11.4機(jī)械能及其的轉(zhuǎn)化

11.4機(jī)械能及其轉(zhuǎn)化【鞏固精練】人造衛(wèi)星沿橢圓軌道繞地球運(yùn)行。它從近地點(diǎn)向遠(yuǎn)地點(diǎn)運(yùn)動過程中（）A．動能增大，勢能減小，機(jī)械能不變B．動能增小，勢能減大，機(jī)械能不變C．動能不變，勢能增大，機(jī)械能變大D．動能減小，勢能不變，機(jī)械能變小【答案】B【解析】從動能和勢能大小的影響因素進(jìn)行判斷：動能大小的影響因素：質(zhì)量、速度。質(zhì)量越大，速度越大，動能越大。勢能大小的影響因素：質(zhì)量、相對高度。質(zhì)量越大，相對高度越高，勢能越大。人造衛(wèi)星在太空運(yùn)行時，沒有克服摩擦做功，機(jī)械能守恒。人造衛(wèi)星沿橢圓形的軌道繞地球運(yùn)行時，沒有克服摩擦做功，機(jī)械能守恒。所以它由近地點(diǎn)向遠(yuǎn)地點(diǎn)運(yùn)行時，質(zhì)量不變，相對地面的高度增大，勢能增大；速度減小，動能減小，總機(jī)械能不變。

故選：B。如圖是皮球落地后彈起過程中每隔相等時間曝光一次所拍攝的照片．由圖可知，下落過程中，皮球的速度，離開地面上升的過程中，皮球重力勢能，動能．皮球運(yùn)動過程中的機(jī)械能（均選填“增大”、“減小”或“不變”）?！敬鸢浮吭龃?；增大；減??；減小。【解析】動能大小的影響因素：質(zhì)量、速度。質(zhì)量越大，速度越大，動能越大。重力勢能大小的影響因素：質(zhì)量、被舉得高度。質(zhì)量越大，高度越高，重力勢能越大。機(jī)械能等于動能和勢能之和，不計(jì)阻力，機(jī)械能守恒。皮球下落過程中，由于受到重力的作用，皮球的速度越來越大；皮球離開地面上升的過程中，質(zhì)量不變，高度增加、速度減小，因此重力勢能增大，動能減小，由于空氣阻力的作用，機(jī)械能減小。

故答案為：增大；增大；減?。粶p小。如圖所示，捻動滾擺的軸使它升高后釋放，可以觀察到滾擺沿著懸線向下運(yùn)動，此過程中，它的能減小，能增加。滾擺到最低點(diǎn)后又上升，每次上升的高度逐漸減小，這說明滾擺具有的機(jī)械能（填“減小”、“增大”或“不變”）。【答案】重力勢；動；減小?！窘馕觥縿幽艽笮〉挠绊懸蛩兀嘿|(zhì)量和速度。質(zhì)量越大，速度越大，動能越大。重力勢能大小的影響因素：質(zhì)量和高度。質(zhì)量越大，高度越高，重力勢能越大。機(jī)械能＝動能＋勢能，物體沒有發(fā)生彈性形變時，勢能只考慮重力勢能。滾擺沿著懸線向下運(yùn)動的過程中，質(zhì)量不變，高度減小，速度增大，故重力勢能減小，動能增加；說明重力勢能轉(zhuǎn)化為了動能；滾擺到最低點(diǎn)后又上升，每次上升的高度逐漸減小，說明存在阻力，故機(jī)械能減小。

故答案為：重力勢；動；減小。在一次軍事演習(xí)中，一架飛機(jī)沿水平方向一邊勻速飛行一邊投放軍用物資，在此過程中飛機(jī)的動能（選填“變大”、“變小”或“不變”），飛機(jī)的重力勢能_______（選填“變大”“變小”或“不變”），物資在加速下落過程中，動能和重力勢能之間的轉(zhuǎn)化情況是：?！敬鸢浮孔冃?；變?。?/p>

重力勢能轉(zhuǎn)化成動能?！窘馕觥坑绊憚幽艽笮〉挠绊懸蛩兀嘿|(zhì)量、速度。質(zhì)量越大，速度越大，動能越大；影響重力勢能大小的影響因素：質(zhì)量、被舉得高度。質(zhì)量越大，高度越高，重力勢能越大。飛機(jī)沿水平方向一邊勻速飛行一邊投放軍用物資，在此過程中飛機(jī)的速度不變，質(zhì)量變小，所以動能變??；物資在加速下落過程中，質(zhì)量不變，高度變小，重力勢能變小，但速度越來越快，動能越來越大，所以，重力勢能轉(zhuǎn)化為動能。故答案為：變??；變小；

重力勢能轉(zhuǎn)化成動能。如圖是豎直向上拋出的小球上升過程中每隔相等的時間曝光一次所得的照片。從圖中可以判斷：小球在a、b位置間的平均速度

（選填“大于”、“小于”或“等于”）在c、d位置間的平均速度；在上升過程中，小球的重力勢能

（選填“逐漸增大”、“逐漸減小”或“不變”）。【答案】大于；逐漸增大?！窘馕觥勘容^物體運(yùn)動快慢的方法：一是在相同時間內(nèi)比路程，路程越大，速度越大；二是在相同路程內(nèi)比時間，時間越短速度越大；重力勢能的大小和物體的質(zhì)量、高度有關(guān)。由圖可以看出，在相同時間內(nèi)，小球在ab位置間運(yùn)動的路程大于小球在cd間運(yùn)動的路程，所以小球在a、b位置間的平均速度大于在c、d位置間的平均速度；在上升過程中，小球的質(zhì)量不變，高度逐漸變大，所以小球的重力勢能逐漸增大。

故答案為：大于；逐漸增大。重慶市主城區(qū)“半小時交通”的又一里程碑重慶輕軌，如圖1所示，東起渝中區(qū)較場口，西至大渡口新山村，運(yùn)行線路如圖2所示．輕軌一期工程將于2004年6月完成并運(yùn)行（東起較場口，西至大堰村），列車全程運(yùn)行時間為30min（包括停車時間）．已知從較場口發(fā)車到牛角沱需10min（包括停車時間），較場口到牛角沱的輕軌鐵路長約5km，則較場口到大堰村的輕軌線長約為____________km．（假設(shè)運(yùn)行中各段的平均速度都相等）如何有效地提高能量利用率是人類所面臨的一項(xiàng)重要任務(wù)．圖3是某輕軌車站的設(shè)計(jì)方案示意圖，該圖表明與站臺前后連接的軌道都有一個小坡度．請你說明這種設(shè)計(jì)可以節(jié)能的理由_____________________?！敬鸢浮?5；車進(jìn)站時將動能轉(zhuǎn)化為重力勢能，出站時將重力勢能轉(zhuǎn)化為動能?！窘馕觥扛鶕?jù)速度公式先算出列車從較場口到牛角沱這段時間的平均速度，再由速度公式的變形公式s＝vt求出較場口到新山村的輕軌線長。車進(jìn)站時，車要停下來，而車此時是有很大的動能，若剎車，就把這些動能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能而損耗，如果進(jìn)站是上坡，可以把動能轉(zhuǎn)化為重力勢能貯存起來，在出站時若是下坡，則可以把重力勢能轉(zhuǎn)化為動能，起到節(jié)能的作用。較場口到牛角沱的路程s＝5km，車的運(yùn)動時間t＝10min，平均速度：，列車全程運(yùn)行時間30min，較場口到大堰村的輕軌線長約為；車進(jìn)站時的部分動能轉(zhuǎn)化為重力勢能，減小因剎車消耗的機(jī)械能（動能）；車出站時儲存的重力勢能又轉(zhuǎn)化為動能，起到節(jié)能的作用。

故答案為：15；車進(jìn)站時將動能轉(zhuǎn)化為重力勢能，出站時將重力勢能轉(zhuǎn)化為動能。有一種運(yùn)動叫蹦極，如圖所示是蹦極運(yùn)動的簡化示意圖，彈性繩一端固定在O點(diǎn)，另一端系住運(yùn)動員，運(yùn)動員從O點(diǎn)自由下落，A點(diǎn)處彈性繩自然伸直。B點(diǎn)是運(yùn)動員受到的重力與彈性繩對運(yùn)動員拉力相等的點(diǎn)，C點(diǎn)是蹦極運(yùn)動員到達(dá)的最低點(diǎn)，運(yùn)動員從O點(diǎn)到C點(diǎn)的運(yùn)動過程中忽略空氣阻力，則（）A.從O至C運(yùn)動員速度一直減小B.從O點(diǎn)至A點(diǎn)運(yùn)動員機(jī)械能不守恒,從A點(diǎn)至C點(diǎn)機(jī)械能守恒C.從O至A過程中運(yùn)動員速度增大，從A至C過程中運(yùn)動員速度減小D.從O至B過程中運(yùn)動員速度增大，從B至C過程中運(yùn)動員速度減小【答案】D【解析】影響動能的因素是物體的質(zhì)量和物體運(yùn)動的速度；影響重力勢能的因素是物體的質(zhì)量和物體的高度；影響彈性勢能的因素是彈性形變的程度。根據(jù)動能、重力勢能彈性勢能影響因素的情況得出動能、重力勢能、彈性勢能的大小情況。再根據(jù)能量變化的規(guī)律：減小的能量轉(zhuǎn)化為增大的能量得出答案。當(dāng)重力大于彈性繩對運(yùn)動員拉力時，運(yùn)動員做加速運(yùn)動；當(dāng)彈性繩對運(yùn)動員拉力大于重力時，運(yùn)動員做減速運(yùn)動。從O至A的過程中，忽略空氣阻力，運(yùn)動員質(zhì)量不變，做加速運(yùn)動，速度增大，動能增大，高度變小，重力勢能減小，重力勢能轉(zhuǎn)化為動能，機(jī)械能守恒；

從A點(diǎn)至C點(diǎn)時人的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為彈性繩的彈性勢能，所以運(yùn)動員的機(jī)械能不守恒；

由題知，B點(diǎn)是運(yùn)動員受到的重力與彈性繩對運(yùn)動員拉力相等的點(diǎn)；

從A至B的過程中，重力大于彈性繩對運(yùn)動員的拉力，運(yùn)動員做加速運(yùn)動，速度增大；

從B至C的過程中，彈性繩對運(yùn)動員的拉力大于重力，運(yùn)動員做減速運(yùn)動，速度逐漸減小；

綜上分析可知，從O至B過程中運(yùn)動員速度增大，從B至C過程中運(yùn)動員速度減??；

綜上所述故ABC錯誤，D正確。

故選：D。一根細(xì)長繩的下端系一金屬小球，上端固定，制成一個擺，把小球拉離豎直位置松手，讓他擺動起來，如圖所示，可以觀察到小球擺動過程中擺動的幅度會逐漸減小，最終停下來，對于小球在擺動過程中的能量轉(zhuǎn)化情況，下列說法不正確的是（）A.小球從高處向低處擺動過程中，勢能部分轉(zhuǎn)化為動能B.小球從低處向高處擺動過程中，動能部分轉(zhuǎn)化為勢能C.小球擺動過程中機(jī)械能守恒D.小球依次經(jīng)過最低點(diǎn)時，動能會逐漸減少【答案】C【解析】物體的動能由質(zhì)量和速度決定，重力勢能由質(zhì)量和高度決定，分析擺動過程中質(zhì)量、速度、高度的變化，判斷出動能和重力勢能的轉(zhuǎn)化；機(jī)械能守恒的條件：只有動能和勢能的相互轉(zhuǎn)化或者只有重力做功，機(jī)械能才守恒。A選項(xiàng)，小球從高處向低處擺動過程中，質(zhì)量不變，高度降低，重力勢能減小，速度增大，動能增大，所以是重力勢能轉(zhuǎn)化為動能；

B選項(xiàng)，小球從低處向高處擺動過程中，質(zhì)量不變，高度升高，重力勢能增大，速度減小，動能減小，所以是動能轉(zhuǎn)化為重力勢能；

C選項(xiàng)，小球在擺動過程中，除重力做功外，還有空氣阻力做功，所以機(jī)械能不守恒；

D選項(xiàng)，由于小球在擺動過程中，機(jī)械能越來越小，所以到達(dá)最低點(diǎn)的動能會逐漸減小。

故選：C?！灸芰M(jìn)階】如圖所示，蘋果樹上結(jié)有甲、乙、丙三個質(zhì)量相等的蘋果，哪一個蘋果的重力勢能最大（）A．甲B．乙C．丙D．一樣大【答案】C【解析】根據(jù)重力勢能的大小和質(zhì)量以及物體所處的高度有關(guān)進(jìn)行解答。甲、乙、丙三個蘋果的質(zhì)量相等，從圖上可以看出丙所處的位置高度最高，所以丙的重力勢能最大。

故選：C?！舅季S拓展】在探究“物體動能的大小與哪些因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)中，小麗同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖所示甲、乙、丙三次實(shí)驗(yàn)。讓鐵球從同一斜面上某處由靜止開始向下運(yùn)動，然后與放在水平面上的紙盒相碰，鐵球與紙盒在水平面上共同移動一段距離后靜止。hhS2hS1mS3m甲乙丙要探究動能大小與物體質(zhì)量的關(guān)系應(yīng)選用_____________兩圖；實(shí)驗(yàn)中應(yīng)保證______

________________相同，為了達(dá)到這一目的所采取的具體操作方法是______________________

____________________。⑵選用甲、丙兩次實(shí)驗(yàn)可以得出的結(jié)論是________________________________。⑶該實(shí)驗(yàn)是通過觀察______________________________來比較鐵球動能的大小，從而得出結(jié)論的。下面的四個實(shí)例中也采用這種研究方法的是。⑷若水平面絕對光滑，鐵球?qū)⒆鯻______________________________運(yùn)動?！敬鸢浮浚?）甲、乙鐵球在水平面開始運(yùn)動時的速度相同（鐵球到達(dá)水平面時具有相同的初速度）讓鐵球從同一斜面的同一高度由靜止開始運(yùn)動（2）質(zhì)量相同的物體，運(yùn)動的速度越大，它具有的動能就越大（3）紙盒被撞擊后移動的距離轉(zhuǎn)換法（4）要探究動能大小與物體質(zhì)量的關(guān)系，需保持物體的速度相同；質(zhì)量不同，所以應(yīng)使質(zhì)量不同的小球從斜面的同一高度由靜止?jié)L下；要探究動能大小與物體質(zhì)量的關(guān)系，應(yīng)保持小球的速度相同，（2）分析圖甲、丙所示兩次實(shí)驗(yàn)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)控制的變量與實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析答題；由圖示實(shí)驗(yàn)可知，甲、丙兩次實(shí)驗(yàn)，球的質(zhì)量相同，甲滾下的高度大于丙滾下的高度，甲將紙盒推動得更遠(yuǎn)，說明動能更大，可得質(zhì)量相同的物體，運(yùn)動速度越大，它具有的動能就越大；

（3）掌握轉(zhuǎn)換法在實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用，通過對紙盒做功的多少，來體現(xiàn)小球動能的大小，該實(shí)驗(yàn)是通過觀察紙盒被撞擊后移動的距離來比較鐵球動能的大小的，這種方法是轉(zhuǎn)換法；

（4）水平面光滑，則不存在摩擦力，鐵球與紙盒做勻速直線運(yùn)動。故答案為：（1）甲、乙鐵球在水平面開始運(yùn)動時的速度相同（鐵球到達(dá)水平面時具有相同的初速度）讓鐵球從同一斜面的同一高度由靜止開始運(yùn)動（2）質(zhì)量相同的物體，運(yùn)動的速度越大，它具有的動能就越大（3）紙盒被撞擊后移動的距離轉(zhuǎn)換法（4）李明等幾位同學(xué)準(zhǔn)備探究“彈簧彈性勢能的大小與什么因素有關(guān)”．同學(xué)們猜想：彈簧彈性勢能可能與彈簧長度變化量和彈簧粗細(xì)有關(guān)．他們設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)裝置如圖，彈簧左端固定在墻上，放在水平面上，水平面A點(diǎn)左側(cè)光滑，右側(cè)粗糙．物體P壓縮彈簧到B點(diǎn)后從靜止釋放，運(yùn)動到C點(diǎn)彈簧恢復(fù)到原長與物體脫離，物體運(yùn)動到D點(diǎn)停止．請補(bǔ)充完成他們的探究過程：⑴對同一根彈簧，物體P壓縮彈簧至B點(diǎn)，從靜止釋放，運(yùn)動到D點(diǎn)．測量之間的距離和之間的距離，并改變之間的距離，測多組數(shù)據(jù)，分析數(shù)據(jù)得到：彈簧長度變化量越大，彈性勢能越大．⑵對原長相同、只有粗細(xì)不同的兩根彈簧，物體P分別壓縮彈簧至同一位置B點(diǎn)，從靜止釋放，運(yùn)動到D點(diǎn)．分別測量之間的距離，改變壓縮量，重復(fù)試驗(yàn)，分析數(shù)據(jù)得到：彈性勢能與彈簧粗細(xì)有關(guān)．【答案】（1）BC；AD；BC；（2）AD。【解析】（1）彈性勢能的大小和發(fā)生彈性形變的大小有關(guān)，彈簧被壓縮的距離（BC）越大，彈性勢能越大；本實(shí)驗(yàn)探究的是彈性勢能和彈簧長度變化量之間的關(guān)系，所以必須測出彈簧長度變化量，即BC間的距離；彈性勢能通過彈簧推動物體在粗糙表面上運(yùn)動的距離遠(yuǎn)近來體現(xiàn)，所以必須測出AD間的距離；為了使結(jié)論具有普遍性，