機(jī)械能及其轉(zhuǎn)化

五、機(jī)械能及其轉(zhuǎn)化5分鐘訓(xùn)練 (預(yù)習(xí)類訓(xùn)練，可用于課前)1.如果一個(gè)物體_，我們就說這個(gè)物體具有能量。動能的大小由物體的_和_決定；重力勢能的大小由物體的_和_決定；彈性勢能的大小由物體的_的大小決定。答案：能夠做功 質(zhì)量 速度 質(zhì)量 高度 彈性形變2.在空中沿水平方向勻速飛行的一架飛機(jī)，正在向?yàn)?zāi)區(qū)空投救災(zāi)物資，在空投過程中，飛機(jī)的動能和重力勢能的變化情況是（ ）A.動能和重力勢能都增加 B.動能和重力勢能都減小C.動能減小，重力勢能增加 D.動能增加，重力勢能減小解析：飛機(jī)在空投的過程中，隨著救災(zāi)物資的不斷投出，它的質(zhì)量在減小，又因?yàn)轱w機(jī)水平飛行，速度不變，高度不變，所以，飛機(jī)的動能逐漸減小，重力勢能也在逐漸減小。答案：B3.一個(gè)籃球從高處自由落下，在下落的過程中，它的高度越來越小，重力勢能越來越小，你認(rèn)為減小的重力勢能哪里去了？籃球在下落過程中，速度越來越大，動能越來越大，那它增加的動能又是來自哪里？根據(jù)動能和重力勢能的大小變化，你能猜想到什么？答案：減小的重力勢能轉(zhuǎn)化為動能了；增加的動能來自減小的重力勢能；動能和重力勢能可以相互轉(zhuǎn)化。10分鐘訓(xùn)練 (強(qiáng)化類訓(xùn)練，可用于課中)1.下列過程中，屬于動能轉(zhuǎn)化為勢能的是（ ）A.鐘表里的發(fā)條帶動指針轉(zhuǎn)動 B.自行車在水平地面上行駛得越來越快C.被拉開的彈簧門自動關(guān)上 D.跳高運(yùn)動員躍起的過程解析：鐘表里的發(fā)條帶動指針轉(zhuǎn)動和被拉開的彈簧門自動關(guān)上都是彈性勢能轉(zhuǎn)化為動能；自行車在水平地面上行駛得越來越快，是人對自行車做功，使自行車的動能增加的結(jié)果，這是人的生物能轉(zhuǎn)化為自行車的動能；跳高運(yùn)動員躍起的過程，運(yùn)動員的速度不斷減小，高度不斷增加，所以他的動能不斷減小，勢能不斷增加，跳高運(yùn)動員躍起的過程是動能不斷轉(zhuǎn)化為勢能的過程。答案：D2.下列過程中，屬于勢能轉(zhuǎn)化為動能的是（ ）A.向上拋出的石子 B.從坡頂勻速滑到坡底的自行車C.豎直向下落得越來越快的冰雹 D.足球場上越滾越慢的足球解析：向上拋出的石子在上升過程中，它的動能不斷減小，勢能不斷增加，是動能不斷轉(zhuǎn)化為勢能的過程。從坡頂勻速滑到坡底的自行車，它的動能不變，勢能減小，不是勢能轉(zhuǎn)化為動能。豎直向下落得越來越快的冰雹，勢能不斷減小，動能不斷增加，這個(gè)過程是冰雹的勢能不斷轉(zhuǎn)化為動能的過程。足球場上越滾越慢的足球，勢能為0，動能逐漸減小，是因?yàn)樽闱蚩朔Σ亮ψ龉ο牧藙幽?，是動能轉(zhuǎn)化為其他形式的能。答案：C 3.在桂林興安“樂滿地主題樂園”里有個(gè)極刺激的游樂項(xiàng)目：蹦極。游樂者系上彈性牽索從高處跳下，利用牽索產(chǎn)生的彈力作用使自己在空中幾番升降后靜止。那么游樂者在其中的下降過程中（ ）A.重力勢能一直在減小 B.動能一直在增大C.重力勢能一直在增大 D.機(jī)械能保持不變解析：游樂者在下降的過程中，他的質(zhì)量不變，高度不斷減小，速度不斷增加，當(dāng)彈性牽索要發(fā)生形變時(shí)，他的速度達(dá)到最大，然后再不斷減小，所以他的重力勢能在不斷減小，動能先增大后減小。由于他在空中幾番升降后靜止，所以他的機(jī)械能減少了很多。答案：A4.(2010河北模擬，18)在水平街道上勻速行駛的灑水車，一邊行駛一邊向道路上灑水。下列關(guān)于其機(jī)械能變化的說法中正確的是（ ）A.動能不變 B.動能減小，機(jī)械能減小C.動能不變，機(jī)械能不變 D.動能減小，機(jī)械能增大解析：勻速行駛的灑水車在灑水的過程中，速度不變，隨著水的不斷灑出，它的質(zhì)量在不斷減小，所以它的動能不斷減小。又因?yàn)闉⑺囋谒浇值郎闲旭?，高度?，所以它不具有勢能。因此，它的機(jī)械能在不斷減小。答案：B5.一只小鳥在空中飛行，它具有的動能是15 J，重力勢能是18 J，它的機(jī)械能是_J。答案：336.如圖15-5-1所示，人造地球衛(wèi)星在大氣層外，繞地球運(yùn)行，它的速度很快，一天可以繞地球飛行幾圈到十幾圈，能夠迅速獲取大量的信息。它運(yùn)行的軌道為橢圓形，它的軌道上有一點(diǎn)離地球最近，這個(gè)點(diǎn)叫近地點(diǎn)；有一點(diǎn)離地球最遠(yuǎn)，這個(gè)點(diǎn)叫遠(yuǎn)地點(diǎn)，衛(wèi)星在運(yùn)行的過程中，機(jī)械能是守恒的?；卮鹣铝袉栴}：圖15-5-1（1）當(dāng)衛(wèi)星從遠(yuǎn)地點(diǎn)向近地點(diǎn)運(yùn)行的過程中，它的動能和勢能如何變化？從近地點(diǎn)向遠(yuǎn)地點(diǎn)運(yùn)行的過程中，它的動能和勢能又如何變化？（2）衛(wèi)星在近地點(diǎn)動能最_，勢能最_；在遠(yuǎn)地點(diǎn)動能最_，勢能最_。解析：同一物體的重力勢能隨高度的增加而增加，同一物體的動能隨速度的增加而增加。衛(wèi)星從遠(yuǎn)地點(diǎn)向近地點(diǎn)運(yùn)行的過程中，高度逐漸減小，所以它的重力勢能逐漸減小，又因?yàn)闄C(jī)械能守恒，所以衛(wèi)星減小的重力勢能轉(zhuǎn)化為它的動能，它的動能就會逐漸增加。反之它的重力勢能逐漸增大，動能逐漸減小。在近地點(diǎn)，由于衛(wèi)星的高度最小，它的重力勢能最小，轉(zhuǎn)化的動能最多，所以在近地點(diǎn)它的動能最大；相反，在遠(yuǎn)地點(diǎn)，衛(wèi)星的動能最小，勢能最大。答案：（1）衛(wèi)星從遠(yuǎn)地點(diǎn)向近地點(diǎn)運(yùn)行的過程中，動能逐漸增加，勢能逐漸減?。粡慕攸c(diǎn)向遠(yuǎn)地點(diǎn)運(yùn)行的過程中，動能逐漸減小，勢能逐漸增加。（2）大 小 小 大30分鐘訓(xùn)練 (鞏固類訓(xùn)練，可用于課后)1.(2010湖北武漢模擬，14)如圖15-5-2所示，小孩從不太陡的滑梯上滑下的過程中，臀部有灼熱的感覺。下列說法正確的是（ ）圖15-5-2A.動能一定越來越大 B.重力勢能一定越來越小C.機(jī)械能總量保持不變 D.以上說法都不對解析：小孩從滑梯上滑下的過程中，高度不斷減小，速度大小不能確定，所以重力勢能越來越小，動能的變化不能確定，故選項(xiàng)B是正確的，A是錯(cuò)誤的。小孩從滑梯上滑下的過程中要不斷克服摩擦力做功，消耗機(jī)械能，所以機(jī)械能的總量在不斷減小。答案：B2.(2010湖北襄樊模擬，3)為了使快速降落的“神舟”五號返回艙安全著陸，返回艙在距離地面幾米處，向下迅速噴出高溫高壓氣體。從開始噴氣到安全著陸，返回艙的（ ）A.動能增大，重力勢能減少，機(jī)械能不變B.動能不變，重力勢能減少，機(jī)械能減少C.動能減小，重力勢能增加，機(jī)械能不變D.動能減小，重力勢能減少，機(jī)械能減少解析：返回艙從開始噴氣到安全著陸的過程中，它的高度在不斷減?。挥捎诓粩嗳紵齼?nèi)部儲存的燃料，它的質(zhì)量也在不斷減小；既然是安全著陸，它的速度應(yīng)迅速減小，所以返回艙從開始噴氣到安全著陸的過程中，具有的動能不斷減少，重力勢能不斷減少，機(jī)械能不斷減少。答案：D3.(2010浙江臺州模擬，6)如圖15-5-3所示，小明分別沿三條路徑滑到地面，在不考慮空氣阻力和摩擦的情況下，滑到地面時(shí)速度最大的路徑是（ ）圖15-5-3A.1 B.2 C.3 D.都一樣解析：三條路徑的頂點(diǎn)高度相同，小明在這三條路徑的頂點(diǎn)處具有的勢能相等，由于不考慮空氣阻力和摩擦，所以他沿三條路徑滑到地面上時(shí)，勢能轉(zhuǎn)化成的動能也相等，又因?yàn)樗馁|(zhì)量沒變，所以他的速度相等。答案：D4.(2010湖北宜昌)小孩在蕩秋千游戲中，從最低處蕩到最高處。關(guān)于動能和重力勢能的轉(zhuǎn)化的敘述，正確的是（ ）A.動能增大，重力勢能增大 B.動能減小，重力勢能增大C.動能不變，重力勢能增大 D.動能不變，重力勢能不變解析：小孩在從最低處蕩到最高處的過程中，高度在不斷增加，速度在不斷減小，質(zhì)量不變，所以，重力勢能不斷增加，動能不斷減小，重力勢能轉(zhuǎn)化為動能。所以選項(xiàng)B是正確的。答案：B5.如圖15-5-4，小剛對子彈擊穿木板靶心前后，子彈能量變化的問題進(jìn)行了思考。有如下四點(diǎn)看法：圖15-5-4（1）動能減少，是因?yàn)橛胁糠謾C(jī)械能轉(zhuǎn)化成其他形式的能（2）動能減少，是因?yàn)樽訌椀臋C(jī)械能增加了（3）動能減少，是因?yàn)樽訌椏朔Σ磷隽斯Γ?）子彈的機(jī)械能不變你認(rèn)為他的看法中，正確的有幾點(diǎn)（ ）A.1點(diǎn) B.2點(diǎn) C.3點(diǎn) D.4點(diǎn)解析：子彈擊穿木板靶心前后，質(zhì)量不變，高度不變，速度減小，所以它的勢能不變，動能減少，機(jī)械能減少。在子彈擊穿木板靶心的過程中，它要克服摩擦力做功，消耗自身的機(jī)械能，轉(zhuǎn)化成了其他形式的能。所以說法（1）、（3）是正確的。答案：B6.“會挽雕弓如滿月，西北望，射天狼”的詩句，表達(dá)了詩人蘇軾企望為國御敵立功的壯志。被拉彎的弓，把箭射出去，在這一過程中能量的轉(zhuǎn)化情況是_能轉(zhuǎn)化為_能。答案：勢 動7.隨著我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市的建筑越建越高，但如果不注意建筑上的物體(例如放在陽臺上的花盆)，就會有“高空拋物砸傷人”的危險(xiǎn)。在物體落下的過程中,它具有的_能轉(zhuǎn)化成_能，而且高度越高，物體落到地面時(shí)做功本領(lǐng)就越_(選填“大”或“小”)，所以危險(xiǎn)性也越大。解析：在物體落下的過程中，物體的質(zhì)量不變，高度不斷減小，速度不斷增大，所以物體具有的重力勢能減少，動能增加，重力勢能不斷轉(zhuǎn)化為動能。而且高度越高，落到地面時(shí)，轉(zhuǎn)化成的動能就越多，當(dāng)然做功本領(lǐng)就越大。答案：重力勢 動 大8.(2010浙江杭州模擬，27)圖15-5-5表示撐桿跳高運(yùn)動的幾個(gè)階段：助跑、撐桿起跳、越橫桿。在這幾個(gè)階段中能量的轉(zhuǎn)化情況是：圖15-5-5(1)助跑階段，運(yùn)動員消耗體內(nèi)的化學(xué)能_(選填“大于”“小于”或“等于”)運(yùn)動員和撐桿獲得的動能。(2)撐桿起跳階段，運(yùn)動員的_能增加。(3)運(yùn)動員越過橫桿后，運(yùn)動員將_能轉(zhuǎn)化為_能。解析：助跑階段，運(yùn)動員消耗體內(nèi)的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為動能和內(nèi)能，撐桿起跳階段，運(yùn)動員的動能減小，重力勢能增加，是動能轉(zhuǎn)化為重力勢能。運(yùn)動員越過橫桿后，運(yùn)動員的重力勢能減小，動能增加，是重力勢能轉(zhuǎn)化為動能。本題是對新課程“通過實(shí)例認(rèn)識能量可以從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一物體，不同形式能量可以互相轉(zhuǎn)化”目標(biāo)的落實(shí)，以撐桿跳高為素材設(shè)計(jì)命題，注意了物理知識在體育中的應(yīng)用，體現(xiàn)了物理源于生活、高于生活的思想。答案：(1)大于 (2)勢 (3)勢 動9.(2010安徽廬江模擬，8)我國的道路交通安全法已于2010年5月1日正式實(shí)施。據(jù)交通管理部門的統(tǒng)計(jì)，有70的道路交通安全事故是由于車輛超限超載引發(fā)的，車輛超限超載還是造成公路受損嚴(yán)重的原因之一。根據(jù)以上情況請回答：(1)由于汽車超載，使得汽車對路面的_增大，而汽車與路面的接觸面積幾乎不變，因而所產(chǎn)生的_增大而導(dǎo)致路面容易損壞。(2)要對機(jī)動車進(jìn)行限速的原因是_。解析：汽車超載，質(zhì)量增加，它受到的重力增加，所以它對路面的壓力增加，又因?yàn)槠嚺c路面的接觸面積幾乎不變，根據(jù)壓強(qiáng)公式可得，它對路面的壓強(qiáng)增加。同一物體動能的大小隨速度的減小而減小，物體的動能越小，當(dāng)它對外做功時(shí)，做的功就越少，危險(xiǎn)性就越小，在相同制動力的作用下才容易剎車。如果既超載又超速，機(jī)動車的動能就會增加很多，需要很大的制動距離才能剎住車，危險(xiǎn)性增加。這就是機(jī)動車限速限載的原因。答案：（1）壓力 壓強(qiáng) （2）在質(zhì)量不變時(shí)，減小速度從而使機(jī)動車的動能減小。汽車動能小，在相同制動力的作用下才容易剎車10.(2010江蘇鹽城模擬，39)物理課上，同學(xué)們觀察了右圖15-5-6所示的實(shí)驗(yàn)：用細(xì)線將一金屬小球懸掛起來，把小球拉到一定的高度（此時(shí)細(xì)線偏離豎直方向的角度為，小球離開最低位置的距離為s，然后釋放，小球?qū)⒆笥覕[動。圖15-5-6（1）此實(shí)驗(yàn)說明：_。（2）剛開始時(shí)，他把小球拉到自己的鼻尖位置，然后放手讓小球自由擺動，小球還能擺回到他的鼻尖位置嗎？這是為什么？你能幫他解釋嗎？（3）課后小寧同學(xué)提出這樣的問題：小球來回?cái)[動一次的時(shí)間（或擺動的快慢）跟哪些因素有關(guān)呢？對此，同學(xué)們進(jìn)行了探究。小寧提出猜想：小球擺動的快慢可能跟細(xì)線的長度（L）有關(guān)。除了他的猜想外，請你再提出兩個(gè)猜想：_。_。解析：小球在左右擺動的過程中，高度和速度不斷交替變化，勢能和動能也不斷交替變化，是勢能和動能不斷相互轉(zhuǎn)化的過程。同時(shí)，小球在左右擺動的過程中，不斷克服空氣阻力做功，所以機(jī)械能不斷減少，每次擺動的高度就不斷減小，因此，小球不能擺到原來的位置。結(jié)合實(shí)驗(yàn)和自己的經(jīng)驗(yàn)提出兩個(gè)猜想即可。答案：（1）動能和重力勢能可以相互轉(zhuǎn)化。（2）不能；因?yàn)樾∏蛟谧笥覕[動的過程中，不斷克服空氣阻力做功，機(jī)械能不斷減少，所以每次擺動的高度不斷減小。（3）小球擺動的快慢可能與球的材料有關(guān)。小球擺動的快慢可能與球偏離豎直方向的角度有關(guān)。11.如何有效地提高能量利用率是人類所面臨的一項(xiàng)重要任務(wù)，圖15-5-7是某輕軌車站的設(shè)計(jì)方案示意圖，該圖表明與站臺前后連接的軌道都有一個(gè)小的斜坡，其目的是充分利用重力的作用來提高輕軌列車能量的利用率。試從能量轉(zhuǎn)化的角度說明這種設(shè)計(jì)可以節(jié)能的理由。圖15-5-7解析：輕軌列車在進(jìn)站前，有一定的速度，具有一定的動能，在進(jìn)站爬上這個(gè)斜坡的過程中，輕軌列車的高度增加，速度減小，重力勢能增加，動能減少，動能轉(zhuǎn)化為重力勢能，“儲藏”了一部分能量，同時(shí)，也起到了減速的作用。當(dāng)輕