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頁(yè)專題11-4機(jī)械能及其轉(zhuǎn)化知識(shí)·解讀一、機(jī)械能動(dòng)能物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能物體的質(zhì)量、運(yùn)動(dòng)的速度勢(shì)能重力勢(shì)能體由于受到重力并處在一定高度時(shí)所具有的能物體的質(zhì)量、所處的高度彈性勢(shì)能物體因發(fā)生彈性形變而具有的能物體的彈性形變程度二、各種機(jī)械能的表達(dá)式1、動(dòng)能:Ek=eq\f(1,2)mv2.(m為質(zhì)量,v為速度)2、重力勢(shì)能:Ep=mgh.(m為質(zhì)量,h為高度)3、彈性勢(shì)能:Ep=12kΔx2.(k為勁度系數(shù),Δx三、機(jī)械能的轉(zhuǎn)化分析動(dòng)能和勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化的方法:先運(yùn)用動(dòng)能和勢(shì)能的影響因素分析得出物體所具有的動(dòng)能和勢(shì)能的大小變化情況,那么能的轉(zhuǎn)化情況就是變小的那種形式的能轉(zhuǎn)化成變大的那種形式的能.四、機(jī)械能守恒1、機(jī)械能守恒的條件:只有動(dòng)能和勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化,而沒有機(jī)械能轉(zhuǎn)化為其他形式的能,也沒有其他形式的能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能.(1)只有重力或彈力做功.(2)除重力、彈力外,物體還受其他力,但其他力不做功.(3)除重力、彈力外,還有其他力做功,但其他力做功之和為零.2、易錯(cuò)提示:機(jī)械能守恒是一個(gè)理想化的定律.(1)在動(dòng)能和勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化的過(guò)程中,由于不可避免地要克服阻力對(duì)外做功,消耗一部分自身的機(jī)械能,所以機(jī)械能總量會(huì)變?。?2)在理想情況下(忽略對(duì)外所做的功),可以認(rèn)為在動(dòng)能和勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化過(guò)程中,機(jī)械能的總量保持不變.(3)從空中自由下落的物體,如果忽略空氣阻力,其機(jī)械能是守恒的;沿光滑水平面或光滑斜面自由運(yùn)動(dòng)的物體,其機(jī)械能也是守恒的.五、“一定”與“不一定”1、在動(dòng)能和勢(shì)能的轉(zhuǎn)化過(guò)程中,若僅有重力或彈力做功,機(jī)械能一定守恒;2、物體若受平衡力,即當(dāng)物體處于靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)時(shí),機(jī)械能不一定守恒。典例·解讀類型一:動(dòng)能與重力勢(shì)能的轉(zhuǎn)化例1、2019年1月,全國(guó)第二屆青年運(yùn)動(dòng)會(huì)滑雪比賽在我省大同進(jìn)行.如圖是賽場(chǎng)上滑雪運(yùn)動(dòng)員正在加速下滑時(shí)的情景.此過(guò)程中運(yùn)動(dòng)員()A.重力勢(shì)能增加B.動(dòng)能保持不變C.相對(duì)地面是運(yùn)動(dòng)的D.運(yùn)動(dòng)狀態(tài)保持不變【答案】【答案】C.【解析】滑雪運(yùn)動(dòng)員加速下滑時(shí),重力不變,高度降低,速度增大,其重力勢(shì)能變小,動(dòng)能變大,A、B錯(cuò)誤;以地面為參照物,加速下滑的運(yùn)動(dòng)員位置發(fā)生變化,故滑雪運(yùn)動(dòng)員相對(duì)于地面是運(yùn)動(dòng)的,C正確;運(yùn)動(dòng)員加速下滑過(guò)程中速度增大,故其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變化,D錯(cuò)誤.故選C.類型二:機(jī)械能守恒問(wèn)題例2、(多選)如圖所示,粗糙水平面AB與光滑斜面BC平滑連接,彈簧左端固定.小木塊P被壓縮的彈簧彈出并沖上斜面BC的過(guò)程中(空氣阻力忽略不計(jì)),下列說(shuō)法正確的是()A.在彈簧恢復(fù)原狀的過(guò)程中,彈簧的彈性勢(shì)能部分轉(zhuǎn)化為小木塊P的動(dòng)能B.小木塊P離開彈簧后在粗糙水平面AB上滑行時(shí)機(jī)械能守恒C.小木塊P在斜面上向上運(yùn)動(dòng)時(shí),動(dòng)能減小,重力勢(shì)能增加D.小木塊P運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)處于平衡狀態(tài)【答案】A【答案】AC.【解析】AB水平面粗糙,在彈簧恢復(fù)原狀的過(guò)程中,彈簧的彈性勢(shì)能有一部分轉(zhuǎn)化為小木塊的內(nèi)能,不是全部轉(zhuǎn)化為小木塊P的動(dòng)能,A正確;小木塊P離開彈簧后在粗糙水平面AB上滑行時(shí),有一部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,機(jī)械能不守恒,B錯(cuò)誤;小木塊P在斜面上向上運(yùn)動(dòng)時(shí),動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能,動(dòng)能減小,重力勢(shì)能增加,C正確;BC表面光滑不受摩擦力,小木塊P運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí),受到重力的作用有沿斜面向下運(yùn)動(dòng)的趨勢(shì)(無(wú)摩擦力阻礙會(huì)向下運(yùn)動(dòng)),因此不是處于平衡狀態(tài),D錯(cuò)誤.故選AC.類型三:彈性勢(shì)能計(jì)算問(wèn)題例3、小麗同學(xué)在探究彈簧彈力大小與形變量關(guān)系時(shí),發(fā)現(xiàn)同一根彈簧的彈力大小F與形變量Δx的比值k恒定。現(xiàn)小麗有兩根原長(zhǎng)相等的彈簧1和2,已知k1∶k2=1∶2,當(dāng)在兩根彈簧下分別掛同一物體靜止時(shí),彈簧1和2伸長(zhǎng)量分別為Δx1和Δx2,則Δx1∶Δx2=_______。小麗通過(guò)查閱資料知道彈簧的彈性勢(shì)能Ep=12kΔx2,此時(shí)彈簧1和2彈性勢(shì)能分別為Ep1和Ep2,則Ep1∶Ep2=_______。小麗將彈簧1和2并聯(lián)懸掛一物體靜止時(shí)如圖13-36甲所示,兩彈簧彈性勢(shì)能之和為Ep甲,將彈簧1和2串聯(lián)懸掛同一物體靜止時(shí)如圖乙所示,兩彈簧彈性勢(shì)能之和為Ep乙,則Ep甲∶Ep乙=_______。(已知如圖甲所示情況下懸掛重物時(shí)彈簧1和2伸長(zhǎng)量相同,整個(gè)實(shí)驗(yàn)中彈簧所受重力不計(jì),且均處于彈性限度范圍內(nèi))
【答案】【答案】2∶1;2∶1;2∶9.【解析】因?yàn)閗=FΔx,所以在F相等時(shí),Δx與k成反比,因?yàn)閗1∶k2=1∶2,彈簧下掛同一物體時(shí),物體對(duì)彈簧的拉力F相等,所以Δx1∶Δx2=k2∶k1Ep1Ep2=12k1Δx121圖甲中,兩根彈簧的伸長(zhǎng)量相等,即Δx1甲=Δx2甲,所以彈簧1與彈簧2的彈性勢(shì)能之比為Ep1甲Ep2甲=即Ep2甲=2Ep1甲;根據(jù)F=kΔx可知,兩根彈簧所受拉力之比為F1甲∶F2甲=1∶2;且由題知F1甲+F2甲=G,則F1甲=13因圖乙中彈簧1與彈簧2所受拉力相等,且大小均為G,所以彈簧1在圖甲與圖乙中所受拉力之比為1∶3,彈簧1在圖甲與圖乙中伸長(zhǎng)量之比Δx1甲∶Δx1乙=1∶3;所以彈簧1在圖甲與圖乙中的彈性勢(shì)能之比為Ep1甲Ep1乙=12k1Δ圖乙中彈簧1與彈簧2所受的拉力相等,所以Δx1乙∶Δx2乙=Gk1∶Gk則圖乙中彈簧1與彈簧2的彈性勢(shì)能之比Ep1乙Ep2乙=12k1Δx1乙212k2所以Ep甲=Ep1甲+Ep2甲=3Ep1甲,Ep乙=Ep1乙+Ep2乙=9Ep1甲+4.5Ep1甲=13.5Ep1甲;所以Ep甲Ep乙培優(yōu)·訓(xùn)練一、選擇題1、踢毽子是一項(xiàng)有益的體育活動(dòng).如圖,毽子某次被踢出后,豎直上升經(jīng)過(guò)某一位置時(shí),毽子的動(dòng)能和重力勢(shì)能分別Ek1和EP1,下落經(jīng)過(guò)同一位置時(shí),毽子的動(dòng)能和重力勢(shì)能分別為Ek2和EP2,則()A.Ek2>Ek1B.Ek2<Ek1C.EP2>EP1D.EP2<EP12、如圖,弧形軌道ab段光滑,bc段粗糙,小球從a點(diǎn)經(jīng)最低點(diǎn)b運(yùn)動(dòng)至c點(diǎn).下列分析正確的是()A.從a到b的過(guò)程中,小球動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能B.經(jīng)過(guò)b點(diǎn)時(shí),小球動(dòng)能最大C.從b到c的過(guò)程中,小球動(dòng)能增大D.從a到c的過(guò)程中,小球機(jī)械能守恒3、(多選)如圖所示,斜面與水平面在M點(diǎn)相連,彈簧左端固定.小物塊從斜面上P點(diǎn)由靜止滑下,與彈簧碰撞后最高返回到T點(diǎn).則下列說(shuō)法中正確的是()A.小物塊從P向M運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,機(jī)械能減小B.小物塊從P向M運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,重力勢(shì)能增大C.彈簧被壓縮到最短時(shí),小物塊動(dòng)能最大D.小物塊從M向T運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,速度變慢第3題圖第4題圖4、如圖所示是一個(gè)左右對(duì)稱的凹形槽,將小球從A點(diǎn)由靜止釋放,若小球由A點(diǎn)到B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中克服摩擦力做的功用W表示,忽略空氣阻力,則下列說(shuō)法正確的是()A.小球從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的過(guò)程中,勢(shì)能的減少量與動(dòng)能的增加量之差等于WB.小球能夠從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到D點(diǎn)C.小球從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的過(guò)程中,勢(shì)能的減少量等于動(dòng)能的增加量D.小球從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)的過(guò)程中,機(jī)械能的減少量等于動(dòng)能的增加量5、如圖所示,在一盛水的容器中,用力將一木塊浸沒在水中,撤去外力,木塊加速浮出水面,在此過(guò)程中木塊和水的機(jī)械能將是()A.水的重力勢(shì)能不變,木塊的動(dòng)能和勢(shì)能都不變B.水的重力勢(shì)能不變,木塊的動(dòng)能和勢(shì)能都增加C.水的重力勢(shì)能減少,木塊的動(dòng)能增加,重力勢(shì)能不變D.水的重力勢(shì)能減少,木塊的動(dòng)能和勢(shì)能都增加6、如圖所示是“蹦極”的示意圖,a點(diǎn)是跳臺(tái)的位置,b點(diǎn)是彈性繩自然下垂時(shí)繩下端的位置,c點(diǎn)是蹦極者下降的最低點(diǎn)。在蹦極者下降的過(guò)程中,下列說(shuō)法正確的是()A.從a到c過(guò)程,蹦極者的速度越來(lái)越大B.從a到b過(guò)程,繩的彈性勢(shì)能越來(lái)越大C.從b到c過(guò)程,蹦極者的動(dòng)能先變大后變小D.從b到c過(guò)程,蹦極者的速度越來(lái)越小7、(多選)如圖所示,a、b為豎直向上拋出的小石塊在上升過(guò)程中動(dòng)能和重力勢(shì)能隨高度變化的兩條圖線(不計(jì)空氣阻力),下列說(shuō)法中正確的是()A.a(chǎn)圖線是動(dòng)能--高度關(guān)系圖線B.b圖線是動(dòng)能--高度關(guān)系圖線C.小石塊達(dá)到的最大高度為4mD.小石塊在最高點(diǎn)時(shí)的機(jī)械能為1J8、在水平地面上并排鋪有n塊相同的均質(zhì)磚塊,如圖甲所示,每塊磚的質(zhì)量為m,長(zhǎng)為a,寬為b,厚為c。若要將這n塊磚按圖乙所示疊放在最左邊的磚塊上,則至少要給磚塊做的功()A.B.C.D.9、如圖所示,高度為L(zhǎng)、橫截面積為S的物塊浮在盛水的杯內(nèi),杯內(nèi)水的高度恰好為L(zhǎng)。已知杯子的橫截面積為2S,水的密度為ρ0,物塊的密度為ρ0,現(xiàn)用外力將物塊按入水底,則外力所做的功至少是()A.ρ0gSL2B.ρ0gSL2C.ρ0gSL2D.ρ0gSL210、(多選)下列有關(guān)機(jī)械能及其轉(zhuǎn)化的說(shuō)法正確的是()A.彎弓射箭,箭的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為弓的彈性勢(shì)能B.攔河大壩使上游的水位升高,提高了水的重力勢(shì)能C.蹦床運(yùn)動(dòng)員從高處落下,其動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能D.人造衛(wèi)星從近地點(diǎn)飛向遠(yuǎn)地點(diǎn)時(shí)勢(shì)能增大,動(dòng)能減小11、(多選)如圖所示,粗糙的弧形軌道豎直固定于水平面,一小球由A點(diǎn)以速度v沿軌道滾下,經(jīng)另一側(cè)等高點(diǎn)B后到達(dá)最高點(diǎn)C.下列關(guān)于小球滾動(dòng)過(guò)程的分析正確的是()A.整個(gè)過(guò)程只有重力在對(duì)小球做功B.小球在A、B兩點(diǎn)具有的動(dòng)能相同C.小球在A、B、C三點(diǎn)的速度大小關(guān)系是vA>vB>vCD.小球在A點(diǎn)具有的機(jī)械能大于它在C點(diǎn)具有的重力勢(shì)能12、如圖所示,在光滑的水平臺(tái)面上,一輕彈簧左端固定,右端連接一金屬小球,O點(diǎn)是彈簧保持原長(zhǎng)時(shí)小球的位置。壓縮彈簧使小球至A位置,然后釋放小球,小球就在AB間做往復(fù)運(yùn)動(dòng)(已知AO=OB)。小球從A位置運(yùn)動(dòng)到B位置的過(guò)程中(空氣阻力不計(jì)),下列判斷正確的是 ()A.小球的動(dòng)能不斷增加B.彈簧的彈性勢(shì)能不斷減少C.小球運(yùn)動(dòng)到O點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能與此時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能相等D.在任一位置彈簧的彈性勢(shì)能和小球的動(dòng)能之和保持不變13、人的體溫是由“下丘腦”中特殊神經(jīng)細(xì)胞組織控制的,它對(duì)人體體溫的變化很敏感,當(dāng)下丘腦溫度高于37℃時(shí),人體散熱機(jī)制(如血管舒張、出汗等)就會(huì)活躍起來(lái)。已知37℃時(shí)蒸發(fā)20克汗水所需能量為4780J?,F(xiàn)有一中年人步行時(shí),每秒鐘體內(nèi)產(chǎn)生的熱量為35J,而此時(shí)人體通過(guò)傳導(dǎo)、輻射等方式(不包括出汗)產(chǎn)生的散熱功率只有33W,因此還要通過(guò)出汗的方式才能保持37℃的體溫不變。那么此人步行30分鐘出汗約為()A.10gB.15gC.20gD.25g14、質(zhì)量為45kg的某同學(xué)在跳繩時(shí)重心高度隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖所示,根據(jù)圖象可估算出該同學(xué)在1分鐘內(nèi)克服重力做功的平均功率為()A.45WB.135WC.169WD.270W15、雨滴在空中運(yùn)動(dòng)時(shí)所受到的阻力與其速度的平方成正比,若有兩個(gè)雨滴從同一高度落下,其質(zhì)量分別為M、m,落到地面前均已做勻速直線運(yùn)動(dòng),則在落地前瞬時(shí)重力的功率之比為()A.M:mB.C.D.二、填空題1、跳傘運(yùn)動(dòng)員打開降落傘后在空中勻速下降,此時(shí)運(yùn)動(dòng)員和傘受到的空氣阻力________重力(選填“>”“<”或“=”),運(yùn)動(dòng)員的重力勢(shì)能________(選填“變大”“變小”或“不變”).2、小明同學(xué)用20N的水平推力,將重為280N的購(gòu)物車沿水平地面向前推動(dòng)了10m,在此過(guò)程中,推力對(duì)購(gòu)物車做功______J,購(gòu)物車的重力做功________J;一個(gè)皮球落地后彈起,彈起的高度越來(lái)越低,皮球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,機(jī)械能總量________(選填“增加”“減少”或“保持不變”).3、如圖所示,將一小球與固定在豎直墻壁上的輕質(zhì)彈簧相連,小球可以在光滑的水平面上滑動(dòng).當(dāng)小球在O點(diǎn)時(shí),彈簧處于自然伸長(zhǎng)的狀態(tài),若將小球推至B點(diǎn),此時(shí)小球受到彈簧的彈力方向是______;松手后小球經(jīng)過(guò)O點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能________(選填“最大”或“最小”).4、八年級(jí)物理課本中給出了一些物體的動(dòng)能,如下表所示:約60J約3×103J約5×103J請(qǐng)根據(jù)表中的數(shù)據(jù)和所學(xué)的相關(guān)物理知識(shí)推斷:(1)在質(zhì)量和速度這兩個(gè)物理量中,對(duì)動(dòng)能影響較大的是(選填“質(zhì)量”或“速度”)。(2)物體的動(dòng)能(E)與物體的質(zhì)量(m)和運(yùn)動(dòng)速度(v)的定量關(guān)系,你認(rèn)為正確的是下面的哪一個(gè)()A.E=mvB.E=C.E=5、檢測(cè)機(jī)構(gòu)為了檢測(cè)汽車的剎車性能,在同一場(chǎng)地做了如下實(shí)驗(yàn):(1)某車以不同車速行駛時(shí),測(cè)得有關(guān)數(shù)據(jù)如圖甲所示。其中反應(yīng)距離是指司機(jī)發(fā)現(xiàn)情況,決定剎車到腳踩在剎車踏板上時(shí),車通過(guò)的距離;剎車距離是指腳踩在剎車踏板上,使車減速,到車停時(shí)車通過(guò)的距離。如果司機(jī)以60千米/時(shí)的速度駕駛,從發(fā)現(xiàn)情況,決定剎車到車停止時(shí),車通過(guò)的距離為米。(2)汽車的剎車方
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