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第十章机械能、内能及其转化
第一节机械能;动能
势能
机械能及其转化
机械能守恒;“能量”是我们日常生活中经常说到的词,但能量究竟是什么?;1.能量物体能对外做功,我们就说
这个物体具有能量,简称能。
(1)一个物体能够做的功越多,表示
这个物体具有的能量越大。
(2)能够做功是指物体具有做功的本领,不一定正在做功。物体做功的过程就是能的转化过程。;2.动能
(1)定义:物体由于运动具有的能。
(2)实例:如图1所示,空中飞行的飞机、行驶的船和奔跑的猎豹都由于运动而具有动能。;(3)影响因素:物体质量大小、速度大小。
(4)实验探究方法:控制变量法、转换法。;[天津模拟]在探究“物体动能的大小与哪些因素有关”
的实验中,让不同质量的铁球从斜面的同一高度由静止释放,撞击同一木块,比较木块运动的远近,如图2所示。;下列说法中正确的是()
A.铁球从斜面上滚下来的过程中动能一直减小
B.这样做的目的是研究物体的动能大小与高度的关系
C.这样做的目的是研究物体的动能大小与质量的关系
D.这样做的目的是研究物体的动能大小与速度的关系;解析:本实验采用“控制变量法”和“转换法”。让不同质量的铁球从斜面的同一高度由静止释放,抓住关键词“不同质量”“同一高度”是解题的关键。铁球从斜面上滚下来的过程中,速度越来越大,动能增大,故A错误;让不同质量的铁球从斜面同一高度由静止释放,铁球到达斜面底部时的速度相等,因此是探究动能大小与质量的关系,故B、D错误,C正确。;深度理解;;(2)弹性势能:具有弹性的物体发生弹性形变后具有能,这种能叫作弹性势能。被压弯的跳板具有弹性势能。;易错提醒;2.比较动能与势能;为探究重力势能的大小与什么因素有关,小明利用带有四个铁钉的小方桌、沙箱及质量不同的重物设计并进行了如图3所示的实验。;解析:本题主要考查探究重力势能大小的影响因素的研究方法。;(1)实验中通过观察_____________________来判断物体重力势能的大小。
(2)要探究重力势能大小与高度的关系应选择图_______和图_______进行分析比较。
(3)利用图乙和图丙可探究
的问题是____________
___________________________。;小明看到运动员拉弓射箭时,弓拉得越弯,箭射得越远。小明猜想:弹性势能的大小可能与物体的弹性形变程度有关。为验证其猜想是否正确,他设计了如下实验(弹簧被压缩后未超过其弹性限度);如图4所示,将同一个弹簧压缩________(填“相同”或“不同”)的长度,将小球置于弹簧的右端,松开弹簧后小球碰到同一位置的相同木块上,通过比较________
__________,从而比较弹性势能的大小。;教你一招;;2.动能与重力势能间的相互转化
(1)如图5所示的实验中机械能间的相互转化情况:①重力势能→动能;②动能→重力势能;③重力势能→动能;④动能→重力势能。
(2)相似的实验有滚摆实验,
原理相同的实例有荡秋千。;3.动能与弹性势能间的相互转化
(1)演示实验:如图6所示,上发条后,体操人翻转。弹性势能转化为动能。
(2)应用实例:机械手表、蹦床等。
4.两种势能间也可以相互转化例如,
撑竿跳高时就利用了弹性势能转
化为重力势能。;知识拓展;[中考·益阳]“反向蹦极”是一项比蹦极更刺激的运动。
如图7所示,弹性轻绳的上端固定在O点,拉长后将下端固定在体验者的身上,并与固定在
地面上的扣环相连。打开扣环,人从A点
由静止释放,像火箭一样被“竖直发射”,
上升到最高位置C点,在B点时速度最大。;对此过程,下列描述正确的是()
A.人从A到C的过程中,重力势能增加,动能一直减少
B.人从A到B的过程中,动能增加,重力势能减少
C.人在B点时动能最大
D.弹性绳的弹性势能在B点时最大;方法提示;解析:在“反向蹦极”的过程中,是重力势能与动能、弹性势能之间的相互转化,掌握动能、重力势能、弹性势能大小的影响因素是解题的关键。;人从A到C的过程中,质量不变,高度增大,重力势能增加;人在AB段速度逐渐增大,动能逐渐变大,在BC段速度逐渐变小,动能逐渐变小,A项错误。人从A到B的过程中,质量不变、高度增大,重力势能增加,B项错误。人的质量一定,在B点时速度最大,动能最大,C项正确。弹性绳在A点时弹性形变最大,因此在A点时弹性势能最大,D项错误。;;2.正确理解机械能守恒,要注意以下两点:
(1)机械能守恒的条件是只有动能和势能之间的相互转化。
(2)在机械能的转化过程中,动能减少多少,势能就增加多少;反之,势能减少多少,动能就增加多少,总能保证动能
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