121动能势能机械能 教案.docx

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121动能势能机械能教案

12.1动能势能机械能

知识点梳理：

一、机械能的定义与理解

机械能：

动能和势能统称为机械能。

　　理解：

①有动能的物体具有机械能；②有势能的物体具有机械能；③同时具有动能和势能的物体具有机械能。

机械能知识结构图

三、机械能守恒定律

1、内容：

在只有重力（和弹簧的弹力）做功的情况下，物体的动能和势能发生相互转化，但机械能的总量保持不变．

　　2、机械能守恒的条件

（1）做功角度：

对某一物体，若只有重力（或弹簧弹力）做功，其他力不做功（或其他力做功的代数和为零），则该物体机械能守恒．

（2）能转化角度：

对某一系统，物体间只有动能和重力势能及弹性势能的相互转化，系统和外界没有发生机械能的传递，机械能也没有转变为其他形式的能，则系统机械能守恒．

　　3、表达形式：

EK1＋Epl=Ek2＋EP2

（1）我们解题时往往选择的是与题目所述条件或所求结果相关的某两个状态或某几个状态建立方程式．此表达式中EP是相对的．建立方程时必须选择合适的零势能参考面．且每一状态的EP都应是对同一参考面而言的．

（2）其他表达方式，ΔEP=一ΔEK，系统重力势能的增量等于系统动能的减少量．

（3）ΔEa=一ΔEb，将系统分为a、b两部分，a部分机械能的增量等于另一部分b的机械能的减少量，

四、判断机械能是否守恒

首先应特别提醒注意的是，机械能守恒的条件绝不是合外力的功等于零，更不是合外力等于零，例如水平飞来的子弹打入静止在光滑水平面上的木块内的过程中，合外力的功及合外力都是零，但系统在克服内部阻力做功，将部分机械能转化为内能，因而机械能的总量在减少．

（1）用做功来判断：

分析物体或物体受力情况（包括内力和外力），明确各力做功的情况，若对物体或系统只有重力或弹力做功，没有其他力做功或其他力做功的代数和为零，则机械能守恒；

（2）用能量转化来判定：

若物体系中只有动能和势能的相互转化而无机械能与其他形式的能的转化，则物体系机械能守恒．

　　（3）对一些绳子突然绷紧，物体间非弹性碰撞等除非题目的特别说明，机械能必定不守恒，完全非弹性碰撞过程机械能不守恒

五、决定动能大小的因素

物体动能与质量和速度有关；速度越大动能越大，质量越大动能也越大。

六、动能与势能转化问题分析

⑴首先分析决定动能大小的因素，决定重力势能（或弹性势能）大小的因素──看动能和重力势能（或弹性势能）如何变化。

　　⑵还要注意动能和势能相互转化过程中的能量损失和增大──如果除重力和弹力外没有其他外力做功（即：

没有其他形式能量补充或没有能量损失），则动能势能转化过程中机械能不变。

　　⑶题中如果有“在光滑斜面上滑动”则“光滑”表示没有能量损失──机械能守恒；“斜面上匀速下滑”表示有能量损失──机械能不守恒。

七、动能与弹性势能间的转化规律

动能与弹性势能间的转化规律：

　　①如果一个物体的动能减小，而另一个物体的弹性势能增大，则动能转化为弹性势能。

　　②如果一个物体的动能增大，而另一个物体的弹性势能减小，则弹性势能转化为动能。

八、动能和重力势能间的转化规律

动能和重力势能间的转化规律

　　质量一定的物体，如果加速下降，则动能增大，重力势能减小，重力势能转化为动能。

　　质量一定的物体，如果减速上升，则动能减小，重力势能增大，动能转化为重力势能。

九、动能与弹性势能间的转化规律

动能与弹性势能间的转化规律：

　　①如果一个物体的动能减小，而另一个物体的弹性势能增大，则动能转化为弹性势能。

　　②如果一个物体的动能增大，而另一个物体的弹性势能减小，则弹性势能转化为动能。

动能势能机械能同步测试题1

A组

1.一辆汽车匀速上坡时，它的能量变化情况是（）。

A.动能增大B.重力势能减小C.机械能不变D.机能能增大

2.下列说法中正确的是（）。

A.在空中飞行的飞机只有动能B.质量大的物体具有的势能一定大

C.质量和速度相同的物体具有的动能一样大D.质量和速度都大的物体具有势能一定大

3.如图1所示，小明在玩蹦蹦杆，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（）。

A.重力势能减小，弹性势能增大B.重力势能增大，弹性势能增大

C.重力势能减小，弹性势能减小D.重力势能增大，弹性势能减小

4.环绕地球运动的人造卫星，其动能与势能在不断地相互转化，一般人造卫星的运动轨道是椭圆形的（如图2），如我国发射的第一颗人造地球卫星，它距地球的最近点（近地点）是439km，距地球的最远点（远地点）是2384km。

在近地点的速度约为8.1km/s，在远地点的速度约为6.3km/s。

越过远地点向近地点运动的过程中，势能

逐渐，动能逐渐，到达近地点时，势能最，动能最。

假如没有阻力，卫星将周而复始地运行下去，机械能的总量。

5.如图3所示，让钢球从斜面上由静止滚下，打到一个木块上，能将木块撞出一段距离。

放在同一水平面上相同位置的木块，被撞得越远，表示钢球的动能越大。

现将质量不同的钢球从同一高度滚下，看哪次木块被撞得远。

回答以下问题：

⑴设计本实验的目的是研究。

⑵让不同的钢球从同一高度滚下是为了。

⑶此实验得出的结论是。

⑷下表中给出了一头牛慢步行走和一名普通中学生百米赛跑的一些数据。

物体

质量m/kg

速度

/m·s-1

动能E/J

牛

约600

约0.5

约75

中学生

约50

约6

约900

分析数据，可以看出，对物体动能大小影响较大的因素是。

你这样判断的依据是。

B组

1.2005年6月2日《深圳商报》报道，“某大厦发生高空抛物不文明行为，被抛下的几颗弹珠将停车场内的汽车玻璃砸坏。

”请你分析被抛下的弹珠在下落过程中逐渐变大的物理量是（）。

A.重力势能B.动能C.机械能D.质量

2.杂技运动员从高空落向下面的弹簧床，又从弹簧床上弹起的过程中，能量转化正确的是（）。

A.重力势能→动能→弹性势能→动能→重力势能B.重力势能→弹性势能→动能→重力势能

C.动能→弹性势能→动能→重力势能D.重力势能→动能→弹性势能→动能

3.跳伞已经成为许多体育爱好者喜欢的运动项目，跳伞员在空中匀速下降时，以下说法中正确的是（）。

A.跳伞员的重力势能减小，动能增加B.跳伞员的重力势能减小，机械能不变

C.跳伞员的动能不变，机械能不变D.跳伞员的动能不变，机械能减少

4.下列物体具有哪种形式的机械能：

⑴正在上坡的自行车，具有。

⑵被拦河坝拦住的静止的河水具有。

⑶射箭运动员拉开的弓具有。

5.为了更好地理解动能.重力势能和机械能的概念，小明设计了一个简单的实验，如图4所示。

请帮小明一起回答：

把拴在细线下端的小球拉到A位置后放手，小球向B位置运动过程中，能转化为能，小球到达B位置时，能达到最大值，若不计摩擦等阻力，小球在B处的机械能跟小球在C处的能是相等的。

（均选填“动”.“重力势”或“机械”）

6.仔细观察图5中的小实验，你看到了什么现象？

你能得出怎样的结论？

7.如图6所示，用手将钢锯条右端扳下一定的距离，放手后，棋子被弹起一定的高度，若钢锯条被扳下的距离变大，棋子被弹起的高度将有什么变化？

这说明了什么？

C组

1.如图7所示，小球内静止轨道最高处A点滚下到最低点B时，下列说法中正确的是（）。

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.小球在从A点到B点的过程中，动能转化为重力势能D.小球在从A点到B点的过程中，机械能增加

2.一天，小明在家玩火柴盒。

他反复让火柴盒从同一高度处自由下落，发现在甲情况中，火柴盒落到桌面后大多会反弹；乙情况下（火柴盒盒芯部分拉出），火柴盒落到桌面后盒芯插回外盒而不反弹（如图8所示）。

对上述现象的解释，合理的是（）。

A.甲情况中火柴盒与桌面碰撞时有弹力作用，而乙情况中则没有

B.甲情况中火柴盒与桌面碰撞后机械能不变

C.乙情况中火柴盒与桌面碰撞后机械能不变

D.乙情况中火柴盒与桌面碰撞时，盒芯与外盒发生摩擦，机械能大大减少

3.一个小球从h高处以相同的速度

抛出，一次斜止抛，如图9所示，沿a运动轨迹落地；另一次水平抛，如图9所示，沿b运动轨迹落地，不计空气阻力。

关于小球落地时动能的大小，下列说法中正确的是（）。

A.沿a轨迹大B.沿b轨迹大C.沿a.b轨迹一样大D.条件不足，无法判断

4.下面，让我们来研究用器械捕捉老鼠的三种方法。

⑴如图10-a所示，在地面上放一个较重的罩，它的一端（如图10-a中的B点）用一根小棍支撑离地，小棍与细线相连，线的另一端拴着食物。

当鼠入内吃食时，扯动细线，B端落地，将鼠封在罩内。

⑵图10-b画的是另一种捕鼠笼，笼门D被直杆AB拉起时拉弹簧E，用细杆CF上端的球C扣住杆的A端，当鼠入内吃F上的食物时，拉动杆CF，使环C释放A，门D在弹簧E的作用下关闭，将鼠囚禁在笼内。

⑶图10-c画的也是一个捕鼠装置，在深缸P的边沿上放一块长木板AB，AB的中点在缸沿上，当老鼠爬上木板去A端吃食时，木板失去平衡而使鼠掉入缸内。

根据以上介绍，请回答下列问题：

上述3种捕鼠方法中，主要利用弹性势能捕鼠装置是；主要利用重力势能捕鼠装置是。

（填序号）

5.图11是杂技演员演出时的简图。

根据图中的情景，从力学角度出发提出两个问题，并选其中一个问题进行解答。

示例：

男演员跳下弹起女演员时跳板会发生什么形变？

问题1：

问题2：

解答问题：

6.一个同学把乒乓球从1m高处自然放手，反弹后不能上升到高于1m的地方。

⑴这是不是违反了机械能转化和守恒规律？

为什么？

⑵若要使乒乓球反弹的高度超过1m，你该怎么办？

动能势能机械能答案

A组

1.D2.C3.A4.减少增多少多保持不变

5.⑴动能与质量的关系。

⑵使钢球到达斜面底端时的速度大小相同。

⑶速度相同时，质量越大，动能越大。

⑷速度。

人的质量约是牛的1/12倍，而速度约是牛的12倍，此时动能约是牛的12倍，所以速度对物体动能的影响较大。

B组

1.B2.A3.D4.⑴动能和重力势能⑵重力热能⑶弹性势能

5.重力势动动机械6.重物被弹起，弹性势能转化为重力势能

7.棋子被弹起的高度变大锯条具有的弹性势能越大，能够做的功越多

C组

1.B2.D3.C4.ba

5.问题1：

女运动员的重力势能怎样变化问题2：

男运动员的动能怎样变化

解答问题⑵男运动员的动能先减小后增大

动能、势能、机械能

（2）

【基础巩固】

1．三峡水库修建大坝，为了提高水位，增加水的（）

A．内能B．重力势能C．弹性势能D．动能

2．下列物体中，既有动能又有势能的是（）

A．在平地上滚动的足球B．被运动员举着的杠铃C．在空中飞行的小鸟D．被压扁了的皮球

3．如图所示，小明在玩蹦蹦杆，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（）

A．重力势能减小，弹性势能增大B．重力势能增大，弹性势能增大

C．重力势能减小，弹性势能减小D．重力势能增大，弹性势能减小

4．如图所示，轨道ABC光滑，弹簧固定在水平轨道末端，小球从A处由静止滚下，撞击弹簧后又将沿水平轨道返回，接着滚上斜面，在这整个过程中，机械能转化的情况是（）

　A．重力势能→动能→重力势能　B．动能→弹性势能→动能

　C．动能→势能→动能→势能→动能　D．重力势能→动能→弹性势能→动能→重力势能

5．下列过程中，属于动能转化为重力势能的是（）

　A．投篮时，篮球上升的过程　　　　　　B．电梯匀速上升的过程

　C．跳伞员从空中下落的过程　　　　　　D．小球从斜面上向下滚动的过程

6．一个小朋友从滑梯上匀速滑下来的过程中，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，重力势力减小，机械能减小D．动能不变，重力势能减小，机械能不变

7．如图所示，忽略空气阻力，由空中A处释放的小球经过B、C两位置时具

有相同的（）

A．速度B．动能C．机械能D．重力势能

8．自行车下坡时，不蹬脚踏板速度也会越来越大，在此过程中，

不计摩擦等阻力，自行车的动能逐渐_______，重力势能逐渐_______，机械能_______（选填“增大”、“减小”或“不变”）．

9．如图所示，单摆在竖直平面内左右摆动，滚摆在竖直平面内上下往复运动．请回答：

（1）这两个实验可以说明的同一个物理问题是_____________________．

（2）在单摆左右摆动和滚摆上下往复运动的过程中，你将会看到它们上升的高度逐渐降低．产生此现象的原因是_____________________．

10．在学习势能知识时，小红将一张硬纸片对折，在开口一边剪两刀，然后将一根橡皮筋套在开口边，做成了一个特殊的卡片．

（1）小红将图中的卡片反过来，用手把它压平在桌面上，使橡皮筋伸长，迅速松开手，观察到的实验现象是_______，这个现象说明：

发生弹性形变的橡皮筋对卡片_______，因此橡皮筋具有____________________________．

（2）接下来小红仍将卡片下压，但不压平，迅速松手后观察到的实验现象是________，小红根据这个实验现象可以得出的结论是____________________________．

（3）要想纸片弹得更高，实验时应注意什么？

（写出两点）

　__________________________________________．__________________________________________．

【拓展提优】

1．如图所示，甲、乙两只完全相同的金属球，甲用细线悬挂在天花板上，乙放在水平面上，当两球升高相同的温度时，两球势能的变化是（）

A．甲的势能增大，乙的势能减小B．甲的势能减小，乙的势能增大

C．甲、乙的势能都不变D．不能确定

2．如图所示，一根不可伸长的细绳一端固定在O点，另一端系一小球，O点的正下方固定有一根钉子P．位置1在O点的正下方，位置3与A点等高，位置5是A与1之间的某点，位置2是1与3之间的某点，位置4是高于3的某点．不考虑空气阻力，小球从A点静止释放（）

A．第一次过位置1后最高能到达位置2B．第一次过位置1后最高能到达位置4

C．第二次过位置1后最高能到达位置5D．第二次过位置1后最高能到达位置A

3．学生在做模拟“蹦极”的小实验（如图所示）．一根橡皮筋一端系一个小石块，另一端固定在a点，b点是橡皮筋不系小石块自然下垂时下端所在的位置，c点是橡皮筋系上小石块自然下垂时下端所在的位置，d点是小石块从a点自由下落所能到达的最低点，在小石块从a点到c点运动的过程中，以下说法正确的是（）

A．小石块动能一直在增加B．小石块减少的重力势能全部转化为动能

C．小石块经过b点时，橡皮筋具有弹性势能D．小石块到达c点时，动能为零

4．竖直向上抛出的篮球，离开手后会继续向上运动，若不考虑空气阻力，则在上升的过程中，篮球的（）

A．动能增大，重力势能增大B．动能减小，重力势能减小

C．动能保持不变，重力势能保持不变D．机械能保持不变

5．环绕地球运动的人造卫星，其动能与势能在不断地相互转化，一般人造卫星的运动

轨道是椭圆形的（如图），如我国发射的第一颗人造地球卫星，它距地球的最近点（近地点）

是439km，距地球的最远点（远地点）是2384km．在近地点的速度约为8.1km/s，在远

地点的速度约为6.3km/s．越过远地点向近地点运动的过程中，势能逐渐_______，动能逐渐_______，到达近地点时，势能最_______，动能最_______．假如没有阻力，卫星将周而复始地运行下去，机械能的总量_______．

6．已知铜的密度大于铝的密度，把质量相等的实心铜球和实心铝球静止地放在同一水平桌面上，如图所示，则铜球具有的机械能_______（选填“大于”、“小于”或“等于”）铝球具有的机械能．

7．据报道：

2005年4月20日上午8时38分，由重庆飞往上海的CA4541航班在重庆江北机场起飞后撞上一群鸽子，飞机多处破损，左发动机停止工作，直接经济损失达295万元人民币．所幸机长沉着冷静依靠右发动机单机工作，在空中盘旋59min后成功迫降，机上所有人员安然无恙，小小的鸽子怎能把结实的飞机撞坏呢？

请你应用学过的知识解释鸽子撞坏飞机的原因．

参考答案

【基础巩固】

1．B　2．C　3．A4．D5．A6．C7．C

8．增大　减小　不变　9．

（1）物体的动能与势能是可以相互转化的

（2）在摆动过程中受空气的阻力10．

（1）卡片会弹起来　做功　弹性势能　

（2）卡片弹起的高度变低了卡片弹起来的高度与橡皮筋弹性形变的程度有关（3）①尽量压得平一点　②换弹性更好一些的橡皮筋

【拓展提优】

1．B　2．D　3．A　4．D　5．减小　增大　小　大　不变

6．小于

7．

（1）物体动能的大小是由速度和质量决定的，所以在质量一定时，速度越大动能越大．

（2）虽然鸽子飞行速度不大，但飞机起飞后的速度很大，所以飞机与鸽子之间的相对速度很大．（3）鸽子相对于飞机所具有的动能很大，它对飞机的破坏力也就很大．

机械能和内能同步练习3

一.填空题

1.如图所示，在用滚摆做探究“机械能的相互转化”的活动时，把滚摆悬挂在框架上，用手捻动滚摆使悬线缠在轴上，滚摆升到最高点后，放开手，可以看到滚摆　　　着下降，越转越　，到最低点时滚摆转而　　　　　，直到差不多回到______________的位置。

滚摆在　　位置时重力势能最大，在时动能最大。

可见，　　和　　　　可以相互转化。

2.唐诗中有“黄河远上白云间”的诗句，生动形象地表明黄河蕴藏着大量的_______________能。

垃圾清扫车在公路上一边扫地一边匀速前进，则它的动能_______。

3.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____________。

4.跳伞运动员跳出机舱后，在打开降落伞之前，他的动能将，重力势能将；打开降落伞匀速降落时，他的动能将，重力势能将；机械能将（填“增大”或“减小”“不变”）。

5.如图所示，用绳子拴住一个苹果并悬挂起来，把苹果拉近自己的鼻子静止，松手后，苹果将向前摆去，接着又反向摆回来，你原地不动，苹果　　　　（会/不会）打到你的鼻子。

6.唐朝诗人杜甫的诗作《登高》中有这样的诗句：

“无边落木萧萧下，不尽长江滚滚来”。

从物理学角度来说，“不尽长江滚滚来”揭示着一种能量的转化关系，即：

能转化为能。

7.“神舟五号”飞船的发射成功，标志着我国在载人航天领域迈进了一大步。

“神舟五号”飞船在加速升空的过程中（如图所示），其动能　　　，势能　　　。

（选填“增大”、“减小”或“不变”）

二.选择题

8.下列关于机械能的说法中正确的是（）

A.汽车匀速下坡机械能不变B.运动的物体只具有动能

C.带动钟表转动的发条，将势能转化为动能D.人造地球卫星在远地点势能最小

9.2002年10月27日，太原卫星发射中心用“长征四号乙”运载火箭，成功地将“中国资源二号”卫星送入太空。

在卫星随火箭一起离开发射塔飞向天空的过程中（）

A.卫星的势能不断减小，动能不断增大B.卫星的势能不断增大，动能不断减小

C.卫星的势能和动能都在不断减小D.卫星的势能和动能都在不断增大

10.如图所示，竖直放置的弹簧下端固定在地面上，有一物体在弹簧的正上方落下，和弹簧接触后（）

A.立即停止运动B.立即开始做减速运动

C.可能做匀速运动D.当弹力等于物体重力时，物体速度最大

11.关于机械能的转化，下列说法正确的是（）

A.静止的雪撬从山坡上滑下，势能转化为动能B.静止的雪撬从山坡上滑下，动能转化为势能

C.滚摆下降时，动能转化为势能D．卫星从近地点向远地点运动时，势能转化为动能

12.如图所示跳水运动员跳水时，在跳板上跳起升高的过程中，下列关于能的转化正确的是（）

A.跳板的弹性势能直接转化为人的重力势能B.跳板的动能转化为人的重力势能

C.人的重力势能转化为人的动能

D.跳板的弹性势能先转化为人的动能，人的动能再转化为人的重力势能

13.下面哪种情况动能、重力势能都是增加的（）

A.跳伞员张开伞后，匀速下降B.汽车沿斜坡匀速向下行驶

C.电梯从楼下加速上升D.列车在平直轨道上匀速行驶

14.如图所示是小朋友玩蹦蹦床的情景，对他们在上升和下落过程中机械能的变化，下列分析错误的是（）

A.小孩上升到最高点时的重力势能最大B.小孩在空中下落的过程中重力势能转化为动能

C.小孩下落到最低点时蹦蹦床的弹性势能最大D.小孩下落到最低点时的动能最大

15.足球落地又弹起的过程中，有关能量转化的正确说法是（）

A.下落时，动能转化为重力势能B.着地时，弹性势能转化为动能

C.反弹时，没有能量转化D.上升时，动能转化为重力势能

16.如图所示，小球从a处抛出时具有300J的机械能，其中动能为200J，小球经过b、c点落到地面上d点处（a、c在同一水平面上，要考虑空气对小球的阻力），在这一过程中下列说法正确的是（）

A.小球运动到b点时具有的动能为200JB.小球运动到d点即将触地时具有的动能为300J

C.小球在a、b、c三点的机械能均为300JD.小球运动到c点时具有的重力势能为100J

17.骑自行车的人上坡时，若不再用力蹬车，速度越来越小，这是因为人和自行车（）

A.惯性减小B.惯性增大C.机械能减小D.动能在转化为势能

18.一物体从某一高度自由落下，落在竖立于地面的轻质弹簧上，如图所示，在A点物体开始与轻弹簧接触，到B点时，物体速度为零，然后被弹簧弹回，下列说法正确的是（）

A.物体从A下降到B的过程中动能不断变小B.物体从B上升到A的过程中动能不断变大

C.物体从A下降到B以及从B上升到A的过程中速度大小都是先增大后减小

D.物体在B点时所受合力为零

三.实验与探究

19.如何有效地提高能量利用率是人类所面临的一项重要任务。

下图是某轻轨车站的设计方案示意图，该图表明与站台前后连接的轨道都有一个小坡度。

请你说明这种设计可以节能的理由

20.乒乓球从高处自由下落，经地板反弹后再跳起。

针对这一现象分析下列问题：

（1）在这一过程中动能和势能的相互转化情况；

（2）为什么跳起的高度总比原来下落的高度低？

（3）怎样抛出乒乓球才能使它弹跳到高于抛出时的位置？

【试题答案】