2024山东中考物理二轮重点专题研究 第十二章 机械能及其转化（课件）(共44张PPT)

(共44张PPT)
机械能及其转化
第十二讲
知识精讲
2
考点清单
图说物理
实验突破—科学探究素养提升
3
实验1 探究动能的大小与什么因素有关
山东近年中考试题精编
1
重难点突破
实验2 探究重力势能的大小与什么因素有关
命题点
1
机械能及其相互转化(烟台5考，淄博5考，济宁5考，日照4考)
1. (2022烟台12题2分)如图所描述的情景中，没有发生动能转化为势能的是(　　)
A
山东近年中考试题精编
2. (2021烟台10题2分)如图所示，跳伞运动员在空中匀速直线下降的过程中，关于运动员(不包含降落伞和绳)下列说法正确的是(　　)
A. 动能不变，重力势能不变，机械能不变
B. 动能变大，重力势能变小，机械能不变
C. 动能不变，重力势能变小，机械能变小
D. 动能变小，重力势能变小，机械能变小
C
3. (2021潍坊10题2分)体育课上小明同学进行传接篮球训练，他将球斜向上抛出，球的运动轨迹如图所示， a、b、c、d为轨迹上的点，其中a、c两点高度相同，不计空气阻力，则篮球在(　　)
A. a、c两点的动能相等
B. a点的机械能比d点机械能大
C. a点动能比d点动能大
D. b点的动能最大
A
4. (2023烟台8题2分)如图所示，小球沿轨道由静止从A处经B、C运动到D处的过程中，忽略空气阻力和摩擦力，则(　　)
A. 小球在A处的动能等于在D处的动能
B. 小球在A处的动能大于在D处的动能
C. 小球在B处的机械能小于在C处的机械能
D. 小球在B处的机械能等于在C处的机械能
D
5. (2023淄博8题2分)如图所示，小球沿轨道由静止从A点向D点运动的过程中(小球和轨道间存在摩擦)，下列说法错误的是(　　)
A. 小球在A点的重力势能最大
B. 小球在B点的速度最大
C. 小球在C点和B点的机械能相等
D. 小球不能到达D点
C
. .
6. (2022临沂8题2分)如图所示，单摆中的小球在ABC间不停地往复运动，如果不考虑阻力的影响，以下说法错误的是(　　)
A. 小球在A、C处的势能最大
B. 小球在B处只受重力作用
C. 小球由A到B过程中，重力势能转化为动能
D. 小球运动到C处时，如果受到的外力全部消失，将保持静止
B
. .
7. (2021泰安7题2分)在蹦床比赛中，运动员从高处落到蹦床上又被弹起，该过程中有关机械能及其转化的说法正确的是(　　)
A. 运动员上升到最高点时重力势能为零
B. 运动员下降过程中机械能增大
C. 运动员从高处下落到蹦床前，重力势能转化为动能
D. 运动员弹离蹦床后，上升的过程中，弹性势能转化为动能
C
8. (2023泰安9题2分)如图所示，粗糙程度相同的斜面与水平面在a点相连，弹簧左端固定在竖直墙壁上，弹簧处于自由状态时右端在b点，小物块从斜面的c点由静止自由滑下，与弹簧碰撞后又返回到斜面上，最高到达d点．下列说法正确的是(　　)
A. 弹簧被压缩到最短时，弹性势能最小
B. 小物块从c向a运动的过程中，重力势能减小
C. 小物块从b向a运动的过程中，动能增加
D. 小物块在整个运动过程中，机械能守恒
B
9. (2020淄博9题2分)2020年6月23日9时43分，我国用长征三号乙运载火箭成功发射第55颗北斗导航卫星，至此北斗三号全球卫星导航系统星座部署全面完成．下列有关能量的分析错误的是(　　)
A. 火箭加速升空过程中，内能转化为机械能
B. 火箭加速升空过程中，动能转化为重力势能
C. 卫星在大气层外沿椭圆轨道绕地球运行，机械能总量保持不变
D. 卫星在大气层外沿椭圆轨道绕地球运行，在近地点时动能最大
B
. .
命题点
2
探究物体动能的影响因素[淄博2023.23(3)，济宁2022.19]
10. (2022济宁19题5分)小希用如图甲所示的实验装置探究影响物体动能大小的因素．
(1)本实验运用了物理研究方法中的转换法：用______________________来表示小球动能的大小．
(2)小希通过实验探究，发现质量和速度都是影响动能大小的因素．得出实验结论后，又提出了新的问题：物体的质量和速度对物体动能的影响一样大吗？
木块B被推动距离的远近
小希查阅了相关资料，收集了一些物体的动能，结合生活经验分析表中数据，你认为在“质量”和“速度”这两个因素中，对物体动能影响较大的是__________．
一些物体的动能 行走的牛 约60 J
跑百米的运动员 约3×103 J
飞行的步枪子弹 约5×105 J
速度
(3)如图乙所示为某段道路的标志牌，请结合所学知识解释：
①对机动车限定最高行驶速度：________________________________；
②对不同车型限定不一样的最高行驶速度：________________________________．
质量一定时，速度越快，动能越大
速度相同时，质量越大，动
能越大
(4)如用图甲中的实验装置和器材探究阻力对物体运动的影响，必须增加的器材是______(请从以下三个选项中选择)．
A. 倾斜程度不同的斜面
B. 粗糙程度不同的水平面
C. 质量不同的钢球
B
机械能
及其转化
动能
和势能
动能和势能
统称为机械能
机械能的转化
机械能守恒
动能
势能
定义
影响因素
重力势能
弹性势能
机械能
知识精讲
【版本导航】鲁科：八下P92～P106；人教：八下P67～P74；
教科：八下P97～P107；沪科：八年级P206～P212.
考点清单
一、动能和势能
1、物体能够对外做功，我们就说这个物体具有能量．单位是________．
焦耳(J)
动能 势能 重力势能 弹性势能
定义 物体由于________而具有的能．一切________的物体都具有动能． 在地球表面附近，物体由于受到________并处在一定高度时具有的能． 物体由于发生________而具有的能．
影响因素 质量和运动速度 质量相同的物体，运动速度________，动能越大；运动速度相同的物体，质量________，动能越大． 质量和被举高的高度 质量相同的物体，高度越高，重力势能________；高度相同的物体，质量越大，重力势能________． 弹性形变程度
物体的弹性形变越大，弹性势能_______.
重力
运动
运动
弹性形变
越大
越大
越大
越大
越大
二、机械能：动能、重力势能和弹性势能统称为机械能．
三、动能和势能可以相互转化．如图所示．
四、机械能守恒：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，但机械能的总和__________，或者说，机械能是_______的．
保持不变
守恒
微点诊断
1. 判断下列说法是否正确．
(1)质量越大的物体动能越大(　　)
(2)高度越高的物体重力势能越大(　　)
(3)物体受平衡力作用时，机械能不一定守恒(　　)
(4)匀速上升的电梯动能变小，重力势能变大(　　)
(5)火箭加速上升时，动能增大，重力势能增大，机械能增大(　　)
(6)物体的机械能总和是不变的(　　)
×
×
√
×
√
×
图说物理
命题点：机械能及其转化
1. 如图所示，捻动滚摆的轴使它升高后释放．
现象：滚摆旋转着下降，转动速度越来越______，
到最低点时，滚摆转而上升；滚摆在上下往复运
动过程中，上升的最大高度逐渐________．
解释：滚摆在下降的过程中，________能转化为
________能；滚摆上升的最大值逐渐减小，说明
滚摆具有的机械能在逐渐________.
(鲁科八下P99图10－3－1；
人教八下P71图11.4－2甲)
快
减小
重力势
动
减小
命题点：机械能及其转化
2. 如图所示，将铁锁从鼻尖处由静止释放，若人不动，铁锁摆回时_____(选填“会”或“不会”)碰到自己的鼻子．铁锁从左边最高处摆到最低处的过程中，动能________，势能________.
(鲁科八下P100图10－3－3)
不会
增大
减小
重难点突破
机械能及其转化
1. (1)雾炮车是将抑尘剂或水吹送到产生大量灰尘污染的场所上空，产生大量雨雾达到降尘降霾效果的设备．一辆雾炮车正在平直道路上匀速作业，动能________，机械能________．
(2)直升飞机在空中匀速攀升的过程中(忽略燃油的质量变化)，直升飞机的动能________，重力势能________，机械能________．
(3)卫星搭载火箭升空时，卫星在随火箭加速上升过程中，动能________，重力势能________．
(4)将一支装有弹簧的圆珠笔向下按压，放手后笔会向上弹起一定高度．
笔向上弹起，弹簧的________能转化为笔的________能；上升的过程中，笔的______能转化为笔的______能(不计空气阻力)．
减小
减小
不变
增大
增大
增大
增大
弹性势
机械
动
重力势
2. 【光滑轨道】(2022苏州改编)质量为m的小环穿在固定的光滑曲杆上，B点与D点高度相同，小环从A点静止释放后沿曲杆运动，如图所示．不计空气阻力，下列说法正确的是________．
①小环无法到达E点
②若小环从B点静止释放，将无法到达D点
③若小环能到达E点，离开E点后将做匀速直线运动
④小环在B点的动能大于在D点的动能
⑤小环从C点到D点的过程中，动能转化为重力势能
⑥小环从A点到E点，重力势能一直减小，机械能不变
⑦小环从A点到C点，动能一直增加，机械能不变
⑧小环在C点的速度小于在D点的速度
一题多设问
⑤⑦
变式：【粗糙轨道】质量为m的小环穿在固定的曲杆上，B点与D点高度相同，小环从A点静止释放后沿曲杆运动到E点(小环和曲杆间存在摩擦，不计空气阻力)，如图所示．下列说法正确的是(　　)
A. 小环在A点的重力势能最大
B. 若小环从B点静止释放，能够到达D点
C. 小环从A点到D点，重力势能先变小后变大，机械能不变
D. 小环从A点到C点，动能一直增加，机械能变大
A
3. (抛物线类)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，在空中运动的轨迹如图所示，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
C
4. (弹簧类)如图，轻质弹簧竖直放置，下端固定于地面，上端位于O点时弹簧恰好不发生形变．现将一小球放在弹簧上端，再用力向下把小球压至图中A位置后由静止释放，小球将竖直向上运动并脱离弹簧，不计空气阻力，则小球(　　)
A. 运动至最高点时，受平衡力作用
B. 被释放瞬间，所受重力大于弹簧弹力
C. 从A点向上运动过程中，速度先增大后减小
D. 从O点向上运动过程中，重力势能转化为动能
C
变式：【蹦极】(2021张家界)张家界大峡谷玻璃桥高空蹦极体验项目正式对公众开放，不考虑空气阻力，关于人在蹦极下降过程中的能量分析，下列选项中正确的是(　　)
A. 弹性绳绷直前，人的重力势能减小，动能增大，机械能增大
B. 弹性绳刚好绷直时，人的重力势能最小，动能最大
C. 下降到最低点的过程中人的机械能守恒
D. 下降到最低点时，人的重力势能最小，弹性绳的弹性势能最大
D
实验突破—科学探究素养提升
实验
1
探究动能的大小与什么因素有关
图示法过实验
1. 探究动能的大小与物体运动速度的关系　 控制________不变，改变__________________，观察木块被撞击后移动的距离 实验结论：若高度越高，s越大，则表明________相同的物体，________越大，动能越大
小球质量
小球在斜面上的高度
质量
速度
2. 探究动能的大小与物体质量的关系 控制________________________不变，改变__________，观察木块被撞击后移动的距离 实验结论：若质量越大，s越大，则表明________相同的物体，________越大，动能越大
小球在斜面上的高度
小球质量
速度
质量
3. 实验结论总结：综上所述：____________________________________________________________________________________________________________________________
4. 实验注意事项：
(1)斜面的作用是________________
(2)转换法的应用：通过_________________________反映小球动能的大小
(3)若水平面绝对光滑，________达到实验探究的目的，原因是_________________________________________________
(4)实验中木块被撞出了水平长木板的改进措施(改进过程中应注意控制变量)
物体动能的大小与物体质量和速度有关．
质量相同的物体，运动的速度越大，它的动能越大；速度相同的物体，质量越大，它的动能越大
使小球获得动能
木块被撞击后移动的距离
不能
的距离无法确定，小球动能的大小无法比较
木块通过
一题多设问
例1 　兴趣小组的同学认为车祸的危害程度与汽车的动能大小有关，于是他们进行了如下探究：
提出问题
汽车的动能大小跟什么因素有关？
(1)由“十次车祸九次快”可猜想：汽车的动能可能跟________有关；由“安全驾驶莫超载”可猜想：汽车的动能大小还可能跟________有关.
他们做了如图所示的三次实验：用钢球模拟汽车，让钢球从斜槽的某一高度处由静止开始滚下，碰到水平面上的物块，将物块撞出一段距离.
猜想与假设
速度
质量
设计与进行实验
(2)实验是通过__________________来反映________(选填 “木块”或“钢球”)的动能的大小.
(3)将钢球放在同一斜面上不同高度处由静止释放，第一次实验的情景如图甲所示，在进行第二次实验前，应先将撞出的木块____________.
木快移动的距离
钢球
移回到原处
分析论证
(4)比较甲、丙两图进行的实验，让同一钢球分别从斜面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________，木块被撞得越远，这反映出物体的动能与物体的________有关.
(5)比较________两图进行的实验，探究的是动能与质量的关系，得出的结论是当速度一定时，质量越大，物体的动能越________.
大
速度
甲、乙
大
交流与评估
(6)(2021天津改编)用甲、乙两图的实验现象所得到的结论，可以解释汽车________(选填“超速”和“超载”)行驶时的危险性大的原因.
(7)甲实验中木块在水平面上滑动时，受到水平面的摩擦力________，克服摩擦力做功的功率________．(均选填“变大”、“变小”或“不变”)
超载
不变
变小
(8)本实验装置的水平面如果绝对光滑，还能得出结论吗？________，原因是__________________________________________________________.
(9)(难点·实验评估)(2020雅安改编)小明根据乙、丙两图得出结论，物体的动能大小与质量有关，他的看法是否正确？________(选填“正确”或“错误”)，理由是______________________________________.
不能
木块被撞击后将在水平面做匀速直线运动，通过的距离无法确定
错误
没有控制钢球撞击木块前的速度相同
变式
变式1　实验结束后，同组的小金在探究动能大小与速度的关系时，拿走了木块，在水平木板上铺上毛巾，通过比较钢球在毛巾面上滚动的距离，也得出了正确的结论，你认为他的方案是否合理：________，理由是
____________________________________________________________________________________________.
合理
接触面的粗糙程度相同，钢球克服摩擦力做功，可以用钢球在毛巾表面滚动的距离来体现动能的大小
变式2　(2023通辽改编)在探究动能大小与质量关系的两次实验中，小球从同一高度由静止开始释放时的场景如图所示，木板固定在水平面上．该实验中小球的动能由________________转化而来，实验是通过比较木块在木板上滑行的________来比较动能大小的．图中错误的操作是
________________________.
小球的重力势能
距离
未保持木块初始位置相同
创新设问
(10)(质疑创新)在做完探究“物体动能大小与哪些因素有关”的实验后，有同学对“质量不同的小球从同一光滑斜面同一高度由静止开始滚下，刚到达底部时的速度大小相等”有疑惑，于是小明又设计了如图丁所示的实验，让__________的小球A、C同时从________由静止开始沿斜面滚下，观察和比较两球相对运动情况，若C球相对于A球________，就可以说明任意时刻两球的速度大小相等.
质量不同
同一高度
静止
丁
(11)(创新装置)(2020温州改编)利用如图戊所示装置做“探究动能大小与质量关系”的实验时，通过观察球撞击相同塑料软片的数目来比较球的动能大小(图中未画出固定塑料软片的装置)．老师指出此装置不适合体积不同的两个球做实验，原因是______________________________________.
塑料软片对不同体积的小球的阻力不同
戊
实验
2
探究重力势能的大小与什么因素有关
一题多设问
例2 　在探究重力势能与哪些因素有关时，小夏产生了如下猜想：
猜想一：物体的重力势能与物体的质量有关
猜想二：物体的重力势能与物体的下落高度有关
猜想三：物体的重力势能与物体的运动路径有关
为此小夏设计了如图所示的实验，用大小、形状
相同的A、B、C、D四个铅球分别从距离沙坑表面某高度由静止释放．其中D球从光滑弯曲管道上端由静止滑入，
最后从管道下端竖直落下(球在光滑
管道中运动的能量损失不计).
设计与进行实验
(1)本实验中，采用的研究问题的方法是______________________.(写出一种方法即可)
(2)本实验中，铅球的重力势能大小是通过___________________来反映的.
(3)实验过程中小夏同学发现设计的表格存在问题，请你指出该问题是：
__________________．实验数据如下表
实验序号 铅球代号 铅球质量 下落高度H/m 陷入沙中的深度h/m
① A 200 0.5 0.1
② B 400 0.5 0.25
③ C 200 1 0.2
④ D 200 1 0.2
转换法(或控制变量法)
铅球陷入沙中的深度
铅球质量缺少单位
分析论证
(4)为验证猜想二，应比较________(填实验序号)，得到的结论是______________________________________________________.
(5)比较③④，得到的结论是____________________________________.
(6)比较①②可验证猜想______，重力势能的大小与物体的质量_______.
①③
质量相同时，物体所处的高度越高，重力势能越大
物体的重力势能与物体运动的路径无关
一
有关
当物体
实验序号 铅球代号 铅球质量 下落高度H/m 陷入沙中的深度h/m
① A 200 0.5 0.1
② B 400 0.5 0.25
③ C 200 1 0.2
④ D 200 1 0.2
交流与评估
(7)铅球C落入细沙后，速度不断减小直至静止，它的机械能转化为___能.
(8)小夏认为利用橡皮泥或者海绵来代替沙子也可以完成实验，你认为选择
_______更适合，理由是__________________________________________.
内
橡皮泥
橡皮泥形变不能自动恢复，便于前后进行比较