資源簡介

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11 探究機械能守恒
一、能量的相互轉化
1．各種形式的能量有：電能、熱能、化學能、生物能，機械能（包括動能和勢能）、光能、太陽能、水能、風能、原子核能、地熱能、潮汐能等。
2．能量的相互轉化實質上是能量的轉化和轉移過程，包括“消耗能量”、“利用能量”和“獲得能量”。能量的轉化普遍存在，如動能轉化為勢能，化學能轉化為電能，生物能轉化為勢能，電能轉化為光能和熱能等 。
3．能量：一個物體能夠做功，這個物體就具有能量，能量的單位是焦耳（J）。
4．能量的轉化和守恒定律
①地球上大部分物質的能量直接或間接來源于太陽能， 原子核能、地熱能、潮汐能等的最終來源不是太陽。
②能量守恒定律：能既不會消滅，也不會創生，它只會從一種形式轉化為另一種形式，或者從一個物體轉移到另一個物體上，在轉移和轉化過程中，能的總量保持不變， 這就是能量轉化和守恒定律。
5.能量轉移和轉化的方向性
①能量只能從高能量的物體傳向低能量的物體，而不能自發的逆向傳遞，這就是能量轉移和轉化的方向性；
②能量守恒定律告訴我們能量總量是不變的，但方向性告訴我們有些有用能量會越來越少的。根據能量守恒定律，永動機不能制造成功。
二、機械能
1．機械能：動能和勢能的總和，叫機械能。
2．動能：物體由于運動而具有的能。動能的大小與物體的質量和速度有關，物體質量越大．運動速度越快，其動能也就越大。
3．勢能可分為重力勢能和彈性勢能。
（1）重力勢能是指物體由于被舉高而具有的勢能．它與物體的質量和物體被舉高的高度
有關，質量越大．被舉得越高，勢發生形變能越大。
（2）彈性勢能：物體由于而具有的勢能，彈性形變越大，物體的勢能就越大。
重要提示：1）.一切運動的物體都具有動能。
2）.物體只要被舉高，就具有重力勢能；物體發生彈性形變，就具有彈性勢能。
4．機械能守恒定律：動能和重力勢能可以相互轉化，而且在轉化過程中，如果不受阻力。機械能的總量保持不變。
5．物體的動能和彈性勢能也可以相互轉化。
三、典型例題
【例1】自然界中存在著多種形式的能，下面對能的敘述中不正確的是（ ）
A. 貯存在食物中的能稱為化學能 B. 鉤碼被舉高后具有的能是動能
C. 聲能是一種聽得到的能量 D. 植物通過光合作用把光能轉化為化學能
【例2】為了研究擺錘的擺動，小樂用細繩把擺錘懸掛起來，將擺錘從A點靜止釋放，利用頻閃照相技術，拍攝擺錘在相同時間間隔的位置，如圖所示。若不計空氣阻力，下列說法正確的是（ ）
A. 從A到O的過程中，擺錘重力做功，所以機械能逐漸增大你
B. 從A到O的過程中，擺錘重力勢能減小，動能不變
C. 從O到B的過程中，擺錘克服重力做功，重力勢能增大
D. 擺錘在B位置時只受重力和拉力，并且是這一對平衡力
【例3】某運動員做蹦極運動，如圖甲所示，從高處0點開始下落，A點是彈性繩的自由長度，在B點運動員所受彈力恰好等于重力，C點是第一次下落到達的最低點。運動員所受彈性繩彈力F的大小隨時間t變化的情況如圖乙所示(蹦極過程視為在豎直方向的運動)下列判斷正確的是( )
A. 從0點到A點再到B點過程中運動員機械能守恒
B. 從A點到B點再到C點過程中彈性繩的彈性勢能先增大后減少
C. 從C點到B點再到A點過程中運動員動能先增大后減少，運動員所受重力小于F0
D. 從C點到B點再到A點過程中彈性繩的彈力一直減少，運動員所受重力大于F0
A組 基礎訓練
1、如圖是雨滴在空中下落過程中速度與時間的關系圖。雨滴在t1~t3三個時刻中具有的動能分別是E1、E2、E3，不考慮下落過程中雨滴的質量變化，則動能的大小關系是（ ）
A.E1E2>E3 C.E12、如圖，小球從左側的斜坡滾下，到達底端后又沿著右側斜坡向上滾到最高處， 則下列圖像能正確代表小球重力勢能與運動時間t之間對應關系的是（ ）
A. B. C.D.
3、隨著中國經濟的高速發展，高速鐵路出行成為了人們日常的最佳選擇。高速列車安全性好、速度快、能耗低，利用電力牽引，不消耗寶貴的石油等液體燃料。目前最快高鐵已達到605km/h，高鐵啟動時能量的轉化是 （ ）
A. 水能轉化成電能 B. 電能轉化為機械能
C. 電能轉化為核能 D. 電能轉化為內能
4、沖擊鉆是一種打孔的工具。工作時，鉆頭在電動機帶動下不斷地沖擊墻壁打出圓孔。沖擊鉆在工作的過程中（ ）
A. 只有電能和內能的轉化 B. 只有電能和機械能的轉化
C. 有電能、機械能和內能的轉化 D. 沒有機械能和內能的轉化
5、如圖所示，無人機在空中勻速上升時，不斷增加的能量是（ ）
動能 B. 動能、重力勢能 C. 重力勢能、機械能 D. 動能、重力勢能、機械能
6、我國火箭回收方式是：火箭消耗完燃料后將自動脫離飛船，借助降落傘落回地面，如圖所示，勻速下落過程中，關于火箭能量變化說法錯誤的是 ( )
A. 動能不變，機械能減小 B. 重力勢能減小，機械能減小
C. 重力勢能減小，轉化為動能 D. 機械能減小，轉化為熱能
7、如圖甲所示原長為l的橡皮筋一端固定在O點，另一端懸掛一個質量為m的小鋼球，將鋼球從O點釋放，鋼球運動到A點后開始向上返回，O、A兩點間距離為2l。鋼球從O點運動到A點的過程中，能表示其動能Ek隨運動距離s變化關系的圖像是圖乙中的（ ）
A. B. C. D.
8、物體的運動形式是多樣的，所以它們具有的能的形式也是多樣的。汽車聲具有________，家里的煤氣具有________ ，通過電燈的電具有________。給小燈泡供電的干電池具有________，空中飛行的鳥具有________。
9、下圖是同學們在科學課上利用易拉罐所做的幾個實驗。請分析回答：
（1）如圖甲是一個由易拉罐做的“魔罐”，如圖所示橡皮筋穿過罐身，外面連到吸管。旋轉吸管，將罐放在桌面上，它就會運動起來。這是因為罐中橡皮筋積蓄的________轉化為動能。
（2）如圖乙讓易拉罐從斜面上不同高度靜止滾下，碰到同一木塊上。此實驗的目的是研究動能的大小與________的關系。
B組 自主提高
1、一輛汽車從一斜坡頂端勻速行駛到底端，在這一過程中汽車的（ ）
A. 重力勢能減小，動能增大 B. 重力勢能減小，機械能減小
C. 動能不變，機械能不變 D. 重力勢能不變，機械能減小
2、跳遠運動的幾個階段如圖所示，則運動員（ ）
A. 在助跑階段，動能保持不變 B. 在起跳時，機械能最小
C. 在最高點時，動能最大 D. 從起跳到最高點的過程中，部分動能轉化為重力勢能
3、如圖表示一個人站在勻速上升的電梯上，下列分析正確的是（ ）
電梯上升過程中，人的動能轉化為重力勢能
B. 電梯上升過程中，人的機械能不斷增大
C. 電梯上升過程中，電梯對人的支持力大于人的重力
D. 人對電梯的壓力與電梯對人的支持力是一對平衡力
4、蹦極是深受歡迎的戶外運動，如圖所示，不考慮空氣阻力，關于蹦極者在下降過程中的能量分析，下列說法中正確的是________（可多選）

①彈性繩繃直前，重力勢能減小，動能變大 ②彈性繩繃直瞬間動能最大
③下降到最低點動能最小 ④下降到最低點彈性勢能最大
5、小蘇同學所在的興趣小組準備探究“彈簧彈性勢能的大小與什么因素有關”。他們猜想：彈簧彈性勢能可能與彈簧長度變化量、彈簧螺紋圈直徑、彈簧的材料等因素有關。他們的實驗裝置如圖所示，把彈簧放在水平面上，其左端固定在墻上，AO等于彈簧原長，水平面O點左側光滑，右側粗糙。將物體M從O點壓縮彈簧到P點，然后由靜止釋放，當物體M運動到O點與彈簧分開，最終運動到Q點靜止。
請補充完成他們的探究過程：
（1）彈簧彈性勢能的大小比較是通過________；
（2）探究彈簧彈性勢能與彈簧長度變化量的關系，應該選用________(選填“相同"或“不同”)彈簧進行實驗，并先后改變________之間的距離，測出OQ的距離，重復實驗，測量多組數據并記錄；
（3）小蘇的實驗小組經過多次實驗得出了結論。在上面的實驗中，他們運用到了________等兩種科學方法。
參考答案
三、典型例題
【例1】自然界中存在著多種形式的能，下面對能的敘述中不正確的是（ ）
A. 貯存在食物中的能稱為化學能 B. 鉤碼被舉高后具有的能是動能
C. 聲能是一種聽得到的能量 D. 植物通過光合作用把光能轉化為化學能
【答案】 B
【例2】為了研究擺錘的擺動，小樂用細繩把擺錘懸掛起來，將擺錘從A點靜止釋放，利用頻閃照相技術，拍攝擺錘在相同時間間隔的位置，如圖所示。若不計空氣阻力，下列說法正確的是（ ）
A. 從A到O的過程中，擺錘重力做功，所以機械能逐漸增大你
B. 從A到O的過程中，擺錘重力勢能減小，動能不變
C. 從O到B的過程中，擺錘克服重力做功，重力勢能增大
D. 擺錘在B位置時只受重力和拉力，并且是這一對平衡力
【答案】 C
【例3】某運動員做蹦極運動，如圖甲所示，從高處0點開始下落，A點是彈性繩的自由長度，在B點運動員所受彈力恰好等于重力，C點是第一次下落到達的最低點。運動員所受彈性繩彈力F的大小隨時間t變化的情況如圖乙所示(蹦極過程視為在豎直方向的運動)下列判斷正確的是( )
A. 從0點到A點再到B點過程中運動員機械能守恒
B. 從A點到B點再到C點過程中彈性繩的彈性勢能先增大后減少
C. 從C點到B點再到A點過程中運動員動能先增大后減少，運動員所受重力小于F0
D. 從C點到B點再到A點過程中彈性繩的彈力一直減少，運動員所受重力大于F0
【答案】 C
A組 基礎訓練
1、如圖是雨滴在空中下落過程中速度與時間的關系圖。雨滴在t1~t3三個時刻中具有的動能分別是E1、E2、E3，不考慮下落過程中雨滴的質量變化，則動能的大小關系是（ ）
A.E1E2>E3 C.E1【答案】C
2、如圖，小球從左側的斜坡滾下，到達底端后又沿著右側斜坡向上滾到最高處， 則下列圖像能正確代表小球重力勢能與運動時間t之間對應關系的是（ ）
A. B. C.D.
【答案】B
3、隨著中國經濟的高速發展，高速鐵路出行成為了人們日常的最佳選擇。高速列車安全性好、速度快、能耗低，利用電力牽引，不消耗寶貴的石油等液體燃料。目前最快高鐵已達到605km/h，高鐵啟動時能量的轉化是 （ ）
A. 水能轉化成電能 B. 電能轉化為機械能
C. 電能轉化為核能 D. 電能轉化為內能
【答案】 B
4、沖擊鉆是一種打孔的工具。工作時，鉆頭在電動機帶動下不斷地沖擊墻壁打出圓孔。沖擊鉆在工作的過程中（ ）
A. 只有電能和內能的轉化 B. 只有電能和機械能的轉化
C. 有電能、機械能和內能的轉化 D. 沒有機械能和內能的轉化
【答案】 C
5、如圖所示，無人機在空中勻速上升時，不斷增加的能量是（ ）
動能 B. 動能、重力勢能 C. 重力勢能、機械能 D. 動能、重力勢能、機械能
【答案】 C
6、我國火箭回收方式是：火箭消耗完燃料后將自動脫離飛船，借助降落傘落回地面，如圖所示，勻速下落過程中，關于火箭能量變化說法錯誤的是 ( )
A. 動能不變，機械能減小 B. 重力勢能減小，機械能減小
C. 重力勢能減小，轉化為動能 D. 機械能減小，轉化為熱能
【答案】 C
7、如圖甲所示原長為l的橡皮筋一端固定在O點，另一端懸掛一個質量為m的小鋼球，將鋼球從O點釋放，鋼球運動到A點后開始向上返回，O、A兩點間距離為2l。鋼球從O點運動到A點的過程中，能表示其動能Ek隨運動距離s變化關系的圖像是圖乙中的（ ）
B. C. D.
【答案】 D
8、物體的運動形式是多樣的，所以它們具有的能的形式也是多樣的。汽車聲具有________，家里的煤氣具有________ ，通過電燈的電具有________。給小燈泡供電的干電池具有________，空中飛行的鳥具有________。
【答案】 聲能 化學能 電能 化學能 機械能
9、下圖是同學們在科學課上利用易拉罐所做的幾個實驗。請分析回答：
（1）如圖甲是一個由易拉罐做的“魔罐”，如圖所示橡皮筋穿過罐身，外面連到吸管。旋轉吸管，將罐放在桌面上，它就會運動起來。這是因為罐中橡皮筋積蓄的________轉化為動能。
（2）如圖乙讓易拉罐從斜面上不同高度靜止滾下，碰到同一木塊上。此實驗的目的是研究動能的大小與________的關系。
【答案】 彈性勢能 速度
B組 自主提高
1、一輛汽車從一斜坡頂端勻速行駛到底端，在這一過程中汽車的（ ）
A. 重力勢能減小，動能增大 B. 重力勢能減小，機械能減小
C. 動能不變，機械能不變 D. 重力勢能不變，機械能減小
【答案】 B
2、跳遠運動的幾個階段如圖所示，則運動員（ ）
A. 在助跑階段，動能保持不變 B. 在起跳時，機械能最小
C. 在最高點時，動能最大 D. 從起跳到最高點的過程中，部分動能轉化為重力勢能
【答案】 D
3、如圖表示一個人站在勻速上升的電梯上，下列分析正確的是（ ）
電梯上升過程中，人的動能轉化為重力勢能
B. 電梯上升過程中，人的機械能不斷增大
C. 電梯上升過程中，電梯對人的支持力大于人的重力
D. 人對電梯的壓力與電梯對人的支持力是一對平衡力
【答案】 B
4、蹦極是深受歡迎的戶外運動，如圖所示，不考慮空氣阻力，關于蹦極者在下降過程中的能量分析，下列說法中正確的是________（可多選）

①彈性繩繃直前，重力勢能減小，動能變大 ②彈性繩繃直瞬間動能最大
③下降到最低點動能最小 ④下降到最低點彈性勢能最大
【答案】 ①③④
5、小蘇同學所在的興趣小組準備探究“彈簧彈性勢能的大小與什么因素有關”。他們猜想：彈簧彈性勢能可能與彈簧長度變化量、彈簧螺紋圈直徑、彈簧的材料等因素有關。他們的實驗裝置如圖所示，把彈簧放在水平面上，其左端固定在墻上，AO等于彈簧原長，水平面O點左側光滑，右側粗糙。將物體M從O點壓縮彈簧到P點，然后由靜止釋放，當物體M運動到O點與彈簧分開，最終運動到Q點靜止。
請補充完成他們的探究過程：
（1）彈簧彈性勢能的大小比較是通過________；
（2）探究彈簧彈性勢能與彈簧長度變化量的關系，應該選用________(選填“相同"或“不同”)彈簧進行實驗，并先后改變________之間的距離，測出OQ的距離，重復實驗，測量多組數據并記錄；
（3）小蘇的實驗小組經過多次實驗得出了結論。在上面的實驗中，他們運用到了________等兩種科學方法。
【答案】 M運動的距離OQ長度 相同 PO 控制變量法和轉換法
21世紀教育網 www.21cnjy.com 精品試卷·第 2 頁 （共 2 頁）
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