第25专项 能的多种形式和机械能

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第25专项 能的多种形式和机械能
点击重难点
一、能的各种形式
能有机械能、内能、电能、化学能等。
二、机械能
1机械能是动能和势能的统称。
2动能是物体由于运动而具有的能。动能的大小与物体的质量及物体的运动速度有关。质量相同的物体，运动的速度越太，它的动能越大；运动速度相同的物体，质量越大，它的动能也越大。
3势能：(1)物体由于被举高而具有的能叫做重力势能。其大小与物体的质量及物体所处的高度有关。质量相同的物体所处的高度越高，重力势能越大；所处高度相同的物体质量越大，重力势能也越大。(2)物体由于发生弹性形变而具有的能叫弹性势能。弹性势能的大小跟物体的材料以及弹性形变的大小有关。
4机械能守恒定律：物体具有的势能和动能是可以相互转化的。如果没有摩擦阻力，那么在势能和动能相互转化中，机械能的总量保持不变。
评析中考点
考点1 如图所示的链球、铅球、铁饼和标枪都是奥运会田径项目。当把这些物体斜向上抛出后，不计空气阻力，则这些物体从被抛出到落地的过程中( )
A物体的动能一定增大，重力势能一定减小
B物体的动能一直减小，重力势能一直增大
C物体的动能先减小后增大，重力势能先增大后减小
D物体的动能先增大后减小，重力势能先减小后增大
※思路点拨※
链球、铅球、铁饼和标枪等都是奥运会田径项目。当把这些物体斜向上抛出后，在不计空气阻力时，物体斜向上运动，速度先变慢后变快，物体的高度是先上升后下降，从而根据决定物体动能和势能大小的量进行解答。
※解答辨析※
当把这些物体斜向上抛出后，在不计空气阻力时，物体斜向上运动，速度先变慢后变快，物体的高度是先上升后下降，所以物体的动能先减小后增大，重力势能先增大后减小。正确答案为C。
※考点点评※
本题考查物体的动能和重力势能决定的因素。决定物体的动能的大小的因素是物体的质量和运动的速度，决定物体的重力势能的大小的因素是物体的质量和被举高的高度。本题同时考查对物体运动过程的分析。
考点2 在春节联欢晚会中，魔术师刘谦的精彩表演让人叫绝，使人们对魔术产生了浓厚的兴趣。《硬币穿越玻璃杯》的魔术是在不动大杯的情况下，让在桌面上的硬币进人到小杯中(如图甲)。图乙是对该魔术的一种破解过程，则有关破解过程的说法，不正确的是( )
A从A到B的过程中，硬币受到了重力、摩擦力、手对硬币的推力
B硬币从B到C的过程中，由弹簧的势能转化为硬币的机械能
C硬币离开B后，由于惯性一直运动到D
D硬币从D到E再到杯中，可以说明力能改变物体的运动状态
※思路点拨※
观察硬币运动的路线，从能量的角度和力的角度分析硬币能量的转化和受力情况以及运动情况的改变。
※解答辨析※
硬币从A到B的过程中，硬币受到了重力、摩擦力及支持力的作用，但不会受到手对硬币的推力。硬币从B到C的过程中，由弹簧的势能转化为硬币的机械能。硬币离开B后，由于惯性一直运动到D。硬币从D到E再到杯中，可以说明力能改变物体的运动状态。所以四种说法中，A是错误的。故答案为A。
※考点点评※
本题考查能的转化、受力的分析、力与运动的关系、惯性等考点。基础知识的理解、应用和对图示的观察、分析是解题的突破口。
聚焦失分点
易错 如图所示的是运动员在铅球比赛中的场景。铅球离
手后，在空中飞行的过程中动能Ek随时间E变化的曲线最接
近的是( )
※对症下药※
铅球离手后，在空中飞行的过程中，动能的变化情况绘制成动能随时间变化的曲线时，易错的是动能先减少后增大。但值得注意的是铅球到达最高点时速度不为零所以铅球的动能不可能减少到零，从而选择曲线。本题应选A。
※提分练习※
2010年1月l0日，在台金高速公路上发生一起两车相撞事故，其中一辆小车上一名未系安全带的乘客向前“飞”出，撞穿前挡风玻璃。汽车碰撞时，乘客由于具有 ，直接从座位上向前“飞”出。汽车行驶的速度越大，汽车具有的 能越大，危险性就增大，因此汽车行驶要限速。
探究与思考
探究 小红猜想动能的大小可能与物体的质量和运动速度有关，于是设计了如图甲、乙所示的实验，探究动能的大小与哪些因素有关。
(1)让质量相同的两个小球沿同一光滑斜面分别从A处和B处开始向下运动，然后与放在水平面上的纸盒相碰，纸盒在水平面上移动一段距离后静止，如图甲所示。
(2)让不同质量的两个小球沿同一光滑斜面分别从B处开始向下运动，然后与放在水平面上的纸盒相碰，纸盒在水平面上移动一段距离后静止，如图乙所示。
上述甲、乙两组实验中：
①乙图中让不同质量的两个小球从同一高度滚下的目的是使两球到达水平面时，具有相同的 。
②选用图甲探究的是动能与 的关系，理由是：两球 相等，得出的结论是 。
③选用图乙探究的是动能与 的关系，得出的结论是：
。
④物理的研究方法有许多，如等效替代法、类比法、对比法、控制变量法。本实验中运用了两种研究方法，一是 法；二是转换法。本题就是用纸盒移动的距离长短来表示小球动能的大小。
※解答辨析※
①让不同质量的两个小球从同一高度滚下的目的是使两球到达水平面时，具有相同的速度。
②选用图甲探究的是动能与运动速度的关系，理由是：两球质量相等。得出的结论是：物体质量一定时，运动速度越大，动能越大。
③选用图乙探究的是动能与质量的关系，得出的结论是：运动速度一定时，物体质量越大，动能越大。
④本实验中运用了两种研究方法，一是控制变量法；二是转换法。本题就是用纸盒移动的距离长短来表示小球动能的大小。
※考点点评※
本题通过观察图示所指的实验找出图中的不同点(即其中的变量)，利用科学探究的方法分析并得出结论。
※跟踪练习※
在某次探究活动中，小明对老师给出的“小球在光滑斜面上由静止释放时，所处高度越高，到达斜面底端的速度越大，而与小球的质量无关”这一结论产生了质疑。他猜想小球从同一光滑斜面上自由滚到底端时的速度大小的影响因素。
猜想一：可能与小球在光滑斜面E的高度有关；
猜想二：可能与小球的质量有关。
他选择了一些实验器材，进行了如下实验。图甲中A，B，C分别表示小钢球在第0.1 s末、第0.2s末、第0.3s末所处的位置，小钢球l，2，3的质量关系为m1 < m2 =m3 。
(1)实验一是为了验证猜想 (填“一”或“二”)，
通过该实验他得到的结论是：小球从同一光滑斜面上自
由滚到底端时的速度与小球的质量 (填“有关”或“
无关”)。
(2)实验二中，小球2和3在同一光滑斜面的不同高
度处同时由静止释放，到达底端时的速度分别为v2、v3
请判断v2 v2 (填“>”、“=”或“<”)。
(3)在完成了以上探究后，小明继续进行“探究动能的大小与速度的关系”的实验三。根据实验的结果，他得出了“速度越大，动能越大”的结论。你认为他的结论是否可靠 其原因是 。
专项集训
※能力提升※
1 “我国探月工程二期确定将实现软着陆，技术跨度大，为在撞月过程控制和轨道测定方面积累经验，少后续工程风险，决定在‘嫦娥一号’卫星寿命末期，控制卫星撞月。”这是中国探月工程总设计师吴伟仁说的一句话。我们知道，这种情况下，卫星肯定被撞得粉身碎骨。那么，请你设想一下，将来我国的载人探月飞船在月球进上行软着陆时，它的( )
A动能增加，重力势能增加，机械能增加
B动能减小，重力势能减小，机械能减小
C动能增加，重力势能减小，机械能不变
D动能增加，重力势能减小，机械能减小
2 2010年5月，全国蹦床锦标赛在温州举行。比赛中，当运动员从蹦床上起跳后，在空中上升的过程中( )
A动能变大，重力势能变小
B动能变小，重力势能变小
C动能变大，重力势能变大
D动能变小，重力势能变大
3 小玲同学把两个50克的钩码挂到弹簧秤的挂钩上(如
图甲)，图乙是弹簧秤的示数。下列有关说法错误的是
( )
A称量时弹簧秤中的弹簧在拉力的作用下发生了形变
B称量时钩码的重力势能减少，弹簧的弹性势能增加
C弹簧秤的示数为1牛
D钩码的质量与它受到的重力成正比
4 下列有关能量转化的叙述，不正确的是( )
A射箭是将势能转化成动能
B核电站发电是将核能转化成电能
C蓄电池充电是将化学能转化成电能
D钻木取火是将机械能转化成内能
5 如图是我市紧水滩水电站泄洪时的景象。有关此景
象的说法不正确的是( )
A看到的“水雾”是液态小水滴
B水在下落过程中，势能减小
C水从泄洪口冲出时，机械能很大
D泄洪口越高，水冲出越远
6 2008年5月12 13在四川省汶川县发生了里氏8.0
级特大地震。在众志成城、举国抗震救灾的日子里
，为了尽快让全国人民了解震中汶川及附近地区的
灾情，及时展开救援行动，在道路完全阻断、气候
恶劣且余震不断的情况下，国务院抗震救灾指挥部
果断组织了多次空降行动，其中15名空降兵将生死置之度外，乘坐大型军用运输机在茂县上空5000m处实施了空降，创造了世界空降史上“生死一跳”的奇迹(如图)。关于此次空降，下列说法正确的是( )
A空降兵的着陆点定在他跳离机舱时的位置的正下方
B空降兵着陆时的动能一定小于他跳离机舱时的重力势能
C空降兵着陆时的动能一定等于他跳离机舱时的重力势能
D空降兵着陆时的动能一定大于他跳离机舱时的重力势能
7 如图所示是一种在阳光下能不断摇摆的塑料小花。花盆
表面的太阳能电板在光照下，产生电流，驱动电动机，
使小花左右摆动。下列有关该小花摆动过程中能量转化
的描述，正确的是( )
A叶片将光能转化为化学能
B电动机将机械能转化为电能
C太阳能电板将太阳能转化为电能
D小花将动能转化为化学能
8 第十一届全国运动会2009年10月28日在山东济南隆重谢幕。10月16日至28日，l2天的时间，充满着喜悦、遗憾、欢笑、泪水……全运会给大家留下了许多难忘的瞬间。
(1)李延熙在男子三级跳远比赛中以17.59米的成绩打破了尘封28年的全国纪录。三级跳远要助跑是为了增大 (填“动能”或“惯性”)。
(2)刘子歌以2分01.81秒的200米蝶泳成绩创造了新的世界纪录。蝶泳时双手同时向后划水，人却向前运动，其中的科学知识是： 。
9 2007年12月4日，跳伞爱好者彭刚纳尔从亚洲第一高楼——
“台北101大楼”楼顶跳下，从A处到B处的过程中下落速度越
来越快，从B处到C处由于打开降落伞而匀速下降，则( )
A AB过程动能变小，BC过程动能不变
B AB过程动能变小，BC过程动能变小
C AB过程动能变大，BC过程动能变小
D AB过程动能变大，BC过程动能不变
10 现在的南极大陆常年冰天雪地，寸草不生。南极有丰富的淡水资源，主要的存在形式是
。科学家在南极科考中发现，南极大陆的地下埋藏着丰富的煤炭。我
们知道煤炭是由古代的植物埋藏在地下，在千百万年的时间里经过复杂的变化生成的。
对南极大陆地下煤炭的来源，你认为最合理的解释是 (填序号)。
①南极大陆在千百万年前有耐寒植物生长
②千百万年前的南极大陆的温度适合植物生长
③南极大陆在数亿年前在中低纬度地区，有茂盛的植物生长，后漂移到现在的位置
11 由世界自然基金会发起的“地球一小时”活动，旨在节约能源，抵御全球变暖。今年的3月28日晚8：30～9：30，有包括中国在内的88个国家参加这一活动。我市某县的初三同学小红的一家人，也在这天参加了这项活动，当天晚上8：30～9：30，关掉了家里常亮的灯(学习用的一盏台灯，功率为40W，客厅的两盏灯，功率共为80W)。在这次活动中，小红一家节约的电能是 kW·h。我市在校的初三学生数约为25000人，如果每个同学的家庭(平均每户常亮的灯的总功率为l20W)都来参加这次活动，能节约的煤是 kg(1 kg煤能发3kW·h的电)。
※冲击高分※
1 如图所示为运动员投掷铅球的过程示意图。下列有关说法中错误的是( )
A在a到b的过程中，运动员对铅球没有做功
B在a到b的过程中，运动员对铅球做了功
C在c到d的过程中，铅球重力对铅球做了功
D在c到d的过程中，运动员对铅球没有做功
2 风能是我国未来开发、利用的重要能源之一。
(1)我省规模最大的衢山岛风力发电场，年平均发电
量可达9×107 kW·h，相当于完全燃烧 kg的
标准煤所释放的能量(标准煤的热值为3.0 x107 J／kg，1kW·h=3.6×106J)。
(2)在建造过程中，吊车要将一台3.0×104 kg的风机吊上塔筒，如图所示。若不计摩擦和动滑轮重，钢绳受到的拉力为 N(g取10N／kg)。
3 开发利用核能是解决能源危机的方法之一，如核裂变已应用于核电站发电。核能产生的另一条途径是：在超高温下，使质量较小的原子核结合成质量较大的新核，同时释放出巨大的能量，这一过程称为 。该途径产生的核能是否可以用来发电，还处于实验阶段，其中的一种实验需要强大的磁场，而天然磁体无法满足实验要求，科学家尝试利用 周围存在的磁场来达到目的。
4 太阳能路灯的灯杆顶端是太阳能电池板，它能将太阳能转化为电能，并向灯杆下方的蓄电池充电，将电能转化为 能储存起来，供夜晚路灯照明。若在一定时问内，太阳光辐射到该太阳能电池板的能量为2.7×107J，这与完全燃烧 kg的煤放出的热量相当；这些能量经转化后，可供功率为35W的路灯工作60h，那么该太阳能路灯的能量转化效率是 ％(煤的热值为3.0×107 J／kg)。
5 阅读短文，回答问题：
当你在游乐场乘过山车奔驰之际，你是否会
想到：过山车为什么不需要引擎来推动就能“翻山
越岭”呢
过山车在开始旅行时是靠一个机械装置推上最高点的，但在第一次下行后，就再没有任何装置为它提供动力了，从这时起带动它沿轨道行驶的唯一“发动机”就是重力势能。过山车的重力势能在处于最高点时达到最大值，当它开始下行时，它的势能不断减小，动能不断增大。由于摩擦，损耗了少量的机械能，所以随后的“小山丘”设计得比开始时的“小山丘”低(如图所示)。像所有列车一样，过山车也安装了机械制动装置，使它在结束行程或在紧急情况下能够准确地停下来。
(1)过山车通过A点向上运动的过程中，动能 (填“变大”、“变小”或“不变”)。
(2)后面的“小山丘”设计得比开始时的“小山丘”低，是由于过山车在运动过程中，将部分机械能转化成了 。
(3)过山车旅行过程中，遇到紧急情况能够准确停下来，是由于 。
(4)过山车第一次下行后，是利用 作为“发动机”的；在生产与生活中，与过山车利用了相同“发动机”的有 (举一例即可)。
6 如图所示，一根不可伸长的细绳一端固定在O点，另
一端系一小球，O点的正下方固定有一枚钉子P。位
置1在O点的正下方，位置3与A点等高，位置5
是A点与1之间的某点，位置2是l与3之间的某点
，位置4是高于3的某点。不考虑空气阻力，小球从
A点静止释放( )
A第一次过位置1后最高能到达位置2
B第一次过位置1后最高能到达位置4
C第二次过位置l后最高能到达位置5
D第二次过位置1后最高能到达位置A
7 小敏、小颖和小青在玩荡秋千时，感到秋千往返摆动的时间有规律。于是对“哪些因素决定秋千往返摆动的时间”提出了下列猜想：小敏猜想：可能由秋千的绳长决定；小颖猜想：可能由人与秋千坐垫的总质量决定；小青猜想：可能由秋千摆动幅度(摆动中人离开中心的最大距离)决定。于是进行了如图实验，一细绳的一端拴一小球，一端固定，让小球自由往返摆动，并记录数据如表。
实验序号 小球到固定点距离l(摆长)／米 小球质量／克 摆动幅度／米 小球往返摆动20次的时间／秒 小球往返摆动一次的时间／秒
1 0.7 20 0.05 33.2 1.7
2 1.0 20 0.08 39.7 2.0
3 1.0 30 0.05 39.7 2.0
4 1.0 30 0.08 39.7 2.0
5 1.3 20 0.05 45.3 2.3
请回答下列问题：
(1)要完成上述实验，除如图所示的器材外。还必
须的实验器材是：
。
(2)从本次实验可以得到的结论是：小球往返摆动
一次的时间由 决定。
(3)实验发现，小球只能摆动一段时间。你认为造
成小球停下来的原因可能是 。
(4)摆钟是利用本实验的原理制成的。某一摆钟变慢了，要调准它，应将摆钟的摆长调
(填“长”或“短”)。
答案
提分练习
惯性 动(机械)
跟踪练习
(1)二 无关 (2)< (3)不可靠，实验时未控制两个小球的质量相同
专项集训
能力提升
1 B 2 D 3 D 4 C 5 D 6 B 7 C
8 (1)动能 (2)力的作用是相互的
9 D 10冰川 ③
11 0.12 1 000
冲击高分
1 A 2(1)1.08 ×107 (2)1.5 ×105 3核聚变 地球 4化学 0.9 28
5 (1)变小 (2)内能 (3)安装了机械制动装置 (4)重力势能 略
6 D 7(1)天平、刻度尺、秒表 (2)小球到固定点的距离 (3)受到空气阻力(不唯一) (4)短
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