第2节机械能（动能与势能）导学案

动能与势能
【知识梳理】
1、动能
动能是指物体由于运动而具有的能量。动能的大小与物体的质量和运动速度有关，物体的质量越大，运动速度越快，其动能就越大。
二、势能
1.势能的分类：重力势能和弾性势能。
2.重力势能是指物体由于被举高而具有的能量。重力势能的大小与物体的质量和物体被举高的高度有关，质量越大，被举得越高，其重力势能就越大。
3.弹性势能是指物体由于发生形变而具有的能量。弾性势能的大小与物体的形变程度有关，物体发生的形变越大，其弹性势能就越大。
三、动能与势能的相互转化
1.动能和势能统称为机械能。
2.物体的动能与势能可以相互转化，如果没有摩擦力等阻力，动能和势能在转化过程中机械能的总量保持不变，即机械能守恒。
3.在动能和势能的相互转化过程中，若有“物体匀速下落”，“物体在运动过程中有发热现象”’或“物体表面粗糙”或没有“物体表面光滑”等字样，均有部分机械能转化为内能，从而使机械能不守恒。
【典型例题】
考点一 动能与机械能的大小判断
例1 （2012 武汉）如图所示，一辆在水平路面上匀速行驶的洒水车正在洒水作业，关于该洒水车，下列说法正确的是（　　）
A．机械能不变，重力势能不变
B．机械能变小，重力势能动能变小
C．机械能不变，动能变小
D．机械能变小，动能不变
考点二 动能与势能的转化与守恒
例2 （2013 十堰）跳远运动的几个阶段如图所示，则运动员（　　）
A．助跑过程中机械能不变
B．起跳后升空的过程中，动能转化为重力势能
C．经过最高点时动能为零
D．经过最高点时重力势能最小
【探究提升】
例 （2012 南宁）在探究弹性势能的大小跟哪些因素有关时，小明提出了如下猜想：
猜想一：弹性势能的大小与弹簧被压缩的程度有关；
猜想二：弹性势能的大小是弹簧的材料有关．
为此，小明选用材料不同的两根弹簧A和B（长度和粗细相同），小球、木块和长刻度尺各一，设计了如图所示的实验装置进行探究．实验中，木块起始位置相同．最后得出以下实验记录表．
实验次数 使用的弹簧 被压缩后弹簧的长度/cm 木块移动的距离
① 弹簧A 5 S1
② 弹簧A 8 S2
③ 弹簧B 5 S3
④ 弹簧B 8 S4
（1）由于弹性势能的大小不便用仪器测量，本实验把弹性势能的大小转换为测量木块移动的距离，这种研究方法叫转换法．下列实验中用到此方法的是_______（填序号）．
①探究“杠杆的平衡条件”②探究“影响电磁铁磁性强弱的因素”
（2）请将探究猜想一的方案补充完整．
①将弹簧A、小球、木块按如图安装好；
②压缩弹簧，使其长度为5cm．放手后，小球被弹出，推动木块移动了一段距离S1；
③压缩弹簧，使其长度为_______cm．放手后，小球被弹出，推动木块移动距离______．
④比较分析实验数据，得出结论．
（3）弹簧将小球弹开的过程中，是弹簧的弹性势能转化成小球的_______能．
（4）为了探究猜想二，可选用试验②和______的数据进行比较分析，若____________,说明弹性势能的大小与弹簧的材料有关．
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【牛刀小试】
1.下列情况下，机械能发生变化的是（　　）
A．物体从光滑斜面上自由滑下
B．跳伞运动员匀速降落
C．物体在光滑的水平面上匀速运动
D．物体在真空中自由下落
2.骑自行车上坡前往往要加紧蹬几下，这样做是为（　　）
A．增大车的惯性 B．增大车的冲力
C．增大车的动能 D．增大车的势能
3.（2012 成都）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
4.（2012 乌兰察布）如图所示是一个左右对称的凹形槽，将小球从A点由静止释放，若小球由A点到B点运动过程中克服摩擦力做的功用W表示，忽略空气阻力，则下列说法正确的是（　　）
A．小球从A点运动到B点的过程中，势能的减少量与动能的增加量之差等于W
B．小球能够从A点运动到D点
C．小球从A点运动到B点的过程中，势能的减少量等于动能的增加量
D．小球从A点运动到C点的过程中，机械能的减少量等于动能的增加量
5.（2013 盐城）2012年11月25日，“歼-15”舰载机返回到“辽宁号”航母上时，虽已关闭发动机，但由于_______仍向前滑行．舰载机被航母上的弹性绳钩住，速度迅速减小，说明力可以改变物体的________，该过程中舰载机的动能转化为内能和弹性绳的____________能．
6.（2013 武汉）某同学用如图所示的实验装置探究阻力对小车运动的影响．他在水平桌面上分别铺上毛巾、棉布、木板，让小车从斜面上的同一位置由静止滑下，在小车停下的位置分别做上标记．
（1）标记③是小车在_______表面上停下的位置．
（2）分析可知：水平表面越光滑，小车受到的阻力越小，速度减小得越_____．推理可知：运动小车如果不受阻力作用，它将以恒定不变的速度永远运动下去．
（3）若让同一小车从不同高度处滑下，则不仅可以探究小车的重力势能与________的关系，还可以探究小车的动能与_________的关系．
【高手过招】
1.如图所示表示一个人站在匀速上升的电梯上，下列分析正确的是（　　）
A．电梯上升过程中，人的动能转化为重力势能
B．电梯上升过程中，电梯对人的支持力做功为零
C．电梯上升过程中，人的机械能不断增大
D．人对电梯的压力与电梯对人的支持力是一对平衡力
2.（2013 北京）下列有关机械能的说法中正确的是（　　）
A．只要有力对物体做功，物体的机械能就改变
B．在平衡力作用下运动的木块的动能保持不变
C．推出的铅球在下落过程中增加的动能是由重力势能转化来的
D．如果物体通过的路程与所用时间的比值不变，则物体的机械能不变
3.有一种运动叫蹦极，如图所示是蹦极运动的简化示意图，弹性绳一端固定在O点，另一端系住运动员，运动员从O点自由下落，A点处弹性绳自然伸直．B点是运动员受到的重力与弹性绳对运动员拉力相等的点，C点是蹦极运动员到达的最低点，运动员从O点到C点的运动过程中忽略空气阻力，则下列分析错误的是（　　）
A．从O至C运动员速度一直减小
B．从O点至A点运动员机械能不守恒，从A点至C点机械能守恒
C．从O至A过程中运动员速度增大，从A至C过程中运动员速度减小
D．从O至B过程中运动员速度增大，从B至C过程中运动员速度减小
4.（2012 南充）如图所示，小球从左端由静止释放，在左右摆动过程中，不计空气阻力，则（　　）
A．从最高点运动到最低点的过程，一部分重力势能转化为动能
B．从最低点运动到最高点的过程，一部分动能转化为重力势能
C．左侧最高点的高度大于右侧最高点的高度
D．左侧最高点的高度等于右侧最高点的高度
5.（2013 无锡）地震过后往往会伴有泥石流等灾害，泥石流之所以会造成巨大的危害，是因为由石、泥土被雨水从高处冲下来时将_________能转化为巨大的________能．灾害发生后，救灾飞机迅速到达灾区上空，当它在一定高度匀速飞行并投下救灾物资后，飞机的机械能将_______（选填“变大”“变小”或“不变”）．
6.如图是探究“动能的大小与哪些因素有关”的实验．　
(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，是为了控制小球达到底端时______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)将甲与乙两实验比较可知，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）本次实验采用物理最常用的一种实验方法是________________。
7.如图所示，质量、形状相同的铝线框A和塑料线框B从同一高度自由下落并经过某一磁场区域（“×”表示磁感线垂直于直面向里）。若不计空气阻力，两现况落地时具有的动能分别为EA和EB，，则EA和EB的大小关系是__________
8.（2013 菏泽）火车进站时仍具有较大的动能，要使火车停下来需要刹车，造成能量的损失．小红想：怎么样才能让火车到车站时把动量转化为其它形式的能量先储存起来，这样火车就可以不刹车而停下来；当火车开动时，再将这些能量转化加以利用，从而避免能量的浪费．请你根据小红的思路，在上面的框中简单画出你设计的火车站台（用于停靠火车的平台）
【华山论剑】
1.如果某一物体在某一时刻发生了弹性形变，同时具有动能E1，重力势能E2，且E2＞E1，这个物体在这一时刻具有的机械能（　　）
A．小于（E1+E2） B．等于（E1+E2）
C．大于（E1+E2） D．等于（E2-E1）
2.（2010 台州）两只相同的塑料瓶，分别装有相等质量的水和沙子，从斜面的相同高度同时由静止滚下，结果装_______的瓶子会先到达终点,你判断的依据是_____________________
___________________________________________________
3.（2013 海门市一模）小明和小亮在学校的乒乓球台上玩弹玻璃球的游戏，一不小心玻璃球就会滚到台下，他们注意到，球的落地点时远时近．那么，玻璃球的落地点到球台的水平距离会和哪些因素有关呢？小明作出下列猜想：
猜想1：小球的落地点到球台的水平距离可能与小球的质量有关
猜想2：小球的落地点到球台的水平距离可能与球台的高度有关；
猜想3：小球的落地点到球台的水平距离可能与小球的速度有关．
（1）小明想按图所示，用玻璃球、高度可调的桌子和斜面等完成实验，实验还需要的器材是___________．
（2）在实验中，需要测量落地点O到球台的水平距离，请你运用学过的物理知识帮助他们确定这一距离的起点O的位置（写出具体的方法和原理）．
方法：______________________________________________________________
原理：________________________________________________________．
（3）小明让不同质量的小球从斜面的同一高度滚下，测得小球的落地点到球台的水平距离均相同．这说明猜想1是___________（选填“正确”或“错误”）的．
（4）小明让同一玻璃球，从斜面的同一高度滚下，实验完成后得到下列数据：则可验证猜想，可得到的结论是：__________________________________________________．
同一玻璃球，h=0.2m
次数 球台高度 小球的落地点到球台的水平距离
1 0.5 0.63
2 1.0 0.89
3 1.5 1.09
（5）请设计一个简单实验，验证猜想3是否正确，简述你的实验方案．简要做法：____________________________________________________；　　如何判断：____________________________________________________．