第十一讲02第2节 机械能及其转化 课件含视频

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实验 探究物体的动能跟哪些因素有关
对比复习——“斜面”一材多用
一、动能和势能统称为机械能1、动能(1)定义：物体由于______而具有的能．一切运动的物体都具有动能．(2)影响因素：质量相同的物体，_________越大，它的动能越大；运动速度相同的物体，质量越________，它的动能也越大．2、势能(1)重力势能①定义：在地球表面附近，物体由于_______而具有的能．
②影响因素：物体的________越大，_______越高，它具有的重力势能就越 ________．(2)弹性势能①定义：物体由于发生__________而具有的能．②影响因素：物体的弹性形变越大，它具有的弹性势能越________(弹性限度范围内).
水转筒车：又称孔明车，相传是由三国时的诸葛亮(字孔明)发明的．水转筒车有一个大转轮，在转轮上装一些竹筒，筒口朝着水流的下游方向，筒起到了叶轮的作用，承受水的冲力(动能)，使筒车旋转起来．当转过一定角度时，原先浸在水里的竹筒(已灌满水)将离开水面被提升，在高处筒口的位置比筒底低，竹筒里的水就会倒进取水的水槽里．
1. 判断下列说法的正误，正确的打“√”，错误的打“×”．(1)三峡大坝使上游的水位升高，提高了水的动能(　　)(2)一辆洒水车在平直公路上匀速行驶工作时，其机械能不变(　　)(3)物体受平衡力的作用时，机械能一定守恒(　　)(4)物体的机械能总和是不变的(　　)
1. 如图1所示，捻动滚摆的轴使它升高后静止释放．现象：滚摆旋转着下降，转动速度越来越______，到最低点时，滚摆转而上升；滚摆在上下往复的运动过程中，上升的最大高度逐渐减小．现象分析：滚摆在下降过程中，________能转化为________能；滚摆上升的最大高度逐渐减小，说明滚摆具有的机械能逐渐________，这是因为滚摆在运动过程中还需要克服______________做功，将一部分能量转化成了________能．
图1(RJ八下P71)
生活实践：卫星在大气层外运行，不受空气阻力，机械能是________(选填“守恒”或“不守恒”)的．卫星在远地点时，________能最大，从远地点向近地点运动时，它的重力势能________，动能________．
2. 如图2.1所示是射箭比赛时的情景，运动员将弓拉弯，松手后箭飞出．现象解释：(1)弓被拉弯，说明力可以改变物体的________；松手后箭飞出，说明力可以改变物体的____________．(2)人拉弓是人对弓做功，从而使被拉弯的弓具有________能，若不计摩擦及阻力，拉弯的弓将箭射出的过程中，是将_______能转化为_____能.
图2.1(RJ八下P69)
生活实践：如图2.2蹦床是很多人喜欢的运动项目，运动员蹦起后在下落过程中________能转化为________能．当运动员在蹦床上下落到最低点速度为0时，他受力________(选填“平衡”或“不平衡”).
图2.2(RJ八下P71)
机械能及其转化(黄冈4考；孝感5考；咸宁5考)1. (2021黄冈7题3分)某物理兴趣小组用可乐瓶制作了一个水火箭(如图).先在瓶里装适量水，再将带有阀门的金属管插入瓶塞，盖紧瓶塞，用打气筒往瓶里打足气，打开阀门，水从底部的金属管向下喷出，火箭竖直向上冲向空中．下列分析正确的是(　　)A. 发射时，瓶内高压气体对水没有做功B. 发射时，火箭的动能是由瓶内高压气体的内能转化而来的C. 上升过程中，火箭的重力势能转化为动能D. 下降过程中，火箭的重力势能逐渐增大
2. (2020黄冈5题3分)避险车道是在长且陡的下坡路段、行车道外侧增设的、供刹车失灵车辆驶离正线并安全减速的专用车道．如图所示是上坡型避险车道，避险车道上铺有很多小石子，车道尽头有废旧轮胎或防撞墙．下列分析错误的是(　　)A. 小石子可以增大失控车辆与避险车道之间的摩擦力B. 失控车辆在避险车道向上运动速度减小时，动能减少C. 失控车辆撞击废旧轮胎时，将动能转化成重力势能D. 在避险车道上停下来的失控车辆仍具有惯性
3. (2019咸宁21题3分)甲、乙是两个完全相同的网球．如图所示，在同一高度同时以大小相等的速度，将甲球竖直向下抛出、乙球竖直向上抛出，不计空气阻力．抛出时两球机械能________(选填“相等”或“不相等”)；落地前的运动过程中，甲球的动能________(选填“增大”“不变”或“减小”)，乙球的机械能________(选填“增大”“先增大后减小”“不变”或“减小”).
3．1　变情境(2022荆州23题2分)打篮球是很多同学喜爱的运动项目，某次打篮球过程中，篮球的部分运动轨迹如图所示．下列说法正确的是(　　)A. 篮球经过相同高度的B、C两点时，机械能相等B. 篮球第一次反弹后到达最高点D时，动能为0C. 篮球经过B、E两点时，动能可能相等D. 篮球在整个过程中机械能守恒
解题关键点AD：每次篮球反弹后到的最高点都比上一次的最高点要低，说明篮球受到空气阻力，机械能逐渐变小；B：从轨迹来看，篮球既有竖直方向的速度又有水平方向的速度；C：机械能是物体动能与势能的总和，B、E两点高度不相同，则重力势能不相同，据此分析．
3．2　变情境(2022三市一企7题2分)我国运动员2022年北京冬奥会单板滑雪男子大跳台比赛中夺得金牌．如图所示为运动员在空中运动的轨迹，图中a、c两处等高，若不计空气阻力，下列说法正确的是(　　)A. 运动员从a处到b处重力势能转化为动能B. 运动员在a处和c处的重力势能相等C. 运动员在b处时的机械能最大D. 运动员从b处到d处速度逐渐减小
4. (2022武汉29题2分)如图所示是北京冬奥会跳台滑雪场地“雪如意”.运动员从跳台顶部沿助滑道加速滑下时，运动员的__________转化为________．(均选填“动能”或“重力势能”)
探究物体的动能跟哪些因素有关(孝感2020.12)5. (2020孝感12题4分)如图所示为“探究物体动能跟哪些因素有关”的装置示意图．(1)原理：运动的钢球A碰上木块B后，能将B撞出一段距离s.在同样的水平面上，B被撞得越远，A对B做的功就越多，A的动能就越大，通过B被撞的远近来反映物体A动能大小的方法在物理学中属于________(选填“控制变量法”或“转换法”).
(2)步骤：①让同一钢球A分别从不同高度由静止开始滚下，高度h越高，钢球运动到水平面时速度越________，木块B被撞得越远；②改变钢球的质量，让不同的钢球从________(选填“同一”或“不同”)高度由静止开始滚下，质量越大的钢球将木块B撞得越远．(3)结论：通过多次实验表明，质量相同的物体，运动的速度越大，它的动能越大；运动速度相同的物体，质量越大，它的动能________．
6. (2022宜昌38题4分)小明和小红在“探究物体的动能与哪些因素有关”的实验中，让钢球从斜槽上一定高度的位置滚下，在水平面上运动，碰上木块C并将C推动一段距离，通过推动距离的大小来判断动能大小．(1)实验中探究的动能是指(　　)A. 钢球撞击木块时的动能B. 钢球撞击木块后的动能C. 木块被钢球撞击后的动能
(2)如图甲、乙为小明两次实验的示意图，钢球A、B的质量mA＞mB，高度hA＞hB，距离sA＞sB.他得出“物体的质量越大，动能越大”的结论，他的实验方法______(选填“正确”或“错误”)，理由是____________________________________.(3)小红让钢球A分别从同一斜面的不同高度由静止自由滚下，撞击木块，这是为了探究物体动能与________的关系．
没有控制钢球到达水平面的速度一样
实验结论：物体动能的大小与物体的质量和速度有关．质量相同的物体，运动的速度________，它的动能越大；运动速度相同的物体，质量越大，它的动能________．
探究物体的动能跟哪些因素有关(孝感2020.12)
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例　在“探究影响动能大小的因素”实验中，小明同学让质量为m的小球从斜面上高度h处由静止向下运动，撞击水平面上的木块，木块和小球移动一段距离后静止，并标记静止位置，如图甲所示．
设计与进行实验(1)实验中，小球的动能大小是通过______________(选填“小球所处的高度”或“木块移动的距离”)来反映的，这种研究问题的方法叫_______．(2)小明依次再将质量为m和2m的小球分别从斜面高度1.5 h、h处由静止释放，最终木块和小球静止在水平面上的位置如图乙、丙所示，并标记静止位置．比较三次实验操作中木块被撞击后移动距离，其大小关系是_____________.(用s甲、s乙、s丙表示)
s甲 < s乙< s丙
分析现象和数据，总结结论(3)比较________两次实验，可以探究动能与质量的关系，由此可得：当________一定时，物体的质量越大，物体的动能越________．(4)比较甲、乙两次实验，可初步得出结论：______________________________________，此结论可用于解释汽车________(选填“超速”或“超载”)带来的危害．
当质量一定时，物体的速度越大，动能越大
交流与反思(5)实验中，在第一次实验结束后做第二次实验前，应将撞出的木块____________(选填“移回到原处”或“保持不动”).若不用木块，在桌面上铺一条毛巾，______(选填“可以”或“不可以”)用小球在毛巾表面滚动的距离来体现小球的动能．(6)如果水平面是光滑的，木块被撞击后将会 ______________________，________(选填“能”或“不能”)达到实验探究的目的．
(7)[装置改进](2022甘肃)在探究动能与质量的关系时，有同学提议可以在水平面上将同一根弹簧压缩相同的程度，分别弹出质量不同的小球去撞击木块，撞击木块时小球的动能________(选填“相等”或“不相等”)，该方案________(选填“正确”或“错误”).
(8)[创新装置](2020雅安改编)另一同学用如图丁所示的装置探究“物体动能的大小与质量和速度的关系”. 将小球从某一高度由静止释放，小球摆到竖直位置时，撞击水平木板上的木块，将木块撞出一段距离．要想探究“动能与速度的关系”，合理的操作是_________________________________________________________________.
将同一小球从不同高度由静止释放，并标记木块移动后静止时的位置
1．实验装置(1)斜面的作用(2)研究对象：小球2．实验方法(1)转换法：将小球的机械能大小转化为木块移动的距离[孝感2020.12(1)](2)控制变量法①探究动能大小与质量的关系(控制小球从斜面下滑的高度不变，改变小球质量)②探究动能大小与速度的关系(控制小球质量不变，改变小球从斜面下滑的高度)[孝感2020.12(2)]
3．根据实验现象和数据，总结结论[孝感2020.12(3)]4．实验评估与改进5．利用实验结论解释生活现象6．实验过程中的能量转化7．水平木板绝对光滑时出现的状况
针对实验易混点进行梳理
1. (2021鞍山)某同学用如图所示的装置“探究阻力对物体运动的影响”．(1)他在水平面上分别铺上不同材料，让同一小车从相同斜面上的同一高度由静止滑下，目的是使小车到达斜面底端时的________相同．(2)实验发现：小车在木板表面滑行距离最远．说明小车受到的阻力越小，运动状态越 ________(选填“容易”或“不容易”)改变．由此推测：如果小车在水平面上滑行时受到的阻力为零，它将一直做_________________．
(3)在不增加任何器材的情况下，若要“探究速度对动能大小的影响”，可将小车从斜面的_____高度由静止滑下，比较小车在________水平面上滑行的距离即可．(以上两空均选填“相同”或“不同”)
2. 为了探究“阻力对物体运动的影响”， 瑶瑶用家中的鞋盒和木质菜板组成斜面放到客厅的复合地板上、用一个圆柱形保温杯替代小车，又找出毛巾和棉布窗帘做了如图a、b、c三次实验．(1)瑶瑶实验中先后在____________(选填“斜面”“水平面”或“斜面和水平面”)上铺上毛巾和棉布窗帘，让保温杯从斜面的同一高度上由静止滑下．
(2)通过观察a、b、c三次实验，瑶瑶发现，水平面越光滑，保温杯运动的距离就越________．从而得出实验结论：保温杯受到的阻力越小，其速度减小的就越________，进一步推理得出推论：如果保温杯不受阻力，它的运动状态将____________(选填“改变”或“不改变”).