浙教版科学2021-2022学年上学期九年级“培优提高”讲义（十七）：机械能【word，含答案】

一、动能
物体由于运动而具有的能量叫做动能。
影响动能的大小因素
提出猜想：动能的大小与物体的质量和速度有关吗？
实验器材：两个相同的木块、两个完全相同的钢球和一个质量较大的钢球、斜面轨道。
实验方法：控制变量法与转换法
放在斜面上某一高度处的小钢球
A
滚下时，撞击水平面上的木块
B，并将木块
B
推出一段距离。木块
B
被推出的距离越远，说明小钢球
A
的动能越大。
转换法：物理学中对于一些看不见摸不着的现象或不易直接测量的物理量,通常用一些非常直观的现象去认识或用易测量的物理量间接测量,这种研究问题的方法叫转换法
控制变量法：把多因素的问题变成多个单因素的问题,而只改变其中的某一个因素,从而研究这个因素对事物影响,分别加以研究,最后再综合解决的方法。
结论：在质量一定时，物体的速度越大，物体的动能就越大；运动速度相同时，物体的质量越大，物体的动能就越大。
重力势能
影响重力势能的大小因素
实验器材：铝盘、细沙、米尺、金属小球
实验步骤：1．在一个铝盘中放入约2
厘米厚的细沙；2．取出大小不同的金属小球。3．将一根米尺竖直立在细沙上，把金属小球拿到某一高度自由释放，如右图所示,
记录这一高度。4．把金属小球从沙中拿出，观察被金属小球所撞出的沙坑深度和大小，并将结果记录下来。5．抹平盘中的沙，分别从不同的高度自由释放同一个金属小球，观察被金属小球所撞出的沙坑深度和大小，并将结果记录下来。6．抹平盘中的沙，分别从相同的高度自由释放不同质量的金属小球观察被金属小球所撞出的沙坑深度和大小，并将结果记录下来。
实验结论：大量事实表明，物体的质量越大，被举得越高，具有的重力势能就越大.
三、弹性势能
物体由于发生弹性形变而具有的能叫做弹性势能。
对同一个物体，物体的弹性形变越大，它具有的弹性势能就越大
三、动能和势能的转化
1.研究摆锤的摆动
（1）如图用细绳把摆锤悬挂起来，将摆锤拉到某一高度后释放。在摆锤向下摆动的过程中，重力势能如何变化？动能如何变化？
在摆锤向下摆动的过程中，重力势能减小，动能增大
（2）在摆锤摆过中点向上摆动的过程中，重力势能如何变化？动能如何变化？
重力势能增大，动能减小
单摆中的小球在左、右运动的过程中，小球的动能与势能在不断地转化。
如果没有空气摩擦阻力，摆锤每次都会上升到原来的高度
2.研究滚摆的运动
如图把一个滚摆悬挂起来。用手捻动滚摆，使悬线缠在轴上，将滚摆升高到最高点，然后放手。
在滚摆下降的过程中，重力势能如何变化？动能如何变化？
在滚摆下降的过程中，重力势能减小，动能增大。
当滚摆上升的过程中，重力势能如何变化？动能如何变化？
在滚摆上升的过程中，重力势能增大，动能减小。
如果没有空气摩擦阻力，滚摆每次都会上升到原来的高度
3、高处滚下的小球
（1）小球在A、B、C、D
各点具有什么形式的能量？小球在A点具有重力势能、B点具有动能和最小的重力势能、C点具有动能和重力势能，D点具有重力势能
（2）小球在滚动过程中能量如何转化的。
小球在滚动过程中发生了重力势能和动能的相互转化的。
实验说明：动能和势能可以相互转化
如图人造卫星沿椭圆轨道绕地球运动的示意图。卫星离地球中心最近的点叫做近地点，离地球中心最远的点叫做远地点。卫星在近地点的速度较大，在远地点的速度较小，那么，卫星从近地点运动到远地点的过程中，它的动能和势能如何变化？
卫星由近地点运动到远地点的过程中，高度增大，势能增加。远地点的速度较小，动能减小。
例1、质量不计的弹簧竖直固定在一压力传感器上，压力传感器是电阻阻值随受到压力的增大而减小的变阻器（压力不超过最大值），压力传感器、电流表、定值电阻和电源组成一电路如图甲所示．压力传感器不受力时电流表示数是I0.
t=0时刻，将一金属小球从弹簧正上方某一高度由静止释放，小球落到弹簧上压缩弹簧到最低点，然后又被弹起离开弹簧，上升到一定高度后再下落，如此反复．整个过程中，不计能量损失，电流表示数I随时间t变化的图象如图乙所示，则不正确的是（
）
A.
t2时刻，小球动能为零
B.
t1时刻，弹簧的弹性势能为零
C.
t2～t3这段时间内，弹簧的弹性势能先增加后减少
D.
t2～t3这段时间内，小球增加的动能小于弹簧减少的弹性势能
例2、如图所示，足球以初速度v沿着凹凸不平的草地从a运动到d。下列分析中正确的是（??
）
A.足球在
b、d
两点处动能相等???????B.足球在
a、d
两点处机械能相等
C.足球从
b
到
c
的过程中机械能减小????D.足球从
c
到
d
的过程中重力势能减小
例3、在湖北武汉举行的亚洲田径锦标赛中，中国选手李玲在女子撑杆跳决赛中以4.66m的成绩打破亚洲记录。请结合撑杆跳的过程示意图（如图），回答下列问题。
（1）在助跑阶段，李玲受到地面对她的静摩擦力而前进，这个力的方向与她前进的方向________（选填“相同”或“相反”）；助跑的目的是为了在起跳前获得较大的________；
（2）撑杆起跳时，由于________，李玲继续前冲，从开始起跳到碳纤维轻质撑杆（不考虑其质量）达到最大弹性形变的过程中，发生了怎样的能量转化？________
例4、小明和小涛在做如图甲所示的“观察小球摆动时动能和势能的转化”的实验．
序号
瓶质量m/g
移开距离S/格
悬线长度L/格
来回时间t/s
1
20
3
12
2.1
2
40
3
12
2.1
3
60
3
12
2.1
4
60
2
12
2.1
5
60
1
12
2.1
6
60
3
9
1.9
7
60
3
6
1.5
（1）甲图中，小球从A点由静止开始摆动到B点的过程中，动能将________（选填“变大”、“变小”或“不变”）；小球从A点由静止开始摆动到C点的过程中，势能的变化情况是________．
（2）小涛发现小球每摆一个来回的时间似乎都相同，于是他便产生了猜想，他认为小球来回摆动一次所用的时间t可能与小球质量m、绳子长度l、小球移开的距离s等因素有关，
为了验证自己的猜想，他在竖直的木板上画出方格，用瓶子代替小球，并在瓶内装大米以改变质量（如图乙所示），进行实验并得到了下表中的数据：
①为了研究t与绳子长度l的关系，应选择序号为________的数据进行分析；
②通过分析表中的数据可以得出初步的结论：t与________有关（填写符号）．
③小涛在实验中发现，瓶子每摆动一次所用的时间其实很难测准，请你帮他想一个更准确的测量方法，具体是：________
1．如图所示,一小钢球从光滑固定斜面的a点由静止释放,相继经过b、c两点,ab=bc,?则下列判断正确的是(忽略空气阻力的影响)(　　)
?
A.小钢球下滑过程中惯性越来越大
B.小钢球在ab、bc两段内运动的平均速度相等
C.小钢球在ab段重力势能的减少量与在bc段动能的增加量相等
D.就a、b、c三点而言,小钢球在a点具有的机械能最大
2.如图所示，两个内壁光滑、半径不同的半球形碗，放在不同高度的水平面上，使两碗口处于同一高度。现将质量相同的两个小球分别从两个碗的边缘由静止释放，当两球分别通过碗的最低点时，下列说法中错误的是（??
）
A.两球的速度各自达到最大值
B.两球具有相同的惯性
C.两球的机械能相等
D.两球的速度大小相等
3.如图，同一小球在同一高度以相同速度向三个不同方向抛出(不计空气阻力和摩擦)，设小球刚落地时的速度分别为v1、v2、v3，则（??
）
A.v1＞v2＞v3??B.v1＜v2＜v3??C.v1＝v2＝v3??D.无法确定
4.如图所示是蹦床运动员表演的情景。运动员从最低点到达最高点的过程中,运动员的动能和重力势能变化情况分别是(　　)
A.动能减小,重力势能增大
B.动能增大,重力势能减小
C.动能先增大后减小,重力势能增大
D.动能先减小后增大,重力势能减小
5.如图是杂技演员演出时的过程示意图。男演员从甲处用力向上起跳，落下后踩在跷跷板的a端，能把站在b端的女演员弹上乙处。由于存在阻力，故（??
）
A.男演员的质量必须要大于女演员的质量
B.甲处男演员的势能一定要大于乙处女演员的势能
C.男演员离开跳台时的机械能一定大于乙处女演员的势能
D.女演员弹起时的动能与她站在乙处时的机械能相等
6.如图所示是农用扬场机的示意图，谷物脱粒后，谷物、糠皮、及少量碎石沙粒的混合物在快速转动的轮W和皮带P的带动下被抛出，谷物、糠皮、碎石沙粒落地的远近不同，形成A、B、C三堆，从而达到分离的目的。其中A是________；C是________；从能量的角度看，它们在运动过程中能够分离，是因为________。
7.某科学兴趣小组利用数字实验系统探究水的冲击力F与高度H及流量Q的关系，实验装置如图所示。水从漏斗口无初速流下冲击正下方的力传感器，通过计算机可显示冲击力F的大小。该组同学首先保持水的流量Q0不变，改变漏斗口到力传感器间的高度H，测得冲击力F的大小。之后他们将水的流量分别调整为0.5Q0、1.5Q0，重复上述实验。下表是他们得到的部分实验数据。
水的流量Q水的冲击力F/N高度H/m
0.5Q0
Q0
1.5Q0
0.05
0.5
1
1.5
0.20
1
2
3
0.45
1.5
3
4.5
（1）漏斗口的阀门在该实验中的主要作用是________。
（2）从表中数据可得出冲击力F与流量Q的关系是________。
（3）分析表中数据，说明流量Q比高度H对冲击力F的影响更大________。
（4）利用这个原理，工业上制造了超高压水刀，水刀分纯水切割和加磨料切割，磨料常用石英砂、金刚砂等，工业上常用来切割大理石、钢板等坚硬物体。请说明工业上通过将水增压或加入磨料使切割能力大大增加的原因是________。
1.跳伞运动员在空中匀速下落的过程中（??
）
A.动能减小，势能不变，机械能不变
B.动能不变，势能减小，机械能减小
C.动能减小，势能增大，机械能不变
D.动能不变，势能增大，机械能减小
2．如图是滑雪运动员从山上滑下的情景,下列说法中正确的是(　　)
?
A.运动员加速下滑过程中动能增大?????????????
B.运动员下滑过程中,若一切外力都消失,他将处于静止状态??
C.运动员穿上滑雪板,因增大了与雪地的接触面积,而增大了摩擦力?
D.运动员弓着腰,是通过降低重心来增大重力的?
3.跳水运动员在3m长的踏板上起跳，我们通过录像观察到踏板和运动员要经历如图所示的状态，其中A为无人时踏板静止点，B为人站在踏板上静止时受力平衡点，C为人在起跳过程中人和踏板运动的最低点，则下列说法中正确的是（??
）
A.从A到C的过程中，踏板的弹性势能一直在增大
B.从A到C的过程中，运动员的机械能守恒
C.从A到C的过程中，运动员的动能一直在减小
D.从B到C的过程中，运动员减少的动能等于踏板增加的势能
4.小明同学以一定速度将弹性球扔向地面，弹性球经地面和墙壁两次反弹，重新在同一高度用手接住，碰撞时小球能量损失不计，1处和2处是在同一高度。如果1处小球的动能大于2处，则下列说法错误的是(???
)
A.1处的机械能一定大于2处??
B.1处的动能一定大于4处
C.3处的动能一定大于4处??????D.接到小球时的速度一定小于扔出时的速度
5.弹跳杆运动是一项广受欢迎的运动。其结构如图甲所示。图乙是小金玩弹跳杆时由最低位置上升到最高位置的过程，其中b是弹簧处在原长的状态，针对此过程分析正确的是（???
）
A.a→b，小金的机械能不断增加，在b时动能最大
B.b→c，弹簧的弹性势能转化为小金的重力势能
C.在a状态时弹簧的弹性势能最大，人的动能最小弹簧
D.在c状态时小金受力平衡，故速度为零
6.如图是皮球落地后弹跳过程中，每隔相等时间曝光一次所拍摄的照片。A、B是同一高度的两点，则皮球在A点的重力势能________(选填“大于”“小于”或“等于”)皮球在B点的重力势能；此过程中皮球的机械能________(选填“增大”“减小”或“不变”)。
7.一重力为
G
的物体静止在地面上，现对其施加一大小恒为
F，竖直向上的力，使物体上升。在
t0
时刻撤去力
F，物体继续运动一段时间。整个过程不计空气阻力，物体机械能随时间变化的大致曲线如图所示。根据你所学的知识，请分析物体机械能发生如图所示变化的原因。
参考答案
例1、C
例2、C
例3、（1）相同；动能（或速度）
（2）惯性；人的动能转化为人的重力势能及撑杆的弹性势能
例4、（1）变大；先变大后变小；
（2）3、6、7；悬线长度L；可以测出瓶子摆动N次的总时间,再除以N(或冋答具体次数，但必须测
10次以上，含,10次)
1.C　2.D
3.C
4.C
5.C
6.糠皮；碎石；速度相同,质量不同,动能不同
7.（1）改变水的流量
（2）在高度H一定时，冲击力F与流量Q成正比
（3）当高度H一定时，流量Q增加1倍产生冲击力F增加1倍；当流量Q一定时，高度H增加为4倍，冲击力F增加为2倍
（4）水增压后水的流速增加或加入磨料后增大质量和摩擦，从而增加水的动能，增强了水的切割能力。
1.B
2．A　3.A
4.C
5.C
6.等于；减小
7.0—t0
之间，F>G，物体向上做加速直线运动；则该物体的速度与高度均在变大，物体具有的动能和势能就变大，机械能变大。物体做加速运动，则速度与高度的增大幅度会变快，所以动能和势能的增大幅度变快，则机械能变大也会加快。t0之后，不计空气阻力，物体的机械能守恒，机械能保持不变。
2021-2022学年上学期浙教版科学九年级“培优提高”讲义（十七）
机械能
A
B
C
D