1、第 4 节 机械能及其转化一、学习目标1.知道机械能包 括动能和势能。2.能用实例说明动能和势能之间可以相互转化，能解释有关动能、重力势能、弹性势能之间相互转化的简单现象。3.了解机械能守恒的含义。学习重点是知道机械能。学习难点是了解机械能守恒的含义。二、知识点解读知识点一：机械能（1）定义：动能和势能统称为机械能。（2）单位：J （3）影响机械能大小的因素：动能的大小；重力势能的大小；弹性势能的大小。知识点二：动能和势能的转化1.在一定的条件下，动能和势能可以互相转化。2.物体只受到重力作用时，动能和重力势能在转化过程中，机械能的总和 不变，即，机械能守恒。三、深化理解知识点的例题及其解析【
2、例题 1】体育测试中，小明立定跳远的运动轨迹如图所示，他在上升过程中（ ）A动能减小 B动能增大 C重力势能减小 D重力势能不变答案：A【 例 题 2】 如 图 所 示 ， 甲 、 乙 两 个 质 量 不 同 的 小 球 从 相 同 高 度 静 止 释 放 ， 甲 球 下 落 过 程 中 经 过 P、Q 两 点. 忽略 空气 阻力， 下 列说法 正确 的是 （ ）A.着 地 瞬 间 ， 两 球 的 动 能 相 等B.甲 球 在 P 点 和 Q 点 的 机 械 能 相 等C.释 放 瞬 间 ， 两 球 的 重 力 势 能 相 等D.从 释 放 到 着 地 ， 两 球 所 受 重 力 做 的 功
3、相 等答案：B【例题 3】如图所示，粗糙的弧形轨道竖直固定于水平面，一小球由 A 点以速度 沿轨道滚下，经另一侧等高点 B 后到达最高点 C下列关于小球滚动过程的分析正确的是（ ）A整个过程只有重力在对小球做功B小球在 A、B 两点具有的动能相同C小球在 A、B、C 三点的速度大小关系是 A B CD小球在 A 点具有的机械能等于它在 C 点具有的重力势能答案：C解析：A.小球受到竖直向下的重力的作用，下落中，移动了距离，小球的重力是做功的，因为是粗糙的弧形轨道，所以受摩擦力，要克服摩擦力做功，故 A 错误；B.在粗糙的弧形轨道上受摩擦力，要克服摩擦力做功，所以小球下落过程中，机械能减小，故在
4、 A、B 两点具有的动能不同，故 B 错误；C.小球运动过程中，要克服摩擦力做功，机械能减小，小球质量不变，故小球在 A、B、C 三点的速 度大小关系是 A B C，故 C 正确；D.要克服摩擦力做功，机械能减小，故在 A 点具有的机械能大于它在 C 点具有的重力势能，故 D 错误。【例题 4】跳绳是大家喜爱的体育运动之一，小金的质量为 50 千克，每次跳起高度约为 6 厘米（人整体上升，如图所示） ，一分钟跳 100 次，下列说法正确的是（ ）A向上起跳过程中小金的动能持续增大B在整个跳绳过程中小金的机械能守恒C小金跳一次克服重力做功约 3 焦D小金在这一分钟内跳绳的功率约为 50 瓦答案：
5、DA.向上起跳过程中，质量不变，速度减小，小金的动能减小，故 A 错误；B.人在跳绳的过程中，由于存在阻力，机械能减小，所以机械能不守恒，故 B 错误；C.小金的重力为：G=mg=50kg10N/kg=500N，小金跳一次克服重力做功：W=Gh=500N0.06m=30J，故 C 错误；D.小金在这一分钟内跳绳的功率：P= = =50W，故 D 正确。【例题 5】人造地球卫星在大气层外环绕地球运行（不受空气阻力） ，当它从远地点向近地点运动时（ ）A动能减小，势能增大，机械能不变B动能减小，势能减小，机械能减小C动能增大，势能减小，机械能不变D动能增大，势能减小，机械能减小答案：C四、本节课的
6、课时作业（含答案与解析）第 4 节 机械能及其转化课外同步课时作业一、选择题1.下列四幅图中，动能和势能之间没有发生转化的是（ ）2.如图所示是小球在地面弹跳的频闪照片，分析图片后得到小球的弹起的高度逐渐减小，同时小球会变热有关能量转化说法错误的是 （ ）A.小球在下落时，它的重力势能减小，B.小球在上升时，它的动能减小，C.根据能量守恒定律，小球在弹跳过程中有一部分机械能转化为内能D.小球的弹性势能不变.32016 年 8 月 16 日，我国用长征二号丁运载火箭成功将世界首颗量子科学实验卫星（简称“量子卫星” ）“墨子号”发射升空，如图所示，火箭在加速上升的过程中（ ）A动能不变，重力势能增
7、加，机械能增加B动能增加，重力势能不变，机械能增 加C动能增加，重力势能增加，机械能增加D动能不变，重力势能 不变，机械能不变4.如图所示，在不计空气阻力的情况下，铅球从出手到将要落地的过程中，下列说法正确的是（ ）A铅球 由ab时，动能逐渐增大 B铅球在b点的机械能大于a点的机械能C铅球由bc时，机械能逐渐减小 D铅球在c点时动能最大5.2018 年 2 月 12 日 13 时 03 分，我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭，以“一箭双星”方式成功发射第二十八、二十九颗北斗导航卫星，如图所示的卫星沿椭圆轨道绕地球运行，离地球最近的一点叫近地点，最远的一点叫远地点，它在大气层外运行，不受
8、空气阻力，则下列说法正确的是（ ）A卫星从远地点运行到近地点，重力势能减小，动能增大，机械能守恒B卫星从远地点运行到近地点，重力势能增大，动能减小，机械能守恒C卫星从近地点运行到远地点，重力势能增大，动能增大，机械能不守恒D卫星从近地点运行 到远地点、重力势能减小，动能减小，机械能不守恒二、填空题1.从桌面掉到地上的乒乓球会自动弹起，球在上升过程中 能转化为 能，由于球与空气有摩擦，上升过程中球的机械能 2.在 2017 年 4 月 22 日，货运飞船“天舟一号”与空间站“天空二号”成功对接对接后，以“天宫二号”为参照物， “天舟一号”处于 状态由于外太空存在少量空气， “天空二号”运行时受到
9、阻力，机械能 （选填“变大” 、 “变小”或“不变” ） 3.2016 年浙江最大抽水蓄能电站在缙云开建其工作原理如图所示，用电低谷时（如深夜） ，电站利用电网多余电能把水从下水库抽到上水库中储存起来；用电高峰时，再利用上水库中的水发电（1）蓄能时，水被抽到上水库中，电能转化为水的 ；（2）发电时 ，若该电站上水库可用于发电的库容量为 7.86106米 3，上下水库平均水位差 637 米上水库中可用于发电的水流到下水库，水的重力做功为 焦4.如图所示，捻动滚摆的轴使它升高后释放，可以观察到滚摆沿着悬线 向下运动，此过程中，它的 能减小， 能增加。滚摆到最低点后又上升，每次上升的高度逐渐减小，这
10、说明滚摆具有的机械能 （填“减小” 、 “增大”或“不变” ） 5.在体育考试中，小超投出的实心球在空中的运动轨连如图所示。球从最高点到落地点的过程中，重力势能 ，忽略空气阻力，球的机械能 （均选填“增加” 、 “不变” “减小 ”） 。三、综合应用题1.张工、李工两位是建筑设计师，均受某公司邀请参加某火车站进站段铁路工程的设计，最后张工上交了如图甲所示的设计方案图，李工上交了如图乙所示的设计方案图，若你是此公司代表，你将选择 图的设计方案，结合你 学到的物理知识，请简要谈谈你选择的理由。2.如图所示，足球以初速度 v 沿着凹凸不平的草地从 a 运动到 d，足球（ ）A在 b、 d 两点动能相
11、等B在 a、 d 两点动能相等C从 b 到 c 的过程机械能减少D从 c 到 d 的过程重力势能减少第 4 节 机械能及其转化课外同步课时作业答案与解析一、选择题1.答案：A2.答案：D 3.答案：C4.答案：D5.答案：A解析：影响动能的因素是物体的质量和物体运动的速度；影响重力势能的因素是物体的质量和物体的高度。根据动能、重力势能影响因素的情况得出动能和重力势能的大小情况。再根据能量变化的规律：减小的能量转化为增大的能量得出答案。AB.在大气层外运行，不受空气阻力，机械能是守恒的；卫星从远地点运行到近地点时，相对高度减小，所以势能减小，同时速度增大，动能增大，故 A 正确、B 错误；CD.
12、在大气层外运行，不受空气阻力，机械能是守恒的；卫星从近地点运行到远地点时，相对高度增大，所以势能增大，同时速度减小，动能减小，机械能守恒，故 CD 错误。二、填空题1.答案：动；重力势；减小解析：（1）动能大小的影响因素：质量、速度质量越大，速度越大，动能越大（2）重力势能大小的影响因素：质量、被举得高度质量越大，高度越高，重力势能越大（3）机械能等于动能和势能之和；克服摩擦做功，机械能转化为内能；不计阻力，机械能守恒乒乓球在上升的过程中，质量不变，速度减小，动能减小；高度增高，重力势能增大，是动能转化为重力势能如果不能忽略空气阻力，乒乓球上升的过程中克服空气阻力做功，机械能转化为内能，机械能
13、减小2.答 案：静止；变小解析：判断物体是运动的还是静止的，要看它和参照物之间的位置关系，如果位置变化了，说明该物体是运动的，否则是静止的；影响动能的因素是质量和速度，影响重力势能的因素是质量和高度，动能和重力势能合称机械能（1） “货运飞船“天舟一号”与空间站“天空二号”成功对接后，它们之间的位置保持不变，因此以“天宫二号”为参照物， “天舟一号”处于静止状态；（2）由于“天空二号”运行时受到阻力，需要克服摩擦做功，有一部分机械能转化为内能，所以机械能变小3.答 案：（1）重力势能；（2）5.0062810 13。4.答案：重力势 动 减小5.答案：减小；不变。解析：实心球从最高点到落地点的过程中，质量不变，速度增大，高度降低，所以动能变大，势能变小，重力势能转化为动能。由于不计空气阻力，机械能是守恒的，保持不变。三、综合应用题1.答案：乙 乙图的设计能让火车通过进站前的斜坡克服重力做功，将火车的动能转化为重力势能储存，有利于火车减速停车。而甲图的设计则要通过制动损耗其原有的动能。乙图设计更节能环保，降低了机械磨损，也更安全。2.答案：C
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