10.1 机械能(要点讲解+当堂检测+答案)

北师大版物理九年级上册同步学案
第十章　机械能、内能及其转化
第一节　机械能
要 点 讲 解
要点一　能、动能和势能
1. 能
(1)概念：物体能对外做功，我们就说物体具有能量。
(2)内涵：功是能转化的量度，功越多，能量越大；能反映做功本领，能越大，做功本领越大。
(3)单位：焦耳(简称：焦)，符号：J。
(4)举例：运动的汽车具有动能；被举高的石块具有势能。
(5)强调：功与能本质不同，二者既有联系又有区别。
2. 动能
(1)定义：物体由于运动具有的能。
(2)判断：关键是看物体是否运动。例如：流动的水、飞行的子弹、跑动的猎豹。
(3)影响因素：质量、速度。
3. 势能
(1)重力势能：
①定义：受到重力的物体被举高后具有的能。
②判断：看物体是否被“举”高。
③决定因素：质量、高度。
(2)弹性势能：
①定义：具有弹性的物体发生弹性形变后具有的能。
②判断：是否发生弹性形变。
③决定因素：弹性形变越大，弹性势能越大。
经典例题1　在伽利略的理想实验中，不计斜面的摩擦和空气阻力，在小球从开始滚下到对面最高点的过程中(　　　)
A. 小球的动能先减小后增加 B. 小球的重力势能先增加后减小
C. 小球的动能先增加后减小 D. 小球的重力势能一直在减小
解析：理想实验中，不计斜面的摩擦和空气阻力，也就是机械能没有消耗，故在小球滚下时，小球的重力势能转化为动能，在升高时，动能又转化为重力势能。故只有选项C符合题意。
答案：C
点拨：影响运动物体动能大小的因素有质量和速度，重力势能大小决定于质量和高度。解答本题的关键是明确影响动能和重力势能的因素，并对小球的降低和升高状态作出判断。
要点二　机械能及其转化
1. 机械能：动能和势能(包括：重力势能、弹性势能)统称机械能。
2. 动能和势能之间可以相互转化。
3. 机械能守恒定律
(1)内容：在只有动能和势能相互转化的过程中，机械能的总量保持不变。
(2)强调：机械能守恒定律成立的前提是“能量只在动能与势能之间相互转化”。
(3)推断：在物体的机械能守恒时，动能增加(减少)多少，则势能就必定减少(增加)多少。
经典例题2　有一种运动叫蹦极，如图所示是蹦极运动的简化示意图，弹性绳一端固定在O点，另一端系住运动员，运动员从O点自由下落，A点处弹性绳自然伸直。B点是运动员受到的重力与弹性绳对运动员拉力相等的点，C点是蹦极运动员到达的最低点，运动员从O点到C点的运动过程中忽略空气阻力，则(　　　)
A. 从O点至C点运动员速度一直减小
B. 从O点至A点运动员机械能不守恒，从A点至C点机械能守恒
C. 从O点至A点过程中运动员速度增大，从A点至C点过程中运动员速度减小
D. 从O点至B点过程中运动员速度增大，从B点至C点过程中运动员速度减小
解析：根据题意可知，(1)第一阶段，从O点到A点的过程中，运动员只受重力，因此在下降过程中速度越来越大，动能逐渐增大、重力势能逐渐减小，重力势能全部转化为动能；(2)从A点到B点的过程中，竖直向下的重力大于弹性绳对运动员竖直向上的拉力，合力方向与速度方向相同，因此速度越来越大，所以动能继续增大，重力势能继续减小，同时弹性势能逐渐增大，重力势能转化为动能和弹性势能；(3)第三阶段，从B点到C点的过程中，弹性绳对运动员拉力大于重力，合力方向与速度方向相反，运动员的速度开始减小，到达C点时，速度为零；在此过程中重力势能和动能都转化为弹性势能。由于不计空气阻力，因此整个过程机械能守恒。
答案：D
点拨：解决本题的关键是对运动过程进行全面详细的分析，明确受力情况，从而进一步判断动能、势能的转化情况。
易错易混警示　易忽略机械能守恒的条件
只有动能和势能相互转化时，即只有重力或弹力做功(或克服重力和弹力做功)，机械能的总量保持不变，机械能守恒；当有重力或弹力以外的其他力对物体做功(或克服重力或弹力以外的其他力做功)时，机械能不守恒。如果物体克服摩擦力做功，物体的机械能将减小。如果物体受到动力的作用，物体的机械能可能增大。如一辆汽车在匀速上坡的过程中，动能不变，重力势能增大，机械能增大。
经典例题3　如图所示，一个小孩从公园中的滑梯上加速滑下，对于其机械能的变化情况，下列说法正确的是(　　　)
A. 重力势能减小，动能不变，机械能减小
B. 重力势能减小，动能增大，机械能减小
C. 重力势能减小，动能增大，机械能增大
D. 重力势能减小，动能增大，机械能不变
解析：小孩在从滑梯上滑下的过程中，高度减小，重力势能减小；速度增大，动能增大。克服摩擦力做功，使一部分机械能转化为其他形式的能，机械能减小了，所以，机械能不再守恒。故B正确。
答案：B
当 堂 检 测
1. 下列物体具有动能的是(　　)
A. 滚动的足球 B. 山上的石头
C. 树上的小鸟 D. 楼上听课的同学
2. 炎热的夏天，一辆洒水车在平直的公路上匀速洒水降温，它的动能(　　)
A. 不变 B. 变小 C. 变大 D. 无法确定
3. 不计空气阻力，竖直上抛的石子在上升过程中(　　)
A. 动能逐渐增加 B. 重力势能逐渐增加
C. 动能保持不变 D. 机械能逐渐增加
4. 骑自行车下坡时，人不蹬车，车速也会加快，这是因为(　　)
A. 人与车的动能保持不变 B. 人与车的重力势能不断增大
C. 人与车的机械能不断增大 D. 人与车的重力势能转化为动能
5. 用电梯往高处搬运货箱，当货箱随着电梯一同匀速上升时，货箱的(　　)
A. 动能变小，重力势能变小 B. 动能变小，重力势能变大
C. 动能不变，重力热能变小 D. 动能不变，重力热能变大
6. 现如今城区的高层建筑越来越多，但高空抛物却存在巨大的安全隐患，因为高处的物体具有较大的(　　)
A. 弹性势能 B. 重力势能 C. 体积 D. 阻力
7. “黄河之水天上来，奔流到海不复还。”说明它蕴藏着大量的 能，其中奔流说明它有 能。
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 个力的作用，球的机械能 (选填“增大”“减小”或“不变”)，在最高点时，球的动能 (选填“大于”或“等于”)零。
当堂检测参考答案
1. A 2. B 3. B 4. D 5. D 6. B