初中物理九年级物理全册各章节知识点解析及测试题宇宙和微观世界等28份 人教版23.docx
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初中物理九年级物理全册各章节知识点解析及测试题宇宙和微观世界等28份人教版23
第十五章机械能知识点及课后测试题
机械能
知识与技能
1、理解动能、势能的概念。
2、理解动能和势能的相互转化。
3、能解释一些有关动能、重力势能、弹性势能之间相互转化的简单物理现象。
知识精析
1、动能及决定动能大小的因素
（1）动能。
物体由于运动而具有的能，叫做动能。
流动的水、飞行的飞机等物体都具有动能。
（2）决定动能大小的因素。
动能的大小与物体的质量和速度有关。
质量相同的物体运动的速度越大，它的动能越大；运动速度相同的物体，质量越大，它的动能也越大。
例如以相同的速度行驶的火车和汽车，火车的动能就比汽车的动能大；而以不同速度行驶的同一列火车（或同一辆汽车），速度大时动能就大。
2、重力势能与弹性势能
物体由于被举高而具有的能量，叫做重力势能；物体由于弹性形变，而具有的能量叫做弹性势能。
重力势能和弹性势能统称为势能。
3、动能和势能之间的相互转化
（1）动能和重力势能之间的相互转化。
在一定的条件下，动能和重力势能之间可以相互转化。
如将一块小石块，从低处抛向高处，再从高下落的过程中，先是动能转化为重力势能后，后来又是重力势转化为动能。
（2）动能与弹性势能之间的相互转化。
在一定的条件下，动能和弹性势能之间可以相互转化。
如跳板跳水运动员，在起跳的过程中，压跳板是动能转化为弹性势能，跳板将运动员反弹起来是弹性势能转化为动能。
4、机械能及其守恒
（1）机械能。
动能与势能之和统称为机械能。
动能是物体运动时具有的能量，势能是存储着的能量。
（2）机械能守恒。
如果一个过程中，只有动能和势能相互转化，机械能的总和就保持不变。
这个规律叫做机械能守恒。
典型例题
例1．火箭在大气层里加速上升的过程中，若不考虑质量的变化，其（ ）
A、机械能减少，内能增加
B、机械能增加，内能减少
C、机械能与内能都增加
D、机械能不变，内能增加
解析：
本题是关于识别机械能、内能大小变化的问题。
根据机械能的定义，知物体的动能和势能总和为物体的总机械能。
火箭在大气层里加速上升的过程中，其质量未变（损耗的燃料不计），运动速度越来越大，离地面的位置越来越远，则其动能增加，重力势能也增加；由于火箭是在大气层中加速，因此，火箭与大气相摩擦而生热，使得火箭外壳温度升高，其内能也增加。
所以，火箭在大气层中加速上升的过程中，机械能增加，内能也增加。
答案：
C
例2．如图所示，天花板上挂一个单摆，放手后摆球沿弧
来回摆动。
若在
点钉一枚钉子，当摆球从
点摆到
点时，绳子被钉子挡住。
则小球在左侧升高的高度将（ ）
A、高于
点
B、低于
点
C、与
点等高
D、无法判断
解析：
木板上挂一个单摆，放物后摆球沿弧
来回摆动，因为
、
两点的高度相同，说明摆球在摆动过程中机械能守恒。
若在
点钉一枚钉子，当摆球从
点摆到
点时，虽然绳子被钉子挡住，但是摆 球由于惯性继续向左运动，只是摆球的运动轨迹是在以
点为圆心，以
为半径的圆弧上，如右图所示。
在沿圆弧上升的过程中，摆球的动能转化为重力势能，而它的机械能没有转化为其它形式的能量，即摆球的机械能守恒。
所以摆球在右侧升高的高度与
点等高。
答案：
C
例3．关于物体的动能和势能，下列说法中正确的是（ ）
A、质量大的物体一定比质量小的物体动能大
B、高速飞行的子弹一定比缓慢行驶的汽车动能大
C、质量相同的两个物体放在同一高度，它们的重力势能一定相同
D、一根弹簧被拉长时弹性势能增大，被压缩时弹性势能减小
解析：
物体动能大小由质量和速度两个因素决定，质量大速度可能小，所以动能不一定大，同样子弹速度大质量小，动能不一定比汽车的动能大。
物体重力势能由质量和高度两个因素决定，只有两者都相同时，重力势能才相同。
弹簧被拉长和压缩时弹性形变都增大，它的弹性势能都增大。
答案：
C
例4．不断升高的物体质量不变，可以肯定的是（ ）
A、势能增大
B、势能增大，动能减小
C、机械能增大
D、机械能不变
解析：
因为物体重力势能的增大与被举高的高度成正比，所以肯定势能增大。
题目中没有明确说明物体运动速度的变化情况，也就无法判断物体动能的变化情况，所以也就无法判断机械能的变化情况。
答案：
A
例5．如图所示，把一小球从碗壁
处放开，小球经
点运动到
点，在这一过程中，小球的能量转化形式为（ ）
A、从
到
，动能转化为重力势能，从
到
动能转化为重力势能
B、从
到
，动能转化为重力势能，从
到
重力势能转化为动能
C、从
到
，重力势能转化为动能，从
到
动能转化为重力势能
D、从
到
，重力势能转化为动能，从
到
重力势能转化为动能
解析：
小球在
处有一定的高度，具有重力势能，在从
向
运动过程中，高度越来越低，重力势能越来越小，速度越来越大，动能越来越大，这一过程中，小球的重力势能转化为小球的动能。
小球从
向
处运动时，越来越高，重力势能越来越大，但越来越慢，动能逐渐减小，这一过程是小球的动能转化为小球的重力势能。
答案：
C
例6．物体在平衡力作用下，下列说法正确的是（ ）
A、物体的机械能一定不变
B、物体的机械能一定增加
C、物体的机械能一定减少
D、以上说法都不对
解析：
物体在平衡力的作用下，保持静止状态或匀速直线运动状态。
如果保持静止状态，机械能不变。
如果保持匀速直线运动状态，就有多种情况，当物体在水平面上做匀速直线运动时，物体的高度和速度都不变，那么它的动能和势能也不变，所以机械能不变；当物体向上做匀速直线运动时，虽然速度不变，动能不变，但物体位置升高，势能增加，所以机械能增加；当物体向下做匀速直线运动时，虽然速度不变，动能不变，但物体高度降低，势能减小，所以机械能减小。
答案：
D
巩固练习
1．质量相同的甲、乙两个物体，从同一高度处分别沿光滑和粗糙斜面下滑到地面的过程中，物体的重力势能减少情况是（ ）
A、甲多
B、乙多
C、一样多
D、无法判断
2．下列关于机械能的说法，正确的是（ ）
A、骑自行车匀速下坡，机械能不变
B、射向球门的足球，势能减少，动能增大
C、匀速上坡的车，机械能不断增大
D、带动钟表转动的发条，将动能转化为势能
3．跳伞运动员在空中匀速降落的过程中，他具有的（ ）
A、动能增加，势能减少
B、动能增加，势能不变
C、动能减少，势能增加
D、动能不变，势能减少
4．起重机沿竖直方向匀速吊起重为Ｇ的物体，在这一过程中，物体的（ ）
A、动能增加，重力势能减小，机械能不变
B、动能不变，重力势能增加，机械能增加
C、动能减小，重力势能增加，机械能不变
D、动能减小，重力势能不变，机械能减小
5．两发飞行中的炮弹，如果具有相同的机械能，那么（ ）
A、它们的质量一定相等
B、它们的速度一定相等
C、它们的高度一定相同
D、它们具有的动能与势能之和一定相等
6．放在同一桌面上的两个体积相等的实心小球，一个为铜球，一个为铝球，铜球静止，铝球在桌面上做匀速运动，如果以地面为参考面,则（ ）
A、两球的势能相等
B、两球的机械能相等
C、铝球的动能较大
D、铝球的机械能一定大于铜球的机械能
7．下列各种过程中，属于动能转化为势能的是（ ）
A、拉开了的弓，放手后把箭射出去
B、小铁球在空中落下
C、在水平地面上滚动的足球
D、物体滑上光滑的斜坡
8．有四种器材：
（1）自行车座；
（2）机械手表；（3）衣服夹子；（4）发令手枪。
其中利用弹簧形变的势能转化为动能工作的有（ ）
A、
（1）和
（2）
B、
（1）和（4）
C、
（2）和（3）
D、
（2）和（4）
9．行驶的汽车刹车后滑行一段距离停下来；树上掉下的苹果下落得越来越快；足球运动员头顶飞来的球，球飞出去；举重运动员用力将杠铃从地面举起。
试分别说出这些现象所对应的物理过程。
并根据以上四个现象所对应的物理过程概括一个结论。
练习答案
1、C 2、C 3、D 4、B 5、D 6、C 7、D 8、D
9、
解：
行驶的汽车刹车后停下来是由于摩擦阻力使汽车由运动到静止，汽车的动能转化为内能。
苹果是由于受重力作用速度增加，苹果的重力势能转化为动能。
足球运动员头对球的作用力改变球的运动方向和速度大小，是人对球做功，人的生物能转化为球的机械能。
举重运动员对杠铃做功，使杠铃由静止变为向上运动，是运动员的生物能转化成杠铃的重力势能和动能。
对第二问的解答，要善于对具体问题进行抽象处理：
题中“汽车、苹果、足球、杠铃”应抽象为“物体”；不同种类的“摩擦力、重力、足球运动员和举重运动员的作用力”应抽象为“力”；“汽车由运动到静止、苹果由静止到运动、足球飞出去、杠铃被举高”应抽象为“运动状态的改变”；每种现象中都存在不同形式的能相互转化或转移。
所以，对以上四种现象概括为一个结论：
力是改变物体运动状态的原因，各种形式的能在物体间可以互相转化或转移。
探究活动
1、下表是城市街道上规定的部分车辆的最高行驶速度v/（km·h-1）
车 型
设有中心双实线、中心分隔带、机动车道与非机动车道分隔设施的道路
其他道路
小轿车
80
70
小型客车
70
60
大型客车、载货汽车
60
50
……
……
……
根据你的实验及已有的知识，你认为有关部门做出这样的规定有何道理吗？
2、请根据如图所示情景提出一个物理问题，并用物理知识做出简要回答。
问题：
________________________________________________？
简答：
________________________________________________。
看看答案吧
1、
大型车辆的质量较大，如果以高速行驶，那么它的动能就很大，遇到障碍物或有行人等情况时，难以刹车，会造成交通事故。
2、
示例1、
问题：
为什么弯曲的竹竿能把木头推走？
简答：
弯曲的竹竿有弹性势能，能够在推动木头的过程中转化为木头的动能。
示例2、
问题：
竹竿在推木头的过程中发生了什么样的能量转化？
简答：
弹性势能转化为动能。
课外拓展
“鸟炮弹”和“冰子弹”
1962年11月，一架“子爵号”客机正在美国伊利奥特市上空平衡的飞行，突然，一声巨响，客机像投了一颗炮弹似的突然坠落，一场机毁人亡的悲剧落到了“子爵号”和它的乘客身上，这是怎么回事呢？
原来，当时正好有一只天鹅在空中飞翔，这只不幸的天鹅正好跟“子爵号”飞机迎面相撞，美丽的天鹅顿时就变成一颗“炮弹”，击毁了巨大的“子爵号”飞机。
也许你会感到奇怪；肉乎乎的天鹅质量并不大，飞的也不快，怎么会有这么大的威力呢？
我们已经知道，运动的物体具有动能，动能的大小与物体的质量和速度有关，质量越大，速度越大，具有的动能就越大。
我们还知道，运动和静止以及运动的快慢都是相对的，那么物体的动能也应是相对的，如果以飞机为参照物，天鹅的动能是惊人的，假设一架以300m/s的速度飞行的飞机，迎头撞上了一只质量为5kg静止不动的天鹅，可以计算出天鹅相对飞机具有的动能为2.25×103J，这只天鹅对飞机所做的功，比质量为1000kg的大石头从20m高处掉到地上做的功还要大，这简直就是一颗“天鹅炮弹”，飞机怎么能受得了呢？
在天空中飞翔的天鹅能像炮弹一样把飞机打下来，从高空落下去的冰雹也会像机枪射出的子弹那样，把地里的庄稼打断，把房顶打穿，甚至把人和牲畜打死。
有待开发的潮汐能
潮汐是海水受天体引力和天体运动影响，产生的垂直涨落运动。
一般来说，潮汐一个月要发生四次；两次大潮，两次小潮。
每当潮汐发生时往往有数米甚至十多米高的潮汐涨落，因此潮汐包含有机械能。
潮汐所具有机械能就是人们常说的潮汐能。
人类对潮汐能的认识比较早，早在12世纪就有人制造过潮汐磨，但由于科技水平的限制，千百年来这一自然能源没有得到充分利用。
现在世界各国主要是利用潮汐能来发电。
发电的原理与水力发电的原理相似（如图所示）。
其方法是把靠海的河口或海湾，用一座大坝与大海隔开，形成天然水库，发电机组就安装在拦海大坝里，利用潮汐涨落在水位差（水的势能）来推动水力涡轮发电机组发电。
动手动脑
1、
（1）1990年4月7日，我国长征3号火箭首次成功发射了“亚洲一号”同步卫星，这表明我国的航天事业迈上了一个新的台阶。
在地面的人看来，“亚洲一号”同步卫星的运动状态是（ ）
A、向东运动
B、向西运动
C、静止
D、南北向运动
（2）1999年我国发射的“神州一号”飞船，在太空遨游14天，行程60万千米，成功地进行一系列的外太空间科学实验，最后返回地面。
“神州一号”飞船在太空飞行过程中的平均速度是__________。
（3）2003年10月15日9时30分中国利用长征2F运载火箭成功发射“神州五号”载人航天宇宙飞船，经过21小时14圈的飞行，于次日6时23分成功降落在预定地点，宇航员安全返回，这标志着我国宇宙空间科技水平达到世界先进行列。
“神州五号”宇宙飞船环绕地球飞行的轨道近地点约200km，远地点约350km，飞船从近地点到远地点运动过程中，飞船的势能_________（填“增大”“减小”或“不变”），动能________；运动的速度越来越_________（填“大”或“小”）。
2、养蜂人在林中树上挂着蜂房养蜂，常常受到熊的侵犯。
你能想到一种简单办法使蜂房不受到熊的侵犯吗？
3、我国的三峡大坝设计高度为185m，瑞士的大笛克桑斯大坝高284m，有的同学通过这两个数据比较出坝中蓄水的重力势能的大小，认为后者的高度较大，重力势能也较大。
你认为这样比较的结果可靠吗？
说明理由。
4、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，苹果会打到你的鼻子吗？
为什么？
5、现代社会汽车大量增加，发生交通事故的一个重要原因是遇到意外情况时车不能立即停止。
司机从看到情况到肌肉动作操纵制动器来刹车需要一段时间，这段时间叫反应时间；在这段时间内汽车要保持原速前进一段距离，叫反应距离。
从操作制动器刹车，到车停下来，汽车又要前进一段距离，这段距离叫制动距离。
（如图所示）。
下表是一个机警的司机驾驶一辆保养得很好的汽车在干燥的水平公路上以不同的速度行驶时，测得的反应距离和制动距离。
速度（km·h-1）
反应距离（m）
制动距离（m）
40
7
8
50
9
13
60
11
20
80
15
34
100
19
54
（1）汽车在正常行驶时，车轮与地面间的摩擦是___________摩擦，刹车后，由于___________，汽车还会继续向前滑行一段距离。
（2）利用上表数据，算出该司机的反应时间大约是___________。
（3）分析上表数据，可知道该汽车制动距离主要取决于___________。
（4）为了减少意外事故，在人口稠密区行驶时，你给司机一句提示语__________。
帮帮你吧
1、
（1）C
（2）1785.7km/h
（3）增大，减小，小
2、
提示：
在蜂房下四周挂3个木桩，当熊上树时，会拨打木桩，森桩由于动能和势能的相互转化会敲打熊，经多几次后，熊会自动离开。
3、
水的重力势能与水的质量和高度都有关，所以仅凭水的高度或大坝的高度是无法比较二者重力势能的大小的。
要比较二者重力势能的大小，必须知道蓄水量及蓄水高度。
4、
不会打到鼻子，因为苹果拉到一定高度，所具有的重力势能是一定的，在与动能转化的过程中不会增多，故不会超过原来的高度，打不到鼻子。
5、
（1）滚动，惯性
（2）0.6—0.7s内均正确
（3）汽车行驶速度
（4）“雨天路滑，减速行驶”
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