一、學習目標


1.知道機械能包括動能和勢能。


2.能用實例說明動能和勢能之間可以相互轉(zhuǎn)化，能解釋有關(guān)動能、重力勢能、彈性


勢能之間相互轉(zhuǎn)化的簡單現(xiàn)象。


3.了解機械能守恒的含義。


學習重點是知道機械能。


學習難點是了解機械能守恒的含義。


二、知識點解讀


知識點一：機械能


定義：動能和勢能統(tǒng)稱為機械能。


單位：J


（3）影響機械能大小的因素：①動能的大小；②重力勢能的大小；③彈性勢能的大小。


知識點二：動能和勢能的轉(zhuǎn)化


1.在一定的條件下，動能和勢能可以互相轉(zhuǎn)化。


2.物體只受到重力作用時，動能和重力勢能在轉(zhuǎn)化過程中，機械能的總和不變，即，機械能守恒。


三、深化理解知識點的例題及其解析


【例題1】體育測試中，小明立定跳遠的運動軌跡如圖所示，他在上升過程中（ ）





A．動能減小B．動能增大C．重力勢能減小D．重力勢能不變


答案：A





【例題2】如圖 所示，甲、乙兩個質(zhì)量不同的小球從相同高度靜止釋放，甲球下落過程中經(jīng)過 P、Q 兩點.忽略空氣阻力，下列說法正確的是（）





A.著地瞬間，兩球的動能相等


B.甲球在P 點和 Q 點的機械能相等


C.釋放瞬間，兩球的重力勢能相等


D.從釋放到著地，兩球所受重力做的功相等


答案：B





【例題3】如圖所示，粗糙的弧形軌道豎直固定于水平面，一小球由A點以速度ν沿軌道滾下，經(jīng)另一側(cè)等高點B后到達最高點C．下列關(guān)于小球滾動過程的分析正確的是（ ）





A．整個過程只有重力在對小球做功


B．小球在A、B兩點具有的動能相同


C．小球在A、B、C三點的速度大小關(guān)系是νA＞νB＞νC


D．小球在A點具有的機械能等于它在C點具有的重力勢能


答案：C


解析：A.小球受到豎直向下的重力的作用，下落中，移動了距離，小球的重力是做功的，因為是粗糙的弧形軌道，所以受摩擦力，要克服摩擦力做功，故A錯誤；


B.在粗糙的弧形軌道上受摩擦力，要克服摩擦力做功，所以小球下落過程中，機械能減小，故在A、B兩點具有的動能不同，故B錯誤；


C.小球運動過程中，要克服摩擦力做功，機械能減小，小球質(zhì)量不變，故小球在A、B、C三點的速度大小關(guān)系是νA＞νB＞νC，故C正確；


D.要克服摩擦力做功，機械能減小，故在A點具有的機械能大于它在C點具有的重力勢能，故D錯誤。


【例題4】跳繩是大家喜愛的體育運動之一，小金的質(zhì)量為50千克，每次跳起高度約為6厘米（人整體上升，如圖所示），一分鐘跳100次，下列說法正確的是（ ）





A．向上起跳過程中小金的動能持續(xù)增大


B．在整個跳繩過程中小金的機械能守恒


C．小金跳一次克服重力做功約 3 焦


D．小金在這一分鐘內(nèi)跳繩的功率約為 50 瓦


答案：D





A.向上起跳過程中，質(zhì)量不變，速度減小，小金的動能減小，故A錯誤；


B.人在跳繩的過程中，由于存在阻力，機械能減小，所以機械能不守恒，故B錯誤；


C.小金的重力為：G=mg=50kg×10N/kg=500N，


小金跳一次克服重力做功：W=Gh=500N×0.06m=30J，故C錯誤；


D.小金在這一分鐘內(nèi)跳繩的功率：P===50W，故D正確。


【例題5】人造地球衛(wèi)星在大氣層外環(huán)繞地球運行（不受空氣阻力），當它從遠地點向近地點運動時（ ）


A．動能減小，勢能增大，機械能不變


B．動能減小，勢能減小，機械能減小


C．動能增大，勢能減小，機械能不變


D．動能增大，勢能減小，機械能減小


答案：C





四、本節(jié)課的課時作業(yè)（含答案與解析）


第4節(jié) 《機械能及其轉(zhuǎn)化》課外同步課時作業(yè)


一、選擇題


1.下列四幅圖中，動能和勢能之間沒有發(fā)生轉(zhuǎn)化的是（ ）





2.如圖所示是小球在地面彈跳的頻閃照片，分析圖片后得到小球的彈起的高度逐漸減小，同時小球會變熱．有關(guān)能量轉(zhuǎn)化說法錯誤的是 （ ）





A.小球在下落時，它的重力勢能減小，


B.小球在上升時，它的動能減小，


C.根據(jù)能量守恒定律，小球在彈跳過程中有一部分機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能．


D.小球的彈性勢能不變.


3．2016年8月16日，我國用長征二號丁運載火箭成功將世界首顆量子科學實驗衛(wèi)星（簡稱“量子衛(wèi)星”）“墨子號”發(fā)射升空，如圖所示，火箭在加速上升的過程中（ ）





A．動能不變，重力勢能增加，機械能增加


B．動能增加，重力勢能不變，機械能增加


C．動能增加，重力勢能增加，機械能增加


D．動能不變，重力勢能不變，機械能不變


4.如圖所示，在不計空氣阻力的情況下，鉛球從出手到將要落地的過程中，下列說法正確的是（ ）





A．鉛球由a→b時，動能逐漸增大 B．鉛球在b點的機械能大于a點的機械能


C．鉛球由b→c時，機械能逐漸減小 D．鉛球在c點時動能最大


5.2018年2月12日13時03分，我國在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心用長征三號乙運載火箭，以“一箭雙星”方式成功發(fā)射第二十八、二十九顆北斗導航衛(wèi)星，如圖所示的衛(wèi)星沿橢圓軌道繞地球運行，離地球最近的一點叫近地點，最遠的一點叫遠地點，它在大氣層外運行，不受空氣阻力，則下列說法正確的是（ ）





A．衛(wèi)星從遠地點運行到近地點，重力勢能減小，動能增大，機械能守恒


B．衛(wèi)星從遠地點運行到近地點，重力勢能增大，動能減小，機械能守恒


C．衛(wèi)星從近地點運行到遠地點，重力勢能增大，動能增大，機械能不守恒


D．衛(wèi)星從近地點運行到遠地點、重力勢能減小，動能減小，機械能不守恒


二、填空題


1.從桌面掉到地上的乒乓球會自動彈起，球在上升過程中 能轉(zhuǎn)化為 能，由于球與空氣有摩擦，上升過程中球的機械能 ．


2.在2017年4月22日，貨運飛船“天舟一號”與空間站“天空二號”成功對接．對接后，以“天宮二號”為參照物，“天舟一號”處于 狀態(tài)．由于外太空存在少量空氣，“天空二號”運行時受到阻力，機械能 （選填“變大”、“變小”或“不變”）．


3.2016年浙江最大抽水蓄能電站在縉云開建．其工作原理如圖所示，用電低谷時（如深夜），電站利用電網(wǎng)多余電能把水從下水庫抽到上水庫中儲存起來；用電高峰時，再利用上水庫中的水發(fā)電．


（1）蓄能時，水被抽到上水庫中，電能轉(zhuǎn)化為水的 ；


（2）發(fā)電時，若該電站上水庫可用于發(fā)電的庫容量為7.86×106米3，上下水庫平均水位差637米．上水庫中可用于發(fā)電的水流到下水庫，水的重力做功


為 焦．





4.如圖所示，捻動滾擺的軸使它升高后釋放，可以觀察到滾擺沿著懸線向下運動，此過程中，它的 能減小， 能增加。滾擺到最低點后又上升，每次上升的高度逐漸減小，這說明滾擺具有的機械能 （填“減小”、“增大”或“不變”）．





5.在體育考試中，小超投出的實心球在空中的運動軌連如圖所示。球從最高點到落地點的過程中，重力勢能 ，忽略空氣阻力，球的機械能 （均選填“增加”、“不變”“減小”）。





三、綜合應(yīng)用題


1.張工、李工兩位是建筑設(shè)計師，均受某公司邀請參加某火車站進站段鐵路工程的設(shè)計，最后張工上交了如圖甲所示的設(shè)計方案圖，李工上交了如圖乙所示的設(shè)計方案圖，若你是此公司代表，你將選擇 圖的設(shè)計方案，結(jié)合你學到的物理知識，請簡要談?wù)勀氵x擇的理由。





2.如圖所示，足球以初速度v沿著凹凸不平的草地從a運動到d，足球（ ）





A．在b、d兩點動能相等


B．在a、d兩點動能相等


C．從b到c的過程機械能減少


D．從c到d的過程重力勢能減少


第4節(jié) 《機械能及其轉(zhuǎn)化》課外同步課時作業(yè)答案與解析


一、選擇題


1.答案：A


2.答案：D


3.答案：C．





4.答案：D


5.答案：A[


解析：影響動能的因素是物體的質(zhì)量和物體運動的速度；影響重力勢能的因素是物體的質(zhì)量和物體的高度。根據(jù)動能、重力勢能影響因素的情況得出動能和重力勢能的大小情況。再根據(jù)能量變化的規(guī)律：減小的能量轉(zhuǎn)化為增大的能量得出答案。


AB.在大氣層外運行，不受空氣阻力，機械能是守恒的；衛(wèi)星從遠地點運行到近地點時，相對高度減小，所以勢能減小，同時速度增大，動能增大，故A正確、B錯誤；


CD.在大氣層外運行，不受空氣阻力，機械能是守恒的；衛(wèi)星從近地點運行到遠地點時，相對高度增大，所以勢能增大，同時速度減小，動能減小，機械能守恒，故CD錯誤。


二、填空題


1.答案：動；重力勢；減小


解析：（1）動能大小的影響因素：質(zhì)量、速度．質(zhì)量越大，速度越大，動能越大．


（2）重力勢能大小的影響因素：質(zhì)量、被舉得高度．質(zhì)量越大，高度越高，重力勢能越大．


（3）機械能等于動能和勢能之和；克服摩擦做功，機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；不計阻力，機械能守恒．


乒乓球在上升的過程中，質(zhì)量不變，速度減小，動能減??；高度增高，重力勢能增大，是動能轉(zhuǎn)化為重力勢能如果不能忽略空氣阻力，乒乓球上升的過程中克服空氣阻力做功，機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，機械能減小．


2.答案：靜止；變小．


解析：判斷物體是運動的還是靜止的，要看它和參照物之間的位置關(guān)系，如果位置變化了，說明該物體是運動的，否則是靜止的；影響動能的因素是質(zhì)量和速度，影響重力勢能的因素是質(zhì)量和高度，動能和重力勢能合稱機械能．


（1）“貨運飛船“天舟一號”與空間站“天空二號”成功對接后，它們之間的位置保持不變，因此以“天宮二號”為參照物，“天舟一號”處于靜止狀態(tài)；


（2）由于“天空二號”運行時受到阻力，需要克服摩擦做功，有一部分機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，所以機械能變?。?br/>

3.答案：（1）重力勢能；（2）5.00628×1013。





4.答案：重力勢 動 減小


5.答案：減??；不變。


解析：實心球從最高點到落地點的過程中，質(zhì)量不變，速度增大，高度降低，所以動能變大，勢能變小，重力勢能轉(zhuǎn)化為動能。由于不計空氣阻力，機械能是守恒的，保持不變。


三、綜合應(yīng)用題


1.答案：乙 乙圖的設(shè)計能讓火車通過進站前的斜坡克服重力做功，將火車的動能轉(zhuǎn)化為重力勢能儲存，有利于火車減速停車。而甲圖的設(shè)計則要通過制動損耗其原有的動能。乙圖設(shè)計更節(jié)能環(huán)保，降低了機械磨損，也更安全。


2.答案：C














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11.4 機械能及其轉(zhuǎn)化

版本： 人教版

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