第20課時(shí)機(jī)械能第三部分

機(jī)械、能、內(nèi)能、歐姆定律教材梳理夯實(shí)基礎(chǔ)重難探究逐個(gè)探究考點(diǎn)一動(dòng)能和勢(shì)能1.能2.動(dòng)能和勢(shì)能一個(gè)物體能對(duì)另一個(gè)物體

,就表示這個(gè)物體具有能量。它能夠做的功越多,具有的能量就越

,能量的單位是

。

類(lèi)別影響因素動(dòng)能物體的

和

勢(shì)能重力勢(shì)能物體的

和

彈性勢(shì)能材料和彈性形變程度做功多J速度質(zhì)量質(zhì)量高度教材梳理夯實(shí)基礎(chǔ)重難探究逐個(gè)探究1.機(jī)械能動(dòng)能和勢(shì)能統(tǒng)稱(chēng)為機(jī)械能,一個(gè)物體可以同時(shí)具有動(dòng)能和勢(shì)能。動(dòng)能和勢(shì)能可以相互

。

單位:

,簡(jiǎn)稱(chēng)

,符號(hào)是

。

2.動(dòng)能與勢(shì)能的轉(zhuǎn)化(如圖20-1所示)3.機(jī)械能守恒如果物體只發(fā)生動(dòng)能和勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化,則物體機(jī)械能的總量保持不變。考點(diǎn)二機(jī)械能及其轉(zhuǎn)化圖20-1J轉(zhuǎn)化焦耳焦教材梳理夯實(shí)基礎(chǔ)重難探究逐個(gè)突破探究一知道動(dòng)能、勢(shì)能和機(jī)械能(了解)例1[2019·徐州]跳傘運(yùn)動(dòng)員打開(kāi)降落傘后在空中勻速下降,此時(shí)運(yùn)動(dòng)員和傘受到的空氣阻力

(選填“>”“<”或“=”)重力,運(yùn)動(dòng)員的重力勢(shì)能

(選填“變大”“變小”或“不變”);以

為參照物,運(yùn)動(dòng)員是靜止的。

[答案]=變小降落傘[解析]當(dāng)跳傘運(yùn)動(dòng)員在空中勻速下降時(shí),運(yùn)動(dòng)員和傘受到的空氣阻力與重力是平衡力,故大小相等;在下降的過(guò)程中,運(yùn)動(dòng)員的重力不變,高度變小,故重力勢(shì)能變小;以降落傘為參照物,運(yùn)動(dòng)員是靜止的。【變式1】[2017·徐州]如圖20-2所示,快遞公司嘗試用無(wú)人機(jī)運(yùn)送包裹。在帶著包裹勻速飛行過(guò)程中,無(wú)人機(jī)受到的升力的施力物體是

,包裹的動(dòng)能

(選填“變大”“變小”或“不變”),以無(wú)人機(jī)為參照物,包裹是

(選填“運(yùn)動(dòng)”或“靜止”)的。教材梳理夯實(shí)基礎(chǔ)重難探究逐個(gè)突破空氣不變靜止圖20-2教材梳理夯實(shí)基礎(chǔ)重難探究逐個(gè)突破【變式2】[2019·淮安]如圖20-3所示是“探究物體動(dòng)能大小與哪些因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)示意圖(A為小球,B為木塊)。在探究小球動(dòng)能大小與速度的關(guān)系時(shí),應(yīng)保持小球的

不變。本實(shí)驗(yàn)是通過(guò)木塊B________________來(lái)反映小球動(dòng)能的大小。

[答案]質(zhì)量被推動(dòng)的距離大小[解析]在探究小球動(dòng)能大小與速度的關(guān)系時(shí),根據(jù)控制變量法的操作原則,應(yīng)當(dāng)保持小球的質(zhì)量不變。本實(shí)驗(yàn)是通過(guò)木塊B被撞擊后運(yùn)動(dòng)的距離來(lái)反映小球動(dòng)能大小的。圖20-3例2

[2015·徐州]如圖20-4所示是自動(dòng)回轉(zhuǎn)的“魔罐”,橡皮筋兩頭分別固定在罐子的頂部和底部,中間系一個(gè)鉤碼,當(dāng)你將“魔罐”在水平地面上滾出后,它能自動(dòng)滾回來(lái)的原因是

能轉(zhuǎn)化為

能。

教材梳理夯實(shí)基礎(chǔ)重難探究逐個(gè)突破探究二了解動(dòng)能和勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化(了解)彈性勢(shì)圖20-4動(dòng)教材梳理夯實(shí)基礎(chǔ)重難探究逐個(gè)突破例3[2018·徐州]如圖20-5所示,一個(gè)玩具彈簧放在斜面上端,將彈簧彎曲一定程度后釋放,彈簧沿斜面向下翻滾。彈簧在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,有哪些機(jī)械能發(fā)生了轉(zhuǎn)化 (

)A.只有動(dòng)能和重力勢(shì)能B.只有動(dòng)能和彈性勢(shì)能C.只有重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能D.動(dòng)能、重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能都發(fā)生了轉(zhuǎn)化圖20-5D教材梳理夯實(shí)基礎(chǔ)重難探究逐個(gè)突破【變式1】[2018·蘇州]質(zhì)量為m的小環(huán)穿在固定的光滑曲桿上,從某點(diǎn)A靜止釋放后沿曲桿運(yùn)動(dòng),如圖20-6所示。不計(jì)空氣阻力,下列說(shuō)法正確的是 (

)A.只要A點(diǎn)高于D點(diǎn),小環(huán)就能到達(dá)D點(diǎn)B.若小環(huán)能到達(dá)D點(diǎn),離開(kāi)D點(diǎn)后將豎直向下運(yùn)動(dòng)C.小環(huán)從A點(diǎn)到D點(diǎn),重力勢(shì)能一直減小,機(jī)械能不變D.小環(huán)從A點(diǎn)到B點(diǎn),動(dòng)能一直增加,機(jī)械能不變圖20-6D【變式2】[2018·南通]如圖20-7所示,彈簧左端固定于豎直墻壁上,右端與物塊M連接,置于粗糙水平面上,當(dāng)M位于O點(diǎn)時(shí)彈簧恰好不發(fā)生形變。現(xiàn)將物塊M拉至A處由靜止釋放,M向左最遠(yuǎn)可運(yùn)動(dòng)至B點(diǎn)。則物塊 (

)A.從A到O一直加速運(yùn)動(dòng)B.從A到O先加速后減速C.從O到B先加速后減速D.從O到B先勻速后減速教材梳理夯實(shí)基礎(chǔ)重難探究逐個(gè)突破圖20-7教材梳理夯實(shí)基礎(chǔ)重難探究逐個(gè)突破[答案]B[解析]物體從A點(diǎn)向左運(yùn)動(dòng)到O點(diǎn)的過(guò)程中,受到向左的彈力和向右的摩擦力,當(dāng)彈力大于摩擦力時(shí),物體向左做加速運(yùn)動(dòng),由于彈力逐漸減小,故加速度逐漸減小,當(dāng)加速度減小到零時(shí),速度達(dá)到最大,此后由于彈力小于摩擦力,故繼續(xù)向左做減速運(yùn)動(dòng),故物塊從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到O點(diǎn)速度先增大后減小;從O點(diǎn)到B點(diǎn)一直做減速運(yùn)動(dòng)。實(shí)驗(yàn)突破素養(yǎng)提升突破探究動(dòng)能的大小與哪些因素有關(guān)當(dāng)堂檢測(cè)及時(shí)反饋【實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)】1.使小球獲得動(dòng)能的方法:讓小球從同一斜槽的某一高度由靜止?jié)L下。2.實(shí)驗(yàn)方法:(1)轉(zhuǎn)換法:通過(guò)木塊被撞后移動(dòng)距離的遠(yuǎn)近反映物體動(dòng)能的大小。(2)控制變量法:實(shí)驗(yàn)中探究動(dòng)能與小球質(zhì)量的關(guān)系,必須保持小球到達(dá)水平面的速度相同(方法:使小球從同一斜槽的同一高度由靜止?jié)L下);探究動(dòng)能與小球速度的關(guān)系,必須保持小球的質(zhì)量相同。實(shí)驗(yàn)突破素養(yǎng)提升當(dāng)堂檢測(cè)及時(shí)反饋【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】3.分析實(shí)驗(yàn)可得出:物體的質(zhì)量和物體運(yùn)動(dòng)的速度都影響物體動(dòng)能的大小,且質(zhì)量越大、運(yùn)動(dòng)速度越大,動(dòng)能越大。4.超速、超載問(wèn)題的判斷:超速問(wèn)題質(zhì)量不變,超載問(wèn)題速度不變。【交流與反思】5.小球從開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到靜止過(guò)程中機(jī)械能的變化:在斜槽上運(yùn)動(dòng)時(shí),機(jī)械能減少,重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能和內(nèi)能;在水平面上運(yùn)動(dòng)時(shí),因?yàn)槭艿侥Σ磷枇?最后靜止,機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。6.水平面絕對(duì)光滑不能完成實(shí)驗(yàn):木塊將一直做勻速直線運(yùn)動(dòng),無(wú)法比較木塊移動(dòng)的距離。實(shí)驗(yàn)突破素養(yǎng)提升當(dāng)堂檢測(cè)及時(shí)反饋例如圖20-8所示,在探究物體動(dòng)能的大小與哪些因素有關(guān)時(shí),讓同一小車(chē)分別從同一斜面的不同高度由靜止釋放,撞擊水平面上的同一木塊。(1)本實(shí)驗(yàn)探究的是

(選填“木塊”“小車(chē)”或“斜面”)的動(dòng)能與

的關(guān)系,實(shí)驗(yàn)中是通過(guò)觀察____________________________來(lái)比較動(dòng)能大小的。(2)第一次實(shí)驗(yàn)的情景如圖甲所示,在進(jìn)行第二次實(shí)驗(yàn)前,應(yīng)先將撞出的木塊

。圖20-8小車(chē)速度木塊被撞后移動(dòng)距離的遠(yuǎn)近放回原來(lái)的位置實(shí)驗(yàn)突破素養(yǎng)提升當(dāng)堂檢測(cè)及時(shí)反饋例如圖20-8所示,在探究物體動(dòng)能的大小與哪些因素有關(guān)時(shí),讓同一小車(chē)分別從同一斜面的不同高度由靜止釋放,撞擊水平面上的同一木塊。(3)若操作正確,第二次實(shí)驗(yàn)?zāi)緣K最終的位置如圖乙所示,則此實(shí)驗(yàn)的結(jié)論是

。

圖20-8質(zhì)量相同時(shí),物體的速度越大,動(dòng)能越大實(shí)驗(yàn)突破素養(yǎng)提升當(dāng)堂檢測(cè)及時(shí)反饋(4)小車(chē)從斜面上滑下到接觸木塊前,速度

,原因是小車(chē)的___________轉(zhuǎn)化為

。(5)若水平面光滑,本實(shí)驗(yàn)

(選填“能”或“不能”)達(dá)到目的,原因:

______________________________________________________________________________________________________。

(6)小明認(rèn)為小車(chē)和木塊最后都要停下來(lái),是因?yàn)槭艿?/p>

的作用,他認(rèn)為機(jī)械能消失了。你認(rèn)為他的觀點(diǎn)正確嗎?

,理由是

。

·實(shí)驗(yàn)拓展·水平面光滑時(shí)小車(chē)和木塊將做勻速直線運(yùn)動(dòng),不能通過(guò)觀察木塊被撞后移動(dòng)的距離來(lái)比較動(dòng)能的大小增大重力勢(shì)能動(dòng)能不能不正確摩擦力小車(chē)和木塊會(huì)停下來(lái)是因?yàn)闄C(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能實(shí)驗(yàn)突破素養(yǎng)提升當(dāng)堂檢測(cè)及時(shí)反饋1.[2019·長(zhǎng)春]2019年6月5日,我國(guó)航天完成首次海上發(fā)射,用“長(zhǎng)征十一號(hào)”運(yùn)載火箭將七顆衛(wèi)星送入太空。火箭加速升空過(guò)程中,這七顆衛(wèi)星的動(dòng)能 (

)A.變小 B.不變C.變大 D.無(wú)法判斷[答案]C[解析]火箭加速升空過(guò)程中,這七顆衛(wèi)星的質(zhì)量不變,速度增大,其動(dòng)能增大。實(shí)驗(yàn)突破素養(yǎng)提升當(dāng)堂檢測(cè)及時(shí)反饋2.[2019·建湖二模]在如圖20-9所示的四個(gè)過(guò)程中,屬于彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能的是 (

)圖20-9實(shí)驗(yàn)突破素養(yǎng)提升當(dāng)堂檢測(cè)及時(shí)反饋[答案]C[解析]麥克斯韋滾擺向高處滾動(dòng),其質(zhì)量不變,速度變小,動(dòng)能變小,同時(shí)高度升高,重力勢(shì)能變大,所以是將動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能的過(guò)程,故A錯(cuò)誤;罐滾動(dòng)時(shí),速度變小,即動(dòng)能變小,同時(shí)皮筋越來(lái)越緊,彈性形變程度變大,彈性勢(shì)能增大,即動(dòng)能轉(zhuǎn)化為彈性勢(shì)能,故B錯(cuò)誤;運(yùn)動(dòng)員用拉彎的弓把箭射出去,即該過(guò)程中,弓的彈性勢(shì)能變小,同時(shí)箭的動(dòng)能變大,所以是將彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能的過(guò)程,故C正確;人造地球衛(wèi)星從遠(yuǎn)地點(diǎn)向近地點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí),質(zhì)量不變,高度減小,速度增大,則重力勢(shì)能變小,動(dòng)能變大,所以是重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能的過(guò)程,故D錯(cuò)誤。實(shí)驗(yàn)突破素養(yǎng)提升當(dāng)堂檢測(cè)及時(shí)反饋3.[2019·泰州]如圖20-10所示,一個(gè)小球在地面上彈跳,下列分析錯(cuò)誤的是 (

)A.小球從A處到B處重力勢(shì)能增大B.小球從B處到C處動(dòng)能增大C.小球在B處比D處重力勢(shì)能大D.小球在A、C、E三處機(jī)械能總量相等圖20-10實(shí)驗(yàn)突破素養(yǎng)提升當(dāng)堂檢測(cè)及時(shí)反饋[答案]D[解析]小球從A處到B處,質(zhì)量不變,高度增大,所以重力勢(shì)能增大,故A選項(xiàng)正確,不符合題意;小球從B處到C處,質(zhì)量不變,在重力作用下速度逐漸增大,所以動(dòng)能增大,故B選項(xiàng)正確,不符合題意;小球在D處比B處低,質(zhì)量不變,所以D處重力勢(shì)能小,故C選項(xiàng)正確,不符合題意;看圖可知小球在彈跳過(guò)程中,每次觸地反彈至最高點(diǎn)的高度逐漸減小,說(shuō)明其機(jī)械能在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中減小,所以A、C、E三處機(jī)械能總量并不相等,故D選項(xiàng)錯(cuò)誤,符合題意。實(shí)驗(yàn)突破素養(yǎng)提升當(dāng)堂檢測(cè)及時(shí)反饋4.[2019·揚(yáng)州]如圖20-11所示,用細(xì)繩吊著一個(gè)物塊,靜止靠在墻壁上。剪斷細(xì)繩的同時(shí),用一個(gè)由0逐漸增大的水平作用力F壓在物塊上,墻壁足夠高,則物塊 (

)A.運(yùn)動(dòng)速度變大 B.所受摩擦力變大C.動(dòng)能先變大后不變 D.機(jī)械能先減小后不變圖20-11B實(shí)驗(yàn)突破素養(yǎng)提升當(dāng)堂檢測(cè)及時(shí)反饋5.[2019·通州二模]如圖20-12所示,在豎直平面內(nèi),小球從A點(diǎn)由靜止釋放,B點(diǎn)是小球擺動(dòng)的最低點(diǎn),C點(diǎn)是小球擺到右側(cè)的最高點(diǎn)。下列對(duì)小球擺動(dòng)過(guò)程分析正確的是 (

)A.由A到B的過(guò)程中,小球的機(jī)械能增加B.由B到C的過(guò)程中,小球的動(dòng)能全部轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能C.小球第二次經(jīng)過(guò)B點(diǎn)的速度等于小球第一次經(jīng)過(guò)B點(diǎn)的速度D.小球從C點(diǎn)返回,擺到左側(cè)的最大高度小于C點(diǎn)的高度圖20-12D實(shí)驗(yàn)突破素養(yǎng)提升當(dāng)堂檢測(cè)及時(shí)反饋6.如圖20-13所示是上海“明珠線”某輕軌車(chē)車(chē)站的設(shè)計(jì)方案圖,與站臺(tái)連接的軌道有一定的坡度。輕軌車(chē)在進(jìn)站的過(guò)程中,

能轉(zhuǎn)化為

能和內(nèi)能,出站的時(shí)候,

能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和

能。若軌道沒(méi)有坡度,輕軌車(chē)在進(jìn)站時(shí)動(dòng)能全部轉(zhuǎn)化為

能。

圖20-13動(dòng)重力勢(shì)重力勢(shì)動(dòng)內(nèi)實(shí)驗(yàn)突破素養(yǎng)提升當(dāng)