第2节 机械能
第2课时 动能和势能的相互转化
知识点 动能和势能的转化
1．如图A3－2－1所示的四幅图中，没有发生动能与势能相互转化的是( )
图A3－2－1
2．如图A3－2－2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，运动员动能和重力势能的变化情况分别是
（
）
图A3－2－2
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
知识点 机械能及其守恒
3．下列情况中物体机械能守恒的是( )
A．人造地球卫星绕地球运行过程
B．潜水艇在水中匀速下潜过程
C．向上抛出的石子在空中上升过程(计空气阻力)
D．陨石在空中下落过程
4．如图A3－2－3所示，“套圈”出手后，从a点到c点的过程中(不计空气阻力)，下列说法中正确的是( )
图A3－2－3
A．“套圈”由a点到b点过程中，动能逐渐增大
B．“套圈”在b点的机械能大于在a点的机械能
C．“套圈”由b点到c点过程中，机械能逐渐变小
D．“套圈”由a点到b点再到c点过程中，重力势能先变大后变小
知识点 动能和势能在生活中的应用
5．骑自行车上坡前，往往要用力蹬几下，其目的是( )
A．减小上坡时受到的阻力
B.
增大自行车的惯性
C．增加人和自行车的动能
D．减小人和自行车的总重力
6．把篮球抛向空中，忽略空气阻力，下面哪一图像能正确反映球离手后至落回地面前机械能(E)与篮球离地高度(h)的关系( )
7．如图A3－2－5所示，A
( http: / / www.21cnjy.com )OB是光滑轨道，A点的高度H大于B点的高度，让小球从A点由静止开始自由滑下，沿轨道AOB到达B点后离开(不计空气阻力)，则小球离开B点后的运动轨迹最符合实际的是( )
A．a
B．b
C．c
D．d
教师详答
1．A [解析]
匀速行驶的汽车其动能不变，能量转化是燃料的化学能转化为汽车的动能。
2．C [解析]
运动员从
( http: / / www.21cnjy.com )最低点开始向上时，先是弹性势能转化为动能和重力势能；当蹦床对人的弹力与人的重力相等时，人的速度最大，动能最大；人离开蹦床后蹦床的弹力消失，人在上升到达最高点的过程中，质量不变，高度增大，速度减小，重力势能增大，动能减小。故整个运动过程中，运动员的动能先增大后减小，重力势能增大。
3．A
4．D [解析]
“套圈”由a点到b点过程
( http: / / www.21cnjy.com )中，“套圈”所处的高度增加，速度减小，重力势能增加，动能减小，A错误。“套圈”由b点到c点过程中，“套圈”所处的高度降低，速度变大，重力势能减小，动能增大，D正确。因为在整个过程中不计空气阻力，所以“套圈”在任何一点的机械能守恒，B、C错误。
5．C
6．A [解析]
因为忽略空气阻力，因此机械能守恒，机械能总量保持不变。
7．C [解析]
A．根据题意，小球从A点由
( http: / / www.21cnjy.com )静止滑下，所以小球的机械能等于A点时的重力势能，且整个过程中机械能守恒。a的最高点超过了A点的高度，这是不可能的，A错误；b的最高点与A点的高度相同，而在最高点时，小球仍具有向右运动的速度，所以b图线的机械能大于A点的机械能，B错误；c的最高点低于A点的高度，由于在最高点时小球仍运动，其总机械能可能与开始时的机械能相等，C正确；小球离开轨道时，由于惯性，应具有沿轨道方向向上运动的速度，D错误。第2节 机械能
第1课时 动能
知识点 动能
1．物体由于运动而具有的能量叫作________，影响动能大小的因素有________________。
2．下列物体中具有动能的是( )
A．在水平地面上静止的汽车
B．弹簧
C．在空中飞行的飞机
D．山上静止的石头
3．质量相同的铁球和木球，木球的速度比铁球的速度大，将它们的动能相比，则( )
A．铁球的动能大
B．木球的动能大
C．两球的动能一样大
D．无法比较
4．在水平街道上匀速行驶的洒水车，一边行驶一边向道路上洒水。下列关于其动能变化的说法中正确的是( )
A．动能不变
B．动能减小
C．动能增大
D．无法确定
5．在“探究物体动能的大小与哪些因素有关
( http: / / www.21cnjy.com )”的实验中，让不同质量的铁球从斜面的同一高度由静止释放，撞击同一木块，比较木块运动的远近，如图B3－2－1所示。下列说法中正确的是( )
图B3－2－1
A．铁球从斜面上滚下来的过程中，动能一直减小
B．这样做的目的是研究物体的动能大小与质量的关系
C．这样做的目的是研究物体的动能大小与高度的关系
D．这样做的目的是研究物体的动能大小与速度的关系
知识点 势能
6．物体由于被举高而具有的能量叫作____
( http: / / www.21cnjy.com )______，影响重力势能大小的因素有______________。物体由于发生弹性形变而具有的能量叫作____________，影响弹性势能大小的因素有_________________________________________________。
7.
关于重力势能，下列说法中正确的是( )
A．质量大的物体，重力势能一定大
B．被举得高的物体，重力势能一定大
C．质量相等的物体，被举得越高，重力势能就越大
D．质量相等的物体，速度越大，重力势能就越大
8．关于弹性势能，下列说法中正确的是( )
A．橡皮泥的形变越大，它具有的弹性势能越大
B．弹簧的弹性越大，它具有的弹性势能越大
C．弹簧越长，它具有的弹性势能越大
D．对于给定的弹簧来说，它的弹性形变越大，它具有的弹性势能越大
图B3－2－2
9．如图B3－2－2所示，苹果树上结有甲、乙、丙三个质量相等的苹果，哪一个苹果的重力势能最大( )
A．甲
B．乙
C．丙
D．一样大
10．两车质量相同，同时水平做匀速直线运动，它们运动的s－t图像如图B3－2－3所示。分析可知( )
图B3－2－3
A．甲车动能大
B．乙车动能大
C．甲车重力势能大
D．乙车重力势能大
11．如图B3－2－4所示是“研究动能的大小与哪些因素有关”的实验装置。
图B3－2－4
(1)实验中是通过观察__________________的大小来判断小球动能的大小。
(2)实验中为了研究动能大小与质量的关系，
( http: / / www.21cnjy.com )需要控制小球撞击时的速度不变，具体的控制方法是：__________________________________。
(3)质量和速度谁对动能的影响较大呢？小文所在的物理兴趣小组借助速度传感器和其他仪器得出了两组数据如表一和表二所示。
表一(小球撞击时的速度v＝8
cm/s)
序号
小球质量m/g
木块滑行距离s/cm
1
100
10
2
200
20
3
300
30
表二(小球质量m＝100
g)
序号
小球撞击速度v/(cm·s－1)
木块滑行距离s/cm
1
8
10
2
16
40
3
24
90
分析这两组数据可以得出：________对物体的动能影响较大。依据是：___________
________________________________________________________________________。
12．如图B3－2－5所示是小明“探究物体的重力势能大小与物体的质量和被举起的高度是否有关”所做三次实验的情景。
图B3－2－5
(1)为了“探究重力势能大小与物体被举起的高度是否有关”，应选__________两组实验，观察比
较这两组实验得到的结论是：____________________________________
________________________________________________________________________。
(2)本实验中探究的是影响____
( http: / / www.21cnjy.com )______(填“金属块”或“小桌”)重力势能大小的因素，但重力势能的大小无法直接观察，我们是通过观察小桌陷入沙坑的深度来间接比较的。下列四个研究实例中，同样用到此研究方法的是________。
A．认识电流时，用水流进行类比
B．根据磁场对磁体有力的作用来认识磁场
C．在学习蒸发和沸腾时，通过比较得出蒸发和沸腾的异同点
D．牛顿第一定律是在实验的基础上经分析推理而得出的
13.
“探究物体弹性势能大小的影响因素”时，选择弹簧进行研究。将光滑水平面与光滑斜面连接，如图B3－2－6所示。
图B3－2－6
①将甲弹簧放置在水平面上，用小球压
( http: / / www.21cnjy.com )缩弹簧2
cm，释放后，小球滚上A斜面，记录小球在斜面最高点时的高度，重复三次，取平均值记录在下表中。更换B斜面，重复实验。
实验序号
弹簧
弹簧长度/cm
弹簧材料
压缩量/cm
小球在斜面A上高度/m
小球在斜面B上高度/m
1
甲
20
合金1
2
0.18
0.18
2
甲
20
合金1
3
0.40
0.40
3
乙
20
合金2
2
0.22
0.22
4
丙
30
合金1
2
0.12
0.12
5
丁
30
合金2
2
0.15
0.15
②压缩甲弹簧3
cm，重复实验步骤①。
③换用不同弹簧，重复实验步骤①。记录数据如上表。
(1)实验中，通过观察__________________________________判断弹簧弹性势能的大小。
(2)实验________(填实验序号)说明弹簧的弹性势能大小与弹簧的形变大小有关。
(3)由实验结果可知，弹簧的弹性势能大小还与弹簧的______________有关。
教师详答
1.
动能 质量和速度
2．C [解析]
物体由于运动而具有的能量叫
( http: / / www.21cnjy.com )作动能。在空中飞行的飞机是运动的，具有动能，而在水平地面上静止的汽车、弹簧、山上静止的石头，都是静止的，所以没有动能。
3．B [解析]
影响动能的因素有质量和速度，质量相同，速度大的物体动能大。
4．B [解析]
洒水车在不断洒水过程中，虽然速度是不变的，但是由于质量减小，所以动能减小。
5．B
6．重力势能 质量和高度 弹性势能
材料和弹性形变的大小
7．C [解析]
重力势能
( http: / / www.21cnjy.com )与质量和被举的高度有关，所以质量大的物体，重力势能不一定大，被举得高的物体，重力势能不一定大，A、B错误。质量相等的物体，被举得越高，重力势能就越大，C正确。质量相等的物体，速度越大，动能越大，重力势能不一定大，D错误。
8．D [解析]
橡皮泥
( http: / / www.21cnjy.com )发生的形变不是弹性形变，因此不具有弹性势能，A错误。弹性跟弹性形变不同，物体有弹性，但不一定发生形变，如果物体不发生弹性形变，就不具有弹性势能，B错误。弹簧的长度不是弹性形变，弹性势能的大小跟弹簧的长度无关，C错误。同一物体的弹性势能只跟弹性形变的大小有关，弹性形变越大，它具有的弹性势能越大，D正确。
9．C
10．A [解析]
由图像知，通过相同
( http: / / www.21cnjy.com )的路程，甲车所用时间较短，由速度公式知甲车的速度较大，因为甲、乙两车质量相等，速度越大动能越大，所以甲车的动能较大，故A正确，B错误。甲、乙两车质量相等，位于同一水平面上，它们的重力势能相等，故C、D错误。
11．(1)木块被推出距离
(2)让小球从同一高度自由滚下
(3)速度 质量增加一倍，动能增加到原
( http: / / www.21cnjy.com )来的两倍；速度增加一倍，动能增加到原来的四倍(或质量和速度增加相同的倍数，速度对动能大小的变化影响较大)
12．(1)甲、丙 在质量相同的情况下，物体被举起的高度越高，重力势能就越大
(2)金属块 B
[解析]
(1)如果探究重力势能大
( http: / / www.21cnjy.com )小与被举起高度的关系，根据控制变量法，必须保证物体的质量相等，改变物体被举起的高度。甲、丙使用的是同一金属块，从不同高度落下，所以应选甲、丙两组实验。
(2)研究金属块的重力势能大小采用的是转
( http: / / www.21cnjy.com )换法。认识电流时，用水流进行类比，采用的是类比法。根据磁场对磁体有力的作用来认识磁场，采用的是转换法。在学习蒸发和沸腾时，通过比较得出蒸发和沸腾的异同点，采用的是比较法。牛顿第一定律是在实验的基础上经分析推理而得出的，采用的是推理法。
13．(1)小球到达斜面的高度 (2)1、2
(3)长度、材料
[解析]
(2)按照控制变量法，实验1、2说明弹簧的弹性势能大小与弹簧形变大小有关。
(3)实验1、3中两弹簧的材料不同，
( http: / / www.21cnjy.com )弹性形变的程度相同，它们推动小球上升的高度不同，即表明它们所具有的弹性势能不同；通过比较实验1、4或3、5可知，弹簧的弹性势能与弹簧的长度有关。
