3.2機(jī)械能（原卷版）-九年級(jí)科學(xué)上冊(cè)（浙教版）

第3章能量3．2機(jī)械能【知識(shí)必備】考點(diǎn)一動(dòng)能1.定義：物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能量叫做動(dòng)能。例如：飛翔的小鳥、行走的人、行駛的汽車、擲出的鉛球等，都具有動(dòng)能。2.影響動(dòng)能大小的因素：物體的質(zhì)量和運(yùn)動(dòng)速度。質(zhì)量相同的物體，運(yùn)動(dòng)的速度越大，它的動(dòng)能越大。運(yùn)動(dòng)速度相同的物體，質(zhì)量越大，它的動(dòng)能也越大。注意：判斷物體是否具有動(dòng)能的依據(jù)是看物體“是否運(yùn)動(dòng)”。一切運(yùn)動(dòng)的物體都具有動(dòng)能。在判斷分析物體動(dòng)能的大小或動(dòng)能的變化時(shí)，應(yīng)該注意：物體的動(dòng)能由物體的質(zhì)量和其速度共同決定，要同時(shí)考慮物體的質(zhì)量和物體的速度兩個(gè)因素，不能只考慮其中的一個(gè)因素。例1如圖所示是“研究動(dòng)能的大小與哪些因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)裝置。(1)實(shí)驗(yàn)中通過(guò)觀察______________________的大小，來(lái)判斷鋼球動(dòng)能的大小。(2)實(shí)驗(yàn)中為了研究動(dòng)能的大小與質(zhì)量的關(guān)系，需要控制鋼球撞擊時(shí)的速度不變，具體的控制方法是_______________________________________________________。點(diǎn)撥：實(shí)驗(yàn)中動(dòng)能大小是通過(guò)觀察木塊被鋼球撞擊后滑行的距離來(lái)衡量的，利用了轉(zhuǎn)換法；研究動(dòng)能大小與質(zhì)量的關(guān)系時(shí)，讓鋼球從同一高度自由滾下，鋼球撞擊時(shí)的速度不變，這是利用了控制變量法?？键c(diǎn)二勢(shì)能1.重力勢(shì)能(1)定義：物體由于被舉高而具有的能量叫做重力勢(shì)能。(2)影響重力勢(shì)能大小的因素：物體的質(zhì)量和物體被舉高的高度。物體的質(zhì)量越大，被舉得越高，具有的重力勢(shì)能就越大。2.彈性勢(shì)能(1)定義：物體由于發(fā)生彈性形變而具有的能量叫做彈性勢(shì)能。例如：張開(kāi)的弓、拉長(zhǎng)的橡皮筋、彎曲的鋼條等由于發(fā)生彈性形變而具有彈性勢(shì)能。(2)影響彈性勢(shì)能大小的因素：物體形變的大小。物體的彈性形變?cè)酱螅瑥椥詣?shì)能就越大。方法：重力勢(shì)能與質(zhì)量和高度有關(guān)，因此實(shí)驗(yàn)中用到控制變量法：保持物體的質(zhì)量一定，讓同一小球從不同高度下落，觀察小球撞出的沙坑深度；保持高度不變，讓不同質(zhì)量的小球從同一高度落下，觀察小球撞出的沙坑深度。通過(guò)撞出的沙坑深度來(lái)比較重力勢(shì)能的大小，運(yùn)用了轉(zhuǎn)換法。例2某同學(xué)在體育活動(dòng)中，從鉛球下落陷入沙坑的深度情況猜想到：物體的重力勢(shì)能可能與物體的質(zhì)量、下落高度和運(yùn)動(dòng)路徑有關(guān)。于是設(shè)計(jì)了如圖322所示的實(shí)驗(yàn)：用大小、形狀相同的A、B、C、D四個(gè)鉛球，其中A、C、D三球質(zhì)量均為m，B球質(zhì)量為2m，讓A、B兩球從距沙表面高H靜止下落，C球從距沙表面高2H靜止下落，D球從距沙表面高2H的光滑彎曲管道上端靜止滑入，最后從管道下端豎直落下(球在光滑管道中運(yùn)動(dòng)的能量損失不計(jì))。實(shí)驗(yàn)測(cè)得A、B兩球陷入沙深度分別為和,C、D兩球陷入沙深度均為，且。(1)本實(shí)驗(yàn)中，鉛球的重力勢(shì)能大小是通過(guò)___________來(lái)反映的。(2)比較A、B兩球，發(fā)現(xiàn)B球陷入沙深度更大，由此可得出結(jié)論：____________________________。(3)比較A、C兩球，發(fā)現(xiàn)C球陷入沙深度更大，由此可得出結(jié)論：____________________________。(4)比較C、D兩球，發(fā)現(xiàn)兩球運(yùn)動(dòng)的路徑不同，但陷入沙深度相同，由此可得出結(jié)論：物體的重力勢(shì)能與物體運(yùn)動(dòng)的路徑____________(選填“有關(guān)”或“無(wú)關(guān)”)。點(diǎn)撥：解本題的關(guān)鍵是利用控制變量法的思想觀察圖片，控制的變量和不變量分別是什么，同時(shí)理解物體重力勢(shì)能的大小是通過(guò)鉛球陷入沙中的深度來(lái)體現(xiàn)的?？键c(diǎn)三動(dòng)能和勢(shì)能的轉(zhuǎn)化1.動(dòng)能和重力勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化動(dòng)能和重力勢(shì)能之間的相互轉(zhuǎn)化，一般發(fā)生在重力作用下的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中。如：向上拋出的石塊、單擺、滾擺，它們?cè)谏仙倪^(guò)程中，運(yùn)動(dòng)速度逐漸減小，動(dòng)能逐漸減小，高度不斷增加，重力勢(shì)能不斷增大，將減小的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為自身的重力勢(shì)能儲(chǔ)存起來(lái)；反之在下落時(shí)，將儲(chǔ)存的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能。2.動(dòng)能和彈性勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化物體的動(dòng)能和彈性勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化。當(dāng)拉長(zhǎng)橡皮筋時(shí)，橡皮筋就儲(chǔ)存了彈性勢(shì)能，放手后橡皮筋就會(huì)飛出去，橡皮筋的動(dòng)能就是由繃緊的橡皮筋的彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化而來(lái)的。方法：判斷物體是否具有彈性勢(shì)能，是看此物體是否發(fā)生彈性形變；判斷物體彈性勢(shì)能是否發(fā)生變化，是看此物體形變量是否變化。3.機(jī)械能守恒動(dòng)能和勢(shì)能之和稱為機(jī)械能。動(dòng)能和勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化。如果只有動(dòng)能和勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化，機(jī)械能的總量就保持不變，即機(jī)械能守恒。注意：機(jī)械能守恒的條件是：只有動(dòng)能和勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化，在有空氣的空間中，演示滾擺的能量轉(zhuǎn)化，由于存在空氣阻力，滾擺的機(jī)械能會(huì)逐漸減小，即在動(dòng)能和勢(shì)能的轉(zhuǎn)化過(guò)程中，還存在部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化成其他形式的能，機(jī)械能的總量是減少的。4.動(dòng)能和勢(shì)能轉(zhuǎn)化的應(yīng)用撐桿跳高、水力發(fā)電、人造地球衛(wèi)星。例3如圖是老師在課堂上進(jìn)行的滾擺演示實(shí)驗(yàn)示意圖，下列說(shuō)法不正確的是()A.滾擺運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，機(jī)械能守恒B.滾擺向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，重力勢(shì)能部分轉(zhuǎn)化為動(dòng)能C.滾擺向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，動(dòng)能部分轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能D.滾擺上升的最大高度逐漸降低【題型必練】一．選擇題（共22小題）1．如圖是運(yùn)動(dòng)場(chǎng)上的物體離手后，在空中飛行時(shí)（落地前）動(dòng)能隨時(shí)間變化的曲線圖。該運(yùn)動(dòng)的物體可能是（）?A．斜向上拋的鉛球?B．靜止下落的乒乓球?C．豎直向上墊的排球?D．在地上滾動(dòng)的足球?2．?dāng)[球從A點(diǎn)由靜止釋放，依次經(jīng)過(guò)B、O、C到達(dá)右側(cè)最高點(diǎn)D，如圖所示。在這個(gè)過(guò)程中，擺球機(jī)械能最小的位置是（）?A．A位置B．B位置C．O位置D．D位置3．乒乓球發(fā)球機(jī)在同一高度以相同的初速度朝不同方向分別發(fā)出a、b、c三個(gè)球，若不計(jì)空氣阻力，則落到水平桌面時(shí)三者的速度大小關(guān)系是（）A．va＞vb＞vcB．va＜vb＜vcC．va＞vc＞vbD．va＝vb＝vc4．下列有關(guān)如圖所示四幅圖的觀點(diǎn)中（不計(jì)摩擦），分析合理的是（）A．圖甲中，起跳后上升到最高點(diǎn)時(shí)人的動(dòng)能為零B．圖乙中，在下降過(guò)程中滾擺的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能C．圖丙中，衛(wèi)星從近地點(diǎn)到遠(yuǎn)地點(diǎn)機(jī)械能減小D．圖丁中，小球從A到B的過(guò)程中重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能5．為解決停車問(wèn)題，溫州建成了一種垂直升降式立體車庫(kù)。如圖為自動(dòng)垂直升降式車庫(kù)的停車過(guò)程示意圖。當(dāng)汽車勻速上升時(shí)，汽車的（）A．動(dòng)能不變，重力勢(shì)能增加B．動(dòng)能不變，重力勢(shì)能不變C．動(dòng)能增加，重力勢(shì)能不變D．動(dòng)能增加，重力勢(shì)能增加6．有條新聞?dòng)浭隽耍骸澳掣邩谴髲B發(fā)生高空拋物的不文明行為，一位老太太被拋下的西瓜皮砸傷……”，被拋下的西瓜皮在下落過(guò)程中逐漸增大的科學(xué)量是（）A．重力勢(shì)能B．動(dòng)能C．重力D．質(zhì)量7．在溫哥華冬奧會(huì)上，來(lái)自牡丹江的選手李妮娜在自由式滑雪比賽中獲得銀牌。她在比賽過(guò)程中運(yùn)動(dòng)的軌跡如圖所示，如果不計(jì)空氣阻力，下列說(shuō)法正確的是（）A．從a點(diǎn)向b點(diǎn)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，重力勢(shì)能全部轉(zhuǎn)化為動(dòng)能B．在a點(diǎn)和c點(diǎn)速度都為零，因此重力勢(shì)能相等C．從c點(diǎn)下落到d點(diǎn)過(guò)程中，重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能D．在a點(diǎn)和e點(diǎn)都處于靜止?fàn)顟B(tài)，因此機(jī)械能相等8．司機(jī)開(kāi)車上坡前，往往加大油門以提高汽車的速度，這樣做能夠（）A．減小阻力B．增大慣性C．增大動(dòng)能D．增大勢(shì)能9．一架飛機(jī)在某災(zāi)區(qū)上空沿水平方向勻速飛行，同時(shí)向地面投放救災(zāi)物資。投下物資后，飛機(jī)的動(dòng)能和勢(shì)能發(fā)生變化是（）A．動(dòng)能不變，勢(shì)能減小B．動(dòng)能變小，勢(shì)能不變C．動(dòng)能和勢(shì)能都變小D．動(dòng)能和勢(shì)能都不變10．全國(guó)蹦床錦標(biāo)賽中，當(dāng)運(yùn)動(dòng)員從蹦床上起跳后，在空中上升的過(guò)程中（）A．動(dòng)能變大，重力勢(shì)能變小B．動(dòng)能變小，重力勢(shì)能變小C．動(dòng)能變大，重力勢(shì)能變大D．動(dòng)能變小，重力勢(shì)能變大11．灑水車在清潔龍港市街道衛(wèi)生環(huán)境中起到了很重要的作用，灑水車在水平路面上進(jìn)行酒水作業(yè)時(shí)保持勻速行駛，則灑水車發(fā)動(dòng)機(jī)的牽引力如何改變，灑水車的動(dòng)能將如何改變（）A．牽引力不變，動(dòng)能不變B．牽引力減小，動(dòng)能減小C．牽引力減小，動(dòng)能不變D．牽引力不變，動(dòng)能減小12．小金將小球豎直向上拋出，小球先上升后下落，不計(jì)空氣阻力。小球從離開(kāi)手后到落回手中之前，此過(guò)程中能量變化的分析，正確的是（）A．動(dòng)能先增大后減小B．勢(shì)能先減小后增大C．機(jī)械能先減小后增大D．機(jī)械能保持不變13．第24屆冬季奧運(yùn)會(huì)在北京舉行，如圖所示為冬奧會(huì)的一些運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目，關(guān)于這些項(xiàng)目中的情景，下列說(shuō)法中正確的是（）A．跳臺(tái)滑雪運(yùn)動(dòng)員在空中下落的過(guò)程中，重力勢(shì)能不變B．短道速滑運(yùn)動(dòng)員在轉(zhuǎn)彎滑行的過(guò)程中，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變C．冰球在水平冰面滑動(dòng)過(guò)程中，機(jī)械能保持不變D．冰壺運(yùn)動(dòng)員擲出去的冰壺能繼續(xù)向前運(yùn)動(dòng)，是由于冰壺具有慣性14．如圖，將甲、乙兩鉤碼以細(xì)線相連并跨過(guò)定滑輪，使兩鉤碼距離地面相同高度。靜止釋放后，觀察到甲下降，乙上升。忽略摩擦及細(xì)線重力，在鉤碼運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，機(jī)械能變化的情況是（）A．甲的動(dòng)能增加，乙的重力勢(shì)能減少B．甲的動(dòng)能減少，乙的重力勢(shì)能增加C．甲的動(dòng)能增加，乙的重力勢(shì)能增加D．甲的動(dòng)能減少，乙的重力勢(shì)能減少15．如圖是冬奧會(huì)上的冰壺比賽。當(dāng)冰壺離開(kāi)運(yùn)動(dòng)員的手在冰上滑行的過(guò)程中（）A．冰壺的動(dòng)能不變B．冰壺的機(jī)械能減少C．冰壺的能量增加D．冰壺的摩擦力變大，導(dǎo)致冰壺最終停止16．跳遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)的幾個(gè)階段如圖所示，則運(yùn)動(dòng)員（）A．在助跑階段，動(dòng)能保持不變B．在起跳時(shí)，機(jī)械能最小C．在最高點(diǎn)時(shí)，動(dòng)能最大D．從起跳到最高點(diǎn)的過(guò)程中，部分動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能17．如圖所示，小朋友沿著滑梯勻速下滑的過(guò)程中，下列說(shuō)法中正確的是（忽略空氣阻力）（）A．他受重力、支持力、下滑力和摩擦力的共同作用B．他的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化成了動(dòng)能和內(nèi)能C．他的重力勢(shì)能減小，動(dòng)能增大，機(jī)械能不變D．他受重力、支持力和摩擦力的共同作用18．如圖所示，一輕質(zhì)彈簧一端系在墻上的O點(diǎn)，自由伸長(zhǎng)到B點(diǎn)，今將一小物塊m連在彈簧上，并把彈簧壓縮到A點(diǎn)，然后釋放，小物體能運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)靜止，物體與水平地面間的摩擦力恒定，試判斷下列說(shuō)法中正確的是（）A．物體從A到B動(dòng)能越來(lái)越大，從B到C動(dòng)能越來(lái)越小B．物體從A到C動(dòng)能一直在減小C．物體從A到B動(dòng)能先增大后減小，從B到C動(dòng)能一直減小D．物體動(dòng)能最大的位置在B和C之間19．無(wú)人機(jī)已被應(yīng)用于諸多領(lǐng)域。如圖所示，是一款我國(guó)具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的大疆無(wú)人機(jī)。在無(wú)人機(jī)勻速上升的過(guò)程中，對(duì)其分析正確的是（）A．質(zhì)量增大B．動(dòng)能減小C．機(jī)械能不變D．重力勢(shì)能增大20．共享單車為廣大市民提供了“低碳環(huán)?！钡某鲂蟹绞?。下列關(guān)于自行車結(jié)構(gòu)及使用中，正確的是（）A．自行車勻速轉(zhuǎn)彎時(shí)受到平衡力的作用B．增大座墊面積能減小坐墊對(duì)人的壓強(qiáng)C．自行車勻速下坡過(guò)程中自行車機(jī)械能守恒D．把手的花紋是為了增大接觸面積，從而增大摩擦力21．質(zhì)量較小的鴿子與質(zhì)量較大的大雁在空中飛行。如果它們的動(dòng)能相等，那么（）A．大雁比鴿子飛得快B．鴿子比大雁飛得快C．大雁比鴿子飛得高D．鴿子比大雁飛得高22．如圖是教材中的幾幅圖，對(duì)圖中所示的情景，下列說(shuō)法正確的是（）A．踢出去的足球雖然會(huì)繼續(xù)“飛行”，但它總會(huì)停下來(lái)，說(shuō)明物體的運(yùn)動(dòng)必須有力維持B．跳遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)員助跑可以提高成績(jī)，是利用了身體的慣性C．男孩水平用力推車但沒(méi)推動(dòng)，是因?yàn)樗耐屏π∮谲囁艿淖枇．蹦蹦桿躍到最高點(diǎn)時(shí)，動(dòng)能最大，速度最大二．填空題（共8小題）23．蹦極是一項(xiàng)極限體育運(yùn)動(dòng)，如圖所示，A點(diǎn)是最高點(diǎn)、B點(diǎn)為彈性繩自然伸長(zhǎng)的位置，蹦極人在C點(diǎn)受彈性繩的彈力與自身重力想等，D點(diǎn)是能下落的最低點(diǎn)。在蹦極人從A點(diǎn)下落到D點(diǎn)的過(guò)程中，___________（填“B”、“C”或“D”）點(diǎn)動(dòng)能最大，在這個(gè)過(guò)程中，減小的重力勢(shì)能都轉(zhuǎn)化為_(kāi)__________能，機(jī)械能___________（填“增大”、“減小”或“不變”）（不計(jì)空氣阻力）。24．彈跳桿運(yùn)動(dòng)是一項(xiàng)廣受歡迎的運(yùn)動(dòng)。其結(jié)構(gòu)如圖甲所示，圖乙是小金玩彈跳桿時(shí)由最低位置上升到最高位置的過(guò)程，其中b是彈簧處在原長(zhǎng)的狀態(tài)。在玩彈跳桿過(guò)程中，小金在___________（選填”b前某”、“b”或“b后某”）時(shí)具有的動(dòng)能最大；在b→c的過(guò)程中，___________轉(zhuǎn)化成小金的重力勢(shì)能。25．如圖甲所示，在一個(gè)罐子的蓋和底各開(kāi)兩個(gè)小洞，將小鐵塊用細(xì)繩綁在橡皮筋的中部穿入罐中，橡皮筋兩端穿過(guò)小洞用竹簽固定，如圖乙為其截面圖。做好后如圖丙所示，將該罐子從斜面A點(diǎn)由靜止釋放，滾到水平面D點(diǎn)停止，然后返回，自行滾上斜面的B點(diǎn)停止后又滾下斜面……如此往返，最后停在水平面上。橡皮筋在___________點(diǎn)（選填字母）的彈性勢(shì)能最大；若罐內(nèi)沒(méi)有橡皮筋和小鐵塊，罐子___________（選填“可能”或“不能”）返回滾上斜面；第一次返回斜面，向上滾動(dòng)的過(guò)程中，罐子整體在C點(diǎn)時(shí)的機(jī)械能___________（選填“大于”、“小于”或“等于”）在B點(diǎn)時(shí)的機(jī)械能。26．跳臺(tái)滑雪是冬奧會(huì)比賽項(xiàng)目之一（1）北京冬奧會(huì)上某運(yùn)動(dòng)員在跳臺(tái)滑雪比賽時(shí)的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示，該運(yùn)動(dòng)員沿跳臺(tái)從A點(diǎn)到B點(diǎn)的下滑過(guò)程中，重力勢(shì)能大小的變化是___________；（2）跳臺(tái)采用的人造雪可循環(huán)利用，體現(xiàn)綠色奧運(yùn)理念。造雪時(shí)不斷吸入水，噴出粉狀雪，該造雪過(guò)程中水發(fā)生的主要物態(tài)變化是___________。27．撐桿跳高是一項(xiàng)技術(shù)性很強(qiáng)的體育運(yùn)動(dòng)，完整的過(guò)程可以簡(jiǎn)化成如圖所示的三個(gè)階段：持桿助跑、撐桿起跳上升、越桿下落。到達(dá)最高點(diǎn)的過(guò)程中是動(dòng)能和___________能轉(zhuǎn)化為_(kāi)__________能；下落過(guò)程中___________能逐漸增加。28．如圖，彈簧的左端固定，右端連接一個(gè)小球，把它們套在光滑的水平桿上，a是壓縮彈簧后小球靜止釋放的位置，b是彈簧原長(zhǎng)時(shí)小球的位置，c是小球到達(dá)最右端的位置。（整個(gè)過(guò)程中忽略空氣阻力）（1）從a運(yùn)動(dòng)到b的過(guò)程中小球的機(jī)械能___________（選填“變大”、“變小”或“不變”）。（2）從b到c的過(guò)程中，小球的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為彈簧的___________。（3）小球從a運(yùn)動(dòng)到c的過(guò)程中，在___________（選填“a”、“b”或“c”）位置速度最大。29．在北京冬奧會(huì)上，中國(guó)運(yùn)動(dòng)員蘇翊鳴勇奪單板滑雪大跳臺(tái)金牌。（1）滑雪板底做得越寬大，在它對(duì)雪地的壓力一定時(shí)，對(duì)雪地的壓強(qiáng)___________。（2）如圖所示，蘇翊鳴由A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)動(dòng)能___________（選填“增大”、“減小”或“不變”）。（3）若滑雪板與雪地的總接觸面積為2，蘇翊鳴和滑雪板的總質(zhì)量為72kg，當(dāng)他穿著滑雪板站立在水平雪地上時(shí)，對(duì)雪地的壓強(qiáng)為_(kāi)__________Pa。（g取10N/kg）30．請(qǐng)分析以下兩個(gè)有關(guān)能量形式的問(wèn)題。（1）“強(qiáng)弩之末勢(shì)不能穿魯縞”，強(qiáng)弓射出的箭到了射程盡頭時(shí)，不能穿透魯?shù)氐谋〗?，說(shuō)明物體的動(dòng)能大小與它的___________有關(guān)。（2）如圖所示，旋轉(zhuǎn)圖中的吸管后，將可樂(lè)罐平放在桌面上，罐就會(huì)運(yùn)動(dòng)起來(lái)，這是因?yàn)楣拗械南鹌そ罘e蓄了___________能。三．解答題（共1小題）31．如圖所示為我國(guó)空軍戰(zhàn)機(jī)空中加油時(shí)的情景，加油機(jī)與受油機(jī)均水平勻速飛行，以___________為參照物，受油機(jī)是靜止的。加油過(guò)程中，加油機(jī)的重力勢(shì)能___________（選填“增大”“不變”或“減小”）；加油機(jī)機(jī)翼上方空氣流速____