初中物理同步講義北師大版機(jī)械能 知識(shí)講解

PAGE機(jī)械能

【學(xué)習(xí)目標(biāo)】

1、知道動(dòng)能、勢能、重力勢能、彈性勢能及機(jī)械能；

2、理解動(dòng)能及大小的決定因素，重力勢能及大小的決定因素，彈性勢能及有關(guān)的決定因素；動(dòng)能和勢能可以相互轉(zhuǎn)化。機(jī)械能守恒。

3、掌握探究動(dòng)能及大小的決定因素、重力勢能及大小的決定因素的實(shí)驗(yàn)過程?！疽c(diǎn)梳理】

知識(shí)點(diǎn)一、能物體能夠?qū)ν庾龉?，表示這個(gè)物體具有能量，簡稱能。要點(diǎn)詮釋：

1、物體具有做功的本領(lǐng)，即說明此物體具有能。但是有能不一定正在做功。物體能做多少功，就說它具有多少能。

2、功就是能轉(zhuǎn)化多少的量度。功代表了能量從一種形式轉(zhuǎn)化為一另種形式，因而功和能的單位也是相同的。功的單位是焦耳（J），能的單位也是焦耳（J）。知識(shí)點(diǎn)二、動(dòng)能動(dòng)能是物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能量，即物體由于運(yùn)動(dòng)而具有做功的本領(lǐng)叫做動(dòng)能。要點(diǎn)詮釋：

1、物體動(dòng)能的大小與兩個(gè)因素有關(guān)：一是物體的質(zhì)量，二是物體運(yùn)動(dòng)的速度大小。當(dāng)物體的質(zhì)量一定時(shí)，物體運(yùn)動(dòng)的速度越大其動(dòng)能越大，物體的速度越小其動(dòng)能越小。具有相同運(yùn)動(dòng)速度的物體，質(zhì)量越大動(dòng)能越大，質(zhì)量越小動(dòng)能越小。2、動(dòng)能是“由于運(yùn)動(dòng)”這個(gè)原因而產(chǎn)生的，一定不要把它理解成“運(yùn)動(dòng)的物體具有的能量叫動(dòng)能”。例如在空中飛行的飛機(jī)，不但有動(dòng)能而且還具有其它形式的能量。知識(shí)點(diǎn)三、勢能受到重力的物體由于被舉高而具有的能量，叫做重力勢能；物體由于彈性形變，而具有的能量叫做彈性勢能。要點(diǎn)詮釋：

1、重力勢能的大小與質(zhì)量和高度有關(guān)。物體的質(zhì)量越大，被舉得越高，則它的重力勢能越大。2、重力勢能是“被舉高”這個(gè)原因而產(chǎn)生的，一定不要把它理解成“被舉高的物體具有的能量叫重力勢能”。例如在空中飛行的飛機(jī)，不但有重力勢能而且還具有其它形式的能量。3、彈性勢能的大小與彈性形變的程度有關(guān)。知識(shí)點(diǎn)四、機(jī)械能動(dòng)能與勢能統(tǒng)稱為機(jī)械能。知識(shí)點(diǎn)五、動(dòng)能和勢能之間的相互轉(zhuǎn)化1、在一定的條件下，動(dòng)能和重力勢能之間可以相互轉(zhuǎn)化。如將一塊小石塊，從低處拋向高處，再從高下落的過程中，先是動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢能，后來又是重力勢能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能。2、在一定的條件下，動(dòng)能和彈性勢能之間可以相互轉(zhuǎn)化。如跳板跳水運(yùn)動(dòng)員，在起跳的過程中，壓跳板是動(dòng)能轉(zhuǎn)化為彈性勢能，跳板將運(yùn)動(dòng)員反彈起來是彈性勢能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能。3、機(jī)械能守恒：物體的動(dòng)能和勢能之間是可以轉(zhuǎn)化的。在只有動(dòng)能和勢能相互轉(zhuǎn)化的過程中，機(jī)械能的總量保持不變，即機(jī)械能守恒。【典型例題】類型一、基礎(chǔ)知識(shí)1、（春?蘇州校級(jí)月考）人們常常利用物體具有各種形式的機(jī)械能來做功，如：風(fēng)具有能，可以推動(dòng)帆船航行；機(jī)械手表里擰緊的發(fā)條具有，可以帶動(dòng)小齒輪和指針轉(zhuǎn)動(dòng)；打樁機(jī)舉高的重錘具有能，可以完成打樁工作?！舅悸伏c(diǎn)撥】判斷一個(gè)物體是否具有動(dòng)能的依據(jù)是其是否運(yùn)動(dòng)；判斷一個(gè)物體是否具有彈性勢能的依據(jù)是該物體是否發(fā)生了彈性形變。判斷一個(gè)物體是否具有重力勢能的依據(jù)是該物體是否被舉高。因此要判斷一個(gè)物體具有什么形式的機(jī)械能，關(guān)鍵是看該物體具有什么特征。【答案】動(dòng)；彈性勢能；重力勢【解析】風(fēng)是流動(dòng)的空氣，由于其運(yùn)動(dòng)，所以其具有動(dòng)能，擰緊的發(fā)條發(fā)生了彈性形變，所以其具有彈性勢能，舉高的錘由于相對(duì)于地面位置被舉高，所以其具有重力勢能，故答案為：動(dòng)；彈性勢能；重力勢?！军c(diǎn)評(píng)】每種形式的機(jī)械能都有自己的特征，通過物體具有何種形式的機(jī)械能所具有的特征，來判斷物體具有何種形式的機(jī)械能。舉一反三：【變式】關(guān)于能的概念，下列說法中錯(cuò)誤的是（）A．一個(gè)物體能夠做功越多，這個(gè)物體具有的能量越多B．動(dòng)能、勢能及機(jī)械能的單位都是焦耳C．用線懸掛著的靜止的小球沒有做功，所以小球沒有能D．甲物體的速度比乙物體的速度大，但甲物體具有的動(dòng)能不一定比乙物體多【答案】C2、（?樂山中考）如圖所示的各個(gè)過程中，物體的動(dòng)能不變、重力勢能增大的是（）A．雨滴自由下落B．滾擺加速下降C．熱氣球勻速上升D．火箭點(diǎn)火發(fā)射升空【答案】C【解析】A、雨滴自由下落，即其質(zhì)量不變，速度變大，高度變小，即動(dòng)能變大，重力勢能變小，故不合題意；B、滾擺加速下降，即其質(zhì)量不變，速度變大，高度變小，故其動(dòng)能變大，重力勢能變小，故不合題意；C、熱氣球勻速上升，其質(zhì)量不變，速度不變，即動(dòng)能不變，其高度增加，故其重力勢能變大，故符合題意；D、火箭點(diǎn)火后加速上升，其質(zhì)量不變，速度變大，高度變大，即其動(dòng)能變大，重力勢能也變大，故不合題意。故選C?！军c(diǎn)評(píng)】在看清題目的前提下，知道勢能和動(dòng)能的取決因素是解決該題的關(guān)鍵。舉一反三：【變式】滑雪運(yùn)動(dòng)員從山頂加速下滑的過程中，他的（）A、重力勢能增加，動(dòng)能增加B、重力勢能減少，動(dòng)能減少C、重力勢能增加，動(dòng)能減少D、重力勢能減少，動(dòng)能增加【答案】D3、（?無錫一模）下列過程中屬于彈性勢能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能的是（）A． 熟透的蘋果從樹上落下 B． 彈簧槍將“子彈”射出C． 蹦極者落下拉緊橡皮繩 D． 秋千由低處擺向高處【答案】B【解析】A、蘋果從樹上落下是重力勢能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能．故A不正確；B、彈簧槍將子彈彈出是彈性勢能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能．故B正確；C、蹦極者落下拉緊橡皮繩是動(dòng)能轉(zhuǎn)化為彈性勢能，故C不正確；D、秋千由低處擺向高處是動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢能，故D不正確。故選B?！军c(diǎn)評(píng)】本題主要考查學(xué)生對(duì)：動(dòng)能和勢能相互轉(zhuǎn)化的特點(diǎn)的理解和掌握，是中招的熱點(diǎn)。類型二、知識(shí)應(yīng)用4、如左圖所示，天花板上掛一個(gè)單擺，放手后擺球沿弧來回?cái)[動(dòng)。若在點(diǎn)釘一枚釘子，當(dāng)擺球從點(diǎn)擺到點(diǎn)時(shí)，繩子被釘子擋住。（若不計(jì)空氣阻力）則小球在左側(cè)升高的高度將（）A、高于點(diǎn)B、低于點(diǎn)C、與點(diǎn)等高D、無法判斷【答案】C【解析】木板上掛一個(gè)單擺，放手后擺球沿弧來回?cái)[動(dòng)，因?yàn)?、兩點(diǎn)的高度相同，說明擺球在擺動(dòng)過程中機(jī)械能守恒。若在點(diǎn)釘一枚釘子，當(dāng)擺球從點(diǎn)擺到點(diǎn)時(shí)，雖然繩子被釘子擋住，但是擺球由于慣性繼續(xù)向左運(yùn)動(dòng)，只是擺球的運(yùn)動(dòng)軌跡是在以點(diǎn)為圓心，以為半徑的圓弧上，如右圖所示。由于不計(jì)空氣阻力，所以在沿圓弧上升的過程中，擺球的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢能，而它的機(jī)械能沒有轉(zhuǎn)化為其它形式的能量，即擺球的機(jī)械能守恒。所以擺球在右側(cè)升高的高度與點(diǎn)等高。因此選C?！军c(diǎn)評(píng)】根據(jù)機(jī)械能守恒，小球從某一高度靜止釋放后它所能達(dá)到的高度不會(huì)超過原來的高度，或者說它所具有的機(jī)械能的大小不會(huì)超過原來所具有的機(jī)械能的大小。舉一反三：【變式】（?十堰一模）如圖所示，小物塊A和彈簧放在光滑的水平面上，彈簧左端固定于豎直墻面．向左移動(dòng)物塊A并壓縮彈簧至B處，靜止釋放物塊A，此后物塊的動(dòng)能（）A．一直變大B．一直不變C．先變大后不變D．先變大后變小【答案】C5、騎自行車上坡前，往往要加緊蹬幾下，從能的轉(zhuǎn)化角度說明這樣做的好處？

答：因?yàn)槿撕妥孕熊嚨腳___不變，所以動(dòng)能只與______有關(guān)，重力勢能只與_______有關(guān)。加緊蹬幾下，可增大速度，使車在上坡前有足夠大的______。由于車在上坡過程中，是___能轉(zhuǎn)化為_____勢能，所以____能越大轉(zhuǎn)化為____勢能就越大，從而使車比較容易到達(dá)坡頂。

【答案】質(zhì)量速度高度動(dòng)能動(dòng)重力動(dòng)重力【解析】分析本題目不但要準(zhǔn)確判斷出在騎車爬坡過程中是什么能轉(zhuǎn)化為什么能，而且還能利用所學(xué)的動(dòng)能大小和重力勢能大小與什么因素有關(guān)等知識(shí)來解釋生活中的這一現(xiàn)象。【點(diǎn)評(píng)】當(dāng)物體有外力作用時(shí)，機(jī)械能會(huì)變化，這樣動(dòng)能和勢能的相互轉(zhuǎn)化量也會(huì)變化。舉一反三：【變式】高清課堂《動(dòng)能和勢能、機(jī)械能及其轉(zhuǎn)化》例2）如圖是將一個(gè)小球放到光滑的半圓形容器頂端放手后由A點(diǎn)經(jīng)過B點(diǎn)到達(dá)C點(diǎn)的頻閃照片。分析小球在不同位置時(shí)動(dòng)能和重力勢能的大小，下列說法不正確的是A、小球從A到B的過程中速度越來越快，動(dòng)能越來越大B、小球從B到C的過程中速度越來越慢，重力勢能越來越大C、小球在A點(diǎn)和C點(diǎn)的高度相同，重力勢能相同D、小球到達(dá)C點(diǎn)后如果繼續(xù)拍照，可以拍到小球高出C點(diǎn)的畫面【答案】D6、把籃球拋向空中，忽略空氣阻力，哪一圖象能正確反映球離手后至落回地面前機(jī)械能（E）與籃球離地-高度（h）的關(guān)系（）A．B．C．D．【答案】A【解析】把籃球拋向空中，忽略空氣阻力，只有動(dòng)能和勢能的相互轉(zhuǎn)化，機(jī)械能守恒，機(jī)械能不變。【點(diǎn)評(píng)】本題的重點(diǎn)是知道影響動(dòng)能和重力勢能的因素，同時(shí)理解能量守恒的實(shí)質(zhì)。舉一反三：【變式】許多同學(xué)都看過雜技演員表演的“水流星”，一根細(xì)繩系著盛水的杯子，演員掄起繩子，杯子就做圓周運(yùn)動(dòng)．如圖為一雜技演員正在豎直平面內(nèi)表演“水流星”，杯子在豎直面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，則下列關(guān)于其中的一只杯子說法正確的是（）A．受平衡力作用B．重力勢能保持不變C．機(jī)械能在不斷改變D．運(yùn)動(dòng)狀態(tài)沒有發(fā)生改變【答案】C7、在研究物體的重力勢能與哪些因素有關(guān)的實(shí)驗(yàn)中，三個(gè)完全相同的木樁被從空中靜止釋放的鐵塊撞擊，陷入沙坑中的情況如圖所示，在此實(shí)驗(yàn)中，我們是通過觀察___________來比較重力勢能的大小；若A、B兩鐵塊質(zhì)量相等，則兩鐵塊下落高度的關(guān)系是hA____hB，若A、C兩鐵塊下落的高度相同時(shí)，則兩鐵塊質(zhì)量關(guān)系mA____mC,實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)論是：物體重力勢能大小與_________和________有關(guān)。

【答案】木樁陷入沙子的深淺小于小于物