12.1 动能 势能 机械能-2023-2024学年苏科版物理九年级上册（含答案）

12.1 动能 势能 机械能
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【知识梳理】
一、能量：物体能够对外做功，表示这个物体具有能量，简称能。单位：焦耳（J）。
二、动能
1、动能：物体由于运动而具有的能，叫做动能。
2、影响动能大小的因素：①物体的质量；②物体运动的速度。物体的质量越大，运动速度越大，物体具有的动能就越大。
3、重要实验：探究“物体的动能和哪些因素有关”；
①方法：控制变量法、转换法；
②同一高度静止释放目的是控制速度相同（不同高度静止释放目的是改变速度）；
③通过木块移动距离反映动能大小。
④结论：质量一定时，速度越大，动能越大；速度一定时，质量越大，动能越大。
三、势能（重力势能和弹性势能）
1、重力势能
(1)定义：物体由于被举高而具有的能，叫做重力势能。
(2)影响重力势能大小的因素：①物体的质量；②物体被举高的高度。物体的质量越大，被举得越高，具有的重力势能就越大。
2、弹性势能
(1)定义：物体由于发生弹性形变而具有的能，叫做弹性势能。
(2)影响弹性势能大小的因素：物体发生弹性形变的程度。在一定限度内物体的弹性形变程度越大，具有的弹性势能就越大。
四、机械能及其转化
1、动能和势能统称为机械能。机械能是最常见的一种形式的能量。单位：焦耳（J）。
2、动能和势能的转化
(1)在一定的条件下，动能和势能可以互相转化。
(2)如果只有动能和势能相互转化，尽管动能、势能的大小会变化，但是机械能的总和不变，或者说机械能是守恒的。（理想状态下守恒，注意题中提到不考虑阻力及摩擦，或者提到光滑水平面，物体回到原来高度都是机械能守恒）
(3)在分析动能和势能转化的实例时，首先要明确研究对象是在哪一个过程中，再分析物体质量、运动速度、高度、弹性形变程度的变化情况，从而确定能的变化和转化情况。
3、人造地球卫星
(1)人造地球卫星沿椭圆轨道绕地运行，所以存在动能和势能。
(2)卫星在大气层外运行，不受空气阻力，只有动能和势能的转化，因此机械能守恒。
(3)当卫星从远地点向近地点运动时，它的势能减小、动能增大；当卫星从近地点向远地点运动时，它的势能增大、动能减小。
【典型例题】
1、下列事例中，由弹性势能转化为动能的是( )
A．风吹动树叶 B．秋千从高处向低处摆动
C．汽车沿盘山公路匀速前进 D．拉弯的弓把箭射出
2、火箭加速升空过程中，对于火箭搭载的卫星，下列叙述正确的是（　　）
A．卫星的机械能总量不变 B．卫星的机械能总量增加
C．卫星的动能增加，重力势能不变 D．卫星的动能不变，重力势能增加
3、如图所示，是小球在地面弹跳的情景。小球在A点的机械能为120 J，当小球由A点运动到B点时，机械能变为100 J，则小球由B点运动到C点时，其机械能可能为( )
A.120 J B.100 J C.90 J D.80 J
4、如图所示，小球在A点由静止开始释放，向右侧摆动，B点是小球摆动的最低点，C点是小球摆到右侧最高点，A、C两点到B点的竖直距离hA>hc。小球从B点摆动到C点的过程中，下列说法正确的是（ ）
A、小球运动状态保持不变 B、小球的机械能总量逐渐变小
C、绳的拉力对小球做了功 D、小球的动能全部转化为重力势能
5、弹跳杆运动是一项广受欢迎的运动，其结构如图甲所示。图乙是小希玩弹跳杆时由最低位置上升到最高位置的过程，针对此过程，下列分析正确的是（　　）
A．在a状态时弹簧的弹性势能最大，小希的机械能为零
B．a→b的过程中，弹簧的弹力越来越大，在b状态时弹力最大
C．b→c的过程中，弹簧的弹性势能转化为小希的重力势能
D．a→c的过程中，小希先加速后减速，在b状态时速度最大
6、运动员射箭时用力将弓拉开，在放开箭的瞬间，弓的　　　　能转化为箭的　　　　能，箭在空中向上飞行的过程中，箭的　　　　能增大。
7、一游客在乘缆车匀速上山的过程中，他的动能________，机械能________。(填“增大”、“减小"或“不变")。
8、唐诗中有“黄河远上白云间”、“不尽长江滚滚来”的诗句，从物理学的角度来看，前一句生动形象地表明黄河水存储着大量的 能，后一句表明长江水具有大量的 能。
9、如图所示是卫星绕地球运行的轨迹图，当卫星运行到近地点时，它的动能最＿＿＿，势能＿＿＿。
10、公园中有一种叫“蹦床”的游戏深受同学们的喜爱。如图所示，该同学离开蹦床上升的过程中动能变＿＿＿，这一过程中动能逐渐转化为＿＿＿＿能。
11、如图所示，空中加油机正在给匀速水平飞行的战斗机加油，加油后战斗机仍以原来的高度和速度做匀速飞行，则战斗机的动能＿＿＿＿，势能＿＿＿＿，机械能＿＿＿＿。
12、如图所示是“探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验装置图。
（1）若让同一钢球A分别从斜槽不同的高度由静止开始滚下，高度h越高，钢球运动到水平面时速度越 ，木块B被撞得越远，这反映出物体的动能与物体的 有关。
（2）若让不同质量的钢球从斜槽同一高度由静止开始
滚下，速度相同时，质量越 的钢球将木块B撞得
越远，这反映出物体的动能与物体的 有关。
（3）若斜槽光滑，小球从斜槽顶端由静止滚到斜面
底部的过程中，其机械能 （选填“变大”“ 不变”或“变小”）。
【课堂练习】
1、人骑自行车下坡，速度会越来越快，在这过程中( )
A．人和车的动能保持不变 B．人和车的动能增大
C．人和车的动能减小 D．人和车的重力势能增大
2、掷实心球是某市的中考体育加试项目之一。掷出去的实心球从a处出手后，在空中的运动轨迹如图所示，球最终停在水平地面e点处，不计空气阻力。则实心球（ ）
A.在a处重力势能最小 B.在b处动能为零
C.在a、b、c三处机械能相等 D. 在d处动能为零
3、在大型游乐场里，小明乘坐如图所示匀速转动的“摩天轮”，正在向最高点运动，对此过程，下列说法正确的是（ ）
A．小明的重力势能保持不变 B．小明的动能保持不变
C．小明的机械能守恒 D．小明的机械减少
4、下面四种情景中，属于重力势能转化为动能的是（ ）
A．运动员把弯弓拉开将箭射出 B．跳水运动员从空中下落
C．运动员骑自行车冲向坡顶 D．跳伞运动员匀速下落
5、如图所示，分析小球从A点自由摆动到C点的过程，不考虑空气阻力，以下说法正确的是（　　）
A．小球从A点摆动到B点的过程中动能转化为重力势能 B．小球摆动到最低点B时动能为零
C．小球摆动到C时重力势能最小 D．小球在整个过程中的机械能守恒
6、直升飞机在空中匀速下降的过程中，忽略燃油质量的变化，则：直升飞机的动能＿＿＿＿，重力势能＿＿＿＿。
7、将体积相等的实心铅球和铁球放在同一个水平桌面上，则铅球的重力势能________（选填“大于”或“等于”或“小于”）铁球的重力势能（以地面为参考面，ρ铅>ρ铁）。现将铅球斜向上方抛出落至地面，此过程中铅球的动能变化是________。
8、“十次车祸九次快，还有喝酒和超载”，汽车在公路上行驶的过程中，超速、超载容易引发交通事故，这是因为速度越大，＿＿＿＿越大；质量越大，＿＿＿＿越大。
9、一辆洒水车匀速行驶在平直的公路上，在洒水过程中，洒水车的动能＿＿＿＿，机械能＿＿＿＿。（选填“减小”、 “增大”或“不变”）
10、如图所示，在一个罐子的盖和底各开两个小洞，将小铁块用细绳绑在橡皮筋的中部穿入罐中，橡皮筋两端穿过小洞用竹签固定，做好后将它从不太陡的斜面滚下，则观察到的现象是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿，产生此现象的原因是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
11、某兴趣小组将一张硬卡片对折，在开口的一边剪两个小豁口A和B，然后套上橡皮筋，做成了一个会跳的卡片（如图所示）。为了探究卡片跳起的高度与哪些因素有关，该兴趣小组提出了如下猜想：
A.与卡片的质量有关； B.与橡皮筋的形成变量有关； C.与橡皮筋的条数有关；
为了验证猜想，小组选用几根相同的橡皮筋和几张相同的卡片进行实验。
（1）小明将图中的卡片反过来，把它放在桌面上用手向下压，使橡皮筋伸长，迅速松开手，观察到的现象是　　　　　　　，这个现象说明：发生弹性形变的橡皮筋能对卡片　　　　　，因此它具有弹性势能。
（2）探究跳起高度与质量是否有关，应选择质量不同的卡片，控制其它实验条件相同，操作中将卡片反过来，每次把它在桌面上用手压平的目的是　　　　　　　　　　　　　　。
（3）探究跳起高度与橡皮筋形变量是否有关，请你为该小组提供使橡皮筋的形变量不同的两种方法：
①　　　　　　　　　　　　　　　　；②　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
【典型例题】
1、D；2、B；3、C；4、B；5、D；
6、弹性势；动；重力势；7、不变；增大；8、重力势；动；
9、大；小；10、小；重力势；11、增加，增加，增加；
12、（1）大；速度；（2）大；质量；（3）不变；
【课堂练习】
1、B；2、C；3、B；4、B；5、D；
6、不变；减小；7、大于；先减小后增大；
8、动能；动能；9、减小；减小；
10、罐子从斜面滚下后又返回；重力势能、动能与弹性势能的相互转化；
11、（1）卡片被弹起；做功；（2）控制橡皮筋的形成变量相同；
（3）换用粗一点的橡皮筋；换用短一点的橡皮筋；