資源簡介

/ 讓教學更有效 精品試卷 | 化學
3.2機械能
科學觀念:了解機械能的概念;知道動能的概念及影響因素;知道勢能的概念及影響因素。了解動能和勢能的轉化;了解機械能守恒的概念和條件。
科學思維:通過對實驗現象的觀察和分析,培養觀察、分析、歸納、概括等能力;能利用動能、勢能的初步知識理解、分析簡單的實際問題。通過對實驗現象的觀察和分析,培養觀察、分析、歸納、概括等能力能利用動能、勢能的初步知識理解、分析簡單的實際問題。
探究實踐:能設計簡單的實驗方案探究動能、重力勢能的大小各與什么因素有關，通過設計實驗并進行實驗，培養實驗設計能力和動手操作能力。能設計簡單的實驗方案探究動能、重力勢能的大小各與什么因素有關;通過設計實驗并進行實驗，培養實驗設計能力和動手操作能力。
態度責任:樹立科學的探究品質和創新精神，有將知識應用于生活的意識:通過基本的科學探究過程，形成尊重事實、探索真理的科學態度。
1、物體由于運動而具有的能量叫做動能。飛翔的小鳥、行走的人、行駛的汽車、擲出的鉛球等物體，都具有動能。
2、質量相同的物體，運動的速度越大，它的動能越大。運動速度相同的物體，質量越大，它的動能也越大。
3、物體由于被舉高而具有的能量叫做重力勢能 。
4、大量事實表明，物體的質量越大，被舉得越高，具有的重力勢能就越大。
5、物體由于發生彈性勢能而具有的能量叫做彈性勢能。彈性勢能的大小跟物體形變的大小有關，物體的彈性形變越大，彈性勢能就越大。
6、物體的動能和重力勢能可以相互轉化，物體的動能和彈性勢能也可以相互轉化。
7、單擺實驗：
將擺錘拉到某一高度后放手，在擺錘擺動過程中，討論擺錘具有的能及其轉化，
（1）當擺錘由向下擺動的過程中，重力勢能減小，速度增大，擺錘的動能 增大。
（2）當擺錘擺過中點向上擺動的過程中，重力勢能增大，速度減小，擺錘的動能減小。
8、滾擺實驗：
（1）滾擺在最高點靜止，它具有重力勢能。
（2）擺輪上升過程中，重力勢能變大, 動能變小。 擺輪下降過程中，重力勢能變小, 動能變大。
9、動能和勢能之和稱為機械能。
10、大量事實表明，動能和勢能可以相互轉化。如果只有動能和勢能的相互轉化，機械能的總量就保持不變，或者說，機械能守恒。
任務一：探究動能。
【活動】1．如圖3-11所示，放在斜面上某一高度處的小鋼球A滾下時，撞擊水平面上的木塊 B，并將木塊B推出一段距離。木塊B被推出的距離越遠，說明小鋼球A的動能越大。
2．讓同一個小鋼球從斜面上不同的高度處分別由靜止開始沿斜面滾下，比較木塊被小鋼球推出的距離大小。
3．讓不同質量的小鋼球從斜面上相同的高度處分別由靜止開始沿斜面滾下，比較木塊被小鋼球推出的距離大小。
【答案】
步驟 圖示 操作與現象 分析
（1） 讓同一鋼球分別從同一斜面上不同高度處由靜止滾下，從較高處滾下時,鋼球把木塊推得更遠 物體質量相同時,速度大的動能大,速度小的動能小
（2） 讓質量不同的鋼球從同一斜面的同一高度處由靜止滾下,質量大的鋼球把木塊推得更遠 物體速度相同時,質量大的動能大，質量小的動能小
2、【思考與討論】（1）圖 3-12 中的汽車和摩托車，哪一個動能大？
（2）在同一條高速公路上，為什么對小型客車、大型客車的限制速度是不同的？
【答案】1.汽車與摩托車的運動速度相同,汽車質量大于摩托車質量,因此汽車的動能大于摩托車的動能。2.運動速度相同的汽車，汽車的質量越大，動能也越大。汽車的動能越大，在短時間內越不容易剎車停下，所以大型客車的限制速度比小型客車更小
任務二：探究勢能
【活動】1．在一個鋁盤中放入約 2 厘米厚的細沙。
2．取體積相同而質量不同的金屬小球。
3．將一根米尺豎直立在細沙上，把金屬小球拿到某一高度自由釋放，如圖 3-13 所示 ,記錄這一高度。
4．把金屬小球從沙中拿出，觀察被金屬小球所撞出的沙坑深度和大小，并將結果記錄下來。
5．抹平盤中的沙，從不同的高度自由釋放同一個金屬小球，觀察被金屬小球所撞出的沙坑深度和大小，并將結果記錄下來。
6．抹平盤中的沙，從相同的高度自由釋放不同質量的金屬小球，觀察被金屬小球所撞出的沙坑深度和大小，并將結果記錄下來。
7．比較觀察結果，被金屬小球所撞出的沙坑深度和大小跟金屬小球的質量和下落的高度有什么關系？
【答案】探究影響重力勢能大小的因表格如下：
實驗裝置
實驗原理 金屬小球的重力勢能用被金屬小球所撞出的沙坑的深度和大小來表示,撞出的沙坑越深越大,表明金屬小球的重力勢能越大
實驗過程 a.探究重力勢能與高度的關系:從不同高度自由釋放同一金屬小球,觀察并記錄金屬小球所撞出沙坑的深度和大小;b.探究重力勢能與質量的關系:從同一高度自由釋放質量不同的金屬小球,觀察并記錄金屬小球所撞出沙坑的深度和大小
實驗現象 a.同一個金屬小球,下落高度越高,金屬小球所撞出的沙坑越深越大;b.下落相同的高度,質量越大的金屬小球撞出的沙坑越深越大
分析現象得出結論 a.在質量相同時,物體被舉得越高,它具有的重力勢能越大:b.物體被舉高的高度相同,物體的質量越大,它具有的重力勢能就越大
任務三：探究動能和勢能的轉化
【活動】1．如圖 3-16 所示，用細繩把擺錘懸掛起來，將擺錘拉到某一高度后釋放。在擺錘向下擺動的過程中，重力勢能如何變化？動能如何變化？在擺錘擺過中點向上擺動的過程中，重力勢能如何變化？動能如何變化？
【答案】擺錘的擺動:如圖所示,在擺錘向下擺動的過程中,高度越來越低,速度越來越大,重力勢能減小,動能增大,重力勢能轉化為動能;在擺錘擺過中點向上擺動的過程中,高度越來越高,速度越來越小,重力勢能增大,動能減小,動能轉化為重力勢能。
2.如 圖 3-17 所 示，把一個滾擺懸掛起來。用手捻動滾擺，使懸線纏在軸上，將滾擺升高到最高點，然后放手。在滾擺下降的過程中，重力勢能如何變化？動能如何變化？當滾擺上升的過程中，重力勢能如何變化？動能如何變化？
【答案】滾擺的運動:如圖所示,在滾擺下降的過程中高度越來越低,速度越來越大,重力勢能減小，動能增大,重力勢能轉化為動能;在滾擺上升的過程中,高度越來越高,速度越來越小,重力勢能增大,動能減小,動能轉化為重力勢能。
3． 如 圖 3-18 所 示，把金屬小球放在 A 處，然后讓它沿軌道滾下，觀察小球的滾動過程。小球在A、B、C、D 各點具有什么形式的能量？小球在滾動過程中能量如何轉化？
【答案】光滑軌道上從高處滾下的小球:如圖所示,小球在A點運動速度是零,不具有動能，只具有重力勢能;B點是最低點，只具有動能;C、D兩點既有動能又有重力勢能。小球在滾動過程中,從A點到B點,重力勢能轉化為動能;從B點到C點,動能轉化為重力勢能;從C點到B點,重力勢能轉化為動能;從B點到D點,動能轉化為重力勢能。
2、【思考與討論】在上述活動中，擺錘和滾擺每次上升的高度都在減小，最后會停在最低點。那么，機械能為什么會減少呢？
【答案】擺錘和滾擺在上升和下降時克服摩擦及空氣阻力都要消耗機械能。實際減少的機械能轉化為其他形式的能量，此時機械能不守恒。
3、【思考與討論】如圖 3-21 為人造衛星沿橢圓軌道繞地球運動的示意圖。衛星離地球中心最近的點叫做近地點，離地球中心最遠的點叫做遠地點。衛星在近地點的速度較大，在遠地點的速度較小，那么，衛星從近地點運動到遠地點的過程中，它的動能和勢能如何變化？
【答案】人造衛星繞地球運行時，機械能守恒。衛星從近地點向遠地點運動時，高度增加，勢能增大，速度越來越小，動能減小，衛星的動能轉化為勢能。反之，衛星從遠地點向近地點運動時，勢能轉化為動能。在近地點動能最大，勢能最小，在遠地點動能最小,勢能最大。
總結本節的概念，梳理概念之間的聯系，畫出思維導圖。
1、如圖所示小球在光滑軌道上的a點靜止自由釋放，在運動過程中始終沒有離開軌道，關于小球的運動過程的描述，以下說法正確的是（　　）
A．小球不能到達f點 B．小球越過c點時的速度為零
C．小球運動過程中動能不斷增大 D．小球還能回到a點
【答案】D
【解答】A.af等高，機械能守恒，所以 小球能到達f點，A錯誤；B. C點高度小于a，小球越過c點時的速度為大于零，B錯誤；C. 小球運動過程中只有高度不斷下降才能動能不斷增大，C錯誤；D.機械能守恒，小球運動到f速度變為零，然后還能回到a點，D正確；故答案為：D。
2、為了研究動能的大小與哪些因素有關，教材中設計了“小鋼球撞木塊”的實驗(如圖所示)，讓靜止的小鋼球從斜面滾下，觀察木塊被推動的距離。關于該實驗的說法中，不正確的是（　　）
A．該實驗的設計思路是采用轉換法，用木塊移動的距離來表示動能的大小
B．該實驗研究的基本方法是控制變量法，如分別控制小球滾下的高度、小球的質量等
C．在實驗器材選擇時，可以不考慮斜面的光滑程度、被撞木塊的質量和軟硬等因素
D．實驗過程中，讓同一小球從不同高度滾下，目的是為了讓小球獲得不同的運動速度
【答案】C
【解答】A.該實驗的設計思路是采用轉換法，用木塊移動的距離來表示動能的大小，故A正確不合題意；B.該實驗研究的基本方法是控制變量法，如分別控制小球滾下的高度、小球的質量等，故B正確不合題意；C.在實驗器材選擇時，斜面的光滑程度、被撞木塊的質量和軟硬等因素，都會影響木塊在水平面上運動距離的遠近，從而影響動能大小的判斷，故C錯誤符合題意；D.實驗過程中，讓同一小球從不同高度滾下，目的是為了讓小球獲得不同的運動速度，故D正確不合題意。故選C。
3、最新刑法修正案生效，“高空拋物”正式人刑。高空拋物存在巨大的安全隱患，因為高處的物體具有較大的（　　）
A．重力 B．動能 C．重力勢能 D．彈性勢能
【答案】C
【解答】物體由于被舉高具有的能量叫重力勢能，且高度越大，重力勢能越大，故C正確，而A、B、D錯誤。故選C。
4、把金屬小球放在O處，靜止滾下，然后讓它沿軌道滾下先后通過軌道上b、c，再通過b，最終恰好落在d處停下如圖。觀察小球滾動的全過程，下列圖像中有關能量隨小球位置變化的大致趨勢正確的是（　　）
A． B． C． D．
【答案】D
【解答】重力勢能大小與重力大小和相對于地面高度有關，當其下滑時，重力勢能先變小再變大，再變小后再變大，由于最后高于小于原高度，故重力勢能比原高度要小，且不為零，故AB錯誤；
小球的動能與質量和速度大小有關，故其動能先增大再減小，再增大（c-b此時動能小于第一次經過時的動能），最后上升到最高處減小為零，故D正確。
故答案為：D
5、人拉弓射箭時，下列說法中正確的是（　　）
A．放在張緊了的弓上的箭，具有彈性勢能
B．弓被拉得越彎，人的彈性勢能越大
C．弓被拉得越彎，弓的彈性勢能越大
D．弓的彈性勢能還和它的質量有關
【答案】C
【解答】A、張緊了的弓具有彈性勢能，箭沒有彈性勢能；故A錯誤；B、弓被拉得越彎，弓的彈性勢能越大，而人沒有彈性勢能；故B錯誤；C、彈性勢能跟彈性形變的程度有關，弓拉得越彎，弓的彈性勢能越大，故C正確；D、彈性勢能的大小與物體所發生的彈性形變的程度有關，弓的彈性勢能和它的質量無關，故D錯誤．故選C．
6、如圖，彈簧下端懸掛一個實心小球，用手托住小球，小球靜止在A點，此時彈簧處于自然長度。釋放小球，小球向下運動到最低點B（不超過彈簧彈性限度），小球從A點運動到B點的過程中，下列說法正確的是（　　）
A．小球的重力勢能一直在減少，動能一直在增加 B．小球減少的重力勢能全部轉化為動能
C．彈簧的彈性勢能不斷增大 D．小球運動到B點時，重力勢能最小，動能最大
【答案】C
【解析】（1）動能大小的影響因素：質量、速度。質量越大，速度越大，動能越大。（2）重力勢能大小的影響因素：質量、被舉得高度。質量越大，高度越高，重力勢能越大。（3）彈性勢能大小的影響因素：發生彈性形變的大小，發生彈性形變的難易程度。彈性形變越大，發生彈性形變越難，彈性勢能越大。
【解答】A、小球在下落過程中，重力不變，彈力不斷增大，當重力和彈力的合力向下時，小球加速向下運動，當重力和彈力的合力向上時，小球減速向下運動，所以小球速度先增大后減小，小球質量不變，所以小球動能先增大后減小；小球的高度不斷降低，所以小球的重力勢能不斷減小，故A錯誤。B、小球下落過程中，當重力和彈力的合力向下時，小球加速向下運動，彈簧不斷增長，小球的重力勢能轉化為小球的動能和彈簧的彈性勢能；當重力和彈力的合力向上時，小球的速度不斷減小，彈簧不斷增長，小球的重力勢能和動能轉化為彈簧的彈性勢能，故B錯誤。C、小球下落時，彈簧不斷增長，彈簧的彈性勢能不斷增加，故C正確。D、小球運動到B點時，小球的高度最小，速度最小，小球的質量不變，所以小球的重力勢能和動能都最小，故D錯誤。故答案為：C。
7、毛澤東的《沁園春·雪》氣勢磅礴，其中有這樣一句：“一代天驕，成吉思汗，只識彎弓射大雕。”從能量轉化的角度來看，彎弓射箭的過程是（　　）。
A．動能轉化為重力勢能 B．彈性勢能轉化為動能
C．重力勢能轉化為動能 D．動能轉化為彈性勢能
【答案】B
【解析】【分析】根據能量轉化的知識分析判斷。
【解答】根據題意可知，彎弓射箭的過程中，弓發生形變具有彈性勢能，當箭飛出時具有動能，則彈性勢能轉化為動能，故B正確，而A、C、D錯誤。
故選B。
8、籃球運球投籃溫州體育中考的項目之一。小科在操場上將一籃球拋出，籃球被拋出后的運動軌跡如圖所示，a、c兩點處于同一高度。則下列判斷中正確的是 (　　)
A．籃球由a到b時，動能逐漸增大 B．籃球在b 點時的機械能最大
C．籃球在a、c兩點時動能相等 D．籃球由c到d時，機械能一直減小
【答案】D
【解析】A.動能與質量和速度大小有關；BD.注意機械能和內能的轉化；C.首先比較a、c兩點的機械能大小，再比較兩點時重力勢能減小，最后比較二者動能大小。
【解答】 A.籃球由a到b時，其質量不變，速度減小，則動能逐漸減小，故A錯誤；B.由圖可知，籃球彈起的高度逐漸減小，這說明籃球在空中運動時受到了空氣阻力，與地面碰撞時受到摩擦力，使得一部分機械能損失了，所以，籃球在a點（出手時的位置）的機械能最大，故B錯誤；C.籃球在a、c兩點時，高度相同，重力勢能相同；由于運動過程中存在機械能損失，所以，籃球在a處的機械能大于在c處的機械能，則籃球在a處的動能大于在c處的動能，故C錯誤；D.籃球在c到d的過程中，會克服空氣阻力做功，機械能減小，故D正確。
9、俄羅斯車里雅賓斯克州發生天體墜落事件，墜落的隕石與大氣劇烈摩擦發出耀眼的白光，如圖所示。若下落過程中不考慮隕石的質量變化，則隕石在空中加速降落時（　　）
A．重力勢能不斷減少，動能不斷增加，機械能不變
B．重力勢能不斷增加，動能不斷減小，機械能不變
C．重力勢能不斷增加，動能不斷增加，機械能增加
D．重力勢能不斷減小，動能不斷增加，機械能減小
【答案】D
【解答】 隕石在空中加速降落時，不考慮隕石的質量變化，速度增大，所以動能增加；高度減小，則重力勢能減少。由于隕石要克服摩擦做功，將機械能轉化為內能，所以機械能減少。故選D。
10、如圖為雜技演員演出的過程示意圖。男演員從甲處用力向上起跳，落下后踩在蹺蹺板的a端，能把站在b端的女演員彈上乙處。由于存在空氣阻力，故（　　）。
A．男演員的質量必須大于女演員的質量
B．甲處男演員的勢能一定要大于乙處女演員的勢能
C．男演員離開跳臺時的機械能一定大于乙處女演員的勢能
D．女演員彈起時的動能與她站在乙處時的機械能相等
【答案】C
【解答】由于存在阻力，因此運動員克服阻力做功，將機械能轉化為內能，因此運動過程中機械能不斷減小，所以男演員離開跳臺時的機械能一定大于乙處女演員的勢能，故C正確；男演員向上跳起時，同時具有動能和重力勢能；女演員到達乙處靜止不動，只具有重力勢能，所以男演員的質量不一定大于女演員質量。如果男演員自由下落時，男演員的質量一定大于女演員質量，故A錯誤；男演員向上跳起，可能同時具有動能和重力勢能，則男演員的重力勢能不一定大于女演員的重力勢能，故B錯誤；女演員彈起時動能轉化為重力勢能，由于存在阻力，克服阻力做功，動能沒有完全轉化為重力勢能，所以女演員彈起時的動能大于她站在乙處時的機械能，故D錯誤。故選C。
11、校科學興趣小組同學進行“研究動能的大小與哪些因素有關”的實驗，裝置如圖所示。實驗中采用的器材有：斜面、鋼球、木塊、刻度尺等。請回答：
（1）實驗中是通過觀察　 　來判斷鋼球動能的大小。
（2）小科同學利用如圖實驗裝置探究“物體的動能大小與質量的關系”，他將不同質量的鋼球從斜面任意高度自由滑下，實驗記錄數據如下：
鋼球的質量m/kg 0.1 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40
木塊滑行距離s/m 0.12 0.10 0.12 0.12 0.11 0.13 0.12
根據以上實驗數據，小科得出“物體的動能大小與質量無關”的結論。你認為出現此實驗現象的主要原因是　 　。
【答案】（1）鋼球推動木塊運動距離的大小（2）沒有控制鋼球進入水平面時速度相同
【解析】 （1）通過觀察木塊移動的距離長短，來判斷鋼球動能的大小，是將鋼球動能的大小轉換為木塊移動的距離長短，符合轉換法的思想；
（2）探究性實驗應的是控制變量法，可根據控制變量法的思想分析。
【解答】 （1）根據題意可知，實驗中是將鋼球動能的大小轉換為木塊移動距離的長短；
（2）探究物體的動能大小與質量的關系時，應控制物體的速度不變，改變物體的質量。題中的鋼球是從斜面任意高度自由滑下，改變了鋼球碰撞時的速度，所以出現此實驗現象的主要原因是：沒有控制鋼球進入水平面時速度相同。
某同學在體育活動中，從鉛球下落陷入沙坑的深度情況猜想到：物體的重力勢能可能與物體的質量、下落高度和運動路徑有關。于是設計了如圖所示的實驗：用大小、形狀相同的A、B、C、D四個鉛球，其中A、C、D三球的質量為m，B求質量為2m，讓A、B兩球從距沙表面高H處靜止下落，C球從距沙表面高2H處靜止下落，D球從距沙表面高2H的光滑彎曲管道上端靜止滑入，最后從管道下端豎直地落下（球在光滑管道中運動的能量損失不計）。實驗測得A、B兩球陷入沙深度分別為h1和h2，C、D兩球陷入沙深度均為h3，且h1（1）本實驗中，鉛球的重力勢能大小是通過　 　來反映的；
（2）比較A、B兩球，發現B球陷入沙深度更大，由此可得出結論：　 　；
（3）比較C、D兩球，發現兩球運動的路徑不同，但陷入沙深度相同，由此可得出結論：物體的重力勢能與物體運動的路徑　 　（選填：“有關”或“無關”）
【答案】（1）球陷入沙面的深度
（2）當所處高度相同時，物體的質量越大，重力勢能越大 （3）無關
【解析】（1）球撞擊沙子從而陷入其中，即球陷入沙面的深度越大，則球的重力勢能越大。
（2）根據圖片分析哪個因素相同，哪個因素不同，根據控制變量法的要求描述結論；
（3）當運動路徑不同時，如果陷入深度相同，那么說明重力勢能與路徑無關；否則，二者有關。
【解答】（1）本實驗中，鉛球的重力勢能大小是通過球陷入沙面的深度來反映的；（2）比較A、B兩球可知，二者高度相同，B的質量更大，B球陷入沙深度更大，由此可得出結論：當所處高度相同時，物體的質量越大，重力勢能越大；（3）比較C、D兩球，發現兩球運動的路徑不同，但陷入沙深度相同，由此可得出結論：物體的重力勢能與物體運動的路徑無關。
12、小寧用圖甲的彈簧筆玩游戲，發現彈起的高低不同。小寧認為筆彈起的高度取決于內部彈簧的彈性勢能，而彈簧的彈性勢能大小與彈簧的彈性形變和彈簧種類有關。為了探究相同彈簧其彈性勢能大小與其彈性形變的關系，小寧利用圖乙所示的實驗裝置進行實驗。【不計小球滾動和碰撞的能量損失】
【實驗步驟】：①用小球在水平面上壓縮彈簧至一定位置；
②釋放小球撞擊木塊，測得木塊移動的距離S。
③改變小球在水平面上壓縮彈簧的位置，重復實驗多次。
（1）將彈簧壓縮至不同位置后釋放撞擊木塊，若出現　 　現象，則可得出結論：相同彈簧彈性形變的程度越大，彈簧彈性勢能越大。
（2）小寧在其中幾次實驗中，用小球壓縮彈簧釋放后撞擊木塊，發現木塊移動到水平桌面末端并掉下桌面，影響實驗的觀測。在無法增加水平桌面長度的情況下，請你就上述實驗提出一個合理化的改進建議：　 　。
【答案】（1）彈簧形變越大，木塊移動距離越大 （2）增大木塊質量/增加接觸面的粗糙程度
【解析】 （1）在初速度和所受到的摩擦阻力大小相同的條件下，當彈簧被壓縮的越多，彈性勢能越大，小球撞擊木塊時具有的動能越大，對木塊所做的功就越多，所以木塊滑行的距離也就越長；（2）從增大摩擦力縮短木塊運動路程角度分析。
【解答】 （1）當彈簧被壓縮的越多，如果小球撞擊木塊滑行的距離越長，說明小球對木塊做的功就越多，小球撞擊木塊時的動能就越大，彈簧的彈性勢能就越大，則可得出結論：相同彈簧彈性形變的程度越大，彈簧彈性勢能越大；（2）。在無法增加水平桌面長度的情況下， 合理的建議為：可以增加水平桌面的粗糙程度，如在水平面上放足夠長的毛巾，增大木塊受到的摩擦力，縮短木塊運動路程。
13、跳臺滑雪被稱為勇敢者的運動，其基本技術動作分為5個部分：助滑、起跳、空中飛行、著陸、滑行至終止區。如圖所示為滑雪運動員滑雪過程的示意圖。
資料1：滑雪賽道表面雪的厚度達到6~8m。雪內有很多小孔，小孔內充滿空氣。滑雪時，運動員踏著滑雪板壓在雪上時，雪內的空氣被逼出。
資料2：助滑時，運動員把身體縮成“蹲狀”的姿勢，通過一個凹形軌道助滑后，在起跳的瞬間用力一蹬伸展身體，調整好姿勢在空中飛行，飛行至頂端時身體與滑板構成上表面凸起的流線型。
資料3：運動員著陸時，要讓滑雪板的板后跟略領先于板尖著地；落地后，調整好姿勢繼續滑行到終止區。
結合上述信息并運用所學知識，對賽道的設置以及滑雪運動員的5個基本技術動作蘊含的科學道理作出解釋。
【答案】①助滑：重力勢能大部分轉化為動能；②賽道：形成氣墊，減小摩擦力；③起跳：力的作用是相互的，力可以改變運動狀態，增大速度，增大動能；④空中飛行：伸展身體，提高重心，增大重力勢能；流線型減小阻力，流速大壓強小；⑤著陸；寬大的滑雪板增大受力面積，減小壓強；⑥繼續滑行：慣性。答案示例：
①運動員在高處具有較大的重力勢能，“蹲狀”的姿勢下滑時能將大部分重力勢能轉化為更多的動能，獲得較大的速度。②滑雪板壓在嘴面，空氣被逼出時，形成氣墊，滑雪板與地面脫離接觸，減少了摩擦力。③運動員起跳要用力蹬，因為力能改變物體的運動狀態且力的作用是相互的，可以跳得更高。
④在空中形成表面凸起的流線型，減小了空氣阻力，且上表面流速大于下表面，得到了大氣向上的托力，可以飛行得更久。⑤著陸時寬大的滑雪板增大受力面積，減小壓強。⑥滑雪板的板后跟略領先于板尖著地，可防止由于慣性向前傾倒。落地后由于慣性將繼續向前滑行至終止區。
【解析】 ①助滑：重力勢能大部分轉化為動能；②賽道：形成氣墊，減小摩擦力；③起跳：力的作用是相互的，力可以改變運動狀態，增大速度，增大動能；④空中飛行：伸展身體，提高重心，增大重力勢能；流線型減小阻力，流速大壓強小；⑤著陸；寬大的滑雪板增大受力面積，減小壓強；⑥繼續滑行：慣性 ，據此分析解答。
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3.2機械能
科學觀念:了解機械能的概念;知道動能的概念及影響因素;知道勢能的概念及影響因素。了解動能和勢能的轉化;了解機械能守恒的概念和條件。
科學思維:通過對實驗現象的觀察和分析,培養觀察、分析、歸納、概括等能力;能利用動能、勢能的初步知識理解、分析簡單的實際問題。通過對實驗現象的觀察和分析,培養觀察、分析、歸納、概括等能力能利用動能、勢能的初步知識理解、分析簡單的實際問題。
探究實踐:能設計簡單的實驗方案探究動能、重力勢能的大小各與什么因素有關，通過設計實驗并進行實驗，培養實驗設計能力和動手操作能力。能設計簡單的實驗方案探究動能、重力勢能的大小各與什么因素有關;通過設計實驗并進行實驗，培養實驗設計能力和動手操作能力。
態度責任:樹立科學的探究品質和創新精神，有將知識應用于生活的意識:通過基本的科學探究過程，形成尊重事實、探索真理的科學態度。
1、物體由于 而具有的能量叫做動能。飛翔的小鳥、行走的人、行駛的汽車、擲出的鉛球等物體，都具有 。
2、質量相同的物體，運動的速度越大，它的動能 。運動速度相同的物體，質量越大，它的 也越大。
3、物體由于 叫做重力勢能 。
4、大量事實表明，物體的 越大，被舉得 ，具有的 就越大。
5、物體由于發生 而具有的能量叫做彈性勢能。彈性勢能的大小跟物體 的大小有關，物體的 形變越大，彈性勢能就越大。
6、物體的動能和 勢能可以相互轉化，物體的動能和 勢能也可以相互轉化。
7、單擺實驗：
將擺錘拉到某一高度后放手，在擺錘擺動過程中，討論擺錘具有的能及其轉化，
（1）當擺錘由向下擺動的過程中，重力勢能 ，速度 ，擺錘的動能 。
（2）當擺錘擺過中點向上擺動的過程中，重力勢能 ，速度 ，擺錘的動能 。
8、滾擺實驗：
（1）滾擺在最高點靜止，它具有 能。
（2）擺輪上升過程中，重力勢能變 , 動能變 。 擺輪下降過程中，重力勢能變 , 動能變 。
9、 和 之和稱為機械能。
10、大量事實表明，動能和勢能可以 。如果只有 和 的相互轉化，機械能的總量就保持不變，或者說，機械能守恒。
任務一：探究動能。
【活動】1．如圖3-11所示，放在斜面上某一高度處的小鋼球A滾下時，撞擊水平面上的木塊 B，并將木塊B推出一段距離。木塊B被推出的距離越遠，說明小鋼球A的動能越大。
2．讓同一個小鋼球從斜面上不同的高度處分別由靜止開始沿斜面滾下，比較木塊被小鋼球推出的距離大小。
3．讓不同質量的小鋼球從斜面上相同的高度處分別由靜止開始沿斜面滾下，比較木塊被小鋼球推出的距離大小。
2、【思考與討論】（1）圖 3-12 中的汽車和摩托車，哪一個動能大？
（2）在同一條高速公路上，為什么對小型客車、大型客車的限制速度是不同的？
任務二：探究勢能
【活動】1．在一個鋁盤中放入約 2 厘米厚的細沙。
2．取體積相同而質量不同的金屬小球。
3．將一根米尺豎直立在細沙上，把金屬小球拿到某一高度自由釋放，如圖 3-13 所示 ,記錄這一高度。
4．把金屬小球從沙中拿出，觀察被金屬小球所撞出的沙坑深度和大小，并將結果記錄下來。
5．抹平盤中的沙，從不同的高度自由釋放同一個金屬小球，觀察被金屬小球所撞出的沙坑深度和大小，并將結果記錄下來。
6．抹平盤中的沙，從相同的高度自由釋放不同質量的金屬小球，觀察被金屬小球所撞出的沙坑深度和大小，并將結果記錄下來。
7．比較觀察結果，被金屬小球所撞出的沙坑深度和大小跟金屬小球的質量和下落的高度有什么關系？
任務三：探究動能和勢能的轉化
【活動】1．如圖 3-16 所示，用細繩把擺錘懸掛起來，將擺錘拉到某一高度后釋放。在擺錘向下擺動的過程中，重力勢能如何變化？動能如何變化？在擺錘擺過中點向上擺動的過程中，重力勢能如何變化？動能如何變化？
2.如 圖 3-17 所 示，把一個滾擺懸掛起來。用手捻動滾擺，使懸線纏在軸上，將滾擺升高到最高點，然后放手。在滾擺下降的過程中，重力勢能如何變化？動能如何變化？當滾擺上升的過程中，重力勢能如何變化？動能如何變化？
3． 如 圖 3-18 所 示，把金屬小球放在 A 處，然后讓它沿軌道滾下，觀察小球的滾動過程。小球在A、B、C、D 各點具有什么形式的能量？小球在滾動過程中能量如何轉化？
2、【思考與討論】在上述活動中，擺錘和滾擺每次上升的高度都在減小，最后會停在最低點。那么，機械能為什么會減少呢？
3、【思考與討論】如圖 3-21 為人造衛星沿橢圓軌道繞地球運動的示意圖。衛星離地球中心最近的點叫做近地點，離地球中心最遠的點叫做遠地點。衛星在近地點的速度較大，在遠地點的速度較小，那么，衛星從近地點運動到遠地點的過程中，它的動能和勢能如何變化？
總結本節的概念，梳理概念之間的聯系，畫出思維導圖。
1、如圖所示小球在光滑軌道上的a點靜止自由釋放，在運動過程中始終沒有離開軌道，關于小球的運動過程的描述，以下說法正確的是（　　）
A．小球不能到達f點 B．小球越過c點時的速度為零
C．小球運動過程中動能不斷增大 D．小球還能回到a點
2、為了研究動能的大小與哪些因素有關，教材中設計了“小鋼球撞木塊”的實驗(如圖所示)，讓靜止的小鋼球從斜面滾下，觀察木塊被推動的距離。關于該實驗的說法中，不正確的是（　　）
A．該實驗的設計思路是采用轉換法，用木塊移動的距離來表示動能的大小
B．該實驗研究的基本方法是控制變量法，如分別控制小球滾下的高度、小球的質量等
C．在實驗器材選擇時，可以不考慮斜面的光滑程度、被撞木塊的質量和軟硬等因素
D．實驗過程中，讓同一小球從不同高度滾下，目的是為了讓小球獲得不同的運動速度
3、最新刑法修正案生效，“高空拋物”正式人刑。高空拋物存在巨大的安全隱患，因為高處的物體具有較大的（　　）
A．重力 B．動能 C．重力勢能 D．彈性勢能
4、把金屬小球放在O處，靜止滾下，然后讓它沿軌道滾下先后通過軌道上b、c，再通過b，最終恰好落在d處停下如圖。觀察小球滾動的全過程，下列圖像中有關能量隨小球位置變化的大致趨勢正確的是（　　）
A． B． C． D．
5、人拉弓射箭時，下列說法中正確的是（　　）
A．放在張緊了的弓上的箭，具有彈性勢能
B．弓被拉得越彎，人的彈性勢能越大
C．弓被拉得越彎，弓的彈性勢能越大
D．弓的彈性勢能還和它的質量有關
6、如圖，彈簧下端懸掛一個實心小球，用手托住小球，小球靜止在A點，此時彈簧處于自然長度。釋放小球，小球向下運動到最低點B（不超過彈簧彈性限度），小球從A點運動到B點的過程中，下列說法正確的是（　　）
A．小球的重力勢能一直在減少，動能一直在增加 B．小球減少的重力勢能全部轉化為動能
C．彈簧的彈性勢能不斷增大 D．小球運動到B點時，重力勢能最小，動能最大
7、毛澤東的《沁園春·雪》氣勢磅礴，其中有這樣一句：“一代天驕，成吉思汗，只識彎弓射大雕。”從能量轉化的角度來看，彎弓射箭的過程是（　　）。
A．動能轉化為重力勢能 B．彈性勢能轉化為動能
C．重力勢能轉化為動能 D．動能轉化為彈性勢能
8、籃球運球投籃溫州體育中考的項目之一。小科在操場上將一籃球拋出，籃球被拋出后的運動軌跡如圖所示，a、c兩點處于同一高度。則下列判斷中正確的是 (　　)
A．籃球由a到b時，動能逐漸增大 B．籃球在b 點時的機械能最大
C．籃球在a、c兩點時動能相等 D．籃球由c到d時，機械能一直減小
9、俄羅斯車里雅賓斯克州發生天體墜落事件，墜落的隕石與大氣劇烈摩擦發出耀眼的白光，如圖所示。若下落過程中不考慮隕石的質量變化，則隕石在空中加速降落時（　　）
A．重力勢能不斷減少，動能不斷增加，機械能不變
B．重力勢能不斷增加，動能不斷減小，機械能不變
C．重力勢能不斷增加，動能不斷增加，機械能增加
D．重力勢能不斷減小，動能不斷增加，機械能減小
10、如圖為雜技演員演出的過程示意圖。男演員從甲處用力向上起跳，落下后踩在蹺蹺板的a端，能把站在b端的女演員彈上乙處。由于存在空氣阻力，故（　　）。
A．男演員的質量必須大于女演員的質量
B．甲處男演員的勢能一定要大于乙處女演員的勢能
C．男演員離開跳臺時的機械能一定大于乙處女演員的勢能
D．女演員彈起時的動能與她站在乙處時的機械能相等
11、校科學興趣小組同學進行“研究動能的大小與哪些因素有關”的實驗，裝置如圖所示。實驗中采用的器材有：斜面、鋼球、木塊、刻度尺等。請回答：
（1）實驗中是通過觀察　 　來判斷鋼球動能的大小。
（2）小科同學利用如圖實驗裝置探究“物體的動能大小與質量的關系”，他將不同質量的鋼球從斜面任意高度自由滑下，實驗記錄數據如下：
鋼球的質量m/kg 0.1 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40
木塊滑行距離s/m 0.12 0.10 0.12 0.12 0.11 0.13 0.12
根據以上實驗數據，小科得出“物體的動能大小與質量無關”的結論。你認為出現此實驗現象的主要原因是　 　。
某同學在體育活動中，從鉛球下落陷入沙坑的深度情況猜想到：物體的重力勢能可能與物體的質量、下落高度和運動路徑有關。于是設計了如圖所示的實驗：用大小、形狀相同的A、B、C、D四個鉛球，其中A、C、D三球的質量為m，B求質量為2m，讓A、B兩球從距沙表面高H處靜止下落，C球從距沙表面高2H處靜止下落，D球從距沙表面高2H的光滑彎曲管道上端靜止滑入，最后從管道下端豎直地落下（球在光滑管道中運動的能量損失不計）。實驗測得A、B兩球陷入沙深度分別為h1和h2，C、D兩球陷入沙深度均為h3，且h1（1）本實驗中，鉛球的重力勢能大小是通過　 　來反映的；
（2）比較A、B兩球，發現B球陷入沙深度更大，由此可得出結論：　 　；
（3）比較C、D兩球，發現兩球運動的路徑不同，但陷入沙深度相同，由此可得出結論：物體的重力勢能與物體運動的路徑　 　（選填：“有關”或“無關”）
12、小寧用圖甲的彈簧筆玩游戲，發現彈起的高低不同。小寧認為筆彈起的高度取決于內部彈簧的彈性勢能，而彈簧的彈性勢能大小與彈簧的彈性形變和彈簧種類有關。為了探究相同彈簧其彈性勢能大小與其彈性形變的關系，小寧利用圖乙所示的實驗裝置進行實驗。【不計小球滾動和碰撞的能量損失】
【實驗步驟】：①用小球在水平面上壓縮彈簧至一定位置；
②釋放小球撞擊木塊，測得木塊移動的距離S。
③改變小球在水平面上壓縮彈簧的位置，重復實驗多次。
（1）將彈簧壓縮至不同位置后釋放撞擊木塊，若出現　 　現象，則可得出結論：相同彈簧彈性形變的程度越大，彈簧彈性勢能越大。
（2）小寧在其中幾次實驗中，用小球壓縮彈簧釋放后撞擊木塊，發現木塊移動到水平桌面末端并掉下桌面，影響實驗的觀測。在無法增加水平桌面長度的情況下，請你就上述實驗提出一個合理化的改進建議：　 　。
13、跳臺滑雪被稱為勇敢者的運動，其基本技術動作分為5個部分：助滑、起跳、空中飛行、著陸、滑行至終止區。如圖所示為滑雪運動員滑雪過程的示意圖。
資料1：滑雪賽道表面雪的厚度達到6~8m。雪內有很多小孔，小孔內充滿空氣。滑雪時，運動員踏著滑雪板壓在雪上時，雪內的空氣被逼出。
資料2：助滑時，運動員把身體縮成“蹲狀”的姿勢，通過一個凹形軌道助滑后，在起跳的瞬間用力一蹬伸展身體，調整好姿勢在空中飛行，飛行至頂端時身體與滑板構成上表面凸起的流線型。
資料3：運動員著陸時，要讓滑雪板的板后跟略領先于板尖著地；落地后，調整好姿勢繼續滑行到終止區。
結合上述信息并運用所學知識，對賽道的設置以及滑雪運動員的5個基本技術動作蘊含的科學道理作出解釋。
21世紀教育網(www.21cnjy.com)

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