

B.小球在A点时只有重力势能，没有动能

C.小球从A点到B点的过程中，动能转化为重力势能

D.小球从A点到B点的过程中，机械能增加

错解：

C。

答案：

B

分析：

小球在A点时，还没有运动，所以没有动能，但有一定的高度，具有做功的本领，所以小球有重力势能，因此选项A错B正确。

此题是能的转化易选C，要清楚小球从A点到B点的过程中，高度越来越低，速度越来越大，重力势能转化为动能和其他形式的能（如内能），在不计轨道与球的摩擦等阻力时，机械能保持不变，否则机械能减少，因此C、D都不对。

例3.2005年5月22日，我国登山测量队员成功登上珠峰峰顶，顺利开展珠峰高度测量。

这次测量除传统方法外，还采用最新的GPS方法。

在登山队员携GPS测量设备从突击营地向峰顶冲击的过程中，设备的质量___________，重力势能___________。

（均选填“减少”、“不变”或“增加”）

错解：

增加（减小），增加（减少）。

答案：

不变，增加。

分析：

GPS测量设备即全球卫星定位系统，在登山过程中GPS的质量不变，高度增加，所以重力势能增大。

如果学生对GPS设备不清楚的话，就不能准确判断设备质量的变化情况，重力势能的变化也就无法确定。

例4.如图2所示，质量相等的A、B两球用线悬挂起来，悬线长分别为OA、OB，且OA＞OB。

将两球都拉到悬线的水平位置时同时放开，则（）

图2

A.它们没有被开放时，A球的重力势能大

B.它们通过最低位置时，A球的速度小于

C.它们通过最低位置时，A球的动能大于

D.它们通过最低位置时动能相等

错解：

A

答案：

C

分析：

当它们没放开时，所处的高度相同（在同一水平面），而且质量相等，所以两球的重力势能相等，则A错。

很多同学看到OA＞OB，就误认为A球的高度大于B球，则A球的重力势能大于B球的重力势能，误选为A。

它们通过最低位置时，由于OA＞OB，所以A球做的功大于B球做的功，因而A球获的动能大于B球的动能，它们质量相等，所以通过最低位置时A球的速度应大于B球的速度，故B、D错，只有C正确。

例5.蹦床运动是运动员从蹦床弹向空中表演技巧动作的一项体育活动。

但运动员离开蹦床弹向空中的过程中，运动员具有的（）

A.动能增加，势能减少

B.动能增加，势能增加

C.动能减少，势能减少

D.动能减少，势能增加

错解：

A

答案：

D

分析：

本题多是分析失误，没看清要求“运动员离开蹦床弹向空中的过程”，所以误选A；但运动员离开蹦床弹向空中时，速度越来越小，高度越来越大，而运动员质量不变，所以动能逐渐减少，重力势能逐渐增加，因此正确答案为D。

例6.如图3所示小明玩蹦蹦杆，在小明将蹦蹦杆中的弹簧向下压缩的过程中，小明的重力势能、弹簧的弹性势能的变化是（）

图3

A.重力势能减小，弹性势能增大

B.重力势能增大，弹性势能减少

C.重力势能减少，弹性势能减少

D.重力势能不变，弹性势能增大。

错解：

D

答案：

A

分析：

本题易出现分析上的失误，认为压缩过程是动能转化为弹性势能，因此误选D。

在弹簧向下压缩的过程，小明的质量不变，高度减少，因此重力势能减少，在此过程，弹簧的弹性形变变大，因而弹性势能增大，所以正确答案为A。

例7.今年5月31日午后，北京城区突降冰雹。

假设质量为m的冰雹从高h处下落，在下落的过程中，所受阻力大小与冰雹下落速度的平方成正比，比例系数为k，则该冰雹降落可能到达的最大速度是___________。

（可以认为冰雹下落过程中质量不变）

错解：

冰雪从高处下落W＝mgh，所受阻力

，根据日常习惯，认为速度与高度有关，

。

答案：

。

分析：

此题看起来比较难，无从下手。

再仔细看题，从题中挖掘信息，“所受阻力大小与冰雹下降速度的平方成正比，比例系数为k”，用数学中的一次函数可列式

，在下降过程中，高度减少，速度增大，而冰雹质量不变，则重力势能转化为动能。

当速度v大到一定程度时

，冰雹受力平衡，开始匀速下落，所以冰雹降落达到最大速度时

。

例8.一只氢气球的下方用细线吊着一只乒乓球，当乒乓球随着氢气球上升到离地面3m高度时，细线突然断了。

若不计空气阻力，关于乒乓球落地后又反射的最大高度，下列说法中正确的是（）

A.乒乓球上升到大于3m高度

B.乒乓球上升的小于3m高度

C.乒乓球上升到3m高度；

D.无法判断。

错解：

C

答案：

A

分析：

本题易出现分析上的错误，有的同学会认为在细线断开时乒乓球就开始下落，会误选C。

乒乓球随着氢气球上升到离地面3m高度时，细线断了，但此时乒乓球由于惯性，还会继续上升一段距离才会下落，所以乒乓球开始下落时所在的高度应大于3m，球从大于3m高处下落到地面又反弹上升，若不计空气阻力，则机械能不变，所以还能上升到原来下落的高度，即上升到大于3m的高度，故选A。

例9.甲乙两个完全相同的皮球，在同一水平面上以大小相等的速度，同时将甲球竖直向上抛出，将乙球竖直向下抛出，两球在地面上反复弹跳，运动中不计空气阻力，与地面碰撞时不计能量损失，则下列说法正确的是（）

A.球在下降时，重力势能减少，动能增大

B.抛出时刻，甲球的动能大于乙球的动能

C.任何时刻，两球的机械能都相等

D.甲球的最大势能大于乙球的最大势能

错解：

A

答案：

C

分析：

在不计空气阻力和碰撞时的能量损失，皮球在整个运动过程机械能守恒，球在空中下降到未碰到地面前，重力势能减小，动能增大。

但碰到地面后，皮球被压缩，动能减小，弹性势能增大，所以A不对，A答案易忽视球碰地被压缩这一过程，所以易选错；在抛出时刻，甲乙两球速度相等，高度相同，因此两球的动能相同，这里势能相同，所以B也不对；在运动中不计空气阻力和碰撞时的能量损失，所以两球在运动中机械能不变，在抛出点两球的动能相等，重力势能也相等，所以机械能也相等，因此任何时刻，两球的机械能大小都相等，所以答案C是正确的；由于两球机械能守恒且相等，所以它们的最大势能相等，因此D不对。

例10.一只皮球从高处静止下落，碰地后发生形变。

请分析：

（1）这一过程中机械能的转化情况[用“（）→（）→……”形式表示]；

（2）皮球弹起来，不能回到原来的高度说明了什么？

错解：

（1）（重力势能）→（动能）→（弹性势能）→（动能）

（2）球的机械能减少

答案：

（1）（重力势能）→（动能）→（弹性势能）

（2）球的机械能减小了（或有一部分机械能损失了）（或机械能有一部分转化为内能）。

分析：

本题第

（1）问“这一过程”，皮球从高处由静止下落到碰地后发生形变的过程因此机械能的转化为（重力势能）→（动能）→（弹性势能），考生易把反弹后的机械能转化也答上，起了画蛇添足的作用，也不答合题意；第

（2）问考到机械能守恒的条件——只受重力，皮球弹起后回不到原来高度说明机械能不守恒了，原因是有空气阻力及碰撞时的能量损失，所以只要考生答上机械能损失等，答案都对。

试题巩固：

1．重为1000N的小车，在100N水平拉力的作用下沿水平地面前进10m，则拉力对小车做的功为J；小车重力做的功为J。

2．一起重机将重为1.2×104N的钢材竖直匀速提升3m后，又沿水平方向匀速移动5m，在整个过程中起重机对钢材做的功为　　　J．

3．使用机械可以省或者省，但都不能省。

4．正常人的心脏推动血液流动的功率为1.5W，那么在一天时间内心脏做功J，这些功可以把一个质量为600N的人匀速举高m。

5．我们可以用两种方法来判断物体做功的快慢。

图14-1表示用挖掘机挖土与人力挖土做功的快慢不同，它所用的判断方法是：

做功时间相同，比较做功多少。

另一种的判断方法是：

相同，比较。

6．如图14-2所示，在不计绳重和摩擦的情况下，小华用一个动滑轮提升一个重为400N的物体，所用的竖直拉力为250N，物体在10s内匀速上升1m,在此过程中,拉力做功为J，拉力做功的功率为W,物体上升的速度是为m/s，该动滑轮的机械效率为。

如果把重100N的物体匀速提升相同高度，则这个动滑轮的机械效率将_________。

（选填“变大”、“变小”或“不变”）

7．班级里组织登楼比赛活动，比一比谁登楼的功率最大？

为此，在活动中必须测量的物理量有：

_________、_________、_________。

8一台起重机将重5000N的货物提高2m，如果额外功是2500J，则起重机做的有用功是

　　　　　J，该起重机的机械效率是　　　　　。

9．体重为400N的小明由于找不到其它的机械．只好亲自动手将100N重的物体搬到3m高的楼上。

他对物体做的功是J，他的效率是。

10．李白曾用“飞流直下三千尺，疑是银河落九天”的诗句描述庐山瀑布的壮观。

从物理学的角度来看，飞流直下的瀑布蕴藏着巨大的____________。

11．如图14-3所示，小军玩弹弓，当弹弓把纸团射出时，能转化

为能。

12．装满水的洒水车，在环岛路的一段平直公路上匀速前进．它在向公路两旁的花木喷水的过程中，洒水车的总动能将逐渐．（选填“变大”、“变小”或“不变”）

13．关于做功，下列叙述中正确的是（）

A．举重运动员举着杠铃不动，举力做了功

B．起重机吊着货物沿水平方向匀速移动了一段距离，向上的拉力做了功

C．重物竖直下落，重力做了功

D．小球在水平面上滚动，重力做了功

14．某人用20N的力将重为15N的球推出去后，球在地面上滚动了10m后停下来，这个人对球所做的功为（）

A．0JB．200JC．150JD．条件不足，无法计算

15．在举重比赛时，一运动员在第一阶段把150kg的杠铃很快举过头顶，第二阶段使杠铃在空中停留3s。

下列关于运动员对杠铃做功的说法中，正确的是（）

A．他在第一阶段内没做功B．他在第二阶段内没做功

C．他在两个阶段内都没做功D．他在两个阶段内都做了功

16．某同学把一本初中物理课本从课桌旁的地面上拿到桌面上，则该同学对物理课本所做功的大小最接近于（）

Ａ．0．2J　　　　Ｂ．2J　Ｃ．200J　　　　Ｄ．2000J

17．一个滑轮组经改进后提高了机械效率,用它把同一物体匀速提升同样的高度，改进后与改进前相比（）

A.有用功减少，总功减少B．有用功增加，总功增加

C.有用功不变，总功不变D．有用功不变，总功减少

18．用10N的水平推力推着重为60N的物体沿水平方向做直线运动，若推力对物体做了

60J的功，则在推力做功的过程中（）

Ａ．物体一定运动了1mＢ．物体一定运动了6m

Ｃ．物体一定受了10N的摩擦力Ｄ．物体一定受了60N的摩擦力

19．两个滑轮完全相同，其重均为20N．分别用图14-4所示的两种方式，将重400N的物体以相同的速度匀速提升了10m，不计摩擦和绳重，则下列判断正确的是（）

A