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人教版八年级下册11.3 动能和势能备课课件ppt
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这是一份人教版八年级下册11.3 动能和势能备课课件ppt，共60页。
知识点一 能 动能1.能(1)定义:如果一个物体能够对外做功,我们就说这个物体具有能量,简称 能。 一个物体能够做的功越多,就表明这个物体的能量越大。流动着的风、张开的弓、举高的重锤都可以对外做功,说明它们都具有能。
温馨提示 判断一个物体是否具有能就是看它能否对外做功。 “能够做 功”并不等于正在做功,只要该物体具有做功的本领,不论它是否正在做 功,该物体都具有能。(2)能量的单位:在国际单位制中能量的单位是焦耳。一个物体能够对外做 多少焦耳的功,它就具有多少焦耳的能。
例1 (2019浙江杭州模拟)如图11-3-1,两个质量不相等的实心铁球甲和乙 (m甲>m乙)相距s,在无限长的光滑水平面上以相同的速度向右运动(空气阻 力不计),则 (选填“甲”或“乙”)球的动能大,随着时间的延长, 甲球 (选填“可能”或“不可能”)撞上乙球。 图11-3-1
解析 动能的大小与物体的质量和速度有关。由题意可知,甲、乙两球的 速度相同,甲的质量大,所以甲的动能大;由于空气阻力不计,甲、乙在光滑 的水平面以相同的速度运动,故甲、乙两球都做匀速直线运动,即甲、乙之 间的距离不会改变,两球不可能相撞。
知识点二 势能 重力势能和弹性势能是常见的两种势能。1.重力势能
例2 如图11-3-2是小虎传球时足球的一段运动 轨迹,其中足球在A点的重力势能 (选填“大于”、“小于”或 “等于”)在B点的重力势能。 图11-3-2
解析 由图可见A点的高度小于B点的高度,足球的质量不变,因此足球在A 点的重力势能小于在B点的重力势能。答案 小于
题型一 判断物体具有动能或势能的类型例1 (2019四川成都双流模拟)下列物体中不具有弹性势能的是 ( )A.被压紧的弹簧B.被撑杆跳运动员压弯的撑杆C.从拉弯的弓中射出的箭D.形变的蹦床
解析 被压紧的弹簧、被撑杆跳运动员压弯的撑杆和形变的蹦床都发生 了弹性形变,所以它们都具有弹性势能,而从拉弯的弓中射出的箭在运动, 具有动能,但没有发生弹性形变,因此不具有弹性势能。答案 C点拨 解答此类问题的关键是认真审题,明确研究对象的状态和位置,根据 动能、重力势能和弹性势能的定义做出判断。
题型二 判断物体动能和势能大小的变化例2 蹦床运动是运动员从蹦床弹向空中表演技巧动 作的一项体育活动。当运动员离开蹦床后弹向空中的过程中,运动员具有 的 ( )A.动能增加,势能减少B.动能增加,势能增加C.动能减少,势能减少D.动能减少,势能增加
点拨 分析判断物体具有的动能、重力势能和弹性势能大小的变化时,要 注意明确研究对象,然后分析影响研究对象动能、重力势能和弹性势能大 小的因素的变化情况,从而做出判断。
题型三 影响动能和势能大小因素的实验探究例3 实验小组的同学用如图11-3-3所示的装置探究“物 体动能大小与质量和速度的关系”。将钢球从某一高度由静止释放,钢球 摆到竖直位置时,撞击水平木板上的木块,将木块撞出了一段距离。 图11-3-3(1)本实验钢球动能的大小是通过 来判断的。该科学探究方法叫 做 。(2)表是他们记录的实验数据,从表中数据分析可知,该实验探究的是物体 动能的大小与 的关系。在第3次实验中,木块被撞后滑出木板,需
要重做第3次实验,请你给他们第3次实验操作提出一条合理的建议: 。
(3)由实验数据和现象可得出结论: 。(4)本实验的科学研究方法还用到了控制变量法,请写出一个你所学的用到 了这个研究方法的物理探究实验: 。
解析 (1)钢球动能的大小是通过钢球对木块做功的多少来体现出来的,木 块运动的距离越长,就表示钢球的动能越大,这种方法是转换法。(2)使质 量不同的钢球从相同的高度摆下,可使钢球到达竖直位置时速度相同,从而 探究动能与质量的关系;第3次实验操作时木块被撞后滑出木板,应换用同 样但较长的木板。(3)由表中的数据知:速度一定时,质量越大动能越大。答案 (1)木块被推动的距离 转换法 (2)质量 用同样但较长的木板 (3)速度一定时,质量越大动能越大(4)探究滑动摩擦力的大小跟哪些因素有关
方法归纳 探究影响动能和势能大小因素的实验中,运用了“转换法”和 “控制变量法”。在设计实验和分析得出结论时,要注意控制变量法的运 用。
知识点一 能 动能1.(2019四川自贡模拟)在相同路面的情况下,汽车在水平的公路上运行时, 速度越大,紧急刹车后,前进的距离就长,这是因为 ( )A.汽车速度越大,受到的地球引力越小B.汽车速度越大,摩擦力越小C.汽车速度越大,惯性越大D.汽车速度越大,动能越大
答案 D 汽车在水平的公路上运行时,速度越大,所具有的动能就越大,能 够对外做的功就越多,所以紧急刹车后,前进的距离就长。
2.叙述功和能的关系时有以下几种说法,哪一种是正确的 ( )A.物体具有的能量越大,做的功越多B.具有能量的物体一定做功C.做功的物体一定具有能量D.物体不做功就没有能答案 C 物体具有的能量越大,能够做的功越多,但做的功不一定越多,故 A错误;山坡上的巨石具有重力势能,但落下前并未做功,所以说,具有能量 的物体不一定做功,不做功的物体也不一定没有能,故B、D错误;一个物体 如果能对外做功,我们就说它具有能量,故做功的物体一定具有能量,故C正 确。
3.为了模拟研究汽车超载和超速带来的安全隐 患,小明选用小车、斜面、木板、砝码、木块等器材进行如图11-3-1所示 的实验探究: 图11-3-1(1)为了研究汽车超速问题,实验中应选择 两个图进行比较,得到 的结论是:小车的质量一定时,速度越大,则动能越大。(2)为了研究汽车超载问题,实验中应选择乙、丙两个图进行比较,得到的 结论是: 。
答案 (1)甲、乙 (2)小车的速度一定时,质量越大,动能越大解析 (1)为了研究汽车超速问题,应保持小车的质量不变,改变小车到达 水平面时的速度大小,故实验中应选择甲、乙两个图进行比较,得到的结论 是:小车的质量一定时,速度越大,则动能越大;(2)为了研究汽车超载问题,应 保持小车到达水平面时的速度不变,改变小车的总质量,故实验中应选择 乙、丙两个图进行比较,得到的结论是:小车的速度一定时,质量越大,动能 越大。
知识点二 势能4.如图11-3-2是“注意落石”标志,静止在容易松 动山坡上的石头也具有危险性,是因为 ( ) 图11-3-2A.石头受力平衡B.石头具有重力势能,能够做功C.石头受到重力作用D.石头具有弹性势能,能够做功
答案 B 质量一定时,物体所处的高度越高具有的重力势能越大。高处 的石头积蓄了很大的重力势能,能够对外做功,所以有潜在的危险性。
5.(独家原创试题)乒乓球被誉为中国的国球,如图11-3-3为许昕击球时的情 景。动能、重力势能、弹性势能这三种能量,被击出去的乒乓球在空中飞 行过程中 ( ) 图11-3-3A.只有动能B.同时具有动能和重力势能 C.同时具有动能和弹性势能D.三种能量都具有
答案 B 乒乓球在空中运动具有动能,乒乓球被举高,具有重力势能,乒乓 球离开球拍后没有发生弹性形变,故不具有弹性势能。
6.(2017上海交大二附中期中)如图11-3-4所示,是某小组同学在研究“重力 势能与哪些因素有关”时所做的实验,小华同学将A、B、C、D四个体积 相同,重力分别为2G、G、G、G的钢球从不同高度释放,都落在同样的花 泥上,A比B使花泥凹陷得深一些,C比D使花泥凹陷得深一些,在实验中,该 同学是通过观察比较花泥 来反映物体重力势能的大小。其 中由(a)图可知: ;由(b)图可知: 。
答案 凹陷程度 在高度相同时,物体的质量越大,重力势能就越大 在质 量相同时,物体的高度越高,重力势能就越大解析 重力势能的大小是不容易直接观察的,所以该题中我们通过观察花 泥的凹陷程度来比较物体重力势能的大小,花泥凹陷得越深,物体的重力势 能越大;通过比较(a)图中的现象和条件可知,两个球的高度相同,但质量不 同,A比B的质量大,A比B使花泥凹陷得深一些,说明A的重力势能大,所以可 得出:在高度相同时,物体的质量越大,重力势能就越大;通过比较(b)图中的 现象和条件可知,两个球的质量相同,但高度不同,C比D高一些,C比D使花 泥凹陷得深一些,说明C的重力势能大,所以可得出:在质量相同时,物体的 高度越高,重力势能就越大。
1.下列关于能的叙述中,正确的是 ( )A.一个物体能够做功,我们就说这个物体具有能B.挂在树枝上的苹果,没有做功,所以没有能C.一个物体已做过的功越多,说明这个物体具有的能越多D.运动的物体具有能,静止的物体没有能
答案 A 一个物体能够做功,我们就说这个物体具有能,故A说法正确;挂 在树枝上的苹果,虽然没有做功,但具有做功的本领,所以具有能,故B错误; 一个物体已做过的功的多少与这个物体具有的能没有必然联系,故C错误; 运动的物体具有动能,静止的物体可能具有势能,故D错误。
2.(2019山东济宁邹城一模)改革开放以来,我国的航天事业得到了空前的 发展,并取得了举世瞩目的成就。如图,为我国神舟号飞船返回舱减速降落 的情景。返回舱在此过程中 ( ) A.动能减小,重力势能减小B.动能不变,重力势能减小C.重力不做功D.不受力作用
答案 A 返回舱减速降落时,高度及速度都变小,但质量不变,所以动能和 重力势能都变小。
3.如图所示生活中的物品,利用弹性势能工作的是 ( )
答案 C 夹子工作时发生了弹性形变,所以夹子利用了弹性势能。
4.(2017安徽合肥瑶海二模)据《解放军报》2017年2月15日报道,为应对域 外大国对我国南海的挑衅,我国最新研制的防空利器——红旗-9防空导弹 出现在南海军演中,如图是该导弹发射的场景,导弹在上升过程中,重力势 能将 (选填“增大”“减小”或“不变”)。
答案 增大解析 导弹在上升过程中,质量不变,高度不断增加,重力势能不断增大。
5.(2019安徽淮北濉溪二模)小明为了研究超速、超载车辆碰撞时发生的危 险,他设计了如图所示的实验,为了研究“超速”带来的危害,他需要选择 图 (选填“甲”或“乙”)来进行对比实验。
答案 甲解析 汽车的质量一定,速度越大,动能越大,故研究超速车辆碰撞时发生 的危险时应该选择质量相同而到达水平面速度不同的小球进行实验,即甲 图符合题意。
6.(2018山东济宁微山一模)将体积相等的实心铅球和铁球放在同一个水平 桌面上,则铅球的重力势能 (选填“大于”“等于”或“小于”) 铁球的重力势能(以地面为参考面,ρ铅>ρ铁)。运动会上小刚将铅球斜向上方 抛出落至地面,此现象表明力是改变物体 的原因,此过程中铅球的 动能变化是 。
答案 大于 运动状态 先减小后增大解析 实心铅球和铁球的体积V相同,其密度关系为ρ铅>ρ铁,由m=ρV可知,两 球的质量关系为:m铅>m铁。重力势能的大小与质量和高度有关;两球在同一 个水平桌面上且体积相同,相对于地面,其高度h相等,由m铅>m铁可知铅球的 重力势能大。将铅球斜向上方抛出落至地面,铅球在空中时受到重力的作 用,其运动状态是改变的,说明力是改变物体运动状态的原因;将铅球斜向 上方抛出落至地面,铅球在上升过程中,质量不变,速度减小,所以动能减小; 铅球从最高点下落过程中,质量不变,速度增大,所以动能增大。因此整个 过程中,铅球的动能先减小后增大。
7.(2019天津模拟)如图所示是研究重力势能大小影响因素的装置:由沙子, 铁块,木桩组成(mA=mC
答案 (1)木桩陷进沙子的深度 (2)1、2 当物体的高度相同时,物体的 质量越大,重力势能越大 (3)数据记录表:
分析数据,得出结论:重力势能大小与物体密度无关
解析 (1)由图知,重力势能的大小通过木桩陷进沙子的深度来体现,这种 间接的实验方法在物理中称为转换法。(2)为了探究重力势能与质量的关 系,实验中采用质量不同的铁块,在探究过程中要注意保持物体从同一高度 由静止释放,所以应选择1、2图进行实验;由图可知,2图木桩陷进沙子的深 度深,由此可得出结论:当物体的高度相同时,物体的质量越大,重力势能越 大;(3)为验证猜想三:重力势能大小与物体密度有关,实验时需要两步:①将 铜块举高50 cm,使其自由下落,打击木桩,测量木桩陷入沙中的深度;②将铝 块举高50 cm,使其自由下落,打击木桩,测量木桩陷入沙中的深度;因此表格 中需要记录重物的材料、重物被举的高度H、木桩陷入沙中深度h,设计见 答案。由影响重力势能大小的因素知,重力势能的大小与物体的密度无 关。
1.(独家原创试题)随着人们生活水平的提高,饲养宠物的人越来越多。小 明某次观察到自家养的一只小猫咪从a点经b、c点到达d点,运动速度不变 (如图11-3-5所示),则该猫咪的动能及重力势能的变化情况是 ( ) 图11-3-5A.动能不变,重力势能先变大后变小B.动能和重力势能都不变C.重力势能不变,动能先变大后变小D.动能和重力势能都先变大后变小
答案 A 小猫的质量不变,速度也不变,所以它的动能不变,由图知,它的 高度先变大后变小,而质量不变,所以重力势能先变大后变小。
2.如图11-3-6所示,为我国某地的等高线图,若把同一个物体分别放在a点和 b点,则物体的重力势能 ( )
A.在a点时大 B.在b点时大C.在两点一样大 D.条件不足,无法判断
答案 A 由题图可看出,a点所在的海拔为1 370 m,b点所在的海拔为1 360 m,而对同一个物体,它的位置越高,重力势能越大,故物体在a点的重力势能大。
3.(2019湖南娄底涟源二模)将一乒乓球压入盛有水的烧杯底部,如图11-3-7 所示,松手后,乒乓球先上升最终漂浮。球露出水面前,动能 ;露出 水面后,烧杯底部受到的液体压强 。(填“变大”、“不变”或 “变小”) 图11-3-7
答案 变大 变小解析 乒乓球先上升最终漂浮,球露出水面前,所受的浮力大于重力,所以 乒乓球在露出水面前将加速上升,而质量不变,故动能变大;乒乓球露出水 面后,排开水的体积减小,液面会下降,烧杯内水的深度变小,故底部受到的 液体压强变小。
4.(2018北京人大附中期中)在探究“物体动能的大小与物体质量是否有 关”的实验中,需要控制物体的速度大小相等。为了控制物体的速度大小 相等,小华选用了体积相等、质量不等的金属球A和B,利用如图11-3-8所示 的带滑槽的轨道进行实验。小华认为:如果A、B两球先后从轨道上同一高 度处由静止开始释放,则A、B两球到达轨道零刻度线处的速度大小相等。 小刚对小华的观点提出了质疑。请你根据实验需要,添加适当的器材,设计 实验检验小华的观点是否正确。请你写出检验的实验步骤。 图11-3-8
答案 示例:添加器材:完全相同的滑槽轨道一个。实验步骤:将完全相同的两个带有滑槽的轨道并排放在水平桌面上,使两端 对齐。将A、B两个金属球分别放置在两个轨道的最高点,从静止开始同时 释放,观察两球是否一直并排滚动,直到轨道零刻度线处。提示 把握两个球的异同点,结合控制变量法的思路做出解答。
1.(2019广西桂林模拟)如图所示,2019年1月3日“嫦娥四号”成功登陆月球背面,巡视器在月球背面留下了第一道“车辙”印迹,若巡视器是沿着斜坡轨道匀速开下着陆器的,则在下坡过程中,关于巡视器的能量说法正确的是( ) A.动能增大,重力势能不变B.动能不变,重力势能减小
C.动能不变,重力势能不变D.动能增大,重力势能减小
答案 B 巡视器是沿着斜坡轨道匀速开下着陆器的,质量不变,速度不变, 故动能不变,而高度减小,故重力势能减小。
2.(2018山东临沂郯城二模)跳伞运动员从飞机上跳下,在打开降落伞直到 落地的过程中,关于势能和动能的解释正确的是 ( )A.重力势能一直增加B.动能一直增大C.动能先减小后增大D.重力势能一直减小答案 D 在打开降落伞直到落地的过程中,质量不变,高度减小,所以重力 势能减小;由于运动员的速度是变化的,先加速后减速,最后匀速,故动能先 变大后减小,最后不变,所以A、B、C错、D正确。
3.(2018河南许昌二模)如图为许昌市某小区自动垂直升降式车库的停车过 程示意图。整个停车过程为:汽车先竖直向上从静止开始速度逐渐增大,接 着竖直向上匀速运动,然后竖直向上速度逐渐减小到0后再开始水平向左 (或向右)运动,水平方向的运动和竖直方向的运动过程一样。则下列说法 正确的是 ( )
A.汽车竖直向上速度逐渐增大的过程中,动能增加,重力势能不变B.汽车竖直向上匀速运动的过程中,动能增加,重力势能增加C.汽车水平向左速度逐渐增大的过程中,动能增加,重力势能不变D.汽车水平向左速度逐渐减小的过程中,动能不变,重力势能增加
答案 C 汽车竖直向上速度逐渐增大的过程中,质量不变,速度变大,动能 增加,高度增加,重力势能变大,A错;汽车竖直向上匀速运动的过程中,质量 不变,速度不变,动能不变,高度增加,重力势能变大,B错;汽车水平向左速度 逐渐增大的过程中,质量不变,速度变大,动能增加,高度不变,重力势能不变, C正确;汽车水平向左速度逐渐减小的过程中,质量不变,速度变小,动能减 小,高度不变,重力势能不变,D错。
4.(2019湖南娄底冷水江一模)某同学在观看电视里射箭比赛时发现,弓拉 得越弯,箭射得越远。于是做出如下猜想:弹性势能的大小可能与物体发生 弹性形变的程度有关。 (1)为验证猜想是否正确,他设计了如图所示的实验,将一小球置于弹簧的 右端,将弹簧每次压缩到不同的长度,松开后,让弹开的小球钻入位于同一 位置的相同纸盒并留在其中。分析比较每次纸盒 ,从而可比较同 一弹簧在不同弹性形变时弹性势能的大小,若桌面绝对光滑,该实验将
(选填“能”或“不能”)达到探究目的。(2)理论推导和实验结果均表明,弹簧发生弹性形变时弹性势能的大小Ep= kx2。其中Ep表示弹性势能,单位是J,x是弹簧长度的改变量,单位是m,k称为 弹簧的劲度系数,则k的单位是 。
答案 (1)移动的距离 不能 (2)J/m2 解析 (1)为了改变弹簧的弹性形变大小,要将同一个弹簧压缩不同的长 度;运用转换法,观察纸盒被推动距离的远近来比较弹性势能的大小;若水 平面绝对光滑,纸盒就会做匀速直线运动,无法比较纸盒移动距离的远近, 达不到探究目的。(2)由公式Ep= kx2可知k= ,由于Ep单位是J,x单位是m,故k的单位是J/m2。
1.(2019江苏盐城盐都期中,8,★★☆)两个完全相同的篮球,表面涂黑,从不 同的高度自由下落至同一地面,在地面上留下如图11-3-9所示的黑色圆斑, 下列判断正确的是 ( ) 图11-3-9A.落在甲处的初始重力势能大B.落在乙处的篮球质量大C.落在乙处的篮球初始高度大D.落在甲处的篮球重力做功多
答案 C 从高处下落的篮球具有重力势能,质量相同,高度越高,重力势能 越大,对外界能够做的功就越多,篮球落地时的痕迹面积越大。
2.(2018陕西宝鸡教育强区期中,1,★★☆)在下列情况中,物体既具有动能 又具有重力势能的是 ( )
答案 B 空中飞行的飞机,因运动而具有动能,因受到重力并处在一定高 度而具有重力势能,故B选项符合题意。
3.(2019云南西双版纳景洪一模,16,★★☆)如图11-3-10是我国拥有完全自 主知识产权的国产大飞机“C919”,在飞机加速升空时,重力势能 (选填“增大”、“不变”或“减小”);该飞机空载时速度可达276 km/ h,一节课45分钟能飞 km。 图11-3-10
答案 增大 207解析 在飞机加速升空时,质量不变,高度增加,所以重力势能增大;一节课4 5分钟能飞行的距离s=vt=276 km/h× h=207 km。
4.(2017江苏无锡丁蜀二模,18,★★☆)小明在参观科技馆时,发现一个有趣 的器材,如图11-3-11甲所示,当把锥体放在斜面底部时,发现锥体开始自己 往上“爬”,该装置可简化成乙图,则锥体“爬坡”过程中,重力势能 。(选填“一直增加”、“一直减小”或“不变”)
图11-3-11
答案 一直减小解析 据图乙可知,在锥体开始自己往上“爬”的过程中,质量不变,其重 心的位置不断降低,所以高度降低,所以重力势能一直减小。
1.(2019吉林长春模拟,3,★☆☆)冰雹,俗称雹子,夏季或春夏之交最为常 见。它是一些小如黄豆,大似栗子的冰粒,威力巨大,因为高空的冰雹具有 较大的 ( ) A.弹性势能 B.重力势能C.动能 D.惯性
答案 B 高空的冰雹具有一定的质量和较高的高度,故具有较大的重力 势能。
2.(2019安徽阜阳颍上一模,3,★☆☆)2019年4月1日钦州市一产业园区中发 生一起越野车失控撞上隔离带的事故,经调查,是雨天路滑车辆速度过快所 致。这是车辆在马路上行驶过快, 过大造成的。
答案 动能解析 车辆在马路上行驶得越快,速度越大,则动能越大,动能越大对外做 功的本领就越大,发生碰撞事故时造成的损坏就越严重。
3.(2018上海浦东新区第一教育署期中,14,★★☆)以同样速度匀速行驶的 小轿车和大卡车, 的动能比较大;同一辆汽车行驶在高架路上或地 面路上,行驶在 路上时,汽车重力势能比较大。
答案 大卡车 高架解析 小轿车和大卡车以相同的速度在平直的公路上匀速行驶,速度相同, 大卡车的质量大,则大卡车的动能大;同一辆汽车行驶在高架路上或地面路 上,在高架路上的高度大,故行驶在高架路上时,汽车重力势能比较大。
1.(2019湖南郴州中考,6,★☆☆)一架飞机在高空中水平匀速飞行,向灾区 投放救灾物资。该飞机在此过程中 ( )A.动能不变 B.动能减小C.重力势能不变 D.重力势能增大
答案 B 飞机在高空中水平匀速飞行,飞机的速度不变,向灾区投放救灾 物资,质量减小,所以动能减小;高度不变,所以重力势能减小。
2.(2018四川内江中考,16,★★☆)如图11-3-12所示,货架上放着A、B、C、 D四个体积相同的实心球,其中A和B为铅球,C和D为铁球,那么A和B两球相 比较, 球的重力势能大;B和C两球相比较,做功本领更大的是 球。(ρ铅>ρ铁) 图11-3-12
答案 A B解析 由于四个实心球的体积相同,A和B为铅球,C和D为铁球,ρ铅>ρ铁,由m= ρV可知,A、B两球的质量大于C、D两球的质量。A与B相比,质量相同,但A 的高度更高,所以A球的重力势能更大;B与C相比,高度相同,B球的质量更 大,所以B球的重力势能更大,故B球的做功本领更大。
3.(2018浙江台州中考,26,★★☆)将普通塑料水管进行改装,能做多个实 验。将塑料水管①侧面开口并标上刻度,再将塑料水管②在侧面不同高度 开两个大小合适的口。(1)将两根塑料管按图11-3-13甲连接,选合适的滑块放入管①,将一钢球从 管②的一口放入后,静止释放。观察并记录 。 取出钢球,将滑块移回原位,将钢球从另一个口放入,重复实验。该实验可 验证动能大小与 的关系。
图11-3-13(2)将两根塑料管按图乙连接,验证“重力势能大小与质量的关系”。请你 写出实验步骤。 。
答案 (1)滑块被撞击后移动的距离 速度大小 (2)将一钢球从管②的一 口放入后,静止释放,观察滑块被撞击后移动的距离;取出钢球,将滑块移回 原位,将另一质量不同的钢球从同一个口放入,重复实验解析 (1)将两根塑料管按图甲连接,选合适的滑块放入管①,将一钢球从 管②的一口放入后,静止释放。通过观察滑块被撞击后移动的距离来反映 钢球动能的大小。将滑块移回原位,将钢球从另一个口放入,在质量相同 时,改变钢球的释放高度,可验证动能大小与速度大小的关系;(2)研究重力 势能与质量关系时控制高度一定,使用质量不同的钢球。
1.(2019湖南湘西中考,7,★☆☆)跳伞运动员在空中匀速下落的过程中 ( )A.重力势能减小 B.动能增加C.机械能增加 D.机械能不变
答案 A 跳伞运动员在空中匀速下落的过程中,高度越来越低,则重力势 能变小;速度不变,则动能不变;机械能减小。
2.(2019山东聊城中考,7,★☆☆)如图是探究“物体的动能跟哪些因素有 关”的实验。实验中,让同一铜球从斜面的不同高度由静止释放,撞击同一 木块,下列说法正确的是 ( ) A.该实验探究的是物体动能大小与高度的关系B.该实验探究的是物体动能大小与质量的关系C.该实验中,物体的动能是指木块的动能D.该实验结论可以解释为什么对机动车限速
答案 D 让同一个铜球从斜面的不同高度由静止释放,撞击同一个木块, 可以探究物体的动能大小与速度的关系,故A、B错误;这里的动能是指铜 球的动能,而不是指木块的动能,故C错误;本实验可以得到一个结论:在物 体的质量相同时,速度越大动能越大,这个结论能够解释“为什么机动车要 限速”,故D正确。
3.(2016广东揭阳中考,5,★★☆)如图所示,人骑自行车下坡,速度会越来越 快,在这一过程中 ( ) A.人和车的动能保持不变B.人和车的动能增大C.人和车的动能减小D.人和车的重力势能增大
答案 B 人骑自行车下坡,速度会越来越快,在这一过程中人和车的质量 不变,速度增大,动能增大,高度减小,重力势能减小,故选B。
4.(2018江苏扬州中考,25,★★☆)如图所示,探究重力势能的大小与哪些因 素有关时,为了显示重力势能的大小,甲用橡皮泥代替沙子,乙用海绵代替 沙子,你认为更合适的是 (甲/乙)的方法,理由是 。
答案 乙 用海绵代替沙子,现象要比橡皮泥明显解析 本实验是通过观察桌子陷入沙中的深浅来探究影响重力势能大小 的因素;因重力势能的大小无法直接观察到,所以采用的是转换法。相同条 件下,海绵的凹陷程度要比橡皮泥大,故用海绵代替沙子,现象要比橡皮泥 明显。
5.(2018安徽中考,18,★★☆)图为探究物体(钢球)动能大小跟哪些因素有 关的实验装置。 (1)实验原理:①钢球从平滑斜面上由静止开始向下运动,到达斜面底端时的速度只与钢 球起点位置的高度有关,起点位置越高,该速度越 。②钢球从平滑斜面上由静止开始向下运动,在水平木板上撞击木块,木块运 动的距离越长,运动钢球所具有的动能越 。(2)实验现象:
①同一钢球从斜面上不同高度处由静止向下运动,在水平木板上撞击木块, 钢球开始向下运动时的起点位置越 ,木块运动的距离越长。②质量不同的钢球从斜面上同一高度由静止向下运动,在水平木板上撞击 木块,钢球的质量越 ,木块运动的距离越长。
答案 (1)①大 ②大 (2)①高 ②大解析 (1)①钢球从平滑斜面上由静止开始向下运动,重力势能转化为动 能,起点位置越高,重力势能越大,到达水平面时的动能越大,速度越大;②实 验中是通过钢球撞击木块移动的距离来反映钢球动能大小的,利用了转换 法;被撞木块的运动距离越长,说明钢球对被撞木块所做的功就越多,钢球 原来所具有的动能就越大;(2)①质量一定的钢球开始向下运动的起点位置 越高,到达水平面时的速度越大,因此动能越大,对木块做功越多,木块移动 的距离越长;②不同质量的钢球从斜面上同一高度由静止向下运动,到达水 平面时的速度一定,质量越大,所具有的动能越大,对木块做功越多,木块移 动的距离越长。
我国研制的高压水流切割器的技术已达到国际先进水平,这种很细的高 速水流一次可顺利切割26层牛皮, 或2.3 mm厚的钢板……如果在水中加 入某种砂质磨料,在水的流速相同的情况下,可切割 300 mm的花岗岩,或13 0 mm厚的钢板……请简要回答:(1)高速水流能切割坚硬的物体,是因为高速水流具有很大的 。(2)加入砂质磨料后,在流速相同的情况下,切割能力大大提高了,是因为 。
答案 (1)动能 (2)速度一定时,流体的质量增加,动能增大解析 本题以高压水流切割器的技术为背景,从能量的角度分析了它的工 作原理,重点考查对知识应用等科学素养。(1)高速水流能切割坚硬的物 体,是因为高速水流具有很大的动能;(2)加入砂质磨料后切割能力大大提 高了,是因为速度一定时,流体的质量增加,动能增大。
1.物理课本中给出了一些物体的动能,如下表所示:
请根据表中的数据和所学的相关物理知识推断: ①在质量和速度这两个物理量中,对动能影响较大的是 (填“质 量”或“速度”);②物体的动能(E)与物体的质量(m)和运动速度(v)的定量关系,你认为正确 的可能是下面的 。 A.E=mv B.E= C.E= mv2
答案 ①速度 ②C解析 本题重在考查信息的获取与处理、推理等素养。①子弹的质量约 为运动员质量的 ,子弹的速度约为运动员速度的80倍,而子弹的动能却比运动员的动能大,说明速度对物体动能的影响更大;②关系式应该体现 出速度对动能的影响大于质量对动能的影响,所以推测可能是C。
2.如图所示,某兴趣小组同学用弹弓进行弹子弹比赛。他们发现弹出的子 弹飞行情况各不相同,因此展开了讨论。 (1)拉开的弹弓具有 能,弹弓上的橡皮筋弹性形变 ,具有的 能量越多;(2)他们在研究影响弹出子弹飞行距离的因素时,提出以下猜想:猜想1:与子弹的质量有关;猜想2:与子弹的形状有关;猜想3:与弹弓上的橡皮筋的弹性形变程度有关。
①根据所学知识,可以断定猜想3是正确的,判断的依据是 。②请设计一个简单实验,验证猜想2是否正确,简述你的实验方案。简要做法: ;如何判断: 。
答案 (1)弹性势(或势) 越大 (2)①弹弓上的橡皮筋的弹性形变越大,具 有的能量越多,子弹弹出时的能量就越多,子弹就飞得越远 ②使用同一弹 弓,使之伸长相同的长度,取质量相同但形状不同的几个子弹,沿一定方向 将子弹射出,测量子弹飞行的距离 若子弹射出后飞行的距离不同,则说明 子弹飞行距离与子弹形状有关;若子弹射出后飞行的距离相同,则说明子弹 飞行距离与子弹形状无关解析 本题借助研究“影响弹出子弹飞行距离的因素”来考查获取信 息、实验设计和归纳实验结论的能力。在探究影响弹出子弹飞行距离是 否与子弹形状有关时,应运用控制变量法进行实验设计。
3.同学们所用的笔,有些在靠近笔端的地方装有一个轻质弹簧(如图甲所 示)。小文和小军各自拿自己装有弹簧的笔玩弹笔游戏。结果发现小军的 笔弹得高一些,小文分析:笔弹起的高度与笔内弹簧的弹性势能的大小有 关,那么弹簧弹性势能的大小又跟什么因素有关呢? 甲小文猜想:①弹簧弹性势能的大小可能跟它的材料有关;②弹簧弹性势能的大小可能跟它弹性形变的程度有关。(1)小文利用两个外形完全相同、材料不同的弹簧A和B,一个小钢球,一个 轻木块,在同一水平面上进行了如图乙所示的实验,此实验是为了验证猜想
,实验中弹性势能的大小是通过 来体现的。 乙(2)请你设计一个实验方案来验证另一个猜想(写出简要的实验步骤,分析 可能出现的现象,并得出结论)。
答案 (1)① 木块被推动的距离 (2)实验方案:a.将小球置于弹簧A的右 端,将弹簧适当地压缩,放手后小球被弹出,并与O点处一木块相碰,木块被 推动了一段距离s1;b.把小球置于弹簧A的右端,将弹簧压缩的程度稍大一 些,放手后观察小球撞击O点处木块后木块移动的距离s2。实验现象及得 出的结论:若 s1等于s2,说明弹簧弹性势能的大小与弹性形变的程度无关;若 s1不等于s2,说明弹簧弹性势能的大小与弹性形变的程度有关。
知识点一 能 动能1.能(1)定义:如果一个物体能够对外做功,我们就说这个物体具有能量,简称 能。 一个物体能够做的功越多,就表明这个物体的能量越大。流动着的风、张开的弓、举高的重锤都可以对外做功,说明它们都具有能。
温馨提示 判断一个物体是否具有能就是看它能否对外做功。 “能够做 功”并不等于正在做功,只要该物体具有做功的本领,不论它是否正在做 功,该物体都具有能。(2)能量的单位:在国际单位制中能量的单位是焦耳。一个物体能够对外做 多少焦耳的功,它就具有多少焦耳的能。
例1 (2019浙江杭州模拟)如图11-3-1,两个质量不相等的实心铁球甲和乙 (m甲>m乙)相距s,在无限长的光滑水平面上以相同的速度向右运动(空气阻 力不计),则 (选填“甲”或“乙”)球的动能大,随着时间的延长, 甲球 (选填“可能”或“不可能”)撞上乙球。 图11-3-1
解析 动能的大小与物体的质量和速度有关。由题意可知,甲、乙两球的 速度相同,甲的质量大,所以甲的动能大;由于空气阻力不计,甲、乙在光滑 的水平面以相同的速度运动,故甲、乙两球都做匀速直线运动,即甲、乙之 间的距离不会改变,两球不可能相撞。
知识点二 势能 重力势能和弹性势能是常见的两种势能。1.重力势能
例2 如图11-3-2是小虎传球时足球的一段运动 轨迹,其中足球在A点的重力势能 (选填“大于”、“小于”或 “等于”)在B点的重力势能。 图11-3-2
解析 由图可见A点的高度小于B点的高度,足球的质量不变,因此足球在A 点的重力势能小于在B点的重力势能。答案 小于
题型一 判断物体具有动能或势能的类型例1 (2019四川成都双流模拟)下列物体中不具有弹性势能的是 ( )A.被压紧的弹簧B.被撑杆跳运动员压弯的撑杆C.从拉弯的弓中射出的箭D.形变的蹦床
解析 被压紧的弹簧、被撑杆跳运动员压弯的撑杆和形变的蹦床都发生 了弹性形变,所以它们都具有弹性势能,而从拉弯的弓中射出的箭在运动, 具有动能,但没有发生弹性形变,因此不具有弹性势能。答案 C点拨 解答此类问题的关键是认真审题,明确研究对象的状态和位置,根据 动能、重力势能和弹性势能的定义做出判断。
题型二 判断物体动能和势能大小的变化例2 蹦床运动是运动员从蹦床弹向空中表演技巧动 作的一项体育活动。当运动员离开蹦床后弹向空中的过程中,运动员具有 的 ( )A.动能增加,势能减少B.动能增加,势能增加C.动能减少,势能减少D.动能减少,势能增加
点拨 分析判断物体具有的动能、重力势能和弹性势能大小的变化时,要 注意明确研究对象,然后分析影响研究对象动能、重力势能和弹性势能大 小的因素的变化情况,从而做出判断。
题型三 影响动能和势能大小因素的实验探究例3 实验小组的同学用如图11-3-3所示的装置探究“物 体动能大小与质量和速度的关系”。将钢球从某一高度由静止释放,钢球 摆到竖直位置时,撞击水平木板上的木块,将木块撞出了一段距离。 图11-3-3(1)本实验钢球动能的大小是通过 来判断的。该科学探究方法叫 做 。(2)表是他们记录的实验数据,从表中数据分析可知,该实验探究的是物体 动能的大小与 的关系。在第3次实验中,木块被撞后滑出木板,需
要重做第3次实验,请你给他们第3次实验操作提出一条合理的建议: 。
(3)由实验数据和现象可得出结论: 。(4)本实验的科学研究方法还用到了控制变量法,请写出一个你所学的用到 了这个研究方法的物理探究实验: 。
解析 (1)钢球动能的大小是通过钢球对木块做功的多少来体现出来的,木 块运动的距离越长,就表示钢球的动能越大,这种方法是转换法。(2)使质 量不同的钢球从相同的高度摆下,可使钢球到达竖直位置时速度相同,从而 探究动能与质量的关系;第3次实验操作时木块被撞后滑出木板,应换用同 样但较长的木板。(3)由表中的数据知:速度一定时,质量越大动能越大。答案 (1)木块被推动的距离 转换法 (2)质量 用同样但较长的木板 (3)速度一定时,质量越大动能越大(4)探究滑动摩擦力的大小跟哪些因素有关
方法归纳 探究影响动能和势能大小因素的实验中,运用了“转换法”和 “控制变量法”。在设计实验和分析得出结论时,要注意控制变量法的运 用。
知识点一 能 动能1.(2019四川自贡模拟)在相同路面的情况下,汽车在水平的公路上运行时, 速度越大,紧急刹车后,前进的距离就长,这是因为 ( )A.汽车速度越大,受到的地球引力越小B.汽车速度越大,摩擦力越小C.汽车速度越大,惯性越大D.汽车速度越大,动能越大
答案 D 汽车在水平的公路上运行时,速度越大,所具有的动能就越大,能 够对外做的功就越多,所以紧急刹车后,前进的距离就长。
2.叙述功和能的关系时有以下几种说法,哪一种是正确的 ( )A.物体具有的能量越大,做的功越多B.具有能量的物体一定做功C.做功的物体一定具有能量D.物体不做功就没有能答案 C 物体具有的能量越大,能够做的功越多,但做的功不一定越多,故 A错误;山坡上的巨石具有重力势能,但落下前并未做功,所以说,具有能量 的物体不一定做功,不做功的物体也不一定没有能,故B、D错误;一个物体 如果能对外做功,我们就说它具有能量,故做功的物体一定具有能量,故C正 确。
3.为了模拟研究汽车超载和超速带来的安全隐 患,小明选用小车、斜面、木板、砝码、木块等器材进行如图11-3-1所示 的实验探究: 图11-3-1(1)为了研究汽车超速问题,实验中应选择 两个图进行比较,得到 的结论是:小车的质量一定时,速度越大,则动能越大。(2)为了研究汽车超载问题,实验中应选择乙、丙两个图进行比较,得到的 结论是: 。
答案 (1)甲、乙 (2)小车的速度一定时,质量越大,动能越大解析 (1)为了研究汽车超速问题,应保持小车的质量不变,改变小车到达 水平面时的速度大小,故实验中应选择甲、乙两个图进行比较,得到的结论 是:小车的质量一定时,速度越大,则动能越大;(2)为了研究汽车超载问题,应 保持小车到达水平面时的速度不变,改变小车的总质量,故实验中应选择 乙、丙两个图进行比较,得到的结论是:小车的速度一定时,质量越大,动能 越大。
知识点二 势能4.如图11-3-2是“注意落石”标志,静止在容易松 动山坡上的石头也具有危险性,是因为 ( ) 图11-3-2A.石头受力平衡B.石头具有重力势能,能够做功C.石头受到重力作用D.石头具有弹性势能,能够做功
答案 B 质量一定时,物体所处的高度越高具有的重力势能越大。高处 的石头积蓄了很大的重力势能,能够对外做功,所以有潜在的危险性。
5.(独家原创试题)乒乓球被誉为中国的国球,如图11-3-3为许昕击球时的情 景。动能、重力势能、弹性势能这三种能量,被击出去的乒乓球在空中飞 行过程中 ( ) 图11-3-3A.只有动能B.同时具有动能和重力势能 C.同时具有动能和弹性势能D.三种能量都具有
答案 B 乒乓球在空中运动具有动能,乒乓球被举高,具有重力势能,乒乓 球离开球拍后没有发生弹性形变,故不具有弹性势能。
6.(2017上海交大二附中期中)如图11-3-4所示,是某小组同学在研究“重力 势能与哪些因素有关”时所做的实验,小华同学将A、B、C、D四个体积 相同,重力分别为2G、G、G、G的钢球从不同高度释放,都落在同样的花 泥上,A比B使花泥凹陷得深一些,C比D使花泥凹陷得深一些,在实验中,该 同学是通过观察比较花泥 来反映物体重力势能的大小。其 中由(a)图可知: ;由(b)图可知: 。
答案 凹陷程度 在高度相同时,物体的质量越大,重力势能就越大 在质 量相同时,物体的高度越高,重力势能就越大解析 重力势能的大小是不容易直接观察的,所以该题中我们通过观察花 泥的凹陷程度来比较物体重力势能的大小,花泥凹陷得越深,物体的重力势 能越大;通过比较(a)图中的现象和条件可知,两个球的高度相同,但质量不 同,A比B的质量大,A比B使花泥凹陷得深一些,说明A的重力势能大,所以可 得出:在高度相同时,物体的质量越大,重力势能就越大;通过比较(b)图中的 现象和条件可知,两个球的质量相同,但高度不同,C比D高一些,C比D使花 泥凹陷得深一些,说明C的重力势能大,所以可得出:在质量相同时,物体的 高度越高,重力势能就越大。
1.下列关于能的叙述中,正确的是 ( )A.一个物体能够做功,我们就说这个物体具有能B.挂在树枝上的苹果,没有做功,所以没有能C.一个物体已做过的功越多,说明这个物体具有的能越多D.运动的物体具有能,静止的物体没有能
答案 A 一个物体能够做功,我们就说这个物体具有能,故A说法正确;挂 在树枝上的苹果,虽然没有做功,但具有做功的本领,所以具有能,故B错误; 一个物体已做过的功的多少与这个物体具有的能没有必然联系,故C错误; 运动的物体具有动能,静止的物体可能具有势能,故D错误。
2.(2019山东济宁邹城一模)改革开放以来,我国的航天事业得到了空前的 发展,并取得了举世瞩目的成就。如图,为我国神舟号飞船返回舱减速降落 的情景。返回舱在此过程中 ( ) A.动能减小,重力势能减小B.动能不变,重力势能减小C.重力不做功D.不受力作用
答案 A 返回舱减速降落时,高度及速度都变小,但质量不变,所以动能和 重力势能都变小。
3.如图所示生活中的物品,利用弹性势能工作的是 ( )
答案 C 夹子工作时发生了弹性形变,所以夹子利用了弹性势能。
4.(2017安徽合肥瑶海二模)据《解放军报》2017年2月15日报道,为应对域 外大国对我国南海的挑衅,我国最新研制的防空利器——红旗-9防空导弹 出现在南海军演中,如图是该导弹发射的场景,导弹在上升过程中,重力势 能将 (选填“增大”“减小”或“不变”)。
答案 增大解析 导弹在上升过程中,质量不变,高度不断增加,重力势能不断增大。
5.(2019安徽淮北濉溪二模)小明为了研究超速、超载车辆碰撞时发生的危 险,他设计了如图所示的实验,为了研究“超速”带来的危害,他需要选择 图 (选填“甲”或“乙”)来进行对比实验。
答案 甲解析 汽车的质量一定,速度越大,动能越大,故研究超速车辆碰撞时发生 的危险时应该选择质量相同而到达水平面速度不同的小球进行实验,即甲 图符合题意。
6.(2018山东济宁微山一模)将体积相等的实心铅球和铁球放在同一个水平 桌面上,则铅球的重力势能 (选填“大于”“等于”或“小于”) 铁球的重力势能(以地面为参考面,ρ铅>ρ铁)。运动会上小刚将铅球斜向上方 抛出落至地面,此现象表明力是改变物体 的原因,此过程中铅球的 动能变化是 。
答案 大于 运动状态 先减小后增大解析 实心铅球和铁球的体积V相同,其密度关系为ρ铅>ρ铁,由m=ρV可知,两 球的质量关系为:m铅>m铁。重力势能的大小与质量和高度有关;两球在同一 个水平桌面上且体积相同,相对于地面,其高度h相等,由m铅>m铁可知铅球的 重力势能大。将铅球斜向上方抛出落至地面,铅球在空中时受到重力的作 用,其运动状态是改变的,说明力是改变物体运动状态的原因;将铅球斜向 上方抛出落至地面,铅球在上升过程中,质量不变,速度减小,所以动能减小; 铅球从最高点下落过程中,质量不变,速度增大,所以动能增大。因此整个 过程中,铅球的动能先减小后增大。
7.(2019天津模拟)如图所示是研究重力势能大小影响因素的装置:由沙子, 铁块,木桩组成(mA=mC
答案 (1)木桩陷进沙子的深度 (2)1、2 当物体的高度相同时,物体的 质量越大,重力势能越大 (3)数据记录表:
分析数据,得出结论:重力势能大小与物体密度无关
解析 (1)由图知,重力势能的大小通过木桩陷进沙子的深度来体现,这种 间接的实验方法在物理中称为转换法。(2)为了探究重力势能与质量的关 系,实验中采用质量不同的铁块,在探究过程中要注意保持物体从同一高度 由静止释放,所以应选择1、2图进行实验;由图可知,2图木桩陷进沙子的深 度深,由此可得出结论:当物体的高度相同时,物体的质量越大,重力势能越 大;(3)为验证猜想三:重力势能大小与物体密度有关,实验时需要两步:①将 铜块举高50 cm,使其自由下落,打击木桩,测量木桩陷入沙中的深度;②将铝 块举高50 cm,使其自由下落,打击木桩,测量木桩陷入沙中的深度;因此表格 中需要记录重物的材料、重物被举的高度H、木桩陷入沙中深度h,设计见 答案。由影响重力势能大小的因素知,重力势能的大小与物体的密度无 关。
1.(独家原创试题)随着人们生活水平的提高,饲养宠物的人越来越多。小 明某次观察到自家养的一只小猫咪从a点经b、c点到达d点,运动速度不变 (如图11-3-5所示),则该猫咪的动能及重力势能的变化情况是 ( ) 图11-3-5A.动能不变,重力势能先变大后变小B.动能和重力势能都不变C.重力势能不变,动能先变大后变小D.动能和重力势能都先变大后变小
答案 A 小猫的质量不变,速度也不变,所以它的动能不变,由图知,它的 高度先变大后变小,而质量不变,所以重力势能先变大后变小。
2.如图11-3-6所示,为我国某地的等高线图,若把同一个物体分别放在a点和 b点,则物体的重力势能 ( )
A.在a点时大 B.在b点时大C.在两点一样大 D.条件不足,无法判断
答案 A 由题图可看出,a点所在的海拔为1 370 m,b点所在的海拔为1 360 m,而对同一个物体,它的位置越高,重力势能越大,故物体在a点的重力势能大。
3.(2019湖南娄底涟源二模)将一乒乓球压入盛有水的烧杯底部,如图11-3-7 所示,松手后,乒乓球先上升最终漂浮。球露出水面前,动能 ;露出 水面后,烧杯底部受到的液体压强 。(填“变大”、“不变”或 “变小”) 图11-3-7
答案 变大 变小解析 乒乓球先上升最终漂浮,球露出水面前,所受的浮力大于重力,所以 乒乓球在露出水面前将加速上升,而质量不变,故动能变大;乒乓球露出水 面后,排开水的体积减小,液面会下降,烧杯内水的深度变小,故底部受到的 液体压强变小。
4.(2018北京人大附中期中)在探究“物体动能的大小与物体质量是否有 关”的实验中,需要控制物体的速度大小相等。为了控制物体的速度大小 相等,小华选用了体积相等、质量不等的金属球A和B,利用如图11-3-8所示 的带滑槽的轨道进行实验。小华认为:如果A、B两球先后从轨道上同一高 度处由静止开始释放,则A、B两球到达轨道零刻度线处的速度大小相等。 小刚对小华的观点提出了质疑。请你根据实验需要,添加适当的器材,设计 实验检验小华的观点是否正确。请你写出检验的实验步骤。 图11-3-8
答案 示例:添加器材:完全相同的滑槽轨道一个。实验步骤:将完全相同的两个带有滑槽的轨道并排放在水平桌面上,使两端 对齐。将A、B两个金属球分别放置在两个轨道的最高点,从静止开始同时 释放,观察两球是否一直并排滚动,直到轨道零刻度线处。提示 把握两个球的异同点,结合控制变量法的思路做出解答。
1.(2019广西桂林模拟)如图所示,2019年1月3日“嫦娥四号”成功登陆月球背面,巡视器在月球背面留下了第一道“车辙”印迹,若巡视器是沿着斜坡轨道匀速开下着陆器的,则在下坡过程中,关于巡视器的能量说法正确的是( ) A.动能增大,重力势能不变B.动能不变,重力势能减小
C.动能不变,重力势能不变D.动能增大,重力势能减小
答案 B 巡视器是沿着斜坡轨道匀速开下着陆器的,质量不变,速度不变, 故动能不变,而高度减小,故重力势能减小。
2.(2018山东临沂郯城二模)跳伞运动员从飞机上跳下,在打开降落伞直到 落地的过程中,关于势能和动能的解释正确的是 ( )A.重力势能一直增加B.动能一直增大C.动能先减小后增大D.重力势能一直减小答案 D 在打开降落伞直到落地的过程中,质量不变,高度减小,所以重力 势能减小;由于运动员的速度是变化的,先加速后减速,最后匀速,故动能先 变大后减小,最后不变,所以A、B、C错、D正确。
3.(2018河南许昌二模)如图为许昌市某小区自动垂直升降式车库的停车过 程示意图。整个停车过程为:汽车先竖直向上从静止开始速度逐渐增大,接 着竖直向上匀速运动,然后竖直向上速度逐渐减小到0后再开始水平向左 (或向右)运动,水平方向的运动和竖直方向的运动过程一样。则下列说法 正确的是 ( )
A.汽车竖直向上速度逐渐增大的过程中,动能增加,重力势能不变B.汽车竖直向上匀速运动的过程中,动能增加,重力势能增加C.汽车水平向左速度逐渐增大的过程中,动能增加,重力势能不变D.汽车水平向左速度逐渐减小的过程中,动能不变,重力势能增加
答案 C 汽车竖直向上速度逐渐增大的过程中,质量不变,速度变大,动能 增加,高度增加,重力势能变大,A错;汽车竖直向上匀速运动的过程中,质量 不变,速度不变,动能不变,高度增加,重力势能变大,B错;汽车水平向左速度 逐渐增大的过程中,质量不变,速度变大,动能增加,高度不变,重力势能不变, C正确;汽车水平向左速度逐渐减小的过程中,质量不变,速度变小,动能减 小,高度不变,重力势能不变,D错。
4.(2019湖南娄底冷水江一模)某同学在观看电视里射箭比赛时发现,弓拉 得越弯,箭射得越远。于是做出如下猜想:弹性势能的大小可能与物体发生 弹性形变的程度有关。 (1)为验证猜想是否正确,他设计了如图所示的实验,将一小球置于弹簧的 右端,将弹簧每次压缩到不同的长度,松开后,让弹开的小球钻入位于同一 位置的相同纸盒并留在其中。分析比较每次纸盒 ,从而可比较同 一弹簧在不同弹性形变时弹性势能的大小,若桌面绝对光滑,该实验将
(选填“能”或“不能”)达到探究目的。(2)理论推导和实验结果均表明,弹簧发生弹性形变时弹性势能的大小Ep= kx2。其中Ep表示弹性势能,单位是J,x是弹簧长度的改变量,单位是m,k称为 弹簧的劲度系数,则k的单位是 。
答案 (1)移动的距离 不能 (2)J/m2 解析 (1)为了改变弹簧的弹性形变大小,要将同一个弹簧压缩不同的长 度;运用转换法,观察纸盒被推动距离的远近来比较弹性势能的大小;若水 平面绝对光滑,纸盒就会做匀速直线运动,无法比较纸盒移动距离的远近, 达不到探究目的。(2)由公式Ep= kx2可知k= ,由于Ep单位是J,x单位是m,故k的单位是J/m2。
1.(2019江苏盐城盐都期中,8,★★☆)两个完全相同的篮球,表面涂黑,从不 同的高度自由下落至同一地面,在地面上留下如图11-3-9所示的黑色圆斑, 下列判断正确的是 ( ) 图11-3-9A.落在甲处的初始重力势能大B.落在乙处的篮球质量大C.落在乙处的篮球初始高度大D.落在甲处的篮球重力做功多
答案 C 从高处下落的篮球具有重力势能,质量相同,高度越高,重力势能 越大,对外界能够做的功就越多,篮球落地时的痕迹面积越大。
2.(2018陕西宝鸡教育强区期中,1,★★☆)在下列情况中,物体既具有动能 又具有重力势能的是 ( )
答案 B 空中飞行的飞机,因运动而具有动能,因受到重力并处在一定高 度而具有重力势能,故B选项符合题意。
3.(2019云南西双版纳景洪一模,16,★★☆)如图11-3-10是我国拥有完全自 主知识产权的国产大飞机“C919”,在飞机加速升空时,重力势能 (选填“增大”、“不变”或“减小”);该飞机空载时速度可达276 km/ h,一节课45分钟能飞 km。 图11-3-10
答案 增大 207解析 在飞机加速升空时,质量不变,高度增加,所以重力势能增大;一节课4 5分钟能飞行的距离s=vt=276 km/h× h=207 km。
4.(2017江苏无锡丁蜀二模,18,★★☆)小明在参观科技馆时,发现一个有趣 的器材,如图11-3-11甲所示,当把锥体放在斜面底部时,发现锥体开始自己 往上“爬”,该装置可简化成乙图,则锥体“爬坡”过程中,重力势能 。(选填“一直增加”、“一直减小”或“不变”)
图11-3-11
答案 一直减小解析 据图乙可知,在锥体开始自己往上“爬”的过程中,质量不变,其重 心的位置不断降低,所以高度降低,所以重力势能一直减小。
1.(2019吉林长春模拟,3,★☆☆)冰雹,俗称雹子,夏季或春夏之交最为常 见。它是一些小如黄豆,大似栗子的冰粒,威力巨大,因为高空的冰雹具有 较大的 ( ) A.弹性势能 B.重力势能C.动能 D.惯性
答案 B 高空的冰雹具有一定的质量和较高的高度,故具有较大的重力 势能。
2.(2019安徽阜阳颍上一模,3,★☆☆)2019年4月1日钦州市一产业园区中发 生一起越野车失控撞上隔离带的事故,经调查,是雨天路滑车辆速度过快所 致。这是车辆在马路上行驶过快, 过大造成的。
答案 动能解析 车辆在马路上行驶得越快,速度越大,则动能越大,动能越大对外做 功的本领就越大,发生碰撞事故时造成的损坏就越严重。
3.(2018上海浦东新区第一教育署期中,14,★★☆)以同样速度匀速行驶的 小轿车和大卡车, 的动能比较大;同一辆汽车行驶在高架路上或地 面路上,行驶在 路上时,汽车重力势能比较大。
答案 大卡车 高架解析 小轿车和大卡车以相同的速度在平直的公路上匀速行驶,速度相同, 大卡车的质量大,则大卡车的动能大;同一辆汽车行驶在高架路上或地面路 上,在高架路上的高度大,故行驶在高架路上时,汽车重力势能比较大。
1.(2019湖南郴州中考,6,★☆☆)一架飞机在高空中水平匀速飞行,向灾区 投放救灾物资。该飞机在此过程中 ( )A.动能不变 B.动能减小C.重力势能不变 D.重力势能增大
答案 B 飞机在高空中水平匀速飞行,飞机的速度不变,向灾区投放救灾 物资,质量减小,所以动能减小;高度不变,所以重力势能减小。
2.(2018四川内江中考,16,★★☆)如图11-3-12所示,货架上放着A、B、C、 D四个体积相同的实心球,其中A和B为铅球,C和D为铁球,那么A和B两球相 比较, 球的重力势能大;B和C两球相比较,做功本领更大的是 球。(ρ铅>ρ铁) 图11-3-12
答案 A B解析 由于四个实心球的体积相同,A和B为铅球,C和D为铁球,ρ铅>ρ铁,由m= ρV可知,A、B两球的质量大于C、D两球的质量。A与B相比,质量相同,但A 的高度更高,所以A球的重力势能更大;B与C相比,高度相同,B球的质量更 大,所以B球的重力势能更大,故B球的做功本领更大。
3.(2018浙江台州中考,26,★★☆)将普通塑料水管进行改装,能做多个实 验。将塑料水管①侧面开口并标上刻度,再将塑料水管②在侧面不同高度 开两个大小合适的口。(1)将两根塑料管按图11-3-13甲连接,选合适的滑块放入管①,将一钢球从 管②的一口放入后,静止释放。观察并记录 。 取出钢球,将滑块移回原位,将钢球从另一个口放入,重复实验。该实验可 验证动能大小与 的关系。
图11-3-13(2)将两根塑料管按图乙连接,验证“重力势能大小与质量的关系”。请你 写出实验步骤。 。
答案 (1)滑块被撞击后移动的距离 速度大小 (2)将一钢球从管②的一 口放入后,静止释放,观察滑块被撞击后移动的距离;取出钢球,将滑块移回 原位,将另一质量不同的钢球从同一个口放入,重复实验解析 (1)将两根塑料管按图甲连接,选合适的滑块放入管①,将一钢球从 管②的一口放入后,静止释放。通过观察滑块被撞击后移动的距离来反映 钢球动能的大小。将滑块移回原位,将钢球从另一个口放入,在质量相同 时,改变钢球的释放高度,可验证动能大小与速度大小的关系;(2)研究重力 势能与质量关系时控制高度一定,使用质量不同的钢球。
1.(2019湖南湘西中考,7,★☆☆)跳伞运动员在空中匀速下落的过程中 ( )A.重力势能减小 B.动能增加C.机械能增加 D.机械能不变
答案 A 跳伞运动员在空中匀速下落的过程中,高度越来越低,则重力势 能变小;速度不变,则动能不变;机械能减小。
2.(2019山东聊城中考,7,★☆☆)如图是探究“物体的动能跟哪些因素有 关”的实验。实验中,让同一铜球从斜面的不同高度由静止释放,撞击同一 木块,下列说法正确的是 ( ) A.该实验探究的是物体动能大小与高度的关系B.该实验探究的是物体动能大小与质量的关系C.该实验中,物体的动能是指木块的动能D.该实验结论可以解释为什么对机动车限速
答案 D 让同一个铜球从斜面的不同高度由静止释放,撞击同一个木块, 可以探究物体的动能大小与速度的关系,故A、B错误;这里的动能是指铜 球的动能,而不是指木块的动能,故C错误;本实验可以得到一个结论:在物 体的质量相同时,速度越大动能越大,这个结论能够解释“为什么机动车要 限速”,故D正确。
3.(2016广东揭阳中考,5,★★☆)如图所示,人骑自行车下坡,速度会越来越 快,在这一过程中 ( ) A.人和车的动能保持不变B.人和车的动能增大C.人和车的动能减小D.人和车的重力势能增大
答案 B 人骑自行车下坡,速度会越来越快,在这一过程中人和车的质量 不变,速度增大,动能增大,高度减小,重力势能减小,故选B。
4.(2018江苏扬州中考,25,★★☆)如图所示,探究重力势能的大小与哪些因 素有关时,为了显示重力势能的大小,甲用橡皮泥代替沙子,乙用海绵代替 沙子,你认为更合适的是 (甲/乙)的方法,理由是 。
答案 乙 用海绵代替沙子,现象要比橡皮泥明显解析 本实验是通过观察桌子陷入沙中的深浅来探究影响重力势能大小 的因素;因重力势能的大小无法直接观察到,所以采用的是转换法。相同条 件下,海绵的凹陷程度要比橡皮泥大,故用海绵代替沙子,现象要比橡皮泥 明显。
5.(2018安徽中考,18,★★☆)图为探究物体(钢球)动能大小跟哪些因素有 关的实验装置。 (1)实验原理:①钢球从平滑斜面上由静止开始向下运动,到达斜面底端时的速度只与钢 球起点位置的高度有关,起点位置越高,该速度越 。②钢球从平滑斜面上由静止开始向下运动,在水平木板上撞击木块,木块运 动的距离越长,运动钢球所具有的动能越 。(2)实验现象:
①同一钢球从斜面上不同高度处由静止向下运动,在水平木板上撞击木块, 钢球开始向下运动时的起点位置越 ,木块运动的距离越长。②质量不同的钢球从斜面上同一高度由静止向下运动,在水平木板上撞击 木块,钢球的质量越 ,木块运动的距离越长。
答案 (1)①大 ②大 (2)①高 ②大解析 (1)①钢球从平滑斜面上由静止开始向下运动,重力势能转化为动 能,起点位置越高,重力势能越大,到达水平面时的动能越大,速度越大;②实 验中是通过钢球撞击木块移动的距离来反映钢球动能大小的,利用了转换 法;被撞木块的运动距离越长,说明钢球对被撞木块所做的功就越多,钢球 原来所具有的动能就越大;(2)①质量一定的钢球开始向下运动的起点位置 越高,到达水平面时的速度越大,因此动能越大,对木块做功越多,木块移动 的距离越长;②不同质量的钢球从斜面上同一高度由静止向下运动,到达水 平面时的速度一定,质量越大,所具有的动能越大,对木块做功越多,木块移 动的距离越长。
我国研制的高压水流切割器的技术已达到国际先进水平,这种很细的高 速水流一次可顺利切割26层牛皮, 或2.3 mm厚的钢板……如果在水中加 入某种砂质磨料,在水的流速相同的情况下,可切割 300 mm的花岗岩,或13 0 mm厚的钢板……请简要回答:(1)高速水流能切割坚硬的物体,是因为高速水流具有很大的 。(2)加入砂质磨料后,在流速相同的情况下,切割能力大大提高了,是因为 。
答案 (1)动能 (2)速度一定时,流体的质量增加,动能增大解析 本题以高压水流切割器的技术为背景,从能量的角度分析了它的工 作原理,重点考查对知识应用等科学素养。(1)高速水流能切割坚硬的物 体,是因为高速水流具有很大的动能;(2)加入砂质磨料后切割能力大大提 高了,是因为速度一定时,流体的质量增加,动能增大。
1.物理课本中给出了一些物体的动能,如下表所示:
请根据表中的数据和所学的相关物理知识推断: ①在质量和速度这两个物理量中,对动能影响较大的是 (填“质 量”或“速度”);②物体的动能(E)与物体的质量(m)和运动速度(v)的定量关系,你认为正确 的可能是下面的 。 A.E=mv B.E= C.E= mv2
答案 ①速度 ②C解析 本题重在考查信息的获取与处理、推理等素养。①子弹的质量约 为运动员质量的 ,子弹的速度约为运动员速度的80倍,而子弹的动能却比运动员的动能大,说明速度对物体动能的影响更大;②关系式应该体现 出速度对动能的影响大于质量对动能的影响,所以推测可能是C。
2.如图所示,某兴趣小组同学用弹弓进行弹子弹比赛。他们发现弹出的子 弹飞行情况各不相同,因此展开了讨论。 (1)拉开的弹弓具有 能,弹弓上的橡皮筋弹性形变 ,具有的 能量越多;(2)他们在研究影响弹出子弹飞行距离的因素时,提出以下猜想:猜想1:与子弹的质量有关;猜想2:与子弹的形状有关;猜想3:与弹弓上的橡皮筋的弹性形变程度有关。
①根据所学知识,可以断定猜想3是正确的,判断的依据是 。②请设计一个简单实验,验证猜想2是否正确,简述你的实验方案。简要做法: ;如何判断: 。
答案 (1)弹性势(或势) 越大 (2)①弹弓上的橡皮筋的弹性形变越大,具 有的能量越多,子弹弹出时的能量就越多,子弹就飞得越远 ②使用同一弹 弓,使之伸长相同的长度,取质量相同但形状不同的几个子弹,沿一定方向 将子弹射出,测量子弹飞行的距离 若子弹射出后飞行的距离不同,则说明 子弹飞行距离与子弹形状有关;若子弹射出后飞行的距离相同,则说明子弹 飞行距离与子弹形状无关解析 本题借助研究“影响弹出子弹飞行距离的因素”来考查获取信 息、实验设计和归纳实验结论的能力。在探究影响弹出子弹飞行距离是 否与子弹形状有关时,应运用控制变量法进行实验设计。
3.同学们所用的笔,有些在靠近笔端的地方装有一个轻质弹簧(如图甲所 示)。小文和小军各自拿自己装有弹簧的笔玩弹笔游戏。结果发现小军的 笔弹得高一些,小文分析:笔弹起的高度与笔内弹簧的弹性势能的大小有 关,那么弹簧弹性势能的大小又跟什么因素有关呢? 甲小文猜想:①弹簧弹性势能的大小可能跟它的材料有关;②弹簧弹性势能的大小可能跟它弹性形变的程度有关。(1)小文利用两个外形完全相同、材料不同的弹簧A和B,一个小钢球,一个 轻木块,在同一水平面上进行了如图乙所示的实验,此实验是为了验证猜想
,实验中弹性势能的大小是通过 来体现的。 乙(2)请你设计一个实验方案来验证另一个猜想(写出简要的实验步骤,分析 可能出现的现象,并得出结论)。
答案 (1)① 木块被推动的距离 (2)实验方案:a.将小球置于弹簧A的右 端,将弹簧适当地压缩,放手后小球被弹出,并与O点处一木块相碰,木块被 推动了一段距离s1;b.把小球置于弹簧A的右端,将弹簧压缩的程度稍大一 些,放手后观察小球撞击O点处木块后木块移动的距离s2。实验现象及得 出的结论:若 s1等于s2,说明弹簧弹性势能的大小与弹性形变的程度无关;若 s1不等于s2,说明弹簧弹性势能的大小与弹性形变的程度有关。
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