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第十一讲机械能动能和势能1．能：一个物体能够做功，就说这个物体具有__________，它是表示物体做功本领大小的物理量，其单位与功的单位相同，也是________．2．动能：物体由于运动而具有的能叫________，其大小与________和___________有关，一切运动的物体都具有动能．3．重力势能：物体由于被举高而具有的能叫____________，其大小与________和______________有关．4．弹性势能：物体发生_____________而具有的能叫弹性势能，同一物体发生_____________越大，具有的弹性势能越大．能量(能)焦(J)动能质量运动速度重力势能质量被举的高度弹性形变弹性形变机械能及其转化5．机械能：______能和______能统称为机械能．6．机械能的转化：动能和势能可以相互转化，若只有动能和势能之间的转化(不计各种阻力)，机械能的总量________，或者说机械能是守恒的．动势不变【提示】判断一个物体的动能、重力势能和弹性势能是否改变，看该物体的质量、速度、被举高的高度、弹性形变是否改变．1．(2014，兰州)如图所示，在毽子被踢出后竖直上升的过程中，它的动能___________，重力势能__________(均选填“增大”“减小”或“不变”)．减小增大2．(2013，兰州)如图所示，捻动滚摆的轴使它升高后释放，可以观察到滚摆沿着悬线向下运动，此过程中，它的_______能减小，_____能增加．滚摆到最低点后又上升，每次上升的高度逐渐减小，这说明滚摆具有的机械能_________(选填“减小”“增大”或“不变”)．重力势动减小3．(2014，庆阳)在“神舟五号”飞船加速起飞的过程中，其动能_________，重力势能__________(均选填“增大”“减小”或“不变”)．增大增大4．(2015，天水)我市校园足球赛正在进行中，小伟和小红运用所学物理知识对比赛中的一些现象进行分析，下列说法中全部正确的一组是()①踢球时脚感到疼是因为物体间力的作用是相互的②踢出去的足球能继续向前飞行是由于惯性③足球在空中飞行时受到重力和向前的推力④空中飞行的足球，若它所受的力全部消失，它将立即落地⑤足球在空中飞行过程中，运动状态发生改变⑥足球在上升过程中重力势能转化为动能A．①②③B．①②⑥C．②③④D．①②⑤D5．(2015，联考)2014年12月7日“长征四号乙”运载火箭在太原卫星发射中心执行中巴地球资源卫星04星的发射任务，如图所示是火箭发射时的情景，关于卫星加速上升的过程中，下列说法正确的是()A．动能变小，势能变大，机械能保持不变B．动能变大，势能变小，机械能保持不变C．动能变小，势能变大，机械能变大，内能转化为机械能D．动能变大，势能变大，机械能变大，内能转化为机械能D6．(2012，甘南州)近年来，我国航天事业不断取得新进展，继2011年11月“神舟8号”飞船与“天宫一号”空间站实现成功对接后，“神舟9号“飞船预计将于2012年6月至8月择机发射，当神舟飞船从太空返回地球时，返回舱匀速下降的过程中()A．机械能减小，动能不变B．重力势能减小，动能增加C．重力势能减小，机械能不变D．机械能不变，动能不变A7．(2014，兰州)如图所示是“探究物体动能的大小与什么因素有关”的实验装置．木块移动的距离(1)该实验利用了转换法，通过观察__________________来判断________(选填“小球”或“木块”)动能的大小；(2)让同一小球从斜面的不同高度由静止滚下，推动木块做功，目的是为了探究动能的大小与_________的关系；(3)换用质量不同的小球，使它们从斜面的________(选填“相同”或“不同”)高度由静止滚下，推动木块做功，目的是为了探究动能的大小与__________的关系．小球速度相同质量8．(2013，庆阳)如图所示，甲是探究“动能的大小与什么因素有关”的实验装置，实验中让同一钢球从斜面上不同的高度由静止滚下，碰到同一木块上．乙是探究“阻力对物体运动的影响”的实验装置，实验中让同一小车从斜面上相同的高度由静止滑下，在粗糙程度不同的水平面上运动，请回答下列问题：(1)甲实验的目的是探究钢球动能的大小与速度的关系：实验时，它是通过观察_______________，从而判断钢球动能的大小．(2)进行乙实验时，每一次都让同一小车从斜面上相同的高度由静止滑下，其目的是使小车在水平面运动的起始________相同；通过观察小车在粗糙程度不同的水平面上运动距离的大小来判断小车在不同的水平面受到________的大小，从而可以推理：如果运动的物体不受力，它将_________________．木块B移动的距离速度阻力做匀速直线运动【例1】(2015，株洲)如图，从物理学看，足球比赛中，守门员的作用主要是()A．改变足球的动能B．改变足球的重力势能C．改变足球的弹性势能D．改变足球的运动状态【解析】从物理学看，足球比赛中，守门员将足球扑住，主要是改变了足球的运动状态，使足球不会射入球门，而不是为了改变足球所具有的动能、重力势能或弹性势能，只有选项D正确的，故选D.【答案】D【变式题1】上紧发条的玩具车在水平桌面上由静止开始运动，运动所需的能量来源于()A．动能B．电能C．重力势能D．弹性势能D【例2】如图是运载火箭点火起飞的情景．在火箭离地升空的过程中，关于火箭中搭载的卫星的能量及能量转化，下列说法正确的是()A．动能转化为重力势能B．重力势能转化为动能C．机械能的总量不变D．机械能的总量增加【解析】卫星在火箭的动力推动下加速升空，是火箭燃料燃烧的内能转化为火箭与卫星的机械能，所以卫星的机械能增加，故D选项正确．【答案】D【变式题2】如图所示，小明从滑梯上下滑，在这一过程中，他的()A．动能转化为重力势能B．重力势能全部转化为动能C．机械能保持不变D．机械能一定减少D实验一探究动能的大小与哪些因素有关1．在同一平面上，运动的铁球将木块撞得越远，说明铁球的动能就越大，这里应用了转换法；2．让不同的铁球在斜面同一位置释放是为了控制不同的铁球在撞击木块时速度相同；让同一铁球在斜面不同的位置释放是为了控制同一铁球在撞击木块时速度不同；应用控制变量法探究铁球的动能大小与其质量和速度的关系．实验二探究重力势能的大小与哪些因素有关1．由物体下落时的破坏力(或痕迹的大小程度)来判断其重力势能的大小，这里用到了转换法；2．用控制变量法探究重力势能的大小与其质量和被举高度的关系．【例3】为了探究重力势能的大小与哪些因素有关，小明找到A、B、C三个体积相同的小球，让小球从高处自由落下，通过观察小球砸入沙坑中的深浅程度来比较重力势能的大小，其中mA＝mB＞mC，三次实验如图所示．(1)为了探究重力势能的大小与质量的关系，他应选择图甲和图________进行对比实验．(2)为了探究重力势能的大小与高度的关系，他应该选择图甲和图________进行对比实验．(3)本次实验用到了多种研究物理问题的方法，请你任意指出其中一种方法，如：____________________．【解析】重力势能大小取决于物体的质量和高度，所以在探究重力势能大小与质量的关系时，要控制高度相同，物体的质量不同，所以应选择图甲和图丙进行对比实验；在探究重力势能大小与高度的关系时，要控制物体的质量相同，高度不同，所以应选择图甲和图乙进行对比实验，这利用了控制变量法．同时，在此实验中，用小球砸入沙坑中的深浅程度来体现重力势能的大小，这利用了转换法．【答案】(1)丙(2)乙(3)控制变量法(或转换法)【常见易错现象】①认为物体水平匀速运动，动能和重力势能一定不变(根据影响动能和重力势能的因素分析，物体水平匀速运动，高度、速度不变，但质量有时发生变化，如飞机喷撒农药等)；②认为机械能守恒时，动能最大，势能最小(可以由容易分析的高度和形变大小先判断势能，再判断动能的变化)；③混淆机械能守恒和能量守恒(机械能守恒的条件是忽略一切阻力，能量守恒是指不同形式能量总和，它包含机械能、内能等)．【例4】(2014，昆明)草原发生大面积蝗灾时，农业部门利用飞机喷洒农药消灭蝗虫．当飞机在某一高度水平匀速飞行喷洒农药时，它的()A．动能不变，势能不变B．动能减少，势能增加C．动能增加，势能减少D．动能减少，势能减少【解析】物体的动能与物体的质量和运动速度有关，物体的重力势能与物体的质量和高度有关，飞机在某一高度水平匀速飞行喷洒农药时，飞机飞行的速度不变，质量减少，所以动能减少；飞机飞行的高度不变，质量减少，所以重力势能减少，故正确答案为D.本题易错认为高度不变，速度不变，所以动能和势能都不变．【答案】D【例5】把篮球抛向空中，忽略空气阻力，图中哪一图象能正确反映球离手后至落回地面前机械能(E)与篮球离地高度(h)的关系()【解析】如果忽略空气阻力，在把篮球抛向空中到落回地面前的过程中，动能与重力势能相互转化，但总的机械能保持不变，所以机械能(E)的大小与高度(h)无关，故A选项正确．【答案】A