3.2機(jī)械能-2022-2023學(xué)年九年級(jí)科學(xué)上冊(cè)同步2024課堂（浙教版）

第二節(jié)機(jī)械能九年級(jí)科學(xué)第三章能量的轉(zhuǎn)化與守恒

游樂(lè)園中的過(guò)山車從高處下滑時(shí)，它的運(yùn)動(dòng)速度不斷增大，然后又沖上另一個(gè)斜坡，速度又減小下來(lái)。過(guò)山車的速度為什么會(huì)發(fā)生這樣的變化？課堂導(dǎo)入知識(shí)點(diǎn)分析基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)的羅列和例題難點(diǎn)易錯(cuò)點(diǎn)和知識(shí)點(diǎn)總結(jié)LOREMIPSUMDOLOR011.動(dòng)能的定義：物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能量叫做動(dòng)能。一切做機(jī)械運(yùn)動(dòng)的物體都具有動(dòng)能。飛翔的小鳥、行走的人、行駛的汽車、流動(dòng)的水和空氣等，都具有動(dòng)能。一.動(dòng)能2.動(dòng)能大小的影響因素：3.實(shí)驗(yàn)變量：（1）小球的初始高度：控制到達(dá)水平面的速度大?。?）不同質(zhì)量的小球：（3）物塊移動(dòng)的距離：表示小球動(dòng)能大小一.動(dòng)能勻速的灑水車4.實(shí)驗(yàn)操作：（1）相同質(zhì)量的小球從不同高度下落，探究速度對(duì)物體動(dòng)能的影響（2）不同質(zhì)量的小球從相同高度下落，探究質(zhì)量對(duì)物體動(dòng)能的影響5.實(shí)驗(yàn)方法：控制變量法，轉(zhuǎn)化法6.實(shí)驗(yàn)結(jié)論：物體的動(dòng)能大小與質(zhì)量有關(guān)，與速度有關(guān)7.動(dòng)能變化的例子：空中加油的飛機(jī)一.動(dòng)能1.重力勢(shì)能：（1）定義：物體由于被舉高而具有的能量叫做重力勢(shì)能。（2）重力勢(shì)能的影響因素：（3）實(shí)驗(yàn)變量：①小球的初始高度：控制到達(dá)水平面下落距離②不同質(zhì)量的小球：③陷入沙坑的距離：表示小球重力勢(shì)能大小二.勢(shì)能（4）實(shí)驗(yàn)操作：①相同質(zhì)量的小球從不同高度下落，探究下落高度對(duì)物體重力勢(shì)能的影響②不同質(zhì)量的小球從相同高度下落，探究質(zhì)量對(duì)物體重力勢(shì)能的影響③相同質(zhì)量的小球從運(yùn)動(dòng)軌跡下落，探究下落運(yùn)動(dòng)軌跡對(duì)物體重力勢(shì)能的影響（5）實(shí)驗(yàn)方法：控制變量法，轉(zhuǎn)化法（6）實(shí)驗(yàn)結(jié)論：物體的重力勢(shì)能大小與質(zhì)量有關(guān)，與下落高度有關(guān)，與運(yùn)動(dòng)路徑無(wú)關(guān)（7）重力勢(shì)能變化的例子：掉落的蘋果沙漏二.勢(shì)能2.彈性勢(shì)能：(1)定義:物體由于發(fā)生彈性形變而具有的能量叫做彈性勢(shì)能。(2)影響彈性勢(shì)能大小的因素:彈性勢(shì)能的大小與物體彈性形變的大小有關(guān)。二.勢(shì)能1.機(jī)械能：動(dòng)能和勢(shì)能之和稱為機(jī)械能。2.機(jī)械能守恒：物體的動(dòng)能和勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化，而且在轉(zhuǎn)化過(guò)程中，如果只有動(dòng)能和勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化,機(jī)械能的總量就保持不變，即機(jī)械能守恒?！九袛嘞铝惺欠駲C(jī)械能守恒】三.機(jī)械能與機(jī)械能守恒3.機(jī)械能守恒的幾種類型（1）彈簧：在下落過(guò)程中，小球未接觸彈簧之前機(jī)械能守恒，接觸彈簧后機(jī)械能減少，隨著壓縮程度增大，彈力增大，即出現(xiàn)下圖的：a.接觸點(diǎn)：之前小球機(jī)械能守恒，之后小球機(jī)械能減小，彈簧彈性勢(shì)能增大b.平衡點(diǎn)：彈力大小等于重力，之前是加速，之后減速，該點(diǎn)動(dòng)能最大c.最低點(diǎn)：動(dòng)能為零，重力勢(shì)能最小，彈簧彈性勢(shì)能最大【類似的幾個(gè)應(yīng)用】三.機(jī)械能與機(jī)械能守恒3.機(jī)械能守恒的幾種類型（2）蹦極a.接觸點(diǎn)：之前人機(jī)械能守恒，之后人機(jī)械能減小，彈簧彈性勢(shì)能增大b.平衡點(diǎn)：彈力大小等于重力，之前是加速，之后減速，該點(diǎn)動(dòng)能最大c.最低點(diǎn)：動(dòng)能為零，重力勢(shì)能最小，彈簧彈性勢(shì)能最大【類似的幾個(gè)應(yīng)用】三.機(jī)械能與機(jī)械能守恒（3）單擺ac兩點(diǎn)是最高點(diǎn)，動(dòng)能為零重力勢(shì)能最大b.點(diǎn)是最低點(diǎn)，重力勢(shì)能最小，動(dòng)能最大單擺整個(gè)過(guò)程中沒(méi)有受力平衡的點(diǎn)【類似的幾個(gè)應(yīng)用】三.機(jī)械能與機(jī)械能守恒（4）滾擺：重力勢(shì)能與動(dòng)能之間轉(zhuǎn)化（5）斜面：重力勢(shì)能與動(dòng)能轉(zhuǎn)化機(jī)械能守恒三.機(jī)械能與機(jī)械能守恒典例精析精選近年各地中考、一模以及名校練習(xí)等好題進(jìn)行分析LOREMIPSUMDOLOR02【例1】“天宮一號(hào)”為中國(guó)載人航天工程發(fā)射第一個(gè)目標(biāo)飛行器，是中國(guó)第一個(gè)空間實(shí)驗(yàn)室，它繞地球飛行一圈的時(shí)間約為90分鐘，下列說(shuō)法中正確的是（）A．從近地點(diǎn)向遠(yuǎn)地點(diǎn)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，動(dòng)能減小，勢(shì)能增大B．在真空中繞地球勻速飛行的過(guò)程中，“天宮一號(hào)”受力平衡C．在失重狀態(tài)下，天宮一號(hào)不具有慣性D．“天宮一號(hào)”與“神舟飛船”空間交會(huì)對(duì)接后，兩者就不再運(yùn)動(dòng)【答案】A【例2】乒乓球發(fā)球機(jī)在同一高度以相同的初速度朝不同方向分別發(fā)出a、b、c三個(gè)球，若不計(jì)空氣阻力，則落到水平桌面時(shí)三者的速度大小關(guān)系是（）A．va>vb>vc B．va<vb<vc C．va>vc>vb D．va=vb=vc【答案】D【例3】撐竿跳高是一項(xiàng)對(duì)壓竿和起跳技術(shù)要求很高的體育運(yùn)動(dòng)。如圖所示是運(yùn)動(dòng)員在一次比賽中的情景，從竿處于最大彈性形變到運(yùn)動(dòng)員松開竿的過(guò)程中（不考慮空氣阻力）（）A．竿的彈性勢(shì)能增大，運(yùn)動(dòng)員的機(jī)械能減小B．竿的彈性勢(shì)能增大，運(yùn)動(dòng)員的機(jī)械能增大C．竿的彈性勢(shì)能減小，運(yùn)動(dòng)員的機(jī)械能減小D．竿的彈性勢(shì)能減小，運(yùn)動(dòng)員的機(jī)械能增大【答案】D【例4】如圖所示，在粗糙的水平臺(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。開始時(shí)通過(guò)小球壓縮彈簧到A位置（已知AO>OB），釋放小球，則小球從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是（）

A．小球從O運(yùn)動(dòng)到B的過(guò)程中所受彈力方向向右、速度不斷減小B．小球從A運(yùn)動(dòng)到O的過(guò)程中，速度增大，機(jī)械能不變C．小球運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)將停止運(yùn)動(dòng)并保持靜止D．小球在A點(diǎn)處，彈簧的彈性勢(shì)能最大【答案】D【例5】小衢在操場(chǎng)上將一籃球拋出，籃球被拋出后的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示，a、c兩點(diǎn)處于同一高度。則下列判斷中正確的是（）A．皮球在b點(diǎn)時(shí)的機(jī)械能最大B．皮球在a、c兩點(diǎn)時(shí)動(dòng)能相等C．皮球由a到b時(shí)，動(dòng)能逐漸增大D．皮球由c到d時(shí)，機(jī)械能一直減小【答案】D【例6】為探究重力勢(shì)能與質(zhì)量的關(guān)系，某同學(xué)選擇了體積不同的實(shí)心鋁球a、b，體積相同的實(shí)心銅球c和實(shí)心鋁球d，以及平整的橡皮泥進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，如圖所示。下列關(guān)于本實(shí)驗(yàn)的法不正確的是（）A．實(shí)驗(yàn)時(shí)要讓球從同一高度自由落下B．使用a球和b球可以探究重力勢(shì)能與質(zhì)量的關(guān)系C．球落在橡皮泥中的凹陷程度可以反映重力勢(shì)能的大小D．利用本實(shí)驗(yàn)的器材還可以探究重力勢(shì)能與高度的關(guān)系【答案】B【例7】2020年12月17日“嫦娥五號(hào)返回器”成功著陸。如圖是“返回器”通過(guò)大氣層返回地球時(shí)“打水漂”過(guò)程示意圖，“返回器”躍出大氣層后不再受摩擦阻力。下列關(guān)于“返回器”能量變化的說(shuō)法正確的是（）A．從A到B點(diǎn)內(nèi)能增大，勢(shì)能增大B．從B點(diǎn)到C點(diǎn)動(dòng)能增大，勢(shì)能減小C．從C點(diǎn)到D點(diǎn)動(dòng)能先減小后增大，機(jī)械能不變D．從C點(diǎn)到D點(diǎn)勢(shì)能先增大后減小，機(jī)械能變小【答案】C【例8】如圖為立定跳遠(yuǎn)的動(dòng)作分解圖，a為起跳瞬間，b為最高點(diǎn)，c為落地點(diǎn)，由于存在空氣阻力下列說(shuō)法正確的（）A．從a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)的過(guò)程，重力勢(shì)能逐漸減小B．從b點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到c點(diǎn)的過(guò)程，動(dòng)能逐漸減小C．從a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到c點(diǎn)的過(guò)程，機(jī)械能守恒D．運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)，動(dòng)能大于0【答案】D【例9】如圖所示，甲乙兩個(gè)質(zhì)量相同的小球，從相同高度同時(shí)開始運(yùn)動(dòng)，甲球由靜止釋放，乙球以一水平初速度拋出。甲球下落過(guò)程中經(jīng)過(guò)P、Q兩點(diǎn)，忽略空氣阻力，則下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（

）A．釋放瞬間，兩球的重力勢(shì)能相等B．著地瞬間，兩球的動(dòng)能相等C．兩球下落過(guò)程中的受力情況相同D．甲球先后經(jīng)過(guò)在P、Q兩點(diǎn)的機(jī)械能相等【答案】B【例10】如圖是單擺實(shí)驗(yàn)，A點(diǎn)的高度大于B點(diǎn)的高度，讓小球從A點(diǎn)由靜止開始釋放，當(dāng)小球蕩到B點(diǎn)位置時(shí)繩子突然斷裂（不計(jì)空氣阻力）。則小球離開B點(diǎn)后的運(yùn)動(dòng)軌跡最符合實(shí)際的是（）

A．a(chǎn) B．b C．c D．d【答案】C【例11】如圖，“蹦床”是體育比賽項(xiàng)目，床面彈性很大，運(yùn)動(dòng)員可在上面反復(fù)彈跳。從高空落下的運(yùn)動(dòng)員剛好與水平床面接觸的點(diǎn)為A點(diǎn)，能到達(dá)的最低點(diǎn)為B點(diǎn)，如圖所示，運(yùn)動(dòng)員從B點(diǎn)反彈回A點(diǎn)的過(guò)程中，不計(jì)空氣阻力，則（

）A．運(yùn)動(dòng)員在B點(diǎn)速度為0，受平衡力作用B．在反彈的瞬間，運(yùn)動(dòng)員在B點(diǎn)所受重力大于彈簧彈力C．從B點(diǎn)向上運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)能先增大后減小D．從B點(diǎn)向上運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，運(yùn)動(dòng)員的機(jī)械能保持不變【答案】C【例12】在學(xué)習(xí)牛頓第一定律的時(shí)候，我們做了如圖所示實(shí)驗(yàn)，下列有關(guān)敘述正確的是（）A．根據(jù)甲、乙、丙的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象可以直接得出牛頓第一定律B．每次實(shí)驗(yàn)時(shí)，小車可以從斜面上的任何位置開始下滑C．實(shí)驗(yàn)表明，小車受到的摩擦力越小，運(yùn)動(dòng)的距離越大D．小車在毛巾上運(yùn)動(dòng)的距離最短，所以它消耗的機(jī)械能最少【答案】C【例13】彈跳桿運(yùn)動(dòng)是一項(xiàng)廣受歡迎的運(yùn)動(dòng)，其結(jié)構(gòu)如圖甲所示。圖乙是小明玩彈跳桿時(shí)由最低位置a上升到最高位置c的過(guò)程，其中b是彈簧處在原長(zhǎng)的狀態(tài)。針對(duì)此過(guò)程分析正確的是（）A．在a狀態(tài)時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能最大，小明的機(jī)械能最小B．在c狀態(tài)時(shí)小明處于靜止?fàn)顟B(tài)，此時(shí)機(jī)械能為零C．a(chǎn)→b，彈跳桿的彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，在b時(shí)動(dòng)能最大D．b→c，彈跳桿的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能，c時(shí)機(jī)械能最大【答案】A【例14】同一小球以同樣的速度沿著與水平方向成角斜向上拋出，一個(gè)在空中，另一個(gè)沿光滑斜面，若不計(jì)阻力，小球能到達(dá)的最高點(diǎn)分別為h1和h2，則h1和h2的關(guān)系是（

）A．h1=h2B．h1<h2C．h1>h2D．都有可能【答案】C【例15】如圖所示為蹦極運(yùn)動(dòng)的簡(jiǎn)化示意圖，彈性繩一端系在運(yùn)動(dòng)員雙腳上，另一端固定在跳臺(tái)O點(diǎn)。運(yùn)動(dòng)員由靜止開始自由下落，A點(diǎn)處彈性繩正好處于原長(zhǎng)；B點(diǎn)處運(yùn)動(dòng)員受到的重力與彈性繩對(duì)運(yùn)動(dòng)員的拉力大小相等；C點(diǎn)處是蹦極運(yùn)動(dòng)員到達(dá)的最低點(diǎn)。（整個(gè)過(guò)程忽略空氣阻力，彈性繩的自重不計(jì)）（1）從O點(diǎn)到A點(diǎn)的過(guò)程中，運(yùn)動(dòng)員的機(jī)械能___________（選填“增大”“減小”“不變”或“先增大后減小”）。（2）從A點(diǎn)到C點(diǎn)的過(guò)程中，彈性繩的彈性勢(shì)能___________（選填“增大”“減小”“不變”或“先增大后減小”，下同）；運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)能___________。【答案】

不變

增大

先增大后減小【例16】一小球從弧形軌道AOB上的A點(diǎn)由靜止開始滑下（不計(jì)空氣阻力）。（1）如圖甲所示，如果弧形軌道光滑，小球_______（選填（能”或“不能”）到達(dá)B點(diǎn)。（2）如圖乙所示，如果由于軌道不光滑，小球僅能滑到C點(diǎn)。當(dāng)由C點(diǎn)返回后，僅能滑到D點(diǎn)，已知A、C高度差為hl，C、D高度差為h2，則h1_______h2（選填“>”“=”或“<”）?！敬鸢浮?/p>

能

>【例17】滑板是深受青少年喜歡的一項(xiàng)體育運(yùn)動(dòng)。如圖是U型滑臺(tái)和運(yùn)動(dòng)員姿勢(shì)的簡(jiǎn)化示意圖。運(yùn)動(dòng)員在滑臺(tái)A處下滑，僅依靠滑行，滑到與A相同高度的滑臺(tái)B處時(shí)靜止。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：（1）整個(gè)過(guò)程中動(dòng)能最大的位置是_______，機(jī)械能最大的位置是_________（選填“A”、“O”或“B”）。（2）若想滑到C點(diǎn)，小金提出只要增加“用力豎直向上跳起一段高度”這個(gè)操作即可實(shí)現(xiàn)，則在___________（選填“A”、“O”或“B”）點(diǎn)起跳有可能達(dá)到該目的?！敬鸢浮?/p>

O

A

A【例18】如圖是實(shí)驗(yàn)小組的同學(xué)探究“影響物體動(dòng)能大小的因素”裝置圖。將鋼球從某一高度由靜止釋放，鋼球擺到豎直位置時(shí)，撞擊水平木板上的木塊。（1）本實(shí)驗(yàn)中鋼球動(dòng)能的大小是通過(guò)觀察_______來(lái)判斷的。（2）在第3次實(shí)驗(yàn)中，木塊被撞后滑出木板，需要重做第3次實(shí)驗(yàn)，甲同學(xué)建議換一個(gè)更大的木塊，乙同學(xué)建議換用同樣材料的更長(zhǎng)的木板，丙同學(xué)建議降低鋼球下擺的高度。你認(rèn)為應(yīng)當(dāng)采用_______同學(xué)的建議。（3）由上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和現(xiàn)象可得出結(jié)論：_______。【答案】

木塊在水平木板上通過(guò)的距離大小

乙

在速度一定時(shí)，物體的質(zhì)量越大，動(dòng)能越大【例19】將球豎直向上拋出并落回地面，該過(guò)程中先后經(jīng)過(guò)M、S兩點(diǎn)，球在這兩點(diǎn)的動(dòng)能和重力勢(shì)能如圖所示，則球在該兩點(diǎn)的速度vM______vS（填“大于”“小于”或“等于”），球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中機(jī)械能______?！敬鸢浮?/p>

小于

變小【例20】如圖是皮球落地后彈起過(guò)程中每隔相等時(shí)間曝光一次所拍攝的照片。由圖可知，皮球離開地面上升的過(guò)程中，重力勢(shì)能___________，機(jī)械能___________（均選填“增大”、“減小”或“不變”）。如圖等高A、B兩點(diǎn)處的速度A點(diǎn)___________B點(diǎn)（填“>”，“<”，“=”）。

【答案】

增大

減小

>【例21】物體G和彈簧相連固定于墻壁上，開始時(shí)彈簧沒(méi)有形變，物體處于位置B處，用力將其拉至C處，松手后，由C到B時(shí)，彈簧的勢(shì)能______(填“不變”、“增大”或“減少”)。物體在A、C間往復(fù)運(yùn)動(dòng)，如圖所示，如果物體G與地面都是光滑的，則物體G由C到A過(guò)程中，物體G的動(dòng)能最大的點(diǎn)在______(“B點(diǎn)”、“AB之間”或“BC之間”)。如果物體G與地面存在一定的摩擦力，則物體G由C到A過(guò)程中物體G的動(dòng)能最大的點(diǎn)在______(“B點(diǎn)”、“AB之間”或“BC之間”)?！敬鸢浮?/p>

減少

B

BC之間【例22】科學(xué)小組同學(xué)認(rèn)為車禍的危害程度與汽車的動(dòng)能大小有關(guān)，于是進(jìn)行了如下探究：【提出問(wèn)題】汽車的動(dòng)能大小跟什么因素有關(guān)？【猜想假設(shè)】由“十次車禍九次快”而提出猜想一：汽車的動(dòng)能可能跟速度有關(guān)；由“安全駕駛莫超載”而提出猜想二：汽車的動(dòng)能可能跟___________有關(guān)；【進(jìn)行實(shí)驗(yàn)】他們做了如圖所示的三次實(shí)驗(yàn)。【分析論證】分析比較___________兩圖的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，可以驗(yàn)證猜想一；【實(shí)踐應(yīng)用】通過(guò)比較___________的大小，可解釋“超速”比“超載”危險(xiǎn)性更大。A．s1與s2B．s2與s3C．s1與s3D．s1-s2與s1-s3【答案】

質(zhì)量

甲丙

D【例23】某物理實(shí)驗(yàn)小組在探究“影響重力勢(shì)能大小的因素”時(shí)，提出了如下猜想：猜想一：重力勢(shì)能的大小可能與物體的質(zhì)量有關(guān)

猜想二：重力勢(shì)能的大小可能與物體所在的高度有關(guān)猜想三：重力勢(shì)能的大小可能與物體的體積有關(guān)。實(shí)驗(yàn)中用到的小球，A、B、C球體積均為V，D球體積為2V，A、C、D球質(zhì)量均為m，B球質(zhì)量為2m。實(shí)驗(yàn)時(shí)均讓小球從圖中高度自由下落，記錄小球下降到最低點(diǎn)時(shí)彈簧的長(zhǎng)度，所用實(shí)驗(yàn)裝置如上圖所示。請(qǐng)你根據(jù)圖中實(shí)驗(yàn)情景完成下列問(wèn)題：（1）為驗(yàn)證猜想一，可以通過(guò)比較___________兩球的實(shí)驗(yàn)；（2）通過(guò)本實(shí)驗(yàn)可知，猜想___________是正確的；（3）小科認(rèn)為利用這套實(shí)驗(yàn)裝置，還可以探究影響動(dòng)能大小的因素，比如通過(guò)比較A、C兩球?qū)嶒?yàn)，可以探究___________對(duì)動(dòng)能大小的影響?！敬鸢浮?/p>

A和B

一、二

速度【例24】小明在探究“物體的動(dòng)能大小與什么因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)中，讓質(zhì)量不同的鐵球從斜面上的同一高度有靜止釋放，撞擊水平面上同一木塊，能將木塊撞出一段距離，如圖甲所示。

（1）該實(shí)驗(yàn)基于的假設(shè)是________________________。（2）為了使不同鐵球的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象差異更明顯，除了可以選用更光滑的水平面外，還可以怎樣改進(jìn)？________________________。（寫出一種）（3）有同學(xué)將實(shí)驗(yàn)裝置改成圖乙所示，利用質(zhì)量不同的鐵球?qū)椈蓧嚎s相同程度靜止釋放，撞擊同一木塊。該方案是否合理？說(shuō)明理由。________________________【答案】

物體的動(dòng)能大小與質(zhì)