第16課 機(jī)械能（原卷版）

第16課機(jī)械能學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)課程標(biāo)準(zhǔn)學(xué)習(xí)目標(biāo)掌握動能和勢能的概念理解清楚機(jī)械能守恒的內(nèi)容動能的大小與影響因素勢能的大小與影響因素機(jī)械能守恒分析002預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)觀察與判斷下列物體具有什么能量運(yùn)動的過山車行駛的火車判斷物體能量的大小與什么有關(guān)高空墜物射箭快艇003知識梳理一.動能1.定義：物體由于運(yùn)動而具有的能量。2.猜想影響動能大小的因素：質(zhì)量、速度、以及其他因素（形狀、溫度）推測原因：高速不同質(zhì)量車限速不同，相同速度的人不同質(zhì)量撞擊不同3.動能大小的影響因素：3.實(shí)驗(yàn)變量：（1）小球的初始高度：控制到達(dá)水平面的速度大?。?）不同質(zhì)量的小球：（3）物塊移動的距離：表示小球動能大小4.實(shí)驗(yàn)操作：（1）相同質(zhì)量的小球從不同高度下落，探究速度對物體動能的影響（2）不同質(zhì)量的小球從相同高度下落，探究質(zhì)量對物體動能的影響5.實(shí)驗(yàn)方法：控制變量法，轉(zhuǎn)化法6.實(shí)驗(yàn)結(jié)論：物體的動能大小與質(zhì)量有關(guān)，與速度有關(guān)二.勢能1.重力勢能：（1）定義：物體由于被舉高而具有的能量叫做重力勢能。（2）重力勢能的影響因素：（3）實(shí)驗(yàn)變量：①小球的初始高度：控制到達(dá)水平面下落距離②不同質(zhì)量的小球：③陷入沙坑的距離：表示小球重力勢能大?。?）實(shí)驗(yàn)操作：①相同質(zhì)量的小球從不同高度下落，探究下落高度對物體重力勢能的影響②不同質(zhì)量的小球從相同高度下落，探究質(zhì)量對物體重力勢能的影響③相同質(zhì)量的小球從運(yùn)動軌跡下落，探究下落運(yùn)動軌跡對物體重力勢能的影響（5）實(shí)驗(yàn)方法：控制變量法，轉(zhuǎn)化法（6）實(shí)驗(yàn)結(jié)論：物體的重力勢能大小與質(zhì)量有關(guān)，與下落高度有關(guān)，與運(yùn)動路徑無關(guān)2.彈性勢能：(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能。(2)影響彈性勢能大小的因素:彈性勢能的大小與物體彈性形變的大小有關(guān)。三.機(jī)械能與機(jī)械能守恒1.機(jī)械能：動能和勢能之和稱為機(jī)械能。2.機(jī)械能守恒：物體的動能和勢能可以相互轉(zhuǎn)化，而且在轉(zhuǎn)化過程中，如果只有動能和勢能的相互轉(zhuǎn)化,機(jī)械能的總量就保持不變，即機(jī)械能守恒。3.機(jī)械能守恒的幾種類型（1）彈簧：在下落過程中，小球未接觸彈簧之前機(jī)械能守恒，接觸彈簧后機(jī)械能減少，隨著壓縮程度增大，彈力增大，即出現(xiàn)下圖的：a.接觸點(diǎn)：之前小球機(jī)械能守恒，之后小球機(jī)械能減小，彈簧彈性勢能增大b.平衡點(diǎn)：彈力大小等于重力，之前是加速，之后減速，該點(diǎn)動能最大c.最低點(diǎn)：動能為零，重力勢能最小，彈簧彈性勢能最大（2）蹦極a.接觸點(diǎn)：之前人機(jī)械能守恒，之后人機(jī)械能減小，彈簧彈性勢能增大b.平衡點(diǎn)：彈力大小等于重力，之前是加速，之后減速，該點(diǎn)動能最大c.最低點(diǎn)：動能為零，重力勢能最小，彈簧彈性勢能最大（3）滾擺：重力勢能與動能之間轉(zhuǎn)化（4）單擺ac兩點(diǎn)是最高點(diǎn)，動能為零重力勢能最大b.點(diǎn)是最低點(diǎn)，重力勢能最小，動能最大單擺整個過程中沒有受力平衡的點(diǎn)斜面重力勢能與動能轉(zhuǎn)化機(jī)械能守恒（7）其他形式的機(jī)械能守恒：撐桿跳跳遠(yuǎn)扔實(shí)心球衛(wèi)星水利發(fā)電00401強(qiáng)化訓(xùn)練一、選擇題1．如圖，現(xiàn)有粗糙水平面上有一個輕質(zhì)彈簧。彈簧左端固定在墻壁上，右邊連接一木塊，當(dāng)彈簧自然伸長時右端在O點(diǎn)。如圖，將木塊拉至A點(diǎn)后放手，第一次木塊向左運(yùn)動，最遠(yuǎn)能達(dá)到B點(diǎn)。下列說法正確的是（

）A．A至O的過程中木塊動能不斷增加B．A至B的過程中彈簧彈性勢能不斷減小C．木塊的動能和彈簧的彈性勢能之和不變D．當(dāng)小球最后靜止時，木塊可能在O點(diǎn)的左側(cè)或右側(cè)2．如圖所示，將同一小球在同一位置以相同速度沿不同方向拋出，小球運(yùn)動軌跡如圖①、②所示。若不計空氣阻力，沿軌跡①、②落到地面時的速度分別為v1，v2，則有（）A．v1<v2 B．v1=v2 C．v1>v2 D．無法比較3．在某冬奧會上，一運(yùn)動員在比賽過程中運(yùn)動的軌跡（a→b→c→d→e）如圖所示，如果不計空氣阻力，下列說法不正確的是（）A．從a點(diǎn)下滑到b點(diǎn)過程中，動能增加B．在a點(diǎn)的重力勢能等于c點(diǎn)的重力勢能C．在c點(diǎn)的機(jī)械能等于d點(diǎn)的機(jī)械能D．從b點(diǎn)運(yùn)動到c點(diǎn)過程中，重力勢能增加4．如圖的四種運(yùn)動中，動能轉(zhuǎn)化為勢能的是（）A．運(yùn)動員被蹦床彈起后向上運(yùn)動的過程B．小球從C點(diǎn)向點(diǎn)B運(yùn)動C．滾擺由最高點(diǎn)向下運(yùn)動D．衛(wèi)星從遠(yuǎn)地點(diǎn)向近地點(diǎn)運(yùn)動5．如圖所示，在“探究動能的大小跟哪些因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)中，下列說法正確的是（）A．實(shí)驗(yàn)所用斜面和水平面都必須是光滑的B．木塊向前滑行的過程中機(jī)械能保持不變C．小球質(zhì)量越大，到達(dá)斜面底端的速度越大D．木塊被撞擊后滑行的越遠(yuǎn)，說明小球的動能越大6．安吉云上草園景點(diǎn)的懸崖秋千已經(jīng)成為許多游客喜歡的運(yùn)動項目之一，蕩秋千的游客由最低點(diǎn)蕩向最高點(diǎn)的過程中（）A．速度增大 B．動能增大C．重力勢能轉(zhuǎn)化為動能 D．重力勢能增大7．2022年11月29日23時，搭載神舟十五號載人飛船的長征二號F遙十五運(yùn)載火箭在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射，火箭所用燃料是偏二甲肼與四氧化二氮。隨著我國科技的進(jìn)步，未來我國的運(yùn)載火箭將可以使用國產(chǎn)液態(tài)氫作為燃料。下列說法正確的是（）A．火箭選用液態(tài)氫作燃料，主要是因?yàn)橐簯B(tài)氫具有較大的熱值B．火箭加速升空的過程中，火箭的動能轉(zhuǎn)化為重力勢能C．火箭加速升空的過程中，航天員的機(jī)械能守恒D．火箭飛行過程中，燃料燃燒產(chǎn)生的內(nèi)能全部轉(zhuǎn)化為火箭的機(jī)械能8．學(xué)校將舉行運(yùn)動會，如圖為小金同學(xué)在練習(xí)跳遠(yuǎn)時的幾個階段，則他（）A．在助跑階段機(jī)械能不變 B．在起跳時機(jī)械能為零C．經(jīng)過最高點(diǎn)時重力勢能最大 D．經(jīng)過最高點(diǎn)時動能為零9．如圖所示，將一彈簧固定在水平桌面上，在其上放置一個小鋼球，鋼球靜止時彈簧長度為L，用手向下壓彈簧到一定程度，釋放后鋼球運(yùn)動到距離水平桌面2L處，不計能量損失，整個過程中，對鋼球分析錯誤的是（）A．甲圖中，鋼球靜止時受到平衡力的作用B．鋼球在彈簧上靜止時，彈簧的彈性勢能不為零C．鋼球上升但未離開彈簧之前鋼球先加速后減速運(yùn)動D．鋼球上升但未離開彈簧之前，彈簧越小的彈性勢能等于小球增加的重力勢能10．打籃球是很多同學(xué)喜愛的運(yùn)動項目，某次籃球掉落過程中，籃球的部分運(yùn)動軌跡如圖所示。下列說法正確的是（）A．籃球經(jīng)過相同高度的B、C兩點(diǎn)時，機(jī)械能相等B．籃球第一次反彈后到達(dá)最高點(diǎn)D時，動能為0C．籃球經(jīng)過B、E兩點(diǎn)時，動能可能相等D．籃球在整個過程中機(jī)械能守恒11．2021年8月，全紅嬋在奧運(yùn)會跳水項目的完美表現(xiàn)引起國人關(guān)注。圖①是她站在跳板上壓縮跳板至最低點(diǎn)，隨后完成②③④動作。不考慮空氣阻力，下列選項中能表示全紅嬋從起跳到即將入水的過程中，其機(jī)械能變化的大致圖像是（）A．B．C．D．12．同一小球以同樣的速度v從同一水平面分別向空氣中、光滑斜面拋出，已知ɑ>β，若不計阻力，小球在甲、乙兩圖中到達(dá)最高點(diǎn)的動能分別為E1和E2、重力勢能分別為E3和E4，它們之間的關(guān)系符合（）A．E1=E2 B．E1＜E2 C．E3=E4 D．E3＜E413．如圖所示，當(dāng)無人機(jī)攜帶包裹勻速直線上升時，關(guān)于包裹的能量變化情況，下列說法正確的是（）

A．動能減少，重力勢能增加 B．動能不變，機(jī)械能增加C．動能不變，重力勢能減少 D．動能增加，機(jī)械能減少14．如圖所示，A、B兩球質(zhì)量相等，A球用不可伸長的輕繩系于O點(diǎn)，B球用輕彈簧系于O'點(diǎn)，O與O'點(diǎn)在同一水平面上，分別將A、B球拉到與懸點(diǎn)等高處，細(xì)繩和輕彈簧均處于水平，彈簧處于自然狀態(tài)，將兩球分別由靜止開始釋放，當(dāng)兩球第一次達(dá)到各自懸點(diǎn)的正下方時，兩球仍處在同一水平面上，則兩球各自第-次到達(dá)懸點(diǎn)正下方時（）A．兩球的動能相等B．B球的動能較大C．A球的動能較大 D．兩球的機(jī)械能不相等二、填空題15．如圖甲為一輕質(zhì)彈簧自然伸長時的狀態(tài)，圖乙為彈簧上放一個12N的鋼球靜止時的狀態(tài)，已知彈簧的縮短量與受到的壓力成正比，AB=6cm，BC=2cm。當(dāng)鋼球處于B位置時，彈簧對鋼球向上的力是N；當(dāng)鋼球從高處自由落下到最低點(diǎn)C位置時，彈簧對鋼球向上的力是N；鋼球從C位置向上運(yùn)動到B位置的過程中，彈簧的彈性勢能轉(zhuǎn)化為能。16．圖甲中過山車從A點(diǎn)出發(fā)，先后經(jīng)過B、C、D、E點(diǎn)。圖乙是過山車在B、C、D、E點(diǎn)的動能和重力勢能大小的示意圖，則過山車的動能在點(diǎn)最大，B點(diǎn)重力勢能的大小E點(diǎn)動能的大小。在這個過程中，過山車的機(jī)械能是（選填“變化”或“不變”）的。三、探究題17．物體的動能大小與物體的質(zhì)量和速度有關(guān)。某小組選用質(zhì)量不同、材質(zhì)相同的光滑金屬小球進(jìn)行如圖所示實(shí)驗(yàn)，記錄木塊在水平面上移動的距離，數(shù)據(jù)如表。

試驗(yàn)序號小球放置的高度小球的質(zhì)量木塊在水平面上移動的距離1hms12h2ms232hms3（1）實(shí)驗(yàn)所用的水平面不能是光滑的，原因是；（2）實(shí)驗(yàn)中為了使小球到達(dá)水平面的初速度不同，應(yīng)采取的操作是；（3）實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)s2始終等于s3，請從功能轉(zhuǎn)化角度分析產(chǎn)生此現(xiàn)象的原因。18．小科同學(xué)利用下圖所示裝置探究“物體的動能大小與哪些因素有關(guān)”。將小球A、B分別拉到與豎直方向成一定角度θ的位置，然后都由靜止釋放，當(dāng)小球擺動到豎直位置時，將與靜止在水平面上的木塊C發(fā)生碰撞，木塊都會在水平面上滑行一定距離后停止。圖中的擺長L都相同，，球A、B的質(zhì)量?；卮鹣铝袉栴}：

（1）如圖甲、乙所示，目的是探究動能大小與有關(guān)；（2）如圖乙、丙所示，圖乙木塊C滑行得更遠(yuǎn)些，由此得出物體速度相同時，質(zhì)量越大，動能越大的結(jié)論。則實(shí)驗(yàn)中（填“>”“<”或“=”）；（3）該實(shí)驗(yàn)是通過觀察木塊C被撞擊后移動的距離判斷小球具有的動能的大小。下列實(shí)驗(yàn)中也是采用類似研究方法的是（填序號）；A．根據(jù)磁鐵吸引大頭針的多少來判斷磁性的強(qiáng)弱B．在研究磁場時引入磁感應(yīng)線C．為了研究電流和電阻關(guān)系，使電壓保持不變（4）小強(qiáng)將實(shí)驗(yàn)裝置改成圖丁所示裝置研究動能大小是否與質(zhì)量有關(guān)。利用質(zhì)量不同的鐵球?qū)椈蓧嚎s相同程度后靜止釋放，撞擊同一木塊，結(jié)果發(fā)現(xiàn)木塊移動的距離均相同，于是得出動能大小與質(zhì)量無關(guān)的結(jié)論。產(chǎn)生這一錯誤結(jié)論主要原因是。19．小江同學(xué)在體育活動中，從鉛球下落陷入沙坑的深度情況受到啟發(fā)，并產(chǎn)生了如下猜想。猜想一：物體的重力勢能與物體的質(zhì)量有關(guān)猜想二：物體的重力勢能與物體的下落高度有關(guān)猜想三：物體的重力勢能與物體的運(yùn)動路徑有關(guān)為此小夏設(shè)計了如圖所示的實(shí)驗(yàn)：用大小、形狀相同的A、B、C、D四個鉛球分別從距離沙表面某高度處靜止釋放，其中D球從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)動的能量損失不計）。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表：實(shí)驗(yàn)序號鉛球代號鉛球質(zhì)量/g下落高度/m陷入沙中的深度/m①A2000.50.1②B4000.50.25③C20010.2④D20010.2（1）本實(shí)驗(yàn)中，鉛球的重力勢能大小是通過來反映的；（2）比較③④，得到的結(jié)論是；（3）經(jīng)進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)和分析，小夏大膽給出重力勢能（Ep）的表達(dá)式“Ep=mgh”，并去辦公室詢問了老師，得以證實(shí)，小夏高興不已，回到教室后，根據(jù)學(xué)過的知識又算出了各小球落到沙表面的動能，