3.2 机械能(1)
1．城市里的高层建筑越来越多，但高空抛物却存在巨大的安全隐患，这是因为高处的物体具有较大的(B)
A. 弹性势能 B. 重力势能
C. 体积 D. 阻力
(第2题)
2．如图所示为甲、乙两个相同的篮球(表面是湿的)从不同高度自由落至同一地面上留下的印迹。则刚下落时篮球的重力势能较大的是(B)
A. 甲 B. 乙
C. 一样大 D. 无法比较
3．下列物体具有动能的是(D)
A. 静止不动的课桌 B. 挂在树上的椰子
C. 拉长了的橡皮筋 D. 正在行驶的汽车
4．下列物体中不具有弹性势能的是(C)
A. 被压紧的弹簧
B. 被撑竿跳运动员压弯的撑竿
C. 从拉弯的弓中射出的箭
D. 发生形变的蹦床
5．判断下列物体是否具有动能或势能，如果有，说出能量的名称，如果没有，说明原因。
(1)在水平地面上滚动的铅球：动能。
(2)悬挂在室内的电灯：势能。
(3)玩具汽车中被卷紧的发条：势能。
(4)未被压缩的弹簧：没有，因为没有发生弹性形变，所以不具有势能。
(5)在空中飞行的波音747客机：动能、势能。
(6)静止在水平轨道上的列车：没有，不运动、也没被举高。
(7)高速升空的火箭：动能、势能。
6．某市在创建文明卫生城市期间，每天都用洒水车清洁街道。匀速行驶的洒水车在洒水的过程中动能__减小__(填“增大”“不变”或“减小”)。
7．将体积相等的实心铅球和铁球放在同一水平桌面上，则铅球的重力势能__大于__(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，此现象表明力是改变物体运动状态的原因，此过程中铅球的动能变化是先减小后增大。
8．火箭加速升空的过程中，对于火箭搭载的卫星来说，动能__变大__，重力势能__变大__，卫星的机械能是由火箭燃料的__化学__能转化而来的。
9．如图所示，在“探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验中，让同一钢球A从斜面上不同的高度由静止滚下，撞到同一木块B上。实验中，通过观察木块B被撞出的距离来判断钢球动能的大小；本实验用到的科学研究方法是控制变量法(或转换法)(说出一种即可)。
,(第9题))
10．如图所示为在“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的场景，其中木板固定在水平面上。该实验中小球的动能由重力势能转化而来，实验时通过比较木块在木板上滑行的__距离__来比较动能大小的。图中错误的操作是未保持木块初始位置相同，改正错误后进行实验，发现图乙木块滑动距离远些，则可以得出结论：在速度相同的情况下，质量越大，动能越大。
,(第10题))
11．某运动员做蹦极运动，如图甲所示，从高处O点下落，A点是弹性绳的自由长度，在B点运动员所受弹力恰好等于重力，C点是第一次下落到达的最低点。运动员所受弹性绳的力F的大小随时间t变化的情况如图乙所示(蹦极过程视为在竖直方向上的运动)，下列判断正确的是(A)
A. 从A点到B点过程中运动员加速下落
B. 从B点到C点过程中运动员重力势能增大
C. t0时刻运动员动能最大
D. 运动员重力大小等于F0导学号：64174000
【解析】 从A点到B点，弹性绳伸长，运动员所受弹性绳向上的拉力变大，但比重力小，因此运动员速度变大；从B点到C点运动员高度变小，重力势能也变小；由图乙可知，t0时刻运动员所受弹性绳向上的拉力达到最大，此时运动员的速度为0，动能为0；由图乙曲线可知，最后弹性绳的力F大小不再变化，此时人静止，重力G＝F＝F0＜F0。
12．在同一粗糙水平面固定两个不同斜面，小华同学探究相同的两个小球A、B分别沿不同的斜面运动的情况，用频闪照相机每隔0.1秒拍摄了小球滚动时的不同位置，图上数字为闪光时刻编号，位置间距如图所示。
,(第12题))
(1)图甲中A球在斜面上运动的速度__不变__(填“增大”“减小”或“不变”)，势能__减小__(填“增加”“减小”或“不变”)。
(2)图乙中小球B从2位置运动到4位置这段时间内的速度v＝__0.8__米/秒，小球B沿斜面运动过程中的动能__增加__(填“增加”“减小”或“不变”，下同)，重力势能__减小__。
(3)若两个小球从斜面上运动到斜面底部时与相同的木块碰撞，碰撞之后图__乙__(填“甲”或“乙”)中木块运动距离较大。
【解析】 (1)由图甲可知，A球在斜面上运动时，质量不变，速度不变，则动能不变，而高度减小，故重力势能减小。(2)图乙中小球B从2位置运动到4位置的时间为0.2秒，路程s＝16厘米＝0.16米，速度v＝＝＝0.8米/秒。由图乙可知，B球在相同时间内通过的路程越来越大，所以B球在斜面上运动的速度不断变大，故B球的动能变大，同时高度减小，重力势能减小。(3)由图可知，两个小球从斜面上运动到斜面底端时图乙中的B球速度大，B球动能大，所以碰撞之后图乙中木块运动距离较大。
13．小夏同学在体育活动中，从铅球下落陷入沙坑的深度情况中受到启发，并产生了如下猜想。
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。
,(第13题))
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表面某高度处静止释放，其中D球从光滑弯曲管道上端静止滑入，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)。得到实验数据如表所示。
实验序号
铅球代号
铅球质量/克
下落高度/米
陷入沙中的深度/米
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
(1)本实验中，采用的研究问题的方法是控制变量法(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铅球陷入沙中的深度来反映的。
(3)为验证猜想二，应比较__①③__(填序号)，得到的结论是：当物体质量相同时，物体所处的高度越高，重力势能越大。
(4)比较③④，得到的结论是物体的重力势能与物体运动的路径无关。
(5)经进一步实验和分析，小夏大胆给出重力势能(Ep)的表达式Ep＝mgh，并去办公室询问了老师，得以证实，小夏高兴不已，回到教室后，根据学过的知识又算出了各小球落到沙表面的动能，其中B球的动能为__2__焦。(忽略空气阻力，g取10 牛/千克)
【解析】 (1)做多变量的探究实验时，常常把多变量的问题变成多个单变量的问题，每一次只改变其中一个变量，而控制其余变量不变，分别加以研究，最后再综合得出结论，这种方法叫控制变量法，该实验中用到了控制变量法。(2)本实验中，铅球的重力势能大小是通过铅球陷入沙坑的深度来反映的。(3)比较A、B两球，下落高度和运动路径相同，B球质量大于A球质量，发现B球陷入沙中的深度更大，由此可得出结论：当下落高度一定时，物体的质量越大，重力势能越大。(4)比较③④两球，两球的质量相同，下落高度也相同，两球的运动路径不同，但陷入沙中的深度相同，由此可得出结论：物体的重力势能与物体运动的路径无关。(5)根据Ep＝mgh可得，B球的动能Ep＝mgh＝0.4千克×10牛/千克×0.5 米＝2焦。
课件8张PPT。3.2 机械能(1)反思3.2 机械能(2)
1．旅游景区的索道缆车载着游客匀速上山的过程中，则它具有的(D)
A. 动能增加，重力势能增加
B. 动能不变，机械能减少
C. 动能减少，重力势能增加
D. 动能不变，机械能增加
2．2016年8月16日，我国用长征二号丁运载火箭成功将世界首颗量子科学实验卫星(简称“量子卫星”)“墨子号”发射升空，在加速上升的过程中，卫星(C)
A. 动能不变，重力势能增加，机械能增加
B. 动能增加，重力势能不变，机械能增加
C. 动能增加，重力势能增加，机械能增加
D. 动能不变，重力势能不变，机械能不变
3．“天舟一号”货运飞船于2017年4月20日19时41分35秒在文昌航天发射中心成功发射升空，并于4月22日与“天宫二号”空间实验室交会对接，标志着中国航天迈进“空间站时代”。如图所示是该飞船的运行轨道，则关于该飞船从远地点向近地点运行的过程中，其势能、动能和速度的变化正确的是(B)
A. 势能增加，动能减小，速度减小
B. 势能减小，动能增加，速度增加
C. 势能增加，动能增加，速度增加
D. 势能不变，动能不变，速度不变
,(第3题)) ,(第4题))
4．如图所示的光滑轨道，BC为水平面，小球从A点静止释放运动到C点的过程中，小球的动能和重力势能的变化情况是(D)
A. A到B小球的重力势能不变
B. A到B小球的动能减少
C. B到C小球的重力势能增大
D. B到C小球的动能不变
(第5题)
5．我国火箭回收方式是：火箭消耗完燃料后将自动脱离飞船，借助降落伞落回地面，如图所示，匀速下落过程中，火箭的动能__不变__(填“变小”“变大”或“不变”，下同)，机械能__变小__。
6．如图所示，小球从左端最高点A摆至最低点B的过程中，重力势能转化为__动__能。在转化的过程中，不计空气阻力，小球的机械能总量__不变__(填“增大”“减小”或“不变”)。
7．如图是皮球落地后弹跳过程中每隔相等时间曝光一次所拍摄的照片。A、B是同一高度的两点，则A点的重力势能__等于__(填“大于”“小于”或“等于”)B点的重力势能；整个过程中皮球的机械能__减小__(填“增大”“减小”或“不变”)。
(第8题)
8．在中考体育考试中，小刚投出的实心球在空中的运动轨迹如图所示。若不考虑空气阻力，则实心球从离开手后到达最高点的过程中，球受__1__个力的作用，球的机械能__不变__(填“增大”“减小”或“不变”)，在最高点时，球的动能__大于__(填“大于”或“等于”)零。
【解析】 不考虑空气阻力，实心球离开手后，手的作用力消失，实心球靠惯性向前飞行，此过程中只受到竖直向下的重力作用。因为不考虑空气阻力，只有动能和势能的相互转化，实心球的机械能总量保持不变。在最高点时，虽然实心球在竖直方向上速度为零，但在水平方向上速度不为零，故动能大于零。
9．小定同学在探究“机械能及其转化”实验时，设计并进行了以下实验。
(1)如图甲，质量为m的小球从高度为h的光滑斜面顶端由静止自由滑下，到达斜面底端的速度为v，此过程中只有动能和重力势能之间的相互转化。如果小球在斜面顶端时重力势能为mgh，在斜面底端时重力势能为零，动能为mv2，且h＝0.2米，g取10牛/千克，则小球滑到光滑斜面底端时的速度为__2__米/秒。
(2)如图乙，将小球以一定的速度v0沿水平方向抛出，小球运动过程中也只有动能和重力势能相互转化，t时间内小球在水平方向运动的距离为x＝v0t，在竖直方向下落的高度为y＝gt2，则y与t2的关系可用丙图中的图线__b__表示。
(3)如图丁所示，小球沿光滑斜面AB由A点静止自由滑下后进入光滑水平桌面BC，已知小球经过B点时速度大小不变，小球从C点水平抛出后落在水平地面E点，地面上D点在C点正下方，已知CD竖直高度为1.25米，θ＝30°，g取10牛/千克，若要求DE间的距离不少于2米，则斜面AB的长度至少为__1.6__米。
导学号：64174001
【解析】 (1)因为质量为m的小球从高度为h的光滑斜面顶端由静止自由滑下，到达斜面底端的速度为v，过程中机械能守恒，所以mgh＝mv2，将h＝0.2米、g＝10牛/千克代入求解，得v＝2米/秒。(2)由y＝gt2可得，y与t2成正比。(3)如图丁所示，小球沿长度为l的光滑斜面AB由静止自由滑下，则过程中机械能守恒，因为mgh＝mv2，θ＝30°，h＝，所以mg·＝mvB2＝mvC2，所以l＝；从C点到E点，小球做平抛运动，根据y＝gt2，可得t＝＝0.5秒，DE间距离lDE＝vCt≥2米，可得vC≥4米/秒，故AB的长度l＝≥1.6米。
课件7张PPT。3.2 机械能(2)
