功和机械能同步辅导与训练

第14章功和机械能14．1动能和势能2003年6月1日零时，举世闻名的三峡工程大坝正式下闸蓄水。图14-1所示为水力发电站的流程示意图，你知道三峡工程为什么要修筑拦河大坝吗？智能提要问：怎样正确理解重力势能？答：重力势能是由于地球对物体有吸引力和物体被举高而产生的．重力势能的大小是由物体的质量和被举高的高度决定的．因此，质量相同时，被举高的越高，重力势能越大；当被举高的物体高度相同时，质量越大的物体重力势能越大．一般情况下，物体被举高的高度是以水平地面为参考标准的，也就是说，物体离地面的高度就是物体被举高的高度．只有在物体的高度发生变化时，物体的重力势能才表现出来．问：怎样正确理解弹性势能？答：弹性势能是物体发生弹性形变的结果．对同一物体，它的弹性势能决定与其弹性形变的大小；物体的弹性形变越大，它具有的弹性势能就越大；对不同的物体，弹性形变大小相同，弹性势能一般也不同．物体的弹性势能只有在物体的弹性形变发生变化时才表现出来．问：分析动能、势能的变化时，经常出错，有什么诀窍吗？答：分析动能、势能的变化，必须抓住决定动能和势能大小因素不放．动能的大小决定与物体的质量和速度，重力势能的大小决定与物体的质量和高度，不能只考虑其中的一个因图14-1机械能动能势能重力势能弹性势能跟质量和速度有关跟质量和高度有关跟弹性和弹性形变有关信息快递：弹性势能的大小还跟物体的弹性强度有关．素，而忽略了另一个因素．例如，公路上匀速行驶的正在洒水的洒水车，尽管速度没有变化，但它的动能还是在不断减小，因为洒水车的总质量在不断减小．中考撷要本节内容作为作为中考的考试范围为利用影响动能、重力势能、弹性势能大小的因素进行比较和变化判断；探究决定动能、势能大小因素的实验和控制变量法也是最近几年中考中经常考查的内容．智能归例题型一理解能、动能、势能的概念例1关于能的概念，下列说法正确的是（）A．用线悬挂着的物体，它没有做功，它不具有机械能B．在空中飞行的子弹，因为它能做功，所以它具有机械能C．甲物体的运动速度比乙物体的大，则甲物体的动能一定比乙物体的大D．甲物体的高度比乙物体的高度大，则甲物体的势能一定比乙物体的大知识点对能、动能、势能的概念的理解闯关点拨用线悬挂的物体，由于被举高而具有重力势能；重力势能的大小是由物体的质量和高度共同决定的，被举得越高的物体具有的重力势能不一定大；物体动能的大小是由物体的质量和速度大小共同决定的，速度大的物体动能不一定大．答选B例2判断下列物体是否具有动能或势能，如果有，说出能量的名称，如果没有，说明原因．（1）在水平地面上滚动的铅球：____________；（2）悬挂在室内的电灯：____________；（3）玩具汽车中被卷紧的发条：_____________；（4）弹簧：_____________；（5）在空中飞行的波音747客机：_____________；（6）静止在水平轨道上的列车：_____________．知识点理解动能和势能的概念闯关点拨物体只要具有做功的本领，它就具有能，与当时是否正在做功无关．有质量和运动速度的物体就具有动能；有质量和高度的物体就具有重力势能；弹性物体一定要发生弹性形变时，才具有弹性势能．解（1）在水平地面上滚动的铅球：既有质量又有运动速度，具有动能；（2）悬挂在室内的电灯：既有质量又有高度，具有重力势能；（3）玩具汽车中被卷紧的发条：发条是弹性物体，卷紧后发生了弹性形变，具有弹性势能；（4）弹簧：尽管是典型的弹性物体，但它没有发生弹性形变，因而不具有动能和势能；（5）在空中飞行的波音747客机：有质量，有运动速度，还有高度，既有动能又有重力势能；（6）静止在水平轨道上的列车：尽管质量很大，但它不在运动，也没有高度，所以它不具有动能和势能．题型二会探究决定动能大小和重力势能大小的因素例在探究物体的重力势能大小与哪些因素有关的实验中三个相同的木桩被从空中静止释放的铁块撞击，陷入沙坑中的情况如图14-2所示．在此实验中，我们是通过观察什么来比较各铁块重力势能的大小？若A、B两铁块质量相等，则两铁块下落高度的关系是hAhB；若A、C两铁块下落的高度相等，则两铁块质量关系是mAmC；实验得出的结论是：物体重力势能的大小与有关．知识点探究影响重力势能大小的因素闯关点拨用控制变量法来探究决定重力势能大小的因素解先控制A、B两铁块的质量相等．从图中可知，B铁块对木桩做的功多（破坏力大），两铁块在空中释放前，B铁块的重力势能大，因此可确定hA＜hB；然后控制A、C两铁块的高度相等，从图中可知，C铁块对木桩的破坏力大，两铁块在空中释放前，C铁块的重力势能大，所以mA＜mB．实验得出的结论是：物体重力势能的大小与物体的质量和高度有关．我们是通过观察木桩陷入沙坑的深度来比较铁块重力势能大小的．题型三分析动能和势能大小的变化例跳伞运动员在空中匀速下落的过程中，他的（）A．动能增大，势能不变B．动能不变，势能减小C．动能、势能都不变D．动能减小，势能增大知识点根据决定动、势能的大小的因素判断动、势能的变化情况闯关点拨本题考查对动能、势能概念的综合理解，解答本题除了要知道影响动能、势能大小的因素外，还要注意“匀速”这一条件．切忌不认真审题，错误地认为下落的物体越来越快，动能越来越大．解运动物体在匀速下落的过程中，质量、速度均未发生变化，因此，他的动能不变，而运动员在逐渐下降，所以他的重力势能逐渐变小．答选B[变形题]某块砖在一对平衡力作用下运动，则该砖（）A．势能一定不变，动能一定不变B．势能可能改变，动能一定不变C．势能可能改变，动能可能改变D．势能一定不变，动能可能改变解砖块的质量不变，在一对平衡力作用下的运动状态是匀速直线运动，它的速度大小不变，所以砖块的动能不变；如这块砖在水平方向运动，它的质量和高度都不变，重力势能不变．如这块砖不在水平方向运动，它的高度在改变，重力势能在改变，因题中没有明确砖块的运动方向，所以势能的变化情况不能确定．图14-2友情提示：平时要注意改掉审题马虎，解答盲目的不良习惯．答选B中考典题精析考题1如图14-3所示，是用来探究“动能大小跟哪些因素有关”的实验装置图。（小球在光滑斜面上由静止开始下滑，到达底端的速度只与起点高度有关，起点越高，到达底端的速度就越大，运动小球撞击停在平面上的木块后，木块运动距离越长，说明小球具有动能越大）（湖北省咸宁市2003年中考题）（1）分析比较实验甲与实验乙，可得出结论：______________________________。实验中被控制的物理量是________________。（2）分析比较实验乙与实验丙，可得出结论：______________________________。实验中被控制的物理量是_______________________。（3）实验结果表明，物体动能与物体的和有关，____________越大，____________越大，动能就越大。闯关点拨用控制变量法来探究决定动能大小的因素分析与解比较甲实验与乙实验可知：钢球的质量相等，而乙中的钢球到达平面上的速度比甲中的大，结果是甲中的钢球具有的动能大，说明在质量相等的情况下，物体的速度越大，动能越大；比较乙实验与丙实验可知：钢球和木球到达平面上的速度相等，而钢球的质量比木球的质量大，结果是乙中的钢球具有的动能比丙中的木球的动能大，说明在速度相等的情况下，物体的质量越大，动能越大．综合三个实验可知：物体的动能与物体的质量和速度有关，质量越大，速度越大，物体具有的动能越大．答（1）质量相同时，速度越大的物体具有的动能越大质量（2）速度相同时，质量越大的物体具有的动能越大速度（3）质量速度质量速度考题2（多选题）如图14-4所示的是一种叫做蹦极的游戏。游戏者将一根有弹性的绳子一端系在身上，另一端固定在高处，从高处跳下。图中a点是弹性绳自然下垂时绳下端的位置，c点是他所到达的最低点的位置。对于他离开跳台至最低点的过程，下面说法正确的是（）（山东省威海市2003年中考题）A．他的重力势能一直在减小B．绳的弹性势能一直在减小C．他的动能在前一段时间在增加，后一段时间在减小D．在最低点，重力势能减到最小，动能为零，绳的弹性势能最大闯关点拨在质量不变的情况下，动能的变化抓住速度的变化，从最高点道最低点，速度从慢到快再到慢，所以游戏者的动能先变大后变小，到最低点时，动能为零；重力势能的变化抓住高度的变化，高度越来越低，故游戏者的重力势能一直在减小；弹性势能的变化图14-4图14-3抓住弹性形变的大小变化，从最高点到a点，绳自然下垂，未发生弹性形变，故没有弹性势能，从a点到c点，绳发生了弹性形变，具有弹性势能，在最低点，绳的形变最大，故绳的弹性势能最大．答选A、C、D智能训练基础知识训练1．如果卡车空载和满载时都以同样的速度行驶，那么空载时具有的动能满载时具有的动能．停放在山顶上的卡车具有的重力势能该卡车下山时具有的重力势能．（选填“大于”、“小于”或“等于”）（题型一）2．质量较大的喜鹊与质量较小的燕子在空中飞行，如果它们的动能相等，那么飞得快．（题型一）3．运动员向斜上方推出去的铅球，在下落的过程中，重力势能（填“增大”、“减小”或“不变”下同），动能．（题型三）4．如图14-5所示，一个同学在蹦床上玩，从跳起到上升至最高点的过程中，能逐渐增大，能逐渐减小。(题型三)5．某同学骑自行车上坡时，速度越来越慢，则车和人的()(题型三)A．动能变大，重力势能变大B．动能变小，重力势能变小C．动能不变，重力势能不变D．动能变小，重力势能变大6．三峡水库修建大坝，为了提高水位，增加水的（）(题型三)A．内能B．重力势能C．弹性势能D．动能7．飞行的炮弹击中目标后有很大的破坏作用，这是因为（）(题型一)A．它具有很大的质量B．它具有很快的速度C．它具有很大的动能D．它是钢铁制成的8．一物体沿斜面匀速下滑，物体的()(题型三)A．动能增加，势能减小B．动能不变，势能减小C．动能和势能都减小D．机械能的总量保持不变9．司机开车上坡前，往往加大油门，以提高汽车的速度，这是为了（）(题型三)A．增大动能B．增大势能C．增大惯性D．减小阻力10．如图14-6所示，在“研究物体动能与哪些因素有关”的实验中，将A、B、C三小球先后从同一装置的hA、hB、hC高处滚下（mA＝mB＜mC，hA＝hC＞hB）推动纸盒运动一段距离后静止。（1）要研究动能与质量的关系，我们要选择两图来进行比较。（2）从图中可以看出，A、B、C三个小球刚到达水平面时，球的动能最大。(题型二)图14-6图14-5综合提高训练1．装满水的洒水车，在环岛路的一段平直公路上匀速前进．它在向公路两旁的花木喷水的过程中，洒水车的总动能将逐渐．（选填“变大”、“变小”或“不变”）2．体积相同的铜、铁、铝三各小球，从同一高度的斜面滚下，在水平地面上撞击同一地点上放的同一木块，木块被撞击最远的是（）A．滚下的铜球B．滚下的铁球C．滚下的铝球D．三球撞击得一样远3．2002年10月27日，太原卫星发射中心用“长征四号乙”运载火箭，成功地将‘“中国资源二号”卫星送人太空。在卫星随火箭一起离开发射塔飞向天空的过程中（）(题型四)A．卫星的势能不断减小，动能不断增大B．卫星的势能不断增大，动能不断减小C．卫星的势能和动能都在不断减小D．卫星的势能和动能都在不断增大4．如图14-7所示是研究动能跟哪些因素有关的实验情况示意图，图中A、B两球是由同种材料制成的实心小球。下列哪组图的比较可以说明当物体质量相同时，速度大的物体具有的动能大（）(题型二)A．a图和b图B．b图和c图C．a图和c图D．b图和d图5．我国发射的“神州Ⅲ号”载人宇宙飞船完成科学实验任务后，在内蒙古准确返回，成功着陆。若飞船穿越大气层时，有一段匀速降落的过程(设飞船质量不变)，则在此过程中飞船的()(题型三)A．动能减小，势能增大B．势能减小，动能增大C．动能不变，势能减小D．动能减小，势能不变6.如图14-8所示，一钢球分别从斜面的不同高度h1、h2处滚下，小木块A分别被推至1和2处，这