《合理利用機械能》教案

第六節(jié)合理利用機械能-掌門1對1三點剖析：一．能（量）：物體做功的本領(lǐng)叫做能（或能量）。物體能做多少功，就說它具有多少能。能量的單位和功的單位一樣是：焦耳（J）。能的種類很多，有與物體機械運動相關(guān)的機械能，還有內(nèi)能、電能、光能、核能等等。動能和勢能：物理量定義決定大小的因素動能物體由于運動而具有的能。動能與物體的質(zhì)量和速度有關(guān)。速度越大、質(zhì)量越大，物體的動能越大。勢能重力勢能物體由于被舉高而具有的能。重力勢能與物體的質(zhì)量和高度有關(guān)。物體被舉得越高、質(zhì)量越大，重力勢能就越大。彈性勢能物體由于發(fā)生彈性形變而具有的能。彈性勢能與彈性物體的彈性強弱和形變大小有關(guān)。彈性越強、形變越大，物體的彈性勢能就越大。機械能：動能和勢能統(tǒng)稱為機械能。經(jīng)常被利用的機械能還有水能、風(fēng)能和潮汐能等。機械能的轉(zhuǎn)化和守恒定律：物體的勢能和動能是可以互相轉(zhuǎn)化的，如果只在動能和勢能的互相轉(zhuǎn)化過程中，機械能的總量保持不變。注意：機械能總量是否保持不變的判斷方法：一是從動能與勢能之和（機械能）是否發(fā)生變化，如果動能不變，勢能也不變，那么該物體的機械能總量保持不變；二是從轉(zhuǎn)化過程中是否只有動能和勢能之間的相互轉(zhuǎn)化。比如忽略空氣阻力時，拋出去的物體，只有動能和勢能之間的相互轉(zhuǎn)化，它的機械能總量就保持不變。問題與探究問題1：（04哈爾濱）在綜合實踐活動課上，王艷同學(xué)發(fā)現(xiàn)學(xué)校運動場地上有若干大小不等的鉛球，如圖9-6-1所示，于是他想利用這些器材親自體驗一下“重力勢能的大小與哪些因素有關(guān)”探究：（1）請你幫他設(shè)計應(yīng)如何去做。

（2）說明該實踐中怎樣判斷物體重力勢能的大小。圖9-6-1探究過程：（1）將質(zhì)量不同的鉛球從同一高度釋放，落至地面（沙坑）。（2）將同一鉛球從不同高度釋放，落至地面。（3）根據(jù)鉛球?qū)Φ孛妫ㄉ晨樱┑淖饔眯Чɑ蛞鸬孛嫘巫兊拇笮?、砸出坑的深淺、對地面做功多少），判斷重力勢能的大小。效果越明顯（或引起地面形變的越大、砸出的圖9-6-1問題2：（04長春）（簡答題）我們看雜技演員從高處跳下落在繃床上，又被彈起的過程如圖9-6-2（1）____________________________________（2）____________________________________圖9-6-2探究：圖9-6-2問題3：（04重慶）圖9-6-3例如：物理現(xiàn)象：小木片飛出后，小砝碼在支柱上保持靜止物理知識：小砝碼具有慣性圖9-6-3圖9-6-3

探究：（1）物理現(xiàn)象：________________________________________________________物理知識：________________________________________________________（2）物理現(xiàn)象：________________________________________________________物理知識：________________________________________________________

參考答案：（1）物理現(xiàn)象：彈簧片被壓彎 物理知識：力可以改變物體的形狀（2）物理現(xiàn)象：被彈簧片打擊后的木片飛出去 物理知識：力可以改變物體的運動狀態(tài)（3）物理現(xiàn)象：木片飛出后下落 物理知識：小木片受到重力作用（4）物理現(xiàn)象：彎曲的彈簧片釋放后以一定的速度打擊木片 物理知識：彈性勢能轉(zhuǎn)化為動能精題精講【例1】下列說法中，正確的是（）A．舉得高一些的物體的重力勢能一定大；B．速度慢的物體的動能一定?。籆．形變大的物體彈性勢能大；D．相同高度的同體積的實心鐵球和木球，鐵球的重力勢能大；思路解析：重力勢能的大小與物體的質(zhì)量、高度兩個因素有關(guān)，只知道高度不知質(zhì)量大小時，無法比較物體重力勢能的大小。故A錯。動能的大小與物體的質(zhì)量、速度兩個因素有關(guān)，僅知道速度的大小不知質(zhì)量時同樣無法比較動能的大小。故B錯。彈性勢能與彈性物體的彈性強弱和形變大小兩個因素有關(guān)，僅知道形變大小無法比較彈性勢能的大小。相同高度的兩球，質(zhì)量大的重力勢能大，因同體積的實心木球和鐵球，鐵球質(zhì)量大，故鐵球重力勢能大。答案：D綠色通道：本題要求學(xué)生能夠全面理解動能、重力勢能和彈性勢能的決定因素。即物體的動能與物體的質(zhì)量和速度大小有關(guān)；物體的重力勢能與物體的質(zhì)量和高度有關(guān)；彈性勢能大小與物體彈性強弱和形變大小有關(guān)。只有相關(guān)因素全部確定，才能正確比較兩物體相應(yīng)能量的大小關(guān)系?！纠?】（05宜昌改編）以下事例中，有重力勢能變化的是A.冰球在水平的冰面上滾動B.皮劃艇在平靜水面快速滑行C.跳水運動員下落D.舉重運動員把杠鈴舉起停在空中靜止不動思路解析：重力勢能的大小只與物體的質(zhì)量、高度有關(guān)。對一個確定的物體，高度的變化一定會伴有重力勢能的變化。其中AB選項中的研究對象（冰球和皮劃艇）均在水平面上運動，故高度沒有發(fā)生變化，重力勢能沒有發(fā)生變化。D項中杠鈴靜止不動時，重力勢能也不變化。C項中運動員下落過程，高度逐漸降低，所以重力勢能逐漸減小。所以正確選項為C答案：C綠色通道：本題關(guān)鍵是抓住重力勢能的決定因素入手。另外，從審題中也要求學(xué)生能抓住每一項的能快速找到關(guān)鍵詞語，如水平的冰面，平靜的水面，靜止不動等與豎直高度的鮮明對比，使我們迅速排除干擾項，得出正確結(jié)論成為可能?！纠?】（05武漢）如圖9-6-4所示，小孩從不太陡的滑梯上滑下的過程中，臀部有灼熱的感覺，下列說法正確的是Ａ、動能一定越來越大Ｂ、重力勢能一定越來越小圖9-6-4圖9-6-4Ｄ、以上說法都不對思路解析：根據(jù)動能的相關(guān)因素可知，小孩在下滑過程中，速度越來越大，所以動能越來越大；因為是下滑，所以隨著他豎直高度的下降，他的重力勢能也逐漸減小。但小孩由于滑下的過程中臀部有灼熱的感覺，因此小孩下滑過程中有一部分機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，因此機械能總量減少。所以正確選項為AB。答案：AB黑色陷阱：本題中比較容易出現(xiàn)的問題是判斷出來動能增大，重力勢能減少后，很輕率地得出動能與重力勢能之和（機械能）保持不變的結(jié)論。對機械能是否變化應(yīng)注意有兩條途徑：一是從動能與勢能之和不變角度出發(fā)，適合定量計算問題中；二是從是否有機械能以外的能量形式如：內(nèi)能、化學(xué)能、電能等出現(xiàn)，一旦出現(xiàn)，就可以確定機械能是不守恒的。這樣就可以快速解決此類問題。【例4】下列幾種情況中機械能沒有發(fā)生變化的是：（）A.纜車沿水平方向勻速運動。 B.汽車勻速駛上一個斜坡。C.站在勻速下降的電梯中的乘客。 D.汽車關(guān)閉發(fā)動機后在平直公路上向前滑行。思路解析：選項A中，纜車速度不變，高度不變，它們的動能、重力勢能都不變，機械能的大小也就不變。選項B中，汽車勻速上坡，速度不變，高度增加，它的動能不變，重力勢能增加，汽車的機械能增加。選項C中，乘客勻速下降，速度不變，高度下降，它的動能不變，重力勢能減小，機械能減小。選項D中，汽車關(guān)閉發(fā)動機后在水平公路上滑行時受到向后的阻力，汽車的速度減小，動能減??；公路是平直的，高度不變，汽車的重力勢能不變，所以汽車的機械能減小。答案：A。綠色通道：在四個選項中，所研究的各個物體都沒有發(fā)生變化，也說是說各選項中物體的質(zhì)量不變，可以通過分析物體的速度是否變化來確定其動能是否改變，通過分析物體的高度是否變化來確定物體的重力勢能是否變化。通過動能與重力勢能變化綜合起來判斷機械能是否發(fā)生了變化。自主廣場我夯基，我達(dá)標(biāo)1．（05，福建莆田）質(zhì)量較大的鴿子與質(zhì)量較小的燕子以相同的速度在空中飛行，它們的動能分別為E鴿E燕、則()AE鴿＞E燕B．E鴿＜E燕C．E鴿=E燕D無法比較1.思路解析：由動能的大小與物體的質(zhì)量、速度有關(guān)可知，速度相同的鴿子和燕子，質(zhì)量小的燕子動能較小。因此正確選項為A答案：A2．(04福建漳州)上緊發(fā)條的玩具車在水平面上跑動時（）A．動能轉(zhuǎn)化為彈性勢能B．彈性勢能轉(zhuǎn)化為動能C．重力勢能轉(zhuǎn)化為動能D．動能轉(zhuǎn)化為重力勢能2.思路解析:上緊的發(fā)條由于發(fā)生了彈性形變從而具有彈性勢能，因為在水平面上運動，所以重力勢能不變，小車由靜止開始跑動，速度變大，因此動能增加。此過程中，彈性勢能轉(zhuǎn)化為動能。答案：B3．（04重慶北碚）灑水車在水平路面上勻速行駛并向地面灑水的過程中，其機械能的變化是（）A．減小 B．保持不變 C．增大 D．先減小后增大3.思路解析:因為灑水車灑水過程中，灑水車的總質(zhì)量減小，勻速行駛過程中速度大小不變，所以動能減小，因為在水平路面上行駛，所以灑水車重心高度下降，同時質(zhì)量減小，所以重力勢能減小。動能、重力勢能均減小，所以機械能減小。答案：A4．（04北京朝陽區(qū)）如圖9-6-5所示，滾擺在下降的過程中越轉(zhuǎn)越快，它在下降過程中（）圖9-6-5圖9-6-5

A．動能增加，勢能增加 B．動能增加，勢能減少C．動能減少，勢能減少 D．動能減少，勢能增加4.思路解析：由題中滾擺在下降的過程中“越轉(zhuǎn)越快”，可知滾擺速度越來越大，所以動能增加。在下降過程中，隨著高度下降，滾擺的重力勢能減小。所以本題正確選項為B答案：B5．（04重慶）“跳遠(yuǎn)”是一項常見的體育運動。跳遠(yuǎn)運動員在比賽中都是先助跑一段距離后才起跳，這樣做（）A．增大了跳遠(yuǎn)運動員的慣性B．減小了跳遠(yuǎn)運動員的慣性C．增大了跳遠(yuǎn)運動員的動能D．減小了跳遠(yuǎn)運動員的動能5.思路解析:首先由慣性知識可知，運動員的慣性只與運動員的質(zhì)量有關(guān)。因此助跑不會增大、也不會減小他的慣性。所以AB錯誤。助跑的作用是使運動員在起跳前有一個較大的速度，因此助跑的目的是為了增大運動員的動能。所以正確選項為C答案：C6．（04沈陽）小紅在學(xué)習(xí)中收集了一些與機械能有關(guān)的實例，如圖9-6-6所示，其中機械能增大的是（）圖9-6-6圖9-6-66.思路解析：A項火箭升空過程中，高度不斷增加，速度越來越快，所以它的重力勢能不斷增大，動能也不斷增大，因此機械能增大。另法：因為在火箭燃料燃燒過程中，有化學(xué)能不斷地轉(zhuǎn)化為機械能，所以機械能也是不斷增加的。B項中小朋友慢慢滑下過程中，動能大小幾乎不變，而隨高度的下降，小朋友的重力勢能在減小，所以他的機械能在減?。籆項中汽車勻速行駛，故動能不變，由圖可知汽車高度沒有發(fā)生變化，所以重力勢能也不變，因此機械能不變。D項中只有衛(wèi)星的動能和重力勢能之間的相互轉(zhuǎn)化，故機械能總量不變。所以正確選項為A答案：A7.（04河北鹿泉實驗區(qū)）2003年10月15日，“神舟”五號載人飛船在震天的轟鳴中騰空而起，飛向太空。完成任務(wù)后于次日凌晨準(zhǔn)確降落在內(nèi)蒙古中部預(yù)定地區(qū)。返回艙進(jìn)入大氣層一段時間后，由于受空氣阻力做勻速運動。返回艙勻速下降過程中()A．重力勢能減少，動能增加，內(nèi)能增加B．機械能減少，動能不變，內(nèi)能增加C．重力勢能減少，動能增加，內(nèi)能不變D．機械能不變，動能不變，內(nèi)能增加7.思路解析:由題中受空氣阻力做“勻速運動”，可以確定返回艙的動能不變，降落過程中重力勢能減小，所以機械能減小。由于空氣阻力作用，減小的機械能不斷的轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，所以內(nèi)能增加。正確選項為B答案：B8.（05，四川）在下述情況發(fā)生的過程中,電能轉(zhuǎn)化為機械能的是_____A.電動機運轉(zhuǎn) B.電熨斗燙衣服 C.發(fā)電機發(fā)電 D.蓄電池向外供電8