初中苏科版1 动能 势能 机械能精品课时练习

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12.1动能势能机械能
【知识梳理】
一、能量
1.一个物体能对其他物体做功，那么这个物体就具有能量。
2.单位：焦耳，简称焦，符号为J
3.物理意义：反映了物体做功本领的大小，能量可以用能够做多少功来衡量，一个物体具有的能量的越大，说明它能够对外做的功越多。
4.做功的实质：物体做功的过程就是能量的转化过程，物体做的功越多，说明某种形式的能转化为别的形式的能就越多。
二、动能
1.由于运动而具有的能叫做动能。物体的动能越大，它对其他物体所做的功就越多。
2.实验：探究动能的大小与什么因素有关
【实验器材】斜面、木块、质量不同的金属球
【实验设计】
①如图所示，在桌面上架起一个斜面，在斜面末端放上木块，让铁球从斜面上自由滑下。
②让同一铁球先后从斜面上的不同高度自由滚下，分别记下木块两次被推动的距离。
③让质量不同的两个铁球和铜球先后从斜面的同一高度自由滚下，推动桌面上的木块，分别记下铁球推动木块移动的距离。
【实验方法】
①控制变量法
a.控制速度不变：使铁球从同一高度滚下。
b.控制质量不变：选择同一小球
②转换法
将动能大小转换为木块被推动的距离。
【实验分析】实验②说明：物体动能与速度有关。质量相同的物体，运动的速度越大，它的动能越大。
实验③说明：物体动能与质量有关。运动速度相同的物体，质量越大，它的动能也越大。
【实验结论】物体动能与质量和速度有关，运动的速度越大，质量越大，动能也越大。
三、重力势能
1.物体由于被举高而具有的能量，叫做重力势能。被举高的物体能对其他物体做功，那么这个物体就具有重力势能。
2.实验：探究重力势能的大小与什么因素有关
【实验器材】铁钉、质量不同的金属块、沙坑
【实验设计】
①将铁钉轻轻插入沙子中
②如图甲，用同一个金属块从不同高度下落,观察铁钉被打入沙子中的深度(做三次)
③如图乙，换质量较大的金属块从同一高度下落,观察铁钉被打入沙子中的深度(做三次)
【实验方法】
①控制变量法
a.控制高度不变：使金属块从同一高度下落。
b.控制质量不变：选择同一金属块
②转换法
将重力势能大小转换为铁钉被金属块打入沙子中的深度。
【实验分析】实验甲说明：物体重力势能与高度有关。质量相同的物体，高度越高，它的重力势能越大。
实验乙说明：物体重力势能与质量有关。高度相同的物体，质量越大，它的重力势能越大。
【实验结论】物体重力势能与质量和高度有关，高度越高，质量越大，重力势能越大。
四、弹性势能
1.物体由于弹性形变而具有的能量叫做弹性势能。发生弹性形变的物体能对其他物体做功，那么这个物体就具有弹性势能。
2.实验：探究弹性势能的大小与什么因素有关
【实验器材】铁球、长短、材料相同粗细不同的弹簧、轻木块、粗糙的平面、竖直墙面
【实验设计】
①将弹簧固定到竖直墙面，轻木块放到平面的某一固定位置。
②如图甲、乙，用同一铁球将同一弹簧压缩到不同程度释放，观察轻木块被撞出的距离
③如图乙、丙，用同一铁球将两个不同材料的弹簧压缩到同一程度释放,观察轻木块被撞出的距离
【实验方法】
①控制变量法
a.控制弹簧压缩的程度相同
b.控制弹簧的长短、粗细相同
②转换法
将弹性势能大小转换为轻木块被推出的距离。
【实验分析】实验②说明：弹簧的弹性势能与弹簧的弹性形变程度有关。弹性形变程度越大，弹性势能越大。
实验③说明：弹簧的弹性势能与弹簧的材料有关
【实验结论】弹性势能随弹性形变程度增大而增大，弹性势能还与弹性体材料有关。
五、机械能
1.动能和势能统称机械能。
2.一个物体可以同时具有动能和势能，且动能和势能能够相互转化。
（1）动能和重力势能的转化
质量一定的物体，如果加速下降，则动能增大，重力势能减小，重力势能转化为动能；
质量一定的物体，如果减速上升，则动能减小，重力势能增大，动能转化为重力势能。
如滚摆、单摆
（2）动能和弹性势能的转化
如果一个物体的动能减小，而另一个物体的弹性势能增大，则动能转化为弹性势能；
如果一个物体的动能增大，而另一个物体的弹性势能减小，则弹性势能转化为动能。
如回力小汽车
（3）机械能守恒：当物体中受到的力中，只有重力或弹簧弹力做功时，机械能保持不变（只是动能和势能之间相互转化）。当有其他动力对物体做功时，机械能增加。当有其他阻力对物体做功时，机械能减少。
【易错点】
1.“能够做功”与“做了功”是有区别的，“能够做功”是指这个物体具有做功的本领,但不一定做了功,具有能量的物体能够做功,但是否做功还要看当时的条件.“做了功”是一个过程,是一个力经过一个过程后取得了某种成效,具有能量的物体不一定在做功,但做功的物体一定具有能量;物体能够做的功越多,它具有的能量就越多
2.探究动能影响因素的实验中改变高度是为了改变速度这一影响因素，探究重力势能影响因素的实验中改变高度就是为了改变高度这一影响因素。到底是为了改变高度还是改变速度，取决于实验探究的是动能还是重力势能。
3.对于同一根弹簧，影响弹性势能的因素只有弹性形变程度，对于不同的弹簧，粗细、长短、材料等都会影响弹性势能的大小。
【规律总结】
动能与势能转化问题的分析：
①首先分析决定动能大小的因素，决定重力势能（或弹性势能）大小的因素，观察动能和重力势能（或弹性势能）如何变化。
②注意动能和势能相互转化过程中的能量损失和增大——如果除重力和弹力外没有其他外力做功（即：没有其他形式能量补充或没有能量损失），则动能势能转化过程中机械能不变。
③题中如果有“在光滑斜面上滑动”，则“光滑”表示没有阻力做功，能量不损失（机械能守恒）；“斜面上匀速下滑”表示有阻力，能量损失（机械能不守恒）。
【典例分析】
1．（2021·陕西汉中·九年级月考）如图所示为运动员在比赛中投掷铅球的场景。铅球离手后，在空中飞行过程中，动能随时间变化图像为（）
A．B．C．D．
2．（2022·四川成都·九年级期末）2022年2月15日，中国选手苏翊鸣夺得北京2022年东奥会单板滑雪男子大跳台冠军，实现了中国单板滑雪在东奥会上金牌“零的突破”。如图，苏翊鸣在助滑区从起点A由静止开始加速下滑到最低点的过程中，他的（）
A．重力势能增大，动能减小B．重力势能减小，动能增大
C．重力势能减小，动能减小D．重力势能增大，动能增大
3．（2021·贵州贵阳·九年级月考）下列物体中不具有弹性势能的是（）
A．弹簧 B．压弯的树枝 C．拨动的琴弦D．形变的蹦床
4．（2022·湖南长沙·九年级期末）如图所示，在光滑水平面上有一左端固定的轻质弹簧，它的右端连接一金属小球。A点是压缩弹簧后小球静止的位置，O点是弹簧原长时小球的位置，B点是小球到达最右端的位置。当小球在A、B两点之间来回运动时，下列说法不正确的是（ ）
A．小球从A运动到O的过程中所受弹力方向向右、速度不断增大
B．小球从O运动到B的过程中所受弹力方向向左、速度不断减小
C．小球运动到B点时的速度为零，此时小球将处于平衡状态
D．小球在O点时运动速度最大
【思路小结】
1.判断动能、势能的变化，就从其影响因素入手分析。
2.判断机械能的变化，可从两方面入手
（1）分别判断动能、势能的变化，再判断机械能的变化
（2）从是否有其他外力做功入手，判断机械能是否守恒。
【精典训练】
一、单选题
1．（2022·四川成都·八年级期末）如图是“天宫课堂”第二课，在微重力状态下，王亚平将“冰墩墩”扔出后，“冰墩墩”在空中做匀速直线运动。下列关于这个在空中的“冰墩墩”分析正确的是（ ）
A．动能转化为重力势能B．动能不变
C．重力势能转化为动能D．动能增加
2．（2022·江苏南京·九年级期末）在探究“物体动能的大小与哪些因素有关”的实验中，让小球从斜面上某处由静止释放，撞击斜面底部的木块，下列分析错误的是（ ）
A．实验中，是通过比较木块移动的距离来比较动能的大小
B．利用甲、丙两图可以探究动能大小与质量的关系
C．乙、丙两图中，小球到达到水平面时，具有相同的速度
D．若水平面光滑且足够长，则木块运动后其动能保持不变
3．（2022·河南临颍·八年级期末）下列说法正确的是（ ）
A．质量相同的物体，运动的速度越大，它的动能越大
B．运动速度相同的物体，质量越小，它的动能越大
C．物体的质量越大，位置越低，它具有的重力势能就越大
D．物体的弹性形变越小，它具有的弹性势能就越大
4．（2022·贵州安顺·八年级期末）如图所示，在“探究影响重力势能大小的因素”实验中，有三个体积相同，实心的铁球甲、丙和塑料球乙，球甲、乙离沙地的高度相同。关于该探究，下列说法正确的是（ ）
A．比较甲和乙，说明物体密度越大，具有的重力势能越大
B．比较乙和丙，说明物体质量越大，具有的重力势能越大
C．通过甲和乙可推断，质量小的物体具有的重力势能一定小
D．球陷入沙中深度越深，说明球对沙子做的功越多，该球的重力势能越大
二、填空题
5．（2022·山东烟台·八年级期末）蹦极是一种勇敢者的游戏。如图中a点是弹性绳自然下垂时绳末端的位置，c点是游戏者系着弹性绳跳下去后所能到达的最低点。当游戏者从高台向a点下落的过程中（忽略空气阻力），其重力势能逐渐转化为___________能，游戏者从a点到c点的过程中，弹性绳具有的___________能逐渐增加；到达c点时游戏者___________（选填“是”或“不是”）处于平衡状态。
6．（2022·山东德州·八年级期末）在中考体育考试中，小刚投出的实心球在空中的运动轨迹如图所示。若不考虑空气对球的阻力，则实心球从离开手后能继续上升，是因为球________，到达最高点的过程中，球受_______个力的作用，球的机械能_______（选填“增大”、“减小”或“不变”），在最高点时，球的动能_______（选填“大于”或“等于”）零。
7．（2022·四川渠县·八年级期末）在一次空降跳伞训练中，空降兵刚从飞机上跳下竖直下落时，降落伞未打开时，空降兵做___________（选填加速或减速）运动，他的重力势能___________，动能___________，到达一定高度后又匀速下落，此时机械能___________。（选填增大或减少或不变）
8．（2022·广东省潮阳实验学校·中考押题）如图是国产歼﹣15舰载机在“辽宁号”航空母舰上起飞时的情景。飞机升空是利用气体压强与流速的关系，飞机起飞___________更容易（“顺风”或“逆风”），当飞机飞离航母后，匀速行驶的航母具有的动能将___________（选填“增大”、“减小”或“不变”），当飞机飞离航母瞬间外力全部消失，飞机将做___________运动。
三、实验题
9．（2021·山东日照·八年级期末）如图所示，是“探究物体动能跟哪些因素有关”的实验过程。
（1）图甲和乙实验中要判断研究对象的动能大小，需要比较______ ，这利用的实验方法是______；
（2）图甲、乙两图是为了探究动能与______的关系，得出的结论是：在速度相同时，______越大动能越大。这利用的实验方法是______，若水平面绝对光滑，本实验将______（选填“能”或“不能”）达到探究目的；
（3）如图2将一弹簧固定在水平轨道末端，钢球下滑到水平面压缩弹簧后又被弹簧弹开，若想增大弹簧最大压缩量，提出两点可行的做法：______、______；
（4）将图2中末端的挡板和弹簧取掉，并将OB向上弯折形成如图3的轨道，再次将钩球沿轨道AOB到达B点后离开轨道，钢球在B点的机械能______（选填“大于“、“等于”或“小于”）在A点的机械能，若离开B点后钢球不受外力，通过B点后的运动轨迹是______（选填“a”、“b”或“c”）。