2024-2025學年版塊11 功和機械能 專題11-4　機械能及其轉化 （含答案） 初中物理尖子生自主招生培優(yōu)講義83講

2024-2025學年版塊11功和機械能專題11-4機械能及其轉化（含答案）初中物理尖子生自主招生培優(yōu)講義83講專題11-4機械能及其轉化知識·解讀一、機械能動能物體由于運動而具有的能物體的質(zhì)量、運動的速度勢能重力勢能體由于受到重力并處在一定高度時所具有的能物體的質(zhì)量、所處的高度彈性勢能物體因發(fā)生彈性形變而具有的能物體的彈性形變程度二、各種機械能的表達式1、動能：Ek＝eq\f(1,2)mv2.（m為質(zhì)量，v為速度）2、重力勢能：Ep＝mgh.（m為質(zhì)量，h為高度）3、彈性勢能：Ep=kΔx2.（k為勁度系數(shù)，Δx為形變程度）三、機械能的轉化分析動能和勢能相互轉化的方法：先運用動能和勢能的影響因素分析得出物體所具有的動能和勢能的大小變化情況，那么能的轉化情況就是變小的那種形式的能轉化成變大的那種形式的能．四、機械能守恒1、機械能守恒的條件：只有動能和勢能的相互轉化，而沒有機械能轉化為其他形式的能，也沒有其他形式的能轉化為機械能．(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、易錯提示：機械能守恒是一個理想化的定律.(1)在動能和勢能相互轉化的過程中，由于不可避免地要克服阻力對外做功，消耗一部分自身的機械能，所以機械能總量會變?。?2)在理想情況下(忽略對外所做的功)，可以認為在動能和勢能相互轉化過程中，機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，其機械能是守恒的；沿光滑水平面或光滑斜面自由運動的物體，其機械能也是守恒的．五、“一定”與“不一定”1、在動能和勢能的轉化過程中，若僅有重力或彈力做功，機械能一定守恒；2、物體若受平衡力，即當物體處于靜止或勻速直線運動狀態(tài)時，機械能不一定守恒。典例·解讀類型一：動能與重力勢能的轉化例1、2019年1月，全國第二屆青年運動會滑雪比賽在我省大同進行．如圖是賽場上滑雪運動員正在加速下滑時的情景．此過程中運動員()A.重力勢能增加B.動能保持不變C.相對地面是運動的D.運動狀態(tài)保持不變【答案】【答案】C．【解析】滑雪運動員加速下滑時，重力不變，高度降低，速度增大，其重力勢能變小，動能變大，A、B錯誤；以地面為參照物，加速下滑的運動員位置發(fā)生變化，故滑雪運動員相對于地面是運動的，C正確；運動員加速下滑過程中速度增大，故其運動狀態(tài)發(fā)生變化，D錯誤．故選C.類型二：機械能守恒問題例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的過程中(空氣阻力忽略不計)，下列說法正確的是()A.在彈簧恢復原狀的過程中，彈簧的彈性勢能部分轉化為小木塊P的動能B.小木塊P離開彈簧后在粗糙水平面AB上滑行時機械能守恒C.小木塊P在斜面上向上運動時，動能減小，重力勢能增加D.小木塊P運動到最高點時處于平衡狀態(tài)【答案】A【答案】AC．【解析】AB水平面粗糙，在彈簧恢復原狀的過程中，彈簧的彈性勢能有一部分轉化為小木塊的內(nèi)能，不是全部轉化為小木塊P的動能，A正確；小木塊P離開彈簧后在粗糙水平面AB上滑行時，有一部分機械能轉化為內(nèi)能，機械能不守恒，B錯誤；小木塊P在斜面上向上運動時，動能轉化為重力勢能，動能減小，重力勢能增加，C正確；BC表面光滑不受摩擦力，小木塊P運動到最高點時，受到重力的作用有沿斜面向下運動的趨勢(無摩擦力阻礙會向下運動)，因此不是處于平衡狀態(tài)，D錯誤．故選AC.類型三：彈性勢能計算問題例3、小麗同學在探究彈簧彈力大小與形變量關系時,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?，F(xiàn)小麗有兩根原長相等的彈簧1和2,已知k1∶k2=1∶2,當在兩根彈簧下分別掛同一物體靜止時,彈簧1和2伸長量分別為Δx1和Δx2,則Δx1∶Δx2=_______。小麗通過查閱資料知道彈簧的彈性勢能Ep=kΔx2,此時彈簧1和2彈性勢能分別為Ep1和Ep2,則Ep1∶Ep2=_______。小麗將彈簧1和2并聯(lián)懸掛一物體靜止時如圖13-36甲所示,兩彈簧彈性勢能之和為Ep甲,將彈簧1和2串聯(lián)懸掛同一物體靜止時如圖乙所示,兩彈簧彈性勢能之和為Ep乙,則Ep甲∶Ep乙=_______。(已知如圖甲所示情況下懸掛重物時彈簧1和2伸長量相同,整個實驗中彈簧所受重力不計,且均處于彈性限度范圍內(nèi))

【答案】【答案】2∶1；2∶1；2∶9．【解析】因為k=,所以在F相等時,Δx與k成反比,因為k1∶k2=1∶2,彈簧下掛同一物體時,物體對彈簧的拉力F相等,所以Δx1∶Δx2=k2∶k1=2∶1。===·=×=。圖甲中,兩根彈簧的伸長量相等,即Δx1甲=Δx2甲,所以彈簧1與彈簧2的彈性勢能之比為===,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=G;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能之比為====,即Ep1乙=9Ep1甲;圖乙中彈簧1與彈簧2所受的拉力相等,所以Δx1乙∶Δx2乙=∶==2∶1;則圖乙中彈簧1與彈簧2的彈性勢能之比===×=,即Ep2乙=Ep1乙=4.5Ep1甲。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==。培優(yōu)·訓練一、選擇題1、踢毽子是一項有益的體育活動．如圖，毽子某次被踢出后，豎直上升經(jīng)過某一位置時，毽子的動能和重力勢能分別Ek1和EP1，下落經(jīng)過同一位置時，毽子的動能和重力勢能分別為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點經(jīng)最低點b運動至c點．下列分析正確的是()A.從a到b的過程中，小球動能轉化為重力勢能B.經(jīng)過b點時，小球動能最大C.從b到c的過程中，小球動能增大D.從a到c的過程中，小球機械能守恒3、(多選)如圖所示，斜面與水平面在M點相連，彈簧左端固定．小物塊從斜面上P點由靜止滑下，與彈簧碰撞后最高返回到T點．則下列說法中正確的是()A.小物塊從P向M運動過程中，機械能減小B.小物塊從P向M運動過程中，重力勢能增大C.彈簧被壓縮到最短時，小物塊動能最大D.小物塊從M向T運動過程中，速度變慢第3題圖第4題圖4、如圖所示是一個左右對稱的凹形槽，將小球從A點由靜止釋放，若小球由A點到B點運動過程中克服摩擦力做的功用W表示，忽略空氣阻力，則下列說法正確的是（）A．小球從A點運動到B點的過程中，勢能的減少量與動能的增加量之差等于WB．小球能夠從A點運動到D點C．小球從A點運動到B點的過程中，勢能的減少量等于動能的增加量D．小球從A點運動到C點的過程中，機械能的減少量等于動能的增加量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，在此過程中木塊和水的機械能將是（）A．水的重力勢能不變，木塊的動能和勢能都不變B．水的重力勢能不變，木塊的動能和勢能都增加C．水的重力勢能減少，木塊的動能增加，重力勢能不變D．水的重力勢能減少，木塊的動能和勢能都增加6、如圖所示是“蹦極”的示意圖，a點是跳臺的位置，b點是彈性繩自然下垂時繩下端的位置，c點是蹦極者下降的最低點。在蹦極者下降的過程中，下列說法正確的是（）A．從a到c過程，蹦極者的速度越來越大B．從a到b過程，繩的彈性勢能越來越大C．從b到c過程，蹦極者的動能先變大后變小D．從b到c過程，蹦極者的速度越來越小7、（多選）如圖所示，a、b為豎直向上拋出的小石塊在上升過程中動能和重力勢能隨高度變化的兩條圖線（不計空氣阻力），下列說法中正確的是（）A．a(chǎn)圖線是動能--高度關系圖線B．b圖線是動能--高度關系圖線C．小石塊達到的最大高度為4mD．小石塊在最高點時的機械能為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、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。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）下列有關機械能及其轉化的說法正確的是()A.彎弓射箭，箭的動能轉化為弓的彈性勢能B.攔河大壩使上游的水位升高，提高了水的重力勢能C.蹦床運動員從高處落下，其動能轉化為重力勢能D.人造衛(wèi)星從近地點飛向遠地點時勢能增大，動能減小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點以速度v沿軌道滾下，經(jīng)另一側等高點B后到達最高點C.下列關于小球滾動過程的分析正確的是()A.整個過程只有重力在對小球做功B.小球在A、B兩點具有的動能相同C.小球在A、B、C三點的速度大小關系是vA>vB>vCD.小球在A點具有的機械能大于它在C點具有的重力勢能12、如圖所示,在光滑的水平臺面上,一輕彈簧左端固定,右端連接一金屬小球,O點是彈簧保持原長時小球的位置。壓縮彈簧使小球至A位置,然后釋放小球,小球就在AB間做往復運動(已知AO=OB)。小球從A位置運動到B位置的過程中(空氣阻力不計),下列判斷正確的是 ()A.小球的動能不斷增加B.彈簧的彈性勢能不斷減少C.小球運動到O點時的動能與此時彈簧的彈性勢能相等D.在任一位置彈簧的彈性勢能和小球的動能之和保持不變13、人的體溫是由“下丘腦”中特殊神經(jīng)細胞組織控制的，它對人體體溫的變化很敏感，當下丘腦溫度高于37℃時，人體散熱機制（如血管舒張、出汗等）就會活躍起來。已知37℃時蒸發(fā)20克汗水所需能量為4780J?，F(xiàn)有一中年人步行時，每秒鐘體內(nèi)產(chǎn)生的熱量為35J，而此時人體通過傳導、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的某同學在跳繩時重心高度隨時間變化的關系如圖所示，根據(jù)圖象可估算出該同學在1分鐘內(nèi)克服重力做功的平均功率為（）A．45WB．135WC．169WD．270W15、雨滴在空中運動時所受到的阻力與其速度的平方成正比，若有兩個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動，則在落地前瞬時重力的功率之比為（）A．M：mB．C．D．二、填空題1、跳傘運動員打開降落傘后在空中勻速下降，此時運動員和傘受到的空氣阻力________重力(選填“＞”“＜”或“＝”)，運動員的重力勢能________(選填“變大”“變小”或“不變”)．2、小明同學用20N的水平推力，將重為280N的購物車沿水平地面向前推動了10m，在此過程中，推力對購物車做功______J，購物車的重力做功________J；一個皮球落地后彈起，彈起的高度越來越低，皮球在運動過程中，機械能總量________(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．當小球在O點時，彈簧處于自然伸長的狀態(tài)，若將小球推至B點，此時小球受到彈簧的彈力方向是______；松手后小球經(jīng)過O點時的動能________(選填“最大”或“最小”)．4、八年級物理課本中給出了一些物體的動能，如下表所示：約60J約3×103J約5×103J請根據(jù)表中的數(shù)據(jù)和所學的相關物理知識推斷：（1）在質(zhì)量和速度這兩個物理量中，對動能影響較大的是（選填“質(zhì)量”或“速度”）。（2）物體的動能（E）與物體的質(zhì)量（m）和運動速度（v）的定量關系，你認為正確的是下面的哪一個（）A．E=mvB．E=C．E=5、檢測機構為了檢測汽車的剎車性能，在同一場地做了如下實驗：（1）某車以不同車速行駛時，測得有關數(shù)據(jù)如圖甲所示。其中反應距離是指司機發(fā)現(xiàn)情況，決定剎車到腳踩在剎車踏板上時，車通過的距離；剎車距離是指腳踩在剎車踏板上，使車減速，到車停時車通過的距離。如果司機以60千米/時的速度駕駛，從發(fā)現(xiàn)情況，決定剎車到車停止時，車通過的距離為米。（2）汽車的剎車方式有兩種：方式一：剎車時，車輪不能滾動，只能滑行，直至車停。方式二：剎車時，車輪仍保持滾動，但滾動減慢，直至車停。圖乙反映的是以方式一和方式二剎車所產(chǎn)生的剎車距離的比較。從圖中可知，在車速相同時，采用（選填“剎車方式一”或“剎車方式二”）剎車方式剎車后，剎車距離較短。（3）檢測中，相同的A、B兩車均以v1速度行駛，A車采取方式一剎車，B車采取方式二剎車，剎車時車與障礙物的距離相等（距離小于s1，如圖乙所示），則撞擊時（選填“A”或“B”）車對障礙物的破壞程度更大，理由是（請結合圖乙中曲線說明）。專題11-4機械能及其轉化知識·解讀一、機械能動能物體由于運動而具有的能物體的質(zhì)量、運動的速度勢能重力勢能體由于受到重力并處在一定高度時所具有的能物體的質(zhì)量、所處的高度彈性勢能物體因發(fā)生彈性形變而具有的能物體的彈性形變程度二、各種機械能的表達式1、動能：Ek＝eq\f(1,2)mv2.（m為質(zhì)量，v為速度）2、重力勢能：Ep＝mgh.（m為質(zhì)量，h為高度）3、彈性勢能：Ep=kΔx2.（k為勁度系數(shù)，Δx為形變程度）三、機械能的轉化分析動能和勢能相互轉化的方法：先運用動能和勢能的影響因素分析得出物體所具有的動能和勢能的大小變化情況，那么能的轉化情況就是變小的那種形式的能轉化成變大的那種形式的能．四、機械能守恒1、機械能守恒的條件：只有動能和勢能的相互轉化，而沒有機械能轉化為其他形式的能，也沒有其他形式的能轉化為機械能．(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、易錯提示：機械能守恒是一個理想化的定律.(1)在動能和勢能相互轉化的過程中，由于不可避免地要克服阻力對外做功，消耗一部分自身的機械能，所以機械能總量會變?。?2)在理想情況下(忽略對外所做的功)，可以認為在動能和勢能相互轉化過程中，機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，其機械能是守恒的；沿光滑水平面或光滑斜面自由運動的物體，其機械能也是守恒的．五、“一定”與“不一定”1、在動能和勢能的轉化過程中，若僅有重力或彈力做功，機械能一定守恒；2、物體若受平衡力，即當物體處于靜止或勻速直線運動狀態(tài)時，機械能不一定守恒。典例·解讀類型一：動能與重力勢能的轉化例1、2019年1月，全國第二屆青年運動會滑雪比賽在我省大同進行．如圖是賽場上滑雪運動員正在加速下滑時的情景．此過程中運動員()A.重力勢能增加B.動能保持不變C.相對地面是運動的D.運動狀態(tài)保持不變【答案】【答案】C．【解析】滑雪運動員加速下滑時，重力不變，高度降低，速度增大，其重力勢能變小，動能變大，A、B錯誤；以地面為參照物，加速下滑的運動員位置發(fā)生變化，故滑雪運動員相對于地面是運動的，C正確；運動員加速下滑過程中速度增大，故其運動狀態(tài)發(fā)生變化，D錯誤．故選C.類型二：機械能守恒問題例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的過程中(空氣阻力忽略不計)，下列說法正確的是()A.在彈簧恢復原狀的過程中，彈簧的彈性勢能部分轉化為小木塊P的動能B.小木塊P離開彈簧后在粗糙水平面AB上滑行時機械能守恒C.小木塊P在斜面上向上運動時，動能減小，重力勢能增加D.小木塊P運動到最高點時處于平衡狀態(tài)【答案】A【答案】AC．【解析】AB水平面粗糙，在彈簧恢復原狀的過程中，彈簧的彈性勢能有一部分轉化為小木塊的內(nèi)能，不是全部轉化為小木塊P的動能，A正確；小木塊P離開彈簧后在粗糙水平面AB上滑行時，有一部分機械能轉化為內(nèi)能，機械能不守恒，B錯誤；小木塊P在斜面上向上運動時，動能轉化為重力勢能，動能減小，重力勢能增加，C正確；BC表面光滑不受摩擦力，小木塊P運動到最高點時，受到重力的作用有沿斜面向下運動的趨勢(無摩擦力阻礙會向下運動)，因此不是處于平衡狀態(tài)，D錯誤．故選AC.類型三：彈性勢能計算問題例3、小麗同學在探究彈簧彈力大小與形變量關系時,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?，F(xiàn)小麗有兩根原長相等的彈簧1和2,已知k1∶k2=1∶2,當在兩根彈簧下分別掛同一物體靜止時,彈簧1和2伸長量分別為Δx1和Δx2,則Δx1∶Δx2=_______。小麗通過查閱資料知道彈簧的彈性勢能Ep=kΔx2,此時彈簧1和2彈性勢能分別為Ep1和Ep2,則Ep1∶Ep2=_______。小麗將彈簧1和2并聯(lián)懸掛一物體靜止時如圖13-36甲所示,兩彈簧彈性勢能之和為Ep甲,將彈簧1和2串聯(lián)懸掛同一物體靜止時如圖乙所示,兩彈簧彈性勢能之和為Ep乙,則Ep甲∶Ep乙=_______。(已知如圖甲所示情況下懸掛重物時彈簧1和2伸長量相同,整個實驗中彈簧所受重力不計,且均處于彈性限度范圍內(nèi))

【答案】【答案】2∶1；2∶1；2∶9．【解析】因為k=,所以在F相等時,Δx與k成反比,因為k1∶k2=1∶2,彈簧下掛同一物體時,物體對彈簧的拉力F相等,所以Δx1∶Δx2=k2∶k1=2∶1。===·=×=。圖甲中,兩根彈簧的伸長量相等,即Δx1甲=Δx2甲,所以彈簧1與彈簧2的彈性勢能之比為===,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=G;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能之比為====,即Ep1乙=9Ep1甲;圖乙中彈簧1與彈簧2所受的拉力相等,所以Δx1乙∶Δx2乙=∶==2∶1;則圖乙中彈簧1與彈簧2的彈性勢能之比===×=,即Ep2乙=Ep1乙=4.5Ep1甲。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==。培優(yōu)·訓練一、選擇題1、踢毽子是一項有益的體育活動．如圖，毽子某次被踢出后，豎直上升經(jīng)過某一位置時，毽子的動能和重力勢能分別Ek1和EP1，下落經(jīng)過同一位置時，毽子的動能和重力勢能分別為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點經(jīng)最低點b運動至c點．下列分析正確的是()A.從a到b的過程中，小球動能轉化為重力勢能B.經(jīng)過b點時，小球動能最大C.從b到c的過程中，小球動能增大D.從a到c的過程中，小球機械能守恒3、(多選)如圖所示，斜面與水平面在M點相連，彈簧左端固定．小物塊從斜面上P點由靜止滑下，與彈簧碰撞后最高返回到T點．則下列說法中正確的是()A.小物塊從P向M運動過程中，機械能減小B.小物塊從P向M運動過程中，重力勢能增大C.彈簧被壓縮到最短時，小物塊動能最大D.小物塊從M向T運動過程中，速度變慢第3題圖第4題圖4、如圖所示是一個左右對稱的凹形槽，將小球從A點由靜止釋放，若小球由A點到B點運動過程中克服摩擦力做的功用W表示，忽略空氣阻力，則下列說法正確的是（）A．小球從A點運動到B點的過程中，勢能的減少量與動能的增加量之差等于WB．小球能夠從A點運動到D點C．小球從A點運動到B點的過程中，勢能的減少量等于動能的增加量D．小球從A點運動到C點的過程中，機械能的減少量等于動能的增加量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，在此過程中木塊和水的機械能將是（）A．水的重力勢能不變，木塊的動能和勢能都不變B．水的重力勢能不變，木塊的動能和勢能都增加C．水的重力勢能減少，木塊的動能增加，重力勢能不變D．水的重力勢能減少，木塊的動能和勢能都增加6、如圖所示是“蹦極”的示意圖，a點是跳臺的位置，b點是彈性繩自然下垂時繩下端的位置，c點是蹦極者下降的最低點。在蹦極者下降的過程中，下列說法正確的是（）A．從a到c過程，蹦極者的速度越來越大B．從a到b過程，繩的彈性勢能越來越大C．從b到c過程，蹦極者的動能先變大后變小D．從b到c過程，蹦極者的速度越來越小7、（多選）如圖所示，a、b為豎直向上拋出的小石塊在上升過程中動能和重力勢能隨高度變化的兩條圖線（不計空氣阻力），下列說法中正確的是（）A．a(chǎn)圖線是動能--高度關系圖線B．b圖線是動能--高度關系圖線C．小石塊達到的最大高度為4mD．小石塊在最高點時的機械能為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、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。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）下列有關機械能及其轉化的說法正確的是()A.彎弓射箭，箭的動能轉化為弓的彈性勢能B.攔河大壩使上游的水位升高，提高了水的重力勢能C.蹦床運動員從高處落下，其動能轉化為重力勢能D.人造衛(wèi)星從近地點飛向遠地點時勢能增大，動能減小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點以速度v沿軌道滾下，經(jīng)另一側等高點B后到達最高點C.下列關于小球滾動過程的分析正確的是()A.整個過程只有重力在對小球做功B.小球在A、B兩點具有的動能相同C.小球在A、B、C三點的速度大小關系是vA>vB>vCD.小球在A點具有的機械能大于它在C點具有的重力勢能12、如圖所示,在光滑的水平臺面上,一輕彈簧左端固定,右端連接一金屬小球,O點是彈簧保持原長時小球的位置。壓縮彈簧使小球至A位置,然后釋放小球,小球就在AB間做往復運動(已知AO=OB)。小球從A位置運動到B位置的過程中(空氣阻力不計),下列判斷正確的是 ()A.小球的動能不斷增加B.彈簧的彈性勢能不斷減少C.小球運動到O點時的動能與此時彈簧的彈性勢能相等D.在任一位置彈簧的彈性勢能和小球的動能之和保持不變13、人的體溫是由“下丘腦”中特殊神經(jīng)細胞組織控制的，它對人體體溫的變化很敏感，當下丘腦溫度高于37℃時，人體散熱機制（如血管舒張、出汗等）就會活躍起來。已知37℃時蒸發(fā)20克汗水所需能量為4780J?，F(xiàn)有一中年人步行時，每秒鐘體內(nèi)產(chǎn)生的熱量為35J，而此時人體通過傳導、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的某同學在跳繩時重心高度隨時間變化的關系如圖所示，根據(jù)圖象可估算出該同學在1分鐘內(nèi)克服重力做功的平均功率為（）A．45WB．135WC．169WD．270W15、雨滴在空中運動時所受到的阻力與其速度的平方成正比，若有兩個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動，則在落地前瞬時重力的功率之比為（）A．M：mB．C．D．二、填空題1、跳傘運動員打開降落傘后在空中勻速下降，此時運動員和傘受到的空氣阻力________重力(選填“＞”“＜”或“＝”)，運動員的重力勢能________(選填“變大”“變小”或“不變”)．2、小明同學用20N的水平推力，將重為280N的購物車沿水平地面向前推動了10m，在此過程中，推力對購物車做功______J，購物車的重力做功________J；一個皮球落地后彈起，彈起的高度越來越低，皮球在運動過程中，機械能總量________(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．當小球在O點時，彈簧處于自然伸長的狀態(tài)，若將小球推至B點，此時小球受到彈簧的彈力方向是______；松手后小球經(jīng)過O點時的動能________(選填“最大”或“最小”)．4、八年級物理課本中給出了一些物體的動能，如下表所示：約60J約3×103J約5×103J請根據(jù)表中的數(shù)據(jù)和所學的相關物理知識推斷：（1）在質(zhì)量和速度這兩個物理量中，對動能影響較大的是（選填“質(zhì)量”或“速度”）。（2）物體的動能（E）與物體的質(zhì)量（m）和運動速度（v）的定量關系，你認為正確的是下面的哪一個（）A．E=mvB．E=C．E=5、檢測機構為了檢測汽車的剎車性能，在同一場地做了如下實驗：（1）某車以不同車速行駛時，測得有關數(shù)據(jù)如圖甲所示。其中反應距離是指司機發(fā)現(xiàn)情況，決定剎車到腳踩在剎車踏板上時，車通過的距離；剎車距離是指腳踩在剎車踏板上，使車減速，到車停時車通過的距離。如果司機以60千米/時的速度駕駛，從發(fā)現(xiàn)情況，決定剎車到車停止時，車通過的距離為米。（2）汽車的剎車方式有兩種：方式一：剎車時，車輪不能滾動，只能滑行，直至車停。方式二：剎車時，車輪仍保持滾動，但滾動減慢，直至車停。圖乙反映的是以方式一和方式二剎車所產(chǎn)生的剎車距離的比較。從圖中可知，在車速相同時，采用（選填“剎車方式一”或“剎車方式二”）剎車方式剎車后，剎車距離較短。（3）檢測中，相同的A、B兩車均以v1速度行駛，A車采取方式一剎車，B車采取方式二剎車，剎車時車與障礙物的距離相等（距離小于s1，如圖乙所示），則撞擊時（選填“A”或“B”）車對障礙物的破壞程度更大，理由是（請結合圖乙中曲線說明）。

專題11-4機械能及其轉化例1、【答案】C．【解析】滑雪運動員加速下滑時，重力不變，高度降低，速度增大，其重力勢能變小，動能變大，A、B錯誤；以地面為參照物，加速下滑的運動員位置發(fā)生變化，故滑雪運動員相對于地面是運動的，C正確；運動員加速下滑過程中速度增大，故其運動狀態(tài)發(fā)生變化，D錯誤．故選C.例2、【答案】AC．【解析】AB水平面粗糙，在彈簧恢復原狀的過程中，彈簧的彈性勢能有一部分轉化為小木塊的內(nèi)能，不是全部轉化為小木塊P的動能，A正確；小木塊P離開彈簧后在粗糙水平面AB上滑行時，有一部分機械能轉化為內(nèi)能，機械能不守恒，B錯誤；小木塊P在斜面上向上運動時，動能轉化為重力勢能，動能減小，重力勢能增加，C正確；BC表面光滑不受摩擦力，小木塊P運動到最高點時，受到重力的作用有沿斜面向下運動的趨勢(無摩擦力阻礙會向下運動)，因此不是處于平衡狀態(tài)，D錯誤．故選AC.例3、【答案】2∶1；2∶1；2∶9．【解析】因為k=,所以在F相等時,Δx與k成反比,因為k1∶k2=1∶2,彈簧下掛同一物體時,物體對彈簧的拉力F相等,所以Δx1∶Δx2=k2∶k1=2∶1。===·=×=。圖甲中,兩根彈簧的伸長量相等,即Δx1甲=Δx2甲,所以彈簧1與彈簧2的彈性勢能之比為===,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=G;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能之比為====,即Ep1乙=9Ep1甲;圖乙中彈簧1與彈簧2所受的拉力相等,所以Δx1乙∶Δx2乙=∶==2∶1;則圖乙中彈簧1與彈簧2的彈性勢能之比===×=,即Ep2乙=Ep1乙=4.5Ep1甲。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==。培優(yōu)·訓練一、選擇題1、B【解析】因為踢毽子時，毽子上升和下降到同一位置時，質(zhì)量不變，高度不變，所以重力勢能不變，即EP1＝EP2，C、D錯誤；又因為毽子在上升和下降過程中，要克服空氣阻力做功，消耗一部分機械能，而到達相同位置時重力勢能不變，所以Ek2<Ek1，A錯誤，B正確．故選B.2、B3、AD4、A【解析】從A點向B點運動過程中，重力勢能大部分轉化成動能，因為有滑動摩擦，少部分轉化成內(nèi)能，故A正確；因為有滑動摩擦，少部分轉化成內(nèi)能．小球不能夠從A點運動到D點，故B錯誤；小球從A點運動到B點的過程中，勢能的減少量等于動能的增加量和克服摩擦做的功，故C錯誤；小球從A點運動到C點的過程中，機械能的減少量等于克服摩擦做的功，故D錯誤。5、D【解析】木塊加速上升過程中，質(zhì)量不變，速度在逐漸增大，所以動能在增大，因為木塊在升高，重力勢能也在增大；水的質(zhì)量不變，木塊浮出水面后，水面高度下降，所以水的重力勢能減少。6、C【解析】因為c點是蹦極者下降的最低點，所以c點速度為零，故A錯誤；因為b點是彈性繩自然下垂時繩下端的位置，從a到b過程繩子沒有發(fā)生形變，所以沒有彈性勢能，故B錯誤；從b到c過程，開始繩子對人的拉力小于人的重力，所以開始還是加速運動，動能還是增加的，隨著繩子被拉伸，繩子對人的彈力越來越大，當大于人的重力時，人就做減速運動，動能越來越小，故蹦極者的動能先變大后變小，故C正確；從b到c過程中，開始彈力小于重力，速度是增加的，隨著彈性繩的不斷伸長，當彈力大于重力時，速度是減小的，所以D錯誤。7、AC【解析】如圖所示，橫坐標代表的是小石塊上升的高度，縱坐標代表的是能量。小石塊上升時質(zhì)量保持不變，b圖線表示，高度越高，能量越大，所以b圖線是重力勢能--高度的關系圖線，故B錯；不計空氣阻力，小石塊上升時，動能全部轉化為重力勢能，動能減小，重力勢能增大，所以a圖線代表動能--高度的關系圖線，故A正確；小石塊到達的最大高度是4m，動能為0J，重力勢能為2J，機械能=動能+勢能=0J+2J=2J，故C正確、D錯。8、A【解析】利用W=Gh，求出對每一塊磚所做的功，第一塊磚提升高度為h1=0，第二塊磚提升高度為：h2=c，第三塊磚提升高度為：h3=2c…第n塊磚提升高度為：hn=（n-1）c，所以對第一塊磚所做的功為：W1=Gh1=mg×0=0，對第二塊磚所做的功為：W2=Gh2=mg×c=mgc，對第三塊磚所做的功為：W3=Gh3=mg×2c=2mgc…對第n塊磚所做的功為：Wn=Ghn=mg×（n-1）c=（n-1）mgc，則W總=W1+W2+W3+…+Wn=0+mgc+mg2c+…+（n-1）mgc=〔1+2+…+（n-1）〕mgc=mgc。9、A【解析】物塊重心降低L，物塊重力做功W1=ρ0gSLL=ρ0gSL2，設用外力將物塊按入水底后，杯內(nèi)水的高度為L′，則2SL′=2SL+SL，解得L′=L，在末狀態(tài)，水面高出物塊上表面L，這相當于原來初狀態(tài)圖示中物塊下面的那部分水全部升至末狀態(tài)的物塊之上，這部分水（ρ0×0.5LS）升高了（1.125-0.25）L=0.875L，其重力勢能增加ΔW=ρ0×0.5LSg×0.875L，減去物塊減小的重力勢能W1=ρ0gSL2，即為外力至少做的功W=ΔW-W1=ρ0×0.5LSg×0.875L-ρ0gSL2=ρ0gSL2。10、BD【解析】射箭過程是將弓的彈性勢能轉化為箭的動能，A錯誤；水庫修建大壩使上游的水位升高，提高了水的重力勢能，B正確；蹦床運動員從高處落下時，運動員的重力勢能減小，動能增大，是把重力勢能轉化為動能，C錯誤；人造衛(wèi)星從近地點飛向遠地點時，它距離地面的高度在增大，人造衛(wèi)星運動的速度在減小，它的質(zhì)量不變，故人造衛(wèi)星的動能減小，重力勢能在增大，此時人造衛(wèi)星動能轉化為重力勢能，D正確．故選BD.11、CD【解析】整個過程除了重力做功還有摩擦力做功，A錯誤；A到B，需要克服摩擦力做功，則動能減小，B點的動能小，B錯誤；又因為B到C克服摩擦力和重力做功，B點的動能大于C點的動能，小球質(zhì)量不變，動能與速度有關，所以vA>vB>vC，C正確；由于小球從A到C過程中需要克服摩擦力做功，機械能在減小，C處機械能只有重力勢能，A處的機械能大于C處的重力勢能，D正確．故選CD.12、D[解析]由題知,O點是彈簧保持原長時小球的位置,則AO段彈簧處于壓縮狀態(tài),OB段彈簧處于拉伸狀態(tài);小球從A運動到O的過程中,彈簧逐漸恢復原狀,形變程度變小,彈性勢能變小,小球所受彈力方向向右,速度不斷增大,動能變大,此過程中彈性勢能轉化為動能;到達O點時,彈簧恢復原長,彈性勢能為零,小球所受彈力為零,此時速度最大,動能最大;小球從O運動到B的過程中,彈簧被拉長,形變程度變大,彈性勢能變大,此時小球所受彈力方向向左,速度不斷減小,動能變小,此過程中動能轉化為彈性勢能;則小球從A位置運動到B位置的過程中,小球的動能先增加后減少,故A錯誤。由以上分析知,小球從A位置運動到B位置的過程中,彈簧的彈性勢能先減少后增大,故B錯誤。由以上分析知,小球運動到O點時的動能(最大)與此時彈簧的彈性勢能(為零)不相等,故C錯誤。水平臺面光滑,且AO=OB,說明沒有機械能轉化為內(nèi)能,小球和彈簧組成的整體機械能守恒,所以在任一位置彈簧的彈性勢能和小球的動能之和保持不變,故D正確。13、B【解析】中年人漫步行走時，每秒鐘體內(nèi)產(chǎn)生的熱量為35焦，即其總功率是，故此時出汗的散熱功率為P1=35W-33W=2W。故該人在行走0.5h時汗的散熱量為W散=P1t=2W×1800s=3600J，由于每蒸發(fā)20克汗水所需要的能量為4780J，故此時人所需的出汗量是m=×20g≈15g。14、B【解析】m=45kg，g=10N/kg，該同學的重力為：G=mg=45kg×10N/kg=450N，從圖可知，跳一次所用時間為t1=s，則1min內(nèi)所跳的次數(shù)n=180，起跳的最大高度h=0.1m，克服重力做功為：W=G×nh=450N×180×0.1m=8100J，而t=1min=60s，則1min內(nèi)克服重力做功的平均功率為：。15、D【解析】因為落到地面前均已做勻速直線運動，所以雨滴受的是平衡力，雨滴受到的阻力：f=mg=kv2，所以雨滴的速度：v=，，則兩雨滴的重力功率之比：。二、填空題1、＝變小【解析】跳傘運動員打開降落傘后在空中勻速下降，運動員受到的空氣阻力和重力是一對平衡力，大小相等；在下落過程中，運動員的質(zhì)量不變，高度降低，因此重力勢能變?。?、2000減少【解析】推力對購物車做的功W＝Fs＝20N×10m＝200J；購物車在重力的方向上沒有移動距離，重力做功0J；皮球落地后彈起，彈起的高度越來越低，是因為受到空氣阻力的作用，一部分機械能轉化為內(nèi)能，機械能總量減少．3、水平向右最大4、（1）速度（2）C【解析】（1）子彈的質(zhì)量很小，約是運動員質(zhì)量的，子彈的速度只是運動員的80倍，而它們的動能卻差不多，說明速度對物體動能的影響更大。或者：運動員的質(zhì)量約是牛的，運動員的速度是牛的速度的20倍，而運動員的動能卻是牛動能的50倍，這說明速度對物體動能的影響更大。（2）速度對物體動能的影響大于質(zhì)量的影響，因此應該突出速度的主要，所以公式為C。5、（1）35（2）剎車方式二（3）B由圖象可知，在撞擊時B車的車速較大，因此其動能更大，破壞性更厲害【解析】（1）由圖可知，汽車的反應距離為15m，剎車距離是20m，因此汽車的停車距離s=15m+20m=35m；（2）由圖象可知，在兩車的車速相同的情況下，剎車方式二的剎車距離明顯比第一種方式短；（3）因障礙物與車的距離小于s1，所以此時B車的速度較大，因此具有的動能較大，破壞性更強。專題11-5機械能相關實驗知識·解讀一、影響動能大小因素的探究問題1.使小球獲得動能的方法:讓小球從同一斜槽的某一高度由靜止?jié)L下。2.實驗方法:①轉換法:通過木塊被撞后移動距離的遠近反映物體動能的大小。②控制變量法:實驗中探究動能與小球質(zhì)量的關系,必須保持小球到達水平面的速度相同(方法:使小球從同一斜槽的同一高度由靜止?jié)L下);探究動能與小球速度的關系,必須保持小球的質(zhì)量相同。3.設計實驗記錄表格,分析可得出:物體的質(zhì)量和物體運動的速度都影響物體動能的大小,且質(zhì)量越大、運動速度越大,動能越大。4.超速、超載問題的判斷:超速問題質(zhì)量不變,超載問題速度不變。5.小球從開始運動到靜止過程中機械能的變化:在斜槽上運動時,機械能減少,重力勢能轉化為動能和內(nèi)能;在水平面上運動時,因為受到摩擦阻力,最后靜止,機械能轉化為內(nèi)能。6.水平面絕對光滑不能完成實驗:木塊將一直做勻速直線運動,無法比較木塊移動的距離。二、影響重力勢能大小因素的探究問題1.實驗方法:①轉換法:通過沙坑的凹陷程度反映物體重力勢能的大小。②控制變量法:實驗中探究重力勢能與物體質(zhì)量的關系,必須保持物體高度相同(方法:不同物體從同一高度由靜止落下);探究重力勢能與高度的關系,必須保持物體的質(zhì)量相同(方法:同一物體從不同高度由靜止落下)。2.設計實驗記錄表格,分析可得出:物體的質(zhì)量和物體所處的高度都影響物體的重力勢能大小,且質(zhì)量越大、所處高度越大,重力勢能越大。3.物體下落過程中未接觸沙子時機械能的變化:考慮空氣阻力的情況下,機械能減少,重力勢能轉化為動能和內(nèi)能。接觸沙子后,因為受到摩擦阻力,最后靜止,所以機械能轉化為內(nèi)能。4.計算物體的重力勢能(Ep=mgh)。典例·解讀類型一：影響動能大小因素例1、如圖，某實驗小組在“探究物體的動能跟哪些因素有關”的實驗中，讓小球從同一斜面某處由靜止釋放，撞擊同一水平面上的同一木塊，木塊移動一段距離后停止．(1)小球滾下斜面的過程中，它的________能轉化為動能，其動能大小是通過木塊移動的距離來反映的．(2)分析比較________兩次實驗，可探究出的結論是：質(zhì)量相同的物體，速度越大，動能越大．(3)甲實驗中若木塊的重力為1N，水平移動的距離是30cm.則重力對木塊做功________J.(4)如果水平面光滑，則________(選填“能”或“不能”)完成本實驗．【答案】【答案】(1)重力勢(2)甲、乙(3)0(4)不能．【解析】(1)小球從斜面滾下過程中，重力勢能減小，動能增大，重力勢能轉化為動能；(2)由實驗可知，甲、乙兩次實驗，球的質(zhì)量相同，甲滾下的高度大于乙滾下的高度，甲中木塊移動距離更遠，說明動能較大，可得質(zhì)量相同的物體，速度越大，具有的動能就越大；(3)木塊在水平方向上運動，在重力的方向上沒有移動距離，不做功，重力G對木塊做的功為0J；(4)如果水平面光滑，則沒有摩擦，木塊在水平方向上受力為0，豎直方向上受到平衡力作用，根據(jù)牛頓第一定律，運動的物體在受平衡力的作用時，將一直做勻速直線運動，無法測量滑行距離，故不能完成本實驗．類型二：影響重力勢能大小因素例2、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(zhì)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(zhì)量為m，B球質(zhì)量為2m，讓A、B兩球從距沙表面高H靜止下落，C球從距沙表面高2H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＜h2＜h3.(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(fā)現(xiàn)B球陷入沙深度更大，由此可得出結論：___________________________________；(3)比較________兩球，發(fā)現(xiàn)C球陷入沙深度更大，由此可得出結論：當物體的質(zhì)量相同時，下落高度越高，物體的重力勢能越大；(4)比較C、D兩球，發(fā)現(xiàn)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________(填“有關”或“無關”)．（5）小球在下落過程陷入沙面前，將重力勢能轉化為____能，陷入沙中后到小球靜止過程中，將機械能轉化為_____能.【答案】【答案】(1)球陷入沙面的深度(2)當下落高度一定時，物體的質(zhì)量越大，重力勢能越大(3)A、C(4)無關（5）動

內(nèi).【解析】本題考查探究影響重力勢能大小的因素.（1）用沙子凹陷的深度來間接反映物體重力勢能的大小，這種研究物理問題的方法稱為轉換法；（2）B球比A球重，A、B兩球下落高度相同而B球在沙內(nèi)凹陷得程度大，說明當所處高度相同時，物體質(zhì)量越大，重力勢能越大；（2）B球比A球重，A、B兩球下落高度相同而B球在沙內(nèi)凹陷得程度大，說明當所處高度相同時，物體質(zhì)量越大，重力勢能越大；（3）依據(jù)控制變量法的要求，在比較高度對物體重力勢能的影響情況時，需控制兩球的質(zhì)量相同，因此應選A、C兩球進行實驗對比；（4）C、D兩球質(zhì)量和所處位置的高度相同，但D球運動路徑與C球不同，而在沙中凹陷得程度相同，說明重力勢能與物體運動路徑無關；（5）球從高處下落時，高度越來越低、速度越來越大，這是將物體的重力勢能轉化為動能；當小球接觸沙子靜止后，其動能變?yōu)榱?，這是因為運動的小球克服沙子的阻力做功，將自身的動能全部轉化為沙子的內(nèi)能.培優(yōu)·訓練一、選擇題1、在如圖所示的實驗中，小車從斜面的某一高度由靜止開始滑下，撞擊靜止于水平木板上的木塊(不計空氣阻力)．則下列說法中正確的是()A．小車在斜面上下滑的過程中，小車的動能轉化為重力勢能B．小車在斜面上下滑的過程中，小車的機械能增大C．木塊對木板的壓力和木板對木塊的支持力是一對平衡力D．若木板的表面光滑且足夠長，則被撞擊后的木塊所獲得的動能將保持不變2、下圖是高速公路避險車道示意圖。當高速行駛的汽車出現(xiàn)剎車失靈時,可通過進入避險車道快速降低車速直至停止。避險車道的作用是降低汽車因高速行駛而具有的哪種能量帶來的危害()A.動能B.勢能C.內(nèi)能D.電能3、“物體動能的大小與哪些因素有關”的實驗中，小紅同學讓同一鐵球從斜面的不同高度由靜止釋放，撞擊同一木塊，如圖所示．該實驗是通過觀察木塊移動的距離來說明鐵球對木塊做功的多少．下列實驗與此實驗方法相同的是（）A．用紅墨水在水中的擴散現(xiàn)象來認識分子是運動的B．建立牛頓第一定律用“伽利略斜面小車實驗”進行研究C．用不同的電阻和相同的電源研究電流和電阻的關系D．研究光的直線傳播時引入“光線”二、填空題1、利用如圖所示裝置探究“物體的動能大小與哪些因素有關”．將小球A、B分別拉到與豎直方向成一定角度θ的位置，然后都由靜止釋放，當小球擺動到豎直位置時，將與靜止在水平面上的木塊C發(fā)生碰撞，木塊都會在水平面上滑行一定距離后停止．圖中的擺長L都相同，θ1＜θ2，球A、B的質(zhì)量分別為mA、mB(mA＜mB)．(1)如圖甲、乙所示，同時釋放A、B，觀察到它們并排擺動且始終相對靜止，同時到達豎直位置．這表明兩小球在擺動過程中的任一時刻的速度大小與小球的________無關．(2)如圖甲、乙所示，觀察到B球能將木塊C撞得更遠，由此可得出結論：__________________________________________________．(3)圖乙中小球B到達豎直位置時的速度________(填“大于”“小于”或“等于”)圖丙中小球B到達豎直位置時的速度．圖乙、丙所示，圖丙中木塊C滑行得更遠些，由此可得出結論：________________________________________________．(4)有同學在探究“動能大小與質(zhì)量的關系”時將實驗裝置改進成如圖丁所示，利用質(zhì)量不同的鐵球將彈簧壓縮相同程度靜止釋放，撞擊同一木塊．該實驗方案是否可行？答：________，若他按此方案操作，他會看到的現(xiàn)象是：________________________________．2、為了探究重力勢能的大小與哪些因素有關,小明找到了A、B、C三個體積相同的小球。讓小球從高處自由落下,觀察小球砸入沙坑中的深淺程度來比較重力勢能的大小,其中mA=mB>mC,三次實驗如圖所示。(1)為了探究重力勢能大小與質(zhì)量的關系,他應選擇圖甲和圖進行對比實驗。

(2)為了探究重力勢能的大小與高度的關系,他應選擇圖甲和圖進行對比實驗。

(3)本次試驗用到了多種研究物理問題的方法,請你任意指出其中一種方法,如:。

3、利用如圖的裝置探究物體的動能大小與哪些因素有關。將小球A、B分別拉到與豎直方向成一定角度θ的位置,然后都由靜止釋放,當小球擺動到豎直位置時,將與靜止在水平面上的木塊C發(fā)生碰撞,木塊都會在水平面上滑行一定距離后停止。圖中的擺長L都相同,θA=θB,θB<θB',球A、B的質(zhì)量分別為mA、mB(mA<mB)。(1)如圖甲、乙所示,同時釋放A、B,觀察到它們并排擺動且始終相對靜止,同時到達豎直位置,這表明兩小球在擺動過程中的任一時刻的速度大小與小球的_________無關。

(2)如圖甲、乙所示,觀察到B球能將木塊C撞得更遠,由此可得出結論:________________________________________________________。

(3)圖乙中小球B到達豎直位置時的速度________(選填“大于”“小于”或“等于”)圖丙中小球B到達豎直位置時的速度,如圖乙、丙所示,圖丙中木塊C滑行得更遠些,由此可得出結論:______________________________________________________。

4、火箭發(fā)射過程中殘骸墜落地面有可能砸毀民宅,這個問題引起了某?？萍夹〗M的關注。豎直下落的物體與地面碰撞時對地面的作用力大小與哪些因素有關呢?某同學猜想與物體的質(zhì)量、開始下落時離地面的高度有關。(1)你猜想還與________有關。

(2)該同學為驗證他的猜想,設計了如下實驗方案。在水平地面上平鋪一些報紙,將涂滿紅色顏料的同一籃球從不同高度由靜止釋放,籃球會在報紙上留下大小不同的圓形紅色印跡;通過比較印跡的大小即可比較籃球對地面作用力的大小。該方案所用到的實驗方法有________________。

(3)另一同學將留有紅色印跡的報紙放在如圖所示電子測力計上,再將籃球放在印跡中央,用力下壓籃球,當籃球恰好將_____________覆蓋時,此時測力計示數(shù)即為籃球留下該印跡時對地面作用力的大小。

5、為了探究物體動能大小與哪些因素有關，同學們設計了如圖甲、乙所示的實驗裝置來進行實驗．（1）圖甲是讓不同質(zhì)量的小球沿同一光滑斜面從B處由靜止自由釋放，然后分別撞擊到放在水平面上的同一木塊，木塊在水平面運動一段距離后靜止時的情景．據(jù)此你能得到的結論是______________.（2）圖乙是讓質(zhì)量相同的小球沿同一光滑斜面分別從A、B由靜止自由釋放，讓后與放在水平面上的同一木塊相碰到靜止后的情景．據(jù)此你能得出結論是

___________．（3）實驗后，同學們聯(lián)想到在公交事故中，造成安全隱患的因素有汽車的“超載”與“超速”，進一步想知道，在影響物體動能大小的因素中，哪個隊動能影響更大，于是利用上述器材進行了實驗測定，得到的數(shù)據(jù)如下表．=1\*GB3①為了探究“超載”隱患時，應選擇________序號的實驗進行比較．=2\*GB3②分析表格中對應的數(shù)據(jù)可知：________對物體的動能影響更大，即當發(fā)生交通事故時，由此造成的危害更嚴重．1301042302016360108專題11-5機械能相關實驗知識·解讀一、影響動能大小因素的探究問題1.使小球獲得動能的方法:讓小球從同一斜槽的某一高度由靜止?jié)L下。2.實驗方法:①轉換法:通過木塊被撞后移動距離的遠近反映物體動能的大小。②控制變量法:實驗中探究動能與小球質(zhì)量的關系,必須保持小球到達水平面的速度相同(方法:使小球從同一斜槽的同一高度由靜止?jié)L下);探究動能與小球速度的關系,必須保持小球的質(zhì)量相同。3.設計實驗記錄表格,分析可得出:物體的質(zhì)量和物體運動的速度都影響物體動能的大小,且質(zhì)量越大、運動速度越大,動能越大。4.超速、超載問題的判斷:超速問題質(zhì)量不變,超載問題速度不變。5.小球從開始運動到靜止過程中機械能的變化:在斜槽上運動時,機械能減少,重力勢能轉化為動能和內(nèi)能;在水平面上運動時,因為受到摩擦阻力,最后靜止,機械能轉化為內(nèi)能。6.水平面絕對光滑不能完成實驗:木塊將一直做勻速直線運動,無法比較木塊移動的距離。二、影響重力勢能大小因素的探究問題1.實驗方法:①轉換法:通過沙坑的凹陷程度反映物體重力勢能的大小。②控制變量法:實驗中探究重力勢能與物體質(zhì)量的關系,必須保持物體高度相同(方法:不同物體從同一高度由靜止落下);探究重力勢能與高度的關系,必須保持物體的質(zhì)量相同(方法:同一物體從不同高度由靜止落下)。2.設計實驗記錄表格,分析可得出:物體的質(zhì)量和物體所處的高度都影響物體的重力勢能大小,且質(zhì)量越大、所處高度越大,重力勢能越大。3.物體下落過程中未接觸沙子時機械能的變化:考慮空氣阻力的情況下,機械能減少,重力勢能轉化為動能和內(nèi)能。接觸沙子后,因為受到摩擦阻力,最后靜止,所以機械能轉化為內(nèi)能。4.計算物體的重力勢能(Ep=mgh)。典例·解讀類型一：影響動能大小因素例1、如圖，某實驗小組在“探究物體的動能跟哪些因素有關”的實驗中，讓小球從同一斜面某處由靜止釋放，撞擊同一水平面上的同一木塊，木塊移動一段距離后停止．(1)小球滾下斜面的過程中，它的________能轉化為動能，其動能大小是通過木塊移動的距離來反映的．(2)分析比較________兩次實驗，可探究出的結論是：質(zhì)量相同的物體，速度越大，動能越大．(3)甲實驗中若木塊的重力為1N，水平移動的距離是30cm.則重力對木塊做功________J.(4)如果水平面光滑，則________(選填“能”或“不能”)完成本實驗．【答案】【答案】(1)重力勢(2)甲、乙(3)0(4)不能．【解析】(1)小球從斜面滾下過程中，重力勢能減小，動能增大，重力勢能轉化為動能；(2)由實驗可知，甲、乙兩次實驗，球的質(zhì)量相同，甲滾下的高度大于乙滾下的高度，甲中木塊移動距離更遠，說明動能較大，可得質(zhì)量相同的物體，速度越大，具有的動能就越大；(3)木塊在水平方向上運動，在重力的方向上沒有移動距離，不做功，重力G對木塊做的功為0J；(4)如果水平面光滑，則沒有摩擦，木塊在水平方向上受力為0，豎直方向上受到平衡力作用，根據(jù)牛頓第一定律，運動的物體在受平衡力的作用時，將一直做勻速直線運動，無法測量滑行距離，故不能完成本實驗．類型二：影響重力勢能大小因素例2、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(zhì)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(zhì)量為m，B球質(zhì)量為2m，讓A、B兩球從距沙表面高H靜止下落，C球從距沙表面高2H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＜h2＜h3.(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(fā)現(xiàn)B球陷入沙深度更大，由此可得出結論：___________________________________；(3)比較________兩球，發(fā)現(xiàn)C球陷入沙深度更大，由此可得出結論：當物體的質(zhì)量相同時，下落高度越高，物體的重力勢能越大；(4)比較C、D兩球，發(fā)現(xiàn)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________(填“有關”或“無關”)．（5）小球在下落過程陷入沙面前，將重力勢能轉化為____能，陷入沙中后到小球靜止過程中，將機械能轉化為_____能.【答案】【答案】(1)球陷入沙面的深度(2)當下落高度一定時，物體的質(zhì)量越大，重力勢能越大(3)A、C(4)無關（5）動

內(nèi).【解析】本題考查探究影響重力勢能大小的因素.（1）用沙子凹陷的深度來間接反映物體重力勢能的大小，這種研究物理問題的方法稱為轉換法；（2）B球比A球重，A、B兩球下落高度相同而B球在沙內(nèi)凹陷得程度大，說明當所處高度相同時，物體質(zhì)量越大，重力勢能越大；（2）B球比A球重，A、B兩球下落高度相同而B球在沙內(nèi)凹陷得程度大，說明當所處高度相同時，物體質(zhì)量越大，重力勢能越大；（3）依據(jù)控制變量法的要求，在比較高度對物體重力勢能的影響情況時，需控制兩球的質(zhì)量相同，因此應選A、C兩球進行實驗對比；（4）C、D兩球質(zhì)量和所處位置的高度相同，但D球運動路徑與C球不同，而在沙中凹陷得程度相同，說明重力勢能與物體運動路徑無關；（5）球從高處下落時，高度越來越低、速度越來越大，這是將物體的重力勢能轉化為動能；當小球接觸沙子靜止后，其動能變?yōu)榱?，這是因為運動的小球克服沙子的阻力做功，將自身的動能全部轉化為沙子的內(nèi)能.培優(yōu)·訓練一、選擇題1、在如圖所示的實驗中，小車從斜面的某一高度由靜止開始滑下，撞擊靜止于水平木板上的木塊(不計空氣阻力)．則下列說法中正確的是()A．小車在斜面上下滑的過程中，小車的動能轉化為重力勢能B．小車在斜面上下滑的過程中，小車的機械能增大C．木塊對木板的壓力和木板對木塊的支持力是一對平衡力D．若木板的表面光滑且足夠長，則被撞擊后的木塊所獲得的動能將保持不變2、下圖是高速公路避險車道示意圖。當高速行駛的汽車出現(xiàn)剎車失靈時,可通過進入避險車道快速降低車速直至停止。避險車道的作用是降低汽車因高速行駛而具有的哪種能量帶來的危害()A.動能B.勢能C.內(nèi)能D.電能3、“物體動能的大小與哪些因素有關”的實驗中，小紅同學讓同一鐵球從斜面的不同高度由靜止釋放，撞擊同一木塊，如圖所示．該實驗是通過觀察木塊移動的距離來說明鐵球對木塊做功的多少．下列實驗與此實驗方法相同的是（）A．用紅墨水在水中的擴散現(xiàn)象來認識分子是運動的B．建立牛頓第一定律用“伽利略斜面小車實驗”進行研究C．用不同的電阻和相同的電源研究電流和電阻的關系D．研究光的直線傳播時引入“光線”二、填空題1、利用如圖所示裝置探究“物體的動能大小與哪些因素有關”．將小球A、B分別拉到與豎直方向成一定角度θ的位置，然后都由靜止釋放，當小球擺動到豎直位置時，將與靜止在水平面上的木塊C發(fā)生碰撞，木塊都會在水平面上滑行一定距離后停止．圖中的擺長L都相同，θ1＜θ2，球A、B的質(zhì)量分別為mA、mB(mA＜mB)．(1)如圖甲、乙所示，同時釋放A、B，觀察到它們并排擺動且始終相對靜止，同時到達豎直位置．這表明兩小球在擺動過程中的任一時刻的速度大小與小球的________無關．(2)如圖甲、乙所示，觀察到B球能將木塊C撞得更遠，由此可得出結論：__________________________________________________．(3)圖乙中小球B到達豎直位置時的速度________(填“大于”“小于”或“等于”)圖丙中小球B到達豎直位置時的速度．圖乙、丙所示，圖丙中木塊C滑行得更遠些，由此可得出結論：________________________________________________．(4)有同學在探究“動能大小與質(zhì)量的關系”時將實驗裝置改進成如圖丁所示，利用質(zhì)量不同的鐵球將彈簧壓縮相同程度靜止釋放，撞擊同一木塊．該實驗方案是否可行？答：________，若他按此方案操作，他會看到的現(xiàn)象是：________________________________．2、為了探究重力勢能的大小與哪些因素有關,小明找到了A、B、C三個體積相同的小球。讓小球從高處自由落下,觀察小球砸入沙坑中的深淺程度來比較重力勢能的大小,其中mA=mB>mC,三次實驗如圖所示。(1)為了探究重力勢能大小與質(zhì)量的關系,他應選擇圖甲和圖進行對比實驗。

(2)為了探究重力勢能的大小與高度的關系,他應選擇圖甲和圖進行對比實驗。

(3)本次試驗用到了多種研究物理問題的方法,請你任意指出其中一種方法,如:。

3、利用如圖的裝置探究物體的動能大小與哪些因素有關。將小球A、B分別拉到與豎直方向成一定角度θ的位置,然后都由靜止釋放,當小球擺動到豎直位置時,將與靜止在水平面上的木塊C發(fā)生碰撞,木塊都會在水平面上滑行一定距離后停止。圖中的擺長L都相同,θA=θB,θB<θB',球A、B的質(zhì)量分別為mA、mB(mA<mB)。(1)如圖甲、乙所示,同時釋放A、B,觀察到它們并排擺動且始終相對靜止,同時到達豎直位置,這表明兩小球在擺動過程中的任一時刻的速度大小與小球的_________無關。

(2)如圖甲、乙所示,觀察到B球能將木塊C撞得更遠,由此可得出結論:________________________________________________________。

(3)圖乙中小球B到達豎直位置時的速度________(選填“大于”“小于”或“等于”)圖丙中小球B到達豎直位置時的速度,如圖乙、丙所示,圖丙中木塊C滑行得更遠些,由此可得出結論:______________________________________________________。

4、火箭發(fā)射過程中殘骸墜落地面有可能砸毀民宅,這個問題引起了某校科技小組的關注。豎直下落的物體與