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第 3 讲 动能和势能
题型 1)动能、势能
智慧锦囊
(1)分析物体动能、势能大小变化时,应抓住题中关键词,如:高度(上升、下降、同一高度);速度(加速、减速、匀速);质量(增加、减小),再依据决定动能、势能大小的影响因素作出判断。
(2)质量大的物体动能不一定大,质量和速度都影响动能的大小,且速度的影响更大。
(3)重力势能与物体所处的高度有关,在没有特别指明的情况下“高度”一般是指相对于地面而言的。
【例1】(2024恩施)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.经过最高点时动能为零
C.经过最高点时重力势能最小
D.起跳后升空的过程中,动能转化为重力势能
【例2】(2024牡丹江)2024年4月25日晚,长征二号F遥十八运载火箭载着带有三名航天员的神舟十八号飞船点火升空,在火箭推动飞船加速升空的过程中,飞船的动能 ,重力势能 。 (选填“增大”“减小”或“不变”)
题型(② 探究影响动能、势能大小的因素
智慧锦囊
(1)动能的大小与多个因素有关,如果想要探究与其中一个因素的关系,需要利用到控制变量法。
(2)动能的大小我们无法直接判断,当小球到达斜面底端时小球会推动水平面上的物块对物块做功,物块被推动得越远,表明小球对其做的功越多,动能越大。
【例3】在探究物体的动能大小跟哪些因素有关的实验中,同学们设计了如图实验。实验中让钢球从斜面上某个高度由静止沿斜面滚下,在底部与静止在水平面上的木块发生碰撞,木块沿水平方向向右运动直至停止,其中 (不考虑空气阻力)。
(1)实验中是通过观察 来判断钢球的动能大小。
(2)用来研究超速安全隐患时,我们应选择 两图所示实验来进行比较。
(3)在图甲、丙中,小球下滑到斜面底端时的速度 若 则表明物体的动能与质量的关系是: 。
(4)实验中钢球碰撞木块后继续向前运动一段距离,则开始时钢球的重力势能 (选填“>”“<”或“=”)木块克服摩擦力所做的功。
(5)小敏利用图丁来研究动能和势能相互转化,图中两个相同的光滑弧形槽,一个为凸形,一个为凹形,A、B两个相同的钢球分别进入两弧形槽的速度都为v,运动到槽的末端速度也都为v,A小球通过凸形槽的时间为t ,B小球通过凹形槽的时间t ,则时间较长的是 (选填“t ”或“t ”)。
典题精练
1.(2024江汉)我国现代农业已进入信息化和数字化时代,农用机械已经能通过北斗导航系统精准作业。如图所示,水平匀速飞行的无人机正在喷洒农药,在此过程中( )
A.它的动能不变,重力势能减小,机械能减小
B.它的动能不变,重力势能不变,机械能不变
C.它的动能减小,重力势能不变,机械能减小
D.它的动能减小,重力势能减小,机械能减小
2.如图所示,在探究物体的动能跟哪些因素有关的实验中:
(1)将钢球A 分别从斜面不同高度处由静止释放,撞击水平面上的木块 B。这是为了探究物体的动能大小与 (选填“速度”或“质量”)的关系。
(2)实验中通过比较 来比较钢球动能大小。
(3)将钢球A 和一个乒乓球(质量小于钢球)分别从斜面同一高度处由静止释放,撞击水平面上的木块B。实验发现:钢球撞击木块时,木块移动了一段距离;乒乓球撞击木块时,木块仍保持静止。该实验 (选填“能”或“不能”)初步说明物体的动能跟物体的质量有关。
(4)如表是几组实验数据,分析数据初步得到:在质量和速度两种因素中, 对动能影响更大。
实验次数 钢球质量/g 钢球释放 高度/ cm 钢球撞击木块时的速度,/(m·s ) 木块移动的距离/ cm
1 100 10 1.32 15.2
2 100 20 1.86 30.1
3 200 10 1.31 30.0
3.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:弹性势能的大小与弹簧的材料有关
猜想三:弹性势能的大小与弹簧的长度有关
猜想四:弹性势能的大小与弹簧的粗细有关
(1)为验证猜想一,他设计了如图所示实验,实验时将同一弹簧压缩 (选填“相同”或“不同”)的长度(未超过其弹性限度),将小球置于弹簧右端,松开后小球碰到木块上,分析比较 ,从而比较弹性势能的大小。
(2)为验证猜想二,需选用 的两根弹簧,实验时将两根弹簧压缩 (选填“相同”或“不同”)的长度,将小球置于弹簧的右端,松手后小球碰到同一位置的相同木块,对数据进行比较分析,若 ,说明弹性势能的大小与弹簧的材料有关。
第3讲 动能和势能
【例1】D
【例2】增大 增大
【例3】(1)木块移动的距离
甲、乙
(3)在速度相同时,质量越大,动能越大
(4)>
(5)t
【典题精练】
1. D
2.(1)速度
(2)木块 B 撞击后移动的距离
(3)能
(4)速度
3.(1)不同 木块被推开的距离
(2)长度和粗细相同,材料不同 相同 木块被撞击后移动的距离不同