第10講 動能勢能與機械能（原卷版）

第10講動能勢能機械能知道動能、重力勢能、彈性勢能及機械能的概念；了解影響動能、重力勢能、彈性勢能大小的因素；掌握探究影響動能、重力勢能大小的實驗過程； 了解機械能的轉(zhuǎn)化。動能什么是動能：物體由于而具有的能。如圖所示，物體都具有動能。行駛的汽車飛翔的小鳥空中的客機自由下落的小球影響動能的因素：物體動能的大小與兩個因素有關(guān)：一是物體的，二是物體運動的大小。當(dāng)物體的質(zhì)量一定時，物體運動的速度越大其動能，物體的速度越小其動能；具有相同運動速度的物體，質(zhì)量越大動能，質(zhì)量越小動能。動能是“由于運動”而產(chǎn)生的，一定不要把它理解成“運動的物體具有的能量叫動能”，不運動的物體也具有能量，但不具有動能。例如在空中飛行的飛機，不但有動能而且還具有其它形式的能量。勢能重力勢能：物體由于被舉高而具有的能量，叫做。重力勢能的大小與和有關(guān)。物體的質(zhì)量越大，被舉得越高，則它的重力勢能。重力勢能是“被舉高”這個原因而產(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”，被舉高的物體具有重力勢能，同時也具有其他形式能量。例如在空中飛行的飛機，不但有重力勢能而且還具有其它形式的能量。彈性勢能：物體由于發(fā)生彈性形變，而具有的能叫做。如圖所示，撐桿跳高時彎曲的桿、拉開的弓箭都具有彈性勢能。彈性勢能的大小與彈性形變的程度有關(guān)；形變程度越大，其彈性勢能。撐桿跳高拉開的弓箭機械能及其轉(zhuǎn)化動能、重力勢能和彈性勢能統(tǒng)稱為。動能與勢能的相互轉(zhuǎn)化在一定的條件下，動能和重力勢能之間可以。如將一塊小石塊，從低處拋向高處，再從高下落的過程中，先是動能轉(zhuǎn)化為重力勢能，后又是重力勢轉(zhuǎn)化為動能。在一定的條件下，動能和彈性勢能之間可以。如跳水運動員，在起跳的過程中，壓跳板是動能轉(zhuǎn)化為彈性勢能，跳板將運動員反彈起來是彈性勢能轉(zhuǎn)化為動能。機械能守恒：如果一個過程中，只有動能和勢能相互轉(zhuǎn)化，機械能的總和就保持不變，這個規(guī)律叫做。水能和風(fēng)能的利用：自然界的流水和風(fēng)能都是具有大量機械能的天然資源。利用水能發(fā)電，一定量的水，上、下水位差越大，水的重力勢能越大，能發(fā)出的電就越多。利用風(fēng)能發(fā)電，在風(fēng)力資源豐富的地區(qū)，可以同時安裝幾十臺到幾百臺風(fēng)力發(fā)電機，組成“風(fēng)車田”聯(lián)在一起供電。知識點一：能與動能【探究重點】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。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）。物體動能的大小與兩個因素有關(guān)：一是物體的質(zhì)量，二是物體運動的速度大小。當(dāng)物體的質(zhì)量一定時，物體運動的速度越大其動能越大，物體的速度越小其動能越小。具有相同運動速度的物體，質(zhì)量越大動能越大，質(zhì)量越小動能越小。動能是“由于運動”這個原因而產(chǎn)生的，一定不要把它理解成“運動的物體具有的能量叫動能”。例如在空中飛行的飛機，不但有動能而且還具有其它形式的能量?！纠}精講】（2022·四川自貢）在2022年北京冬奧會自由式滑雪比賽中，我國運動員谷愛凌獲得冠軍，她在雪道上自由下滑的過程中，如果不計雪道阻力和空氣阻力，下列說法中正確的是（）。A.動能不變，重力勢能不變，機械能不變；B.動能增大，重力勢能增大，機械能不變；C.動能增大，重力勢能減少，機械能不變；D.動能減少，重力勢能減少，機械能減少【鞏固訓(xùn)練】(2022·山東濟南·中考真題)爸爸開車帶著小明行駛在高速公路上，小明看到圖所示的限速標(biāo)志，想起了學(xué)過的“動能”的知識，也產(chǎn)生了一系列有關(guān)的問題。其中最有探究價值且易于探究的是()A．物體的動能與物體的形狀是否有關(guān)？B．物體的動能與它的速度有什么關(guān)系？C．物體的動能與它的質(zhì)量和速度有什么關(guān)系？D．物體的動能與哪些因素有關(guān)？知識點二：勢能【探究重點】一切被舉高的物體都有重力勢能。重力勢能是“被舉高”這個原因而產(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，不但有重力勢能而且還具有其它形式的能量。一切發(fā)生彈性形變的物體都有彈性勢能。彈性勢能是“由于發(fā)生彈性形變”這個原因而產(chǎn)生的，一定不要把它理解成“發(fā)生彈性形變的物體具有的能量叫彈性勢能”?！纠}精講】（2022·陜西省）如圖，滑雪運動員正在比賽，下列分析正確的是（）。A.雪地上的影子是光的折射形成的；B.運動員在沿傾斜賽道下滑過程中，重力勢能不變；C.滑雪板可以減小運動員對雪地的壓強；D.運動員在沿傾斜賽道加下滑過程中，運動狀態(tài)保持不變【鞏固訓(xùn)練】柚子樹上有甲、乙、丙、丁四個柚子，甲和乙的質(zhì)量都是1.5kg；丙和丁的質(zhì)量都是1.2kg。它們的位置如圖所示則重力勢能最大的是()A．甲 B．乙 C．丙 D．丁知識點三：機械能【探究重點】影響機械能大小的因素：①動能的大小；②重力勢能的大小；③彈性勢能的大小?！纠}精講】（2022·江蘇連云港）知識梳理是學(xué)習(xí)的一種重要方法，請將動能、能、機械能、內(nèi)能填在下列知識結(jié)構(gòu)圖對應(yīng)的序號框中。（1）___________；（2）___________；（3）___________；（4）___________【鞏固訓(xùn)練】如圖所示，彈簧的一端固定在豎直墻上，另一端連接一個小球。彈簧未發(fā)生形變時，小球靜止在A點。用手把小球向左運動壓縮彈簧至B點后松開手，小球在水平光滑地面BC間來回運動。不考慮空氣阻力，下列說法中正確的是()A．當(dāng)小球從B運動至A的過程，彈簧產(chǎn)生的彈力變大B．當(dāng)小球從B運動至C的過程，彈簧的彈性勢能轉(zhuǎn)化為小球的動能C．小球在A點時的機械能最大D．在來回運動中，小球的機械能保持不變知識點四：動能和勢能之間的相互轉(zhuǎn)化【探究重點】在一定的條件下，動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，先是動能轉(zhuǎn)化為重力勢能后，后來又是重力勢轉(zhuǎn)化為動能。在一定的條件下，動能和彈性勢能之間可以相互轉(zhuǎn)化。如跳板跳水運動員，在起跳的過程中，壓跳板是動能轉(zhuǎn)化為彈性勢能，跳板將運動員反彈起來是彈性勢能轉(zhuǎn)化為動能。水能和風(fēng)能的利用：自然界的流水和風(fēng)能都是具有大量機械能的天然資源。利用水能發(fā)電，一定量的水，上、下水位差越大，水的重力勢能越大，能發(fā)出的電就越多。利用風(fēng)能發(fā)電，在風(fēng)力資源豐富的地區(qū)，可以同時安裝幾十臺到幾百臺風(fēng)力發(fā)電機，組成“風(fēng)車田”聯(lián)在一起供電。物體只受到重力或彈力作用時，動能和勢能在轉(zhuǎn)化過程中，整個系統(tǒng)的機械能的總和不變，即機械能守恒?！纠}精講】（2022·湖南常德）北京冬奧會引入的AI評分系統(tǒng)，能逐幀抓取運動員從起跳到落地之間的空中姿態(tài)，將運動員的精彩表現(xiàn)在最短時間內(nèi)真切地呈現(xiàn)給觀眾，為裁判評分提供可視依據(jù)。如圖所示，某次比賽系統(tǒng)呈現(xiàn)運動員上升（ab）及下落（bc）瞬間，下列說法中正確的是（）。A.運動員在ab段重力勢能增大，動能減小；B.運動員在ab段重力勢能減小，動能增大；C.運動員在bc段重力勢能減小，動能減??；D.運動員在bc段重力勢能增大，動能增大【鞏固訓(xùn)練】(2022·四川攀枝花·中考真題)2022年北京冬奧會賽場上，我國選手谷愛凌摘得自由式滑雪大跳臺比賽的金牌。谷愛凌離開跳臺后，從低處向高處躍起后下落，在此過程中()A．動能一直減小 B．重力勢能一直減小C．動能先減小后增大 D．重力勢能先減小后增大故選C。知識點五：探究影響動能、勢能大小的因素【探究重點】【實驗?zāi)康摹刻骄坑绊憚幽艽笮〉囊蛩??！緦嶒炂鞑摹磕景澹L方形木塊，質(zhì)量不同的小球?！緦嶒炘怼窟\動的小球碰到水平桌面上的木塊，木塊被推的越遠，說明小球?qū)δ緣K做的功越多，小球動能越大。【實驗步驟】一、實驗裝置如圖。二、讓小球A從斜面頂端自由滾下，小球碰到木塊B后，將B推動一段路程，記錄路程大小s1，并計入表格。三、讓小球A從斜面中間位置自由滾下，小球碰到木塊B后，將B推動一段路程，記錄路程大小s2，并計入表格。四、換另一個質(zhì)量不同的小球，重復(fù)上述兩步實驗，并記錄路程s3、s4；數(shù)據(jù)并計入表格。五、實驗表格實驗步驟小球A實驗步驟小球B次數(shù)路程s/cm次數(shù)路程s/cm斜面頂端s11斜面頂端s312233斜面中間s21斜面中間s412233六、整理器材?！緦嶒灲Y(jié)論】物體動能與質(zhì)量有關(guān)，與速度有關(guān)。質(zhì)量越大、速度越大的物體，動能越大?！纠}精講】（2022·湖北宜昌）小明和小紅在“探究物體的動能與哪些因素有關(guān)”的實驗中，讓鋼球從斜槽上一定高度的位置滾下，在水平面上運動，碰上木塊C并將C推動一段距離，通過推動距離的大小來判斷動能大小。（1）實驗中探究的動能是指（）；A．鋼球撞擊木塊時的動能B．鋼球撞擊木塊后的動能C．木塊被鋼球撞擊后的動能（2）如圖甲、乙為小明兩次實驗的示意圖，鋼球A、B的質(zhì)量mA>mB，高度hA>hB，距離sA>sB。他得出“物體的質(zhì)量越大，動能越大”的結(jié)論，他的實驗方法___________（選填“正確”或“錯誤”），理由是___________；（3）小紅讓鋼球A分別從同一斜面的不同高度由靜止自由滾下，撞擊木塊，這是為了探究物體動能與___________的關(guān)系?！眷柟逃?xùn)練】（2022·湖北宜昌）小明和小紅在“探究物體的動能與哪些因素有關(guān)”的實驗中，讓鋼球從斜槽上一定高度的位置滾下，在水平面上運動，碰上木塊C并將C推動一段距離，通過推動距離的大小來判斷動能大小。（1）實驗中探究的動能是指（）；A．鋼球撞擊木塊時的動能B．鋼球撞擊木塊后的動能C．木塊被鋼球撞擊后的動能（2）如圖甲、乙為小明兩次實驗的示意圖，鋼球A、B的質(zhì)量mA>mB，高度hA>hB，距離sA>sB。他得出“物體的質(zhì)量越大，動能越大”的結(jié)論，他的實驗方法___________（選填“正確”或“錯誤”），理由是___________；（3）小紅讓鋼球A分別從同一斜面的不同高度由靜止自由滾下，撞擊木塊，這是為了探究物體動能與___________的關(guān)系。(2020黃岡)避險車道是在長且陡的下坡路段?行車道外側(cè)增設(shè)的?供剎車失靈車輛駛離正線并安全減速的專用車道?如圖所示是上坡險車道型避險車道，避險車道上鋪有很多小石子，車道盡頭有廢舊輪胎或防撞墻?下列分析錯誤的是()A．小石子可以増大失控車輛與避險車道之間的摩擦力B．失控車輛在避險車道向上運動速度減小時，動能減少C．失控車輛撞擊廢舊輪胎時，將動能轉(zhuǎn)化成重力勢能D．在避險車道上停下來的失控車輛仍具有慣性（2021南京模擬）平昌冬奧會越野滑雪比賽中，如圖所示，運動員(圖中用小球代替)以初速度v沿著凹凸不平的滑道從a點滑到d點的過程中（）A．運動員在b、d兩點的動能相等B．運動員從b點到c點的過程中機械能減小C．運動員在a、d兩點的動能相等D．運動員從c點到d點的過程中重力勢能減小(2020鄂州)把一個鐵鎖用繩子懸掛起來，將鐵鎖拉到自己的鼻子附近，穩(wěn)定后松手，鐵鎖向前擺去，如圖所示。下列說法中正確的是()A．鐵鎖擺回時會打到鼻子B．鐵鎖在擺動過程中動能與重力勢能可以相互轉(zhuǎn)化C．鐵鎖由高處擺到低處的過程中動能轉(zhuǎn)化為重力勢能D．鐵鎖上升的最大高度逐次降低，是由于受到重力作用(2020安徽)一人造地球衛(wèi)星沿橢圓軌道運行，我們把衛(wèi)星運行過程中離地球最近的一點叫近地點，最遠的一點叫遠地點(如圖所示)。已知衛(wèi)星在運行過程中機械能保持不變，那么A．衛(wèi)星在遠地點的勢能最大、動能為零B．衛(wèi)星在近地點的動能最大、勢能為零C．衛(wèi)星從近地點向遠地點運動過程中，勢能增大，動能減小D．衛(wèi)星以近地點向遠地點運動過程中，動能增大，勢能減小(2021·湖北荊州·中考真題)2020年12月17日凌晨，嫦娥五號返回器攜帶月球樣品成功著陸地球，實現(xiàn)了中國首次月球無人采樣返回，嫦娥五號探測器如圖所示。以下有關(guān)說法正確的是()A．?dāng)y帶的月球樣品從月球到達地面后重力會變大B．嫦娥五號探測器加速升空的過程中，其機械能不變C．嫦娥五號在月球表面的慣性小于它在地面的慣性D．在返回的過程中，攜帶的月球樣品相對于返回器是運動的(2020天津)2020年6月23日，我國北斗三號全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)最后一顆組網(wǎng)衛(wèi)星發(fā)射成功?若某衛(wèi)星沿橢圓軌道從遠地點向近地點運動時速度增大了，由此可知其動能()A.減小 B.增大 C.不變 D.消失(2020廣州)球豎直向上運動，并落回地面，這過程中先后經(jīng)過M、S兩點。球在這兩點的動能和重力勢能如圖所示，則球在M點的()A．速度比在S點的大B．機械能大于在S點的C．機械能等于在S點的D．離地高度比在S點的低(2021·上海中考真題)火箭加速上升過程中，相對于地面是______；火箭的重力勢能______，慣性______。(2021·上海中考真題)火箭加速上升過程中，相對于地面是______；火箭的重力勢能______，慣性______。（2021陜西模擬）蹦極是一種運動游戲.圖中A點是彈性繩自然下垂時繩下端的位置，B點是游戲者所能到達的最低點.游戲者離開跳臺向A點運動的過程中（忽略空氣阻力），其重力勢能逐漸轉(zhuǎn)化為______能；游戲者從A點到B點的過程中，繩子具有的______能逐漸增加；到達B點時游戲者受到的彈力大于重力，所以游戲者在B點時______（選填“是”或“不是”）處于平衡狀態(tài)的.

(2021·江蘇江蘇·中考真題)如圖所示，小球從斜面上由靜止?jié)L下，最后停在粗糙水平面上的B點處。小球滾下過程中______能轉(zhuǎn)化為動能。從A點到B點的運動過程中，小球的速度______(填“變大”“變小”或“不變”)，原因是小球受到粗糙水平面對它的______力。（2021·山東濱州·八年級期末）物理興趣小組決定對超載超速問題進行一次模擬探究，經(jīng)討論后認為，可以用小球作為理想模型，代替汽車作為研究對象。如圖，將小球從高度為h的同一斜面上由靜止開始滾下，推動同一小木塊向前移動一段距離s后停下，完成甲、乙、丙三次實驗，其中，。（1）把小球放在同一高度由靜止開始沿斜面滾下是為了控制到達平面的___________相同；（2）實驗中超載超速帶來的危害程度用表示，這種研究方法叫___________；（3）研究超載帶來的危害時，選擇甲、乙、丙三次實驗中的___________進行比較；（4）為比較超載超速帶來的危害程度，興趣小組利用上述器材進行定量研究。得到數(shù)據(jù)如下表：小球質(zhì)量/克高度/厘米木塊移動距離/厘米A10510B20518C30529D101038E101586請根據(jù)上表數(shù)據(jù)分析，貨車超載20%與超速20%兩者相比，潛在危害更大的是___________。(2020黃石)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--直在減少，動能一直在增加B．小球減少的重力勢能全部轉(zhuǎn)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(2021·湖南懷化市·中考真題)田徑運動會上，運動員投出的鉛球在下落過程中，下列說法正確的是()A．動能增加 B．重力勢能增加C．動能轉(zhuǎn)化為重力勢能 D．機械能增加(2020成都)圖是過山車向下“俯沖”的情景，對過山車加速下降過程中的機械能，下列分析正確的是()A．動能增大，重力勢能增大B．動能減小，重力勢能增大C．動能減小，重力勢能減小D．動能增大，重力勢能減小(2020南京)如圖所示是蕩秋千的簡化模型，擺球從A點由靜止釋放，到達D點后返回，B、C兩點等高，下列說法正確的是()A．球在B、C兩點的動能相等B．球在A、D兩點的機械能相等C．球從B點到O點的過程中機械能減少D．球從O點到C點的過程中重力勢能減少(2021·湖南郴州市·中考真題)2021年5月29日，我國用長征7號運載火箭成功發(fā)射了天舟二號貨運飛船，5月30日，天舟二號貨運飛船與中國空間站的天和核心倉完成了交會對接。下列說法正確的是()A．天舟二號貨運飛船加速上升過程中機械能守恒B．天舟二號貨運飛船加速上升過程中動能轉(zhuǎn)化為重力勢能C．天舟二號貨運飛船加速上升過程中重力勢能轉(zhuǎn)化為動能D．對接成功后天舟二號貨運飛船與天和核心倉處于相對靜止?fàn)顟B(tài)(2021·湖北武漢市·中考真題)如圖所示，運動員迎著飛來的足球奔跑，騰空躍起將足球頂