机械能及能量转化专题

机械能及能量转化【知识导航】一、动能和势能1.能量：一个物体能够做功，我们就说这个物体具有能。理解：①能量表示物体做功本领大小的物理量；能量可以用能够做功的多少来衡量。②一个物体“能够做功”并不是一定“要做功”也不是“正在做功”或“已经做功”如：山上静止的石头具有能量，但它没有做功。也不一定要做功。2.知识结构：3.探究决定动能大小的因素：①猜想：动能大小与物体质量和速度有关；②实验研究：研究对象：小钢球方法：控制变量；A.如何判断动能大小：看小钢球能推动木快做功的多少B.如何控制速度不变：使钢球从同一高度滚下，则到达斜面底端时速度大小相同；C.如何改变钢球速度：使钢球从不同同高度滚下；③分析归纳：保持钢球质量不变时结论：运动物体质量相同时；速度越大动能越大；保持钢球速度不变时结论：运动物体速度相同时；质量越大动能越大；④得出结论：物体动能与质量和速度有关；速度越大动能越大，质量越大动能也越大。4.机械能：动能和势能统称为机械能。二、动能和势能的转化1.知识结构：2.动能和重力势能间的转化规律：①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；②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；3.动能与弹性势能间的转化规律：①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；②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。4.动能与势能转化问题的分析：⑴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——看动能和重力势能（或弹性势能）如何变化。⑵还要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。⑶题中如果有“在光滑斜面上滑动”则“光滑”表示没有能量损失——机械能守恒；“斜面上匀速下滑”表示有能量损失——机械能不守恒。三、水能和风能的利用1.知识结构：2.水电站的工作原理：利用高处的水落下时把重力势能转化为动能，水的一部分动能转移到水轮机，利用水轮机带动发电机把机械能转化为电能。【同步练习】一、填空题1．下列物体中：A．挂在屋顶上的电灯；B．被拉开的弹簧门；C．空中飞行的小鸟；D．在冰场上滑行的运动员；E．从斜坡上滚下的石头；F．在平直公路上行驶的汽车；只具有动能的是________。只具有势能的是_________。既具有动能，又具有势能的是_______。2．在2004年8月雅典奥运会上，中国选手刘翔在110米栏项目上勇夺金牌，为祖国争得了荣誉。比赛时，他加速冲刺的过程中动能________。（选填“增大”、“减小”或“不变”）3．“神舟五号”飞船的发射成功，标志着我国在载人航天领域迈进了一大步，“神舟五号”飞船在加速升空的过程中，其动能，势能。（选填“增大”、“减小”或“不变”）4．一辆城市绿化洒水车，在一条平直的公路上匀速行驶，当它一边洒水一边行驶时，它的动能_________，重力势能_________。(填“增大”、“减小”或“不变”)5．如右图所示，木块的下面拴一铁球悬浮在水中，当把细线剪断后，木块的机械能____________，铁球的重力势能__________，水的重力势能__________。(填“增大”、“减小”或“不变”)6．用手将球竖直向上抛出，若不考虑空气阻力，球上升过程中受到__________的作用；当球上升到最高点时球的__________能最大。7．自行车下坡时，不瞪脚踏板速度也会越来越大，在此过程中，自行车的动能逐渐______，自行车的重力势能逐渐________。(选填“增大”、“减小”或“不变”)8．在花样跳伞表演时，跳伞运动员在空中匀速下降阶段，他的动能_________机械能________。(选填“变大”、“变小”，或“不变”)二、单项选择题1．下列关于动能的说法中，正确的是()A.速度大的物体动能大B.质量大的物体动能大C.物体由于运动而具有的能叫动能D.有动能的物体一定有势能2．“跳远”是一项常见的体育运动。跳远运动员在比赛中都是先助跑一段距离后才起跳，这样做（）A．增大了跳远运动员的惯性B．减小了跳远运动员的惯性C．增大了跳远运动员的动能D．减小了跳远运动员的动能3．小明从家里去上学，如图所示，是他上学过程中的路程一时间图象，请你判断小明在哪一段时间内动能最大()A.在t1～t2时间内，小明的动能最大B.在t2～t3时间内，小明的动能最大C.在O～t1时间内，小明的动能最大D.无法判断4．如图所示，是我国某地的等高线图，若把同一物体分别放在A点和B点，那么在哪一点时，此物体的重力势能大()A.在A点时大B.在B点时大C.在两点时一样大D.条件不足，无法判定5．如图所示，是重物打木桩的示意图，把相同的三个木桩a，b，c插入沙中同一深度，让同一重物从不同高度打击a，b，再用较大质量的重物从与打击a的重物相同高度打击c，木桩被打入沙中不同深度，下列分析错误的是()A.比较a和b，说明质量相等的物体被举得越高，具有的重力势能越大B.比较b和c，说明质量越大的物体，具有的重力势能越大C.比较a和c，说明在同一高度处，质量越小的物体具有的重力势能越小D.木桩被打入沙中越深，说明物体对木桩做的功越多6．下列各个过程中，物体的重力势能转化为动能的有()A.乒乓球触地后向上弹起过程中B.车沿斜面向上匀速行驶过程中C.斜向上抛出的小石子在上升过程中D.水坝上流下来的水冲击水轮机转动7．下列现象中势能转化为动能的是()A.火箭发射升空B.汽车匀速驶上斜坡C.小球从光滑斜面顶端滚下D.跳伞运动员匀速下落8．人造卫星绕地球沿椭圆轨道运行，如图所示，近地点为离地球中心最近的点，远地点为离地球中心最远的点。下列说法正确的是()A.在近地点时,卫星势能最大B.在远地点时,卫星动能最大C.卫星从近地点向远地点运动的过程中,势能转化为动能D.卫星从远地点向近地点运动的过程中,势能转化为动能9．在兴安“乐满地主题乐园”里有个极刺激的游乐项目：蹦极。游乐者系上弹性牵索从高处跳下，利用牵索产生的弹力作用使自己在空中几番升降后静止。那么游乐者在其中的下降过程中（）A.重力势能一直在减小B.动能一直在增大C.重力势能一直在增大D.机械能保持不变10．跳伞运动员跳出飞机后，立即打开降落伞，下落过程中所受空气阻力随运动速度增大，直至与重力等大．在整个下落过程中，运动员和降落伞的（）A．势能不断减少，动能不断增加，机械能不变B．势能不断减少，动能不断增加，机械能减少C．势能不断减少，动能先增加然后保持不变机械能减少D．势能不断减少，动能先增加后减少，机械能不变11．下列情况中,物体的机械能保持不变的是()A.在没有空气阻力的情况下,物体自由下落B.汽车从斜坡上匀速滑下C.运动物体在光滑的水平面上受拉力的作用,运动速度增大D.利用滑轮组将物体匀速提高三、知识应用题1．如图所示，是研究动能的大小跟哪些因素有关的实验。让钢球从斜面上滚下，打到一个木块上，观察木块被推的距离。(1)让同一钢球从不同的高度滚下时，原来的位置越高，滚到斜面下端时__________越大，把木块推得越远，说明在钢球质量相同的情况下，钢球的___________越大，动能越大。(2)让质量不同的钢球从同一高度滚下，滚到斜面下端时速度相同，钢球的质量越大，把木块推得越远，说明在钢球速度相同的情况下，钢球的___________越大，动能越________。(3)从这个实验可以得出结论：运动物体的___________。2.在“畅想家乡美好未来”的主题班会上，同学们奇想妙设，纷纷出计献策。王林同学设计了城市未来磁悬浮轨道列车交通方案，图纸如图所示，请你分析该方案中中应用到的物理知识有：（只要求写出两条）（1）___________________(2)______________________.【直击中考】1．（潍坊）如图所示，小球沿轨道由静止从A处运动到D处的过程中，忽略空气阻力和摩擦力，仅有动能和势能互相转化．则（）A．小球在A处的动能等于在D处的动能B．小球在A处的动能大于在D处的动能C．小球在B处的机械能小于在C处的机械能D．小球在B处的机械能等于在C处的机械能2.．（黄冈）下列对雨滴在空中匀速下落过程的分析(不考虑雨滴质量的变化和雨滴受到的浮力)，正确的是（）A．雨滴受到平衡力的作用B．雨滴下落过程中机械能保持不变C．雨滴受到的重力大于它受到的阻力D．雨滴的重力势能转化为动能3.（河南）迎世博晚会上，彩色气球伴随欢庆的乐曲匀速上升，在此过程中，气球的（）A．动能转化为势能，机械能不变B．动能转化为势能，机械能增大C．动能不变，势能增大，机械能增大D．动能不变，势能不变，机械能不变4．（德州）荡秋千是一种常见的娱乐休闲活动，也是我国民族运动会的一个比赛项目。小娟同学荡秋千时，在从一侧的最高点荡到另一侧的最高点这一过程中，小娟的（）A．重力势能一直减小B．动能一直增大C．动能先减小后增大D．重力势能先减小后增大5．（莱芜）一位司机驾驶大货车在某路段行驶，由于超速被警察拦住，警察对司机说：“先生，刚才你的车速为70km／h，超速了。”这位司机不满地说：“为什么小车的限速为80km／h，而大车的限速却为60km/h，不合理!”如果让你从物理学角度向司机解释，你会告诉他，这是由于（）A．物体的惯性跟速度和质量有关B．摩擦力的大小跟速度和质量有关C．物体的动能跟速度和质量有关D．压强的大小跟速度和质量有关6．（鸡西）在温哥华冬奥会上，来自黑龙江省的选手李妮娜在自由式滑雪比赛中获得银牌。她在比赛过程中运动的轨迹如图所示，如果不计空气阻力，下列说法正确的是（）A．从a点向b点运动过程中，重力势能全部转化为动能B．在a点和c点速度都为零，因此重力势能相等C．从c点下落到d点过程中，重力势能转化为动能D．在a点和e点都处于静止状态，因此机械能相等7.（南昌）2010年3月5日12时55分，在酒泉卫星发射中心，“长征四号丙”运载火箭成功地将“遥感卫星九号”送入太空预定轨道。如图是火箭发射升空时的情景，以下说法正确的是（）A．火箭上升过程中动能不变，重力势能增大，机械能增大B．火箭升空利用了力的作用是相互的C．火箭升空时受到平衡力的作用D．火箭升空时受到惯性力的作用8.（安徽）如图所示，体育运动中投掷的链球、铅球、铁饼和标枪都是把物体斜向上抛出的运动。不计空气阻力，这些物体从被抛出到落地的过程中（）A．物体的动能一直增大，重力势能一直减小B．物体的动能一直减小，重力势能一直增大C．物体的动能先减小后增大，重力势能先增大后减小D．物体的动能先增大后减小，重力势能先减小后增大9．（广州）甲站在0.5m/s匀速上行的自动扶梯上，乙站在0.7m/s匀速下行的自动扶梯上．甲、乙两人质量相等，甲上行中动能（选填“增加”、“不变”、“减少”）．某时刻他们的位置如右图所示，该时刻甲的重力势能乙的重力势能，甲的机械能乙的机械能。（选填“大于”、“等于”、“小于”）。若此时上行的扶梯突然停止运动，甲会向前倾，原因是。10．（咸宁）撑杆跳高是一项技术性很强的体育运动，完整的过程可以简化成如下图所示的三个阶段：持杆助跑、撑杆起跳上升、越杆下落。到达最高点的过程中是动能和转化为；下落过程中能逐渐增加。11．(2005年，武汉)超高压水切割又称“水刀”，它是将普通水经过多少级增压后，通过一个极细的喷嘴喷出一道高速“水箭”，对切割表面产生108～109Pa的压强。工业上常用来切割大理石、钢板等坚硬物体。下表是某高压水切割机技术参数：型号压强(MPa)喷嘴横截面积(m2)排量(L/min)油泵电机功率(kW)换向方式电源22303005×10—82.722.5电子380(1)“水刀”有纯水切割和加磨料切割(磨料为密度大于水的石英砂、金刚砂)两种，高速水流能切割坚硬物体是因为高速水流具有较大的能，加入磨料后切割能力大大提高了是因为；(2)若不考虑水从喷嘴喷