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第2讲机械能及其转化二、机械能及其转化1．机械能：动能势能动能和势能统称为机械能．机械能＝________＋________.2．机械能守恒：不计摩擦时，只有动能和势能的相互转化，机械能的总和____________．保持不变考点1动能与势能探究动能的大小与哪些因素有关1．实验方法：控制变量法和转换法．2．探究过程：(1)如图7－2－1所示，用同一铁球由不同高度滚下(高度越高滚下时速度越大)，撞推同一位置的同一物体B，记录撞推距离s的远近．图7－2－1(2)用质量不同的铁球由相同高度滚下，撞推同一位置的同一物体B，记录撞推距离s的远近．3．实验结论：(1)质量相同时，物体运动速度越大，动能越大．(2)速度相同时，物体的质量越大，动能越大．4．实验拓展：(1)质量不同的小球，从同一高度滑下，到达水平面时的速度相同；物体在斜面上的高度越高，到达水平面时的速度越大．(2)物体B在水平面上移动的距离越远，说明小球A具有的动能越大，体现了转换法的思想．[例1](2012年娄底)图7－2－2所示的是“探究动能的大小与哪些因素有关”的实验：图7－2－2(1)用质量不同的A、B两个小球(mA＞mB)碰撞静止在同一水平面上的纸盒．实验中控制小球的高度相同，是为了控制两球到达底端时______相同；实验中通过观察纸盒被推动的距离的大小，可以比较A、B两个小球的______的大小．(2)将甲、乙实验比较可知，小球动能的大小与小球的________有关；将甲与丙两实验比较可知，小球动能的大小与小球的________有关．(3)本次实验采用了物理学最常用的一种实验方法，叫________________．思路点拨：动能的决定因素有两个：质量和速度．对于这类多因素问题应结合控制变量法进行分析．通过比较纸盒被推动的距离的长短来判断小球动能的大小，这是一种转换的方法．【答案】(1)速度动能(2)速度质量(3)控制变量法[例2]为了探究重力势能的大小与什么因素有关，小明利用带有四个铁钉的小方桌、沙箱及质量不同的重物设计并进行了如图7－2－3所示的实验．图7－2－3(1)实验中通过观察________________________来判断物体重力势能的大小．(2)要探究重力势能大小与高度的关系应选择图________和图________进行分析比较．(3)图乙和图丙探究的问题是________________________．思路点拨：(1)该实验采用转换法，通过观察方桌陷入沙中的深浅来判断物体重力势能的大小；(2)当探究重力势能与高度的关系时，必须保证物体的质量相等；(3)图乙和图丙中物体的质量不同，但高度相同，所以探究的问题是重力势能的大小与质量的关系．【答案】(1)小方桌陷入沙中的深浅(2)甲乙(3)高度相同时，重力势能与质量的关系考点2机械能及其转化1．机械能变化的判断：(1)当物体只受重力作用，而没其他外力(如摩擦力、空气阻力等)作用时，其机械能始终不变，动能与势能之间相互转化．(2)当系统还受其他外力作用时，由机械能＝动能＋势能判断．如火箭加速升空时，高度增加，速度变大，机械能增加；跳伞匀速下降时，速度不变，高度减小，机械能减小．2．动能和势能的转化：(1)动能和重力势能相互转化：如滚摆下降时，滚摆的重力势能转化为动能，上升时动能转化为重力势能．(2)动能和弹性势能相互转化：如运动木球撞击弹簧，动能转化为弹性势能，弹簧将木球弹开，弹性势能转化为动能．[例3](2011年昆明)一中学生骑自行车下坡时，不蹬脚踏板恰好匀速向下运动．在此过程中，他的动能、势能和机械能的变化情况是()AA．动能不变，势能减小，机械能减小B．动能增大，势能减小，机械能不变C．动能减小，势能减小，机械能减小D．动能不变，势能减小，机械能不变思路点拨：动能的大小跟物体的质量和速度有关，重力势能的大小跟物体的质量和高度有关．由他恰好匀速向下运动，可知速度不变、高度减小，从而判断出动能和势能的大小变化．再结合机械能＝动能＋势能，可以判断出机械能的大小变化．[例4]“嫦娥一号”返回舱在距离地面一定高度时，需要打开降落伞减速，以便安全着陆，在返回舱减速下降的过程中()CA．动能不变，势能减小，机械能不变B．动能不变，势能减小，机械能减小C．动能减小，势能减小，机械能减小D．动能增大，势能减小，机械能不变1．(2012年广州)图7－2－4的剪刀剪纸的机械效率为80%，这表示()D图7－2－4A．若动力是1N，则阻力是0.8NB．若阻力是1N，则动力是0.8NC．若动力做功1J，则有0.2J的功用于剪纸D．若动力做功1J，则有0.8J的功用于剪纸2．(2011年广州)跳远运动的几个阶段如图7－2－5所示，则运动员()D图7－2－5A．助跑阶段机械能不变B．起跳时机械能为零C．经过最高点时动能最大D．经过最高点时重力势能最大3．(2011年河源)下列过程中，物体的重力势能转化为动能的是()DA．跳伞运动员在空中匀速下落的过程B．热气球上升的过程C．汽车在水平路面上匀速行驶的过程D．铅球自由下落的过程4．(2010年广州)甲站在0.5m/s匀速上行的自动扶梯上，乙站在0.7m/s匀速下行的自动扶梯上．甲、乙两人质量相等，甲上行中动能________(填“增加”、“不变”或“减少”)．某时刻他们的位置如图7－2－6所示，该时刻甲的重力势能________乙的重力势能，甲的机械能________乙的机械能(填“大于”、“等于”或“小于”)．若此时上行的扶梯突然停止运动，甲会向前倾，原因是___________________________________________.不变等于小于由于惯性，要保持原来的速度向前倾5．(2010年湛江)高空抛物现象被称为“悬在城市上空的痛”．据报道：一个30g的鸡蛋从18楼抛下来就可以砸破行人的头骨，从25楼抛下可使人当场死亡．由此可知，鸡蛋的重力势能与____________有关，下落过程是将重力势能转化为____________．高度动能1．了解能量的初步概念，认识功和能之间的关系．2．理解动能的概念，理解动能的大小与哪些因素有关．3．理解重力势能的概念，理解重力势能的大小与哪些因素有关．4．理解弹性势能的概念，知道弹性势能的大小与弹性形变的大小有关．5．知道机械能的概念，知道动能与势能的相互转化，并能解释有关现象．6．理解机械能和其他形式的能的转化．一、动能和势能1．动能：运动(1)定义：物体由于________而具有的能．(2)影响因素：大大速度：质量相同时，物体运动的速度越大，动能越________．质量：速度相同时，物体的质量越大，动能越________．2．重力势能：被举高(1)定义：物体由于____________而具有的能量．(2)影响因素：越大越高质量：高度相同时，质量________的物体，重力势能越大．高度：质量相同时，物体被举得________，重力势能越大．3．弹性势能：弹性形变(1)定义：物体由于发生____________而具有的能量．(2)影响因素：弹性形变程度．物体的弹性形变________，具有的弹性势能越大．越大