3.2機(jī)械能（原卷版）-九年級科學(xué)上冊（浙教版）

第3章能量3．2機(jī)械能【知識必備】考點(diǎn)一動能1.定義：物體由于運(yùn)動而具有的能量叫做動能。例如：飛翔的小鳥、行走的人、行駛的汽車、擲出的鉛球等，都具有動能。2.影響動能大小的因素：物體的質(zhì)量和運(yùn)動速度。質(zhì)量相同的物體，運(yùn)動的速度越大，它的動能越大。運(yùn)動速度相同的物體，質(zhì)量越大，它的動能也越大。注意：判斷物體是否具有動能的依據(jù)是看物體“是否運(yùn)動”。一切運(yùn)動的物體都具有動能。在判斷分析物體動能的大小或動能的變化時(shí)，應(yīng)該注意：物體的動能由物體的質(zhì)量和其速度共同決定，要同時(shí)考慮物體的質(zhì)量和物體的速度兩個因素，不能只考慮其中的一個因素。例1如圖所示是“研究動能的大小與哪些因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)裝置。(1)實(shí)驗(yàn)中通過觀察______________________的大小，來判斷鋼球動能的大小。(2)實(shí)驗(yàn)中為了研究動能的大小與質(zhì)量的關(guān)系，需要控制鋼球撞擊時(shí)的速度不變，具體的控制方法是_______________________________________________________。點(diǎn)撥：實(shí)驗(yàn)中動能大小是通過觀察木塊被鋼球撞擊后滑行的距離來衡量的，利用了轉(zhuǎn)換法；研究動能大小與質(zhì)量的關(guān)系時(shí)，讓鋼球從同一高度自由滾下，鋼球撞擊時(shí)的速度不變，這是利用了控制變量法?？键c(diǎn)二勢能1.重力勢能(1)定義：物體由于被舉高而具有的能量叫做重力勢能。(2)影響重力勢能大小的因素：物體的質(zhì)量和物體被舉高的高度。物體的質(zhì)量越大，被舉得越高，具有的重力勢能就越大。2.彈性勢能(1)定義：物體由于發(fā)生彈性形變而具有的能量叫做彈性勢能。例如：張開的弓、拉長的橡皮筋、彎曲的鋼條等由于發(fā)生彈性形變而具有彈性勢能。(2)影響彈性勢能大小的因素：物體形變的大小。物體的彈性形變越大，彈性勢能就越大。方法：重力勢能與質(zhì)量和高度有關(guān)，因此實(shí)驗(yàn)中用到控制變量法：保持物體的質(zhì)量一定，讓同一小球從不同高度下落，觀察小球撞出的沙坑深度；保持高度不變，讓不同質(zhì)量的小球從同一高度落下，觀察小球撞出的沙坑深度。通過撞出的沙坑深度來比較重力勢能的大小，運(yùn)用了轉(zhuǎn)換法。例2某同學(xué)在體育活動中，從鉛球下落陷入沙坑的深度情況猜想到：物體的重力勢能可能與物體的質(zhì)量、下落高度和運(yùn)動路徑有關(guān)。于是設(shè)計(jì)了如圖322所示的實(shí)驗(yàn)：用大小、形狀相同的A、B、C、D四個鉛球，其中A、C、D三球質(zhì)量均為m，B球質(zhì)量為2m，讓A、B兩球從距沙表面高H靜止下落，C球從距沙表面高2H靜止下落，D球從距沙表面高2H的光滑彎曲管道上端靜止滑入，最后從管道下端豎直落下(球在光滑管道中運(yùn)動的能量損失不計(jì))。實(shí)驗(yàn)測得A、B兩球陷入沙深度分別為和,C、D兩球陷入沙深度均為，且。(1)本實(shí)驗(yàn)中，鉛球的重力勢能大小是通過___________來反映的。(2)比較A、B兩球，發(fā)現(xiàn)B球陷入沙深度更大，由此可得出結(jié)論：____________________________。(3)比較A、C兩球，發(fā)現(xiàn)C球陷入沙深度更大，由此可得出結(jié)論：____________________________。(4)比較C、D兩球，發(fā)現(xiàn)兩球運(yùn)動的路徑不同，但陷入沙深度相同，由此可得出結(jié)論：物體的重力勢能與物體運(yùn)動的路徑____________(選填“有關(guān)”或“無關(guān)”)。點(diǎn)撥：解本題的關(guān)鍵是利用控制變量法的思想觀察圖片，控制的變量和不變量分別是什么，同時(shí)理解物體重力勢能的大小是通過鉛球陷入沙中的深度來體現(xiàn)的。考點(diǎn)三動能和勢能的轉(zhuǎn)化1.動能和重力勢能的相互轉(zhuǎn)化動能和重力勢能之間的相互轉(zhuǎn)化，一般發(fā)生在重力作用下的運(yùn)動過程中。如：向上拋出的石塊、單擺、滾擺，它們在上升的過程中，運(yùn)動速度逐漸減小，動能逐漸減小，高度不斷增加，重力勢能不斷增大，將減小的動能轉(zhuǎn)化為自身的重力勢能儲存起來；反之在下落時(shí)，將儲存的重力勢能轉(zhuǎn)化為動能。2.動能和彈性勢能的相互轉(zhuǎn)化物體的動能和彈性勢能可以相互轉(zhuǎn)化。當(dāng)拉長橡皮筋時(shí)，橡皮筋就儲存了彈性勢能，放手后橡皮筋就會飛出去，橡皮筋的動能就是由繃緊的橡皮筋的彈性勢能轉(zhuǎn)化而來的。方法：判斷物體是否具有彈性勢能，是看此物體是否發(fā)生彈性形變；判斷物體彈性勢能是否發(fā)生變化，是看此物體形變量是否變化。3.機(jī)械能守恒動能和勢能之和稱為機(jī)械能。動能和勢能可以相互轉(zhuǎn)化。如果只有動能和勢能的相互轉(zhuǎn)化，機(jī)械能的總量就保持不變，即機(jī)械能守恒。注意：機(jī)械能守恒的條件是：只有動能和勢能的相互轉(zhuǎn)化，在有空氣的空間中，演示滾擺的能量轉(zhuǎn)化，由于存在空氣阻力，滾擺的機(jī)械能會逐漸減小，即在動能和勢能的轉(zhuǎn)化過程中，還存在部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化成其他形式的能，機(jī)械能的總量是減少的。4.動能和勢能轉(zhuǎn)化的應(yīng)用撐桿跳高、水力發(fā)電、人造地球衛(wèi)星。例3如圖是老師在課堂上進(jìn)行的滾擺演示實(shí)驗(yàn)示意圖，下列說法不正確的是()A.滾擺運(yùn)動過程中，機(jī)械能守恒B.滾擺向下運(yùn)動時(shí)，重力勢能部分轉(zhuǎn)化為動能C.滾擺向上運(yùn)動時(shí)，動能部分轉(zhuǎn)化為重力勢能D.滾擺上升的最大高度逐漸降低【題型必練】一．選擇題（共22小題）1．如圖是運(yùn)動場上的物體離手后，在空中飛行時(shí)（落地前）動能隨時(shí)間變化的曲線圖。該運(yùn)動的物體可能是（）?A．斜向上拋的鉛球?B．靜止下落的乒乓球?C．豎直向上墊的排球?D．在地上滾動的足球?2．?dāng)[球從A點(diǎn)由靜止釋放，依次經(jīng)過B、O、C到達(dá)右側(cè)最高點(diǎn)D，如圖所示。在這個過程中，擺球機(jī)械能最小的位置是（）?A．A位置B．B位置C．O位置D．D位置3．乒乓球發(fā)球機(jī)在同一高度以相同的初速度朝不同方向分別發(fā)出a、b、c三個球，若不計(jì)空氣阻力，則落到水平桌面時(shí)三者的速度大小關(guān)系是（）A．va＞vb＞vcB．va＜vb＜vcC．va＞vc＞vbD．va＝vb＝vc4．下列有關(guān)如圖所示四幅圖的觀點(diǎn)中（不計(jì)摩擦），分析合理的是（）A．圖甲中，起跳后上升到最高點(diǎn)時(shí)人的動能為零B．圖乙中，在下降過程中滾擺的動能轉(zhuǎn)化為重力勢能C．圖丙中，衛(wèi)星從近地點(diǎn)到遠(yuǎn)地點(diǎn)機(jī)械能減小D．圖丁中，小球從A到B的過程中重力勢能轉(zhuǎn)化為動能5．為解決停車問題，溫州建成了一種垂直升降式立體車庫。如圖為自動垂直升降式車庫的停車過程示意圖。當(dāng)汽車勻速上升時(shí)，汽車的（）A．動能不變，重力勢能增加B．動能不變，重力勢能不變C．動能增加，重力勢能不變D．動能增加，重力勢能增加6．有條新聞記述了：“某高樓大廈發(fā)生高空拋物的不文明行為，一位老太太被拋下的西瓜皮砸傷……”，被拋下的西瓜皮在下落過程中逐漸增大的科學(xué)量是（）A．重力勢能B．動能C．重力D．質(zhì)量7．在溫哥華冬奧會上，來自牡丹江的選手李妮娜在自由式滑雪比賽中獲得銀牌。她在比賽過程中運(yùn)動的軌跡如圖所示，如果不計(jì)空氣阻力，下列說法正確的是（）A．從a點(diǎn)向b點(diǎn)運(yùn)動過程中，重力勢能全部轉(zhuǎn)化為動能B．在a點(diǎn)和c點(diǎn)速度都為零，因此重力勢能相等C．從c點(diǎn)下落到d點(diǎn)過程中，重力勢能轉(zhuǎn)化為動能D．在a點(diǎn)和e點(diǎn)都處于靜止?fàn)顟B(tài)，因此機(jī)械能相等8．司機(jī)開車上坡前，往往加大油門以提高汽車的速度，這樣做能夠（）A．減小阻力B．增大慣性C．增大動能D．增大勢能9．一架飛機(jī)在某災(zāi)區(qū)上空沿水平方向勻速飛行，同時(shí)向地面投放救災(zāi)物資。投下物資后，飛機(jī)的動能和勢能發(fā)生變化是（）A．動能不變，勢能減小B．動能變小，勢能不變C．動能和勢能都變小D．動能和勢能都不變10．全國蹦床錦標(biāo)賽中，當(dāng)運(yùn)動員從蹦床上起跳后，在空中上升的過程中（）A．動能變大，重力勢能變小B．動能變小，重力勢能變小C．動能變大，重力勢能變大D．動能變小，重力勢能變大11．灑水車在清潔龍港市街道衛(wèi)生環(huán)境中起到了很重要的作用，灑水車在水平路面上進(jìn)行酒水作業(yè)時(shí)保持勻速行駛，則灑水車發(fā)動機(jī)的牽引力如何改變，灑水車的動能將如何改變（）A．牽引力不變，動能不變B．牽引力減小，動能減小C．牽引力減小，動能不變D．牽引力不變，動能減小12．小金將小球豎直向上拋出，小球先上升后下落，不計(jì)空氣阻力。小球從離開手后到落回手中之前，此過程中能量變化的分析，正確的是（）A．動能先增大后減小B．勢能先減小后增大C．機(jī)械能先減小后增大D．機(jī)械能保持不變13．第24屆冬季奧運(yùn)會在北京舉行，如圖所示為冬奧會的一些運(yùn)動項(xiàng)目，關(guān)于這些項(xiàng)目中的情景，下列說法中正確的是（）A．跳臺滑雪運(yùn)動員在空中下落的過程中，重力勢能不變B．短道速滑運(yùn)動員在轉(zhuǎn)彎滑行的過程中，運(yùn)動狀態(tài)不變C．冰球在水平冰面滑動過程中，機(jī)械能保持不變D．冰壺運(yùn)動員擲出去的冰壺能繼續(xù)向前運(yùn)動，是由于冰壺具有慣性14．如圖，將甲、乙兩鉤碼以細(xì)線相連并跨過定滑輪，使兩鉤碼距離地面相同高度。靜止釋放后，觀察到甲下降，乙上升。忽略摩擦及細(xì)線重力，在鉤碼運(yùn)動過程中，機(jī)械能變化的情況是（）A．甲的動能增加，乙的重力勢能減少B．甲的動能減少，乙的重力勢能增加C．甲的動能增加，乙的重力勢能增加D．甲的動能減少，乙的重力勢能減少15．如圖是冬奧會上的冰壺比賽。當(dāng)冰壺離開運(yùn)動員的手在冰上滑行的過程中（）A．冰壺的動能不變B．冰壺的機(jī)械能減少C．冰壺的能量增加D．冰壺的摩擦力變大，導(dǎo)致冰壺最終停止16．跳遠(yuǎn)運(yùn)動的幾個階段如圖所示，則運(yùn)動員（）A．在助跑階段，動能保持不變B．在起跳時(shí)，機(jī)械能最小C．在最高點(diǎn)時(shí)，動能最大D．從起跳到最高點(diǎn)的過程中，部分動能轉(zhuǎn)化為重力勢能17．如圖所示，小朋友沿著滑梯勻速下滑的過程中，下列說法中正確的是（忽略空氣阻力）（）A．他受重力、支持力、下滑力和摩擦力的共同作用B．他的重力勢能轉(zhuǎn)化成了動能和內(nèi)能C．他的重力勢能減小，動能增大，機(jī)械能不變D．他受重力、支持力和摩擦力的共同作用18．如圖所示，一輕質(zhì)彈簧一端系在墻上的O點(diǎn)，自由伸長到B點(diǎn)，今將一小物塊m連在彈簧上，并把彈簧壓縮到A點(diǎn)，然后釋放，小物體能運(yùn)動到C點(diǎn)靜止，物體與水平地面間的摩擦力恒定，試判斷下列說法中正確的是（）A．物體從A到B動能越來越大，從B到C動能越來越小B．物體從A到C動能一直在減小C．物體從A到B動能先增大后減小，從B到C動能一直減小D．物體動能最大的位置在B和C之間19．無人機(jī)已被應(yīng)用于諸多領(lǐng)域。如圖所示，是一款我國具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的大疆無人機(jī)。在無人機(jī)勻速上升的過程中，對其分析正確的是（）A．質(zhì)量增大B．動能減小C．機(jī)械能不變D．重力勢能增大20．共享單車為廣大市民提供了“低碳環(huán)保”的出行方式。下列關(guān)于自行車結(jié)構(gòu)及使用中，正確的是（）A．自行車勻速轉(zhuǎn)彎時(shí)受到平衡力的作用B．增大座墊面積能減小坐墊對人的壓強(qiáng)C．自行車勻速下坡過程中自行車機(jī)械能守恒D．把手的花紋是為了增大接觸面積，從而增大摩擦力21．質(zhì)量較小的鴿子與質(zhì)量較大的大雁在空中飛行。如果它們的動能相等，那么（）A．大雁比鴿子飛得快B．鴿子比大雁飛得快C．大雁比鴿子飛得高D．鴿子比大雁飛得高22．如圖是教材中的幾幅圖，對圖中所示的情景，下列說法正確的是（）A．踢出去的足球雖然會繼續(xù)“飛行”，但它總會停下來，說明物體的運(yùn)動必須有力維持B．跳遠(yuǎn)運(yùn)動員助跑可以提高成績，是利用了身體的慣性C．男孩水平用力推車但沒推動，是因?yàn)樗耐屏π∮谲囁艿淖枇．蹦蹦桿躍到最高點(diǎn)時(shí)，動能最大，速度最大二．填空題（共8小題）23．蹦極是一項(xiàng)極限體育運(yùn)動，如圖所示，A點(diǎn)是最高點(diǎn)、B點(diǎn)為彈性繩自然伸長的位置，蹦極人在C點(diǎn)受彈性繩的彈力與自身重力想等，D點(diǎn)是能下落的最低點(diǎn)。在蹦極人從A點(diǎn)下落到D點(diǎn)的過程中，___________（填“B”、“C”或“D”）點(diǎn)動能最大，在這個過程中，減小的重力勢能都轉(zhuǎn)化為___________能，機(jī)械能___________（填“增大”、“減小”或“不變”）（不計(jì)空氣阻力）。24．彈跳桿運(yùn)動是一項(xiàng)廣受歡迎的運(yùn)動。其結(jié)構(gòu)如圖甲所示，圖乙是小金玩彈跳桿時(shí)由最低位置上升到最高位置的過程，其中b是彈簧處在原長的狀態(tài)。在玩彈跳桿過程中，小金在___________（選填”b前某”、“b”或“b后某”）時(shí)具有的動能最大；在b→c的過程中，___________轉(zhuǎn)化成小金的重力勢能。25．如圖甲所示，在一個罐子的蓋和底各開兩個小洞，將小鐵塊用細(xì)繩綁在橡皮筋的中部穿入罐中，橡皮筋兩端穿過小洞用竹簽固定，如圖乙為其截面圖。做好后如圖丙所示，將該罐子從斜面A點(diǎn)由靜止釋放，滾到水平面D點(diǎn)停止，然后返回，自行滾上斜面的B點(diǎn)停止后又滾下斜面……如此往返，最后停在水平面上。橡皮筋在___________點(diǎn)（選填字母）的彈性勢能最大；若罐內(nèi)沒有橡皮筋和小鐵塊，罐子___________（選填“可能”或“不能”）返回滾上斜面；第一次返回斜面，向上滾動的過程中，罐子整體在C點(diǎn)時(shí)的機(jī)械能___________（選填“大于”、“小于”或“等于”）在B點(diǎn)時(shí)的機(jī)械能。26．跳臺滑雪是冬奧會比賽項(xiàng)目之一（1）北京冬奧會上某運(yùn)動員在跳臺滑雪比賽時(shí)的運(yùn)動軌跡如圖所示，該運(yùn)動員沿跳臺從A點(diǎn)到B點(diǎn)的下滑過程中，重力勢能大小的變化是___________；（2）跳臺采用的人造雪可循環(huán)利用，體現(xiàn)綠色奧運(yùn)理念。造雪時(shí)不斷吸入水，噴出粉狀雪，該造雪過程中水發(fā)生的主要物態(tài)變化是___________。27．撐桿跳高是一項(xiàng)技術(shù)性很強(qiáng)的體育運(yùn)動，完整的過程可以簡化成如圖所示的三個階段：持桿助跑、撐桿起跳上升、越桿下落。到達(dá)最高點(diǎn)的過程中是動能和___________能轉(zhuǎn)化為___________能；下落過程中___________能逐漸增加。28．如圖，彈簧的左端固定，右端連接一個小球，把它們套在光滑的水平桿上，a是壓縮彈簧后小球靜止釋放的位置，b是彈簧原長時(shí)小球的位置，c是小球到達(dá)最右端的位置。（整個過程中忽略空氣阻力）（1）從a運(yùn)動到b的過程中小球的機(jī)械能___________（選填“變大”、“變小”或“不變”）。（2）從b到c的過程中，小球的動能轉(zhuǎn)化為彈簧的___________。（3）小球從a運(yùn)動到c的過程中，在___________（選填“a”、“b”或“c”）位置速度最大。29．在北京冬奧會上，中國運(yùn)動員蘇翊鳴勇奪單板滑雪大跳臺金牌。（1）滑雪板底做得越寬大，在它對雪地的壓力一定時(shí)，對雪地的壓強(qiáng)___________。（2）如圖所示，蘇翊鳴由A點(diǎn)運(yùn)動到B點(diǎn)時(shí)動能___________（選填“增大”、“減小”或“不變”）。（3）若滑雪板與雪地的總接觸面積為2，蘇翊鳴和滑雪板的總質(zhì)量為72kg，當(dāng)他穿著滑雪板站立在水平雪地上時(shí)，對雪地的壓強(qiáng)為___________Pa。（g取10N/kg）30．請分析以下兩個有關(guān)能量形式的問題。（1）“強(qiáng)弩之末勢不能穿魯縞”，強(qiáng)弓射出的箭到了射程盡頭時(shí)，不能穿透魯?shù)氐谋〗?，說明物體的動能大小與它的___________有關(guān)。（2）如圖所示，旋轉(zhuǎn)圖中的吸管后，將可樂罐平放在桌面上，罐就會運(yùn)動起來，這是因?yàn)楣拗械南鹌そ罘e蓄了___________能。三．解答題（共1小題）31．如圖所示為我國空軍戰(zhàn)機(jī)空中加油時(shí)的情景，加油機(jī)與受油機(jī)均水平勻速飛行，以___________為參照物，受油機(jī)是靜止的。加油過程中，加油機(jī)的重力勢能___________（選填“增大”“不變”或“減小”）；加油機(jī)機(jī)翼上方空氣流速____