11.4機(jī)械能及其的轉(zhuǎn)化

11.4機(jī)械能及其轉(zhuǎn)化【鞏固精練】人造衛(wèi)星沿橢圓軌道繞地球運(yùn)行。它從近地點(diǎn)向遠(yuǎn)地點(diǎn)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中（）A．動(dòng)能增大，勢(shì)能減小，機(jī)械能不變B．動(dòng)能增小，勢(shì)能減大，機(jī)械能不變C．動(dòng)能不變，勢(shì)能增大，機(jī)械能變大D．動(dòng)能減小，勢(shì)能不變，機(jī)械能變小【答案】B【解析】從動(dòng)能和勢(shì)能大小的影響因素進(jìn)行判斷：動(dòng)能大小的影響因素：質(zhì)量、速度。質(zhì)量越大，速度越大，動(dòng)能越大。勢(shì)能大小的影響因素：質(zhì)量、相對(duì)高度。質(zhì)量越大，相對(duì)高度越高，勢(shì)能越大。人造衛(wèi)星在太空運(yùn)行時(shí)，沒(méi)有克服摩擦做功，機(jī)械能守恒。人造衛(wèi)星沿橢圓形的軌道繞地球運(yùn)行時(shí)，沒(méi)有克服摩擦做功，機(jī)械能守恒。所以它由近地點(diǎn)向遠(yuǎn)地點(diǎn)運(yùn)行時(shí)，質(zhì)量不變，相對(duì)地面的高度增大，勢(shì)能增大；速度減小，動(dòng)能減小，總機(jī)械能不變。

故選：B。如圖是皮球落地后彈起過(guò)程中每隔相等時(shí)間曝光一次所拍攝的照片．由圖可知，下落過(guò)程中，皮球的速度，離開(kāi)地面上升的過(guò)程中，皮球重力勢(shì)能，動(dòng)能．皮球運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的機(jī)械能（均選填“增大”、“減小”或“不變”）。【答案】增大；增大；減??；減小?！窘馕觥縿?dòng)能大小的影響因素：質(zhì)量、速度。質(zhì)量越大，速度越大，動(dòng)能越大。重力勢(shì)能大小的影響因素：質(zhì)量、被舉得高度。質(zhì)量越大，高度越高，重力勢(shì)能越大。機(jī)械能等于動(dòng)能和勢(shì)能之和，不計(jì)阻力，機(jī)械能守恒。皮球下落過(guò)程中，由于受到重力的作用，皮球的速度越來(lái)越大；皮球離開(kāi)地面上升的過(guò)程中，質(zhì)量不變，高度增加、速度減小，因此重力勢(shì)能增大，動(dòng)能減小，由于空氣阻力的作用，機(jī)械能減小。

故答案為：增大；增大；減??；減小。如圖所示，捻動(dòng)滾擺的軸使它升高后釋放，可以觀察到滾擺沿著懸線向下運(yùn)動(dòng)，此過(guò)程中，它的能減小，能增加。滾擺到最低點(diǎn)后又上升，每次上升的高度逐漸減小，這說(shuō)明滾擺具有的機(jī)械能（填“減小”、“增大”或“不變”）。【答案】重力勢(shì)；動(dòng)；減小?！窘馕觥縿?dòng)能大小的影響因素：質(zhì)量和速度。質(zhì)量越大，速度越大，動(dòng)能越大。重力勢(shì)能大小的影響因素：質(zhì)量和高度。質(zhì)量越大，高度越高，重力勢(shì)能越大。機(jī)械能＝動(dòng)能＋勢(shì)能，物體沒(méi)有發(fā)生彈性形變時(shí)，勢(shì)能只考慮重力勢(shì)能。滾擺沿著懸線向下運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，質(zhì)量不變，高度減小，速度增大，故重力勢(shì)能減小，動(dòng)能增加；說(shuō)明重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為了動(dòng)能；滾擺到最低點(diǎn)后又上升，每次上升的高度逐漸減小，說(shuō)明存在阻力，故機(jī)械能減小。

故答案為：重力勢(shì)；動(dòng)；減小。在一次軍事演習(xí)中，一架飛機(jī)沿水平方向一邊勻速飛行一邊投放軍用物資，在此過(guò)程中飛機(jī)的動(dòng)能（選填“變大”、“變小”或“不變”），飛機(jī)的重力勢(shì)能_______（選填“變大”“變小”或“不變”），物資在加速下落過(guò)程中，動(dòng)能和重力勢(shì)能之間的轉(zhuǎn)化情況是：?！敬鸢浮孔冃?；變??；

重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化成動(dòng)能?！窘馕觥坑绊憚?dòng)能大小的影響因素：質(zhì)量、速度。質(zhì)量越大，速度越大，動(dòng)能越大；影響重力勢(shì)能大小的影響因素：質(zhì)量、被舉得高度。質(zhì)量越大，高度越高，重力勢(shì)能越大。飛機(jī)沿水平方向一邊勻速飛行一邊投放軍用物資，在此過(guò)程中飛機(jī)的速度不變，質(zhì)量變小，所以動(dòng)能變??；物資在加速下落過(guò)程中，質(zhì)量不變，高度變小，重力勢(shì)能變小，但速度越來(lái)越快，動(dòng)能越來(lái)越大，所以，重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能。故答案為：變??；變小；

重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化成動(dòng)能。如圖是豎直向上拋出的小球上升過(guò)程中每隔相等的時(shí)間曝光一次所得的照片。從圖中可以判斷：小球在a、b位置間的平均速度

（選填“大于”、“小于”或“等于”）在c、d位置間的平均速度；在上升過(guò)程中，小球的重力勢(shì)能

（選填“逐漸增大”、“逐漸減小”或“不變”）?！敬鸢浮看笥冢恢饾u增大。【解析】比較物體運(yùn)動(dòng)快慢的方法：一是在相同時(shí)間內(nèi)比路程，路程越大，速度越大；二是在相同路程內(nèi)比時(shí)間，時(shí)間越短速度越大；重力勢(shì)能的大小和物體的質(zhì)量、高度有關(guān)。由圖可以看出，在相同時(shí)間內(nèi)，小球在ab位置間運(yùn)動(dòng)的路程大于小球在cd間運(yùn)動(dòng)的路程，所以小球在a、b位置間的平均速度大于在c、d位置間的平均速度；在上升過(guò)程中，小球的質(zhì)量不變，高度逐漸變大，所以小球的重力勢(shì)能逐漸增大。

故答案為：大于；逐漸增大。重慶市主城區(qū)“半小時(shí)交通”的又一里程碑重慶輕軌，如圖1所示，東起渝中區(qū)較場(chǎng)口，西至大渡口新山村，運(yùn)行線路如圖2所示．輕軌一期工程將于2004年6月完成并運(yùn)行（東起較場(chǎng)口，西至大堰村），列車全程運(yùn)行時(shí)間為30min（包括停車時(shí)間）．已知從較場(chǎng)口發(fā)車到牛角沱需10min（包括停車時(shí)間），較場(chǎng)口到牛角沱的輕軌鐵路長(zhǎng)約5km，則較場(chǎng)口到大堰村的輕軌線長(zhǎng)約為_(kāi)___________km．（假設(shè)運(yùn)行中各段的平均速度都相等）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3是某輕軌車站的設(shè)計(jì)方案示意圖，該圖表明與站臺(tái)前后連接的軌道都有一個(gè)小坡度．請(qǐng)你說(shuō)明這種設(shè)計(jì)可以節(jié)能的理由_____________________?！敬鸢浮?5；車進(jìn)站時(shí)將動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能，出站時(shí)將重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能。【解析】根據(jù)速度公式先算出列車從較場(chǎng)口到牛角沱這段時(shí)間的平均速度，再由速度公式的變形公式s＝vt求出較場(chǎng)口到新山村的輕軌線長(zhǎng)。車進(jìn)站時(shí)，車要停下來(lái)，而車此時(shí)是有很大的動(dòng)能，若剎車，就把這些動(dòng)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能而損耗，如果進(jìn)站是上坡，可以把動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能貯存起來(lái)，在出站時(shí)若是下坡，則可以把重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，起到節(jié)能的作用。較場(chǎng)口到牛角沱的路程s＝5km，車的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t＝10min，平均速度：，列車全程運(yùn)行時(shí)間30min，較場(chǎng)口到大堰村的輕軌線長(zhǎng)約為；車進(jìn)站時(shí)的部分動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能，減小因剎車消耗的機(jī)械能（動(dòng)能）；車出站時(shí)儲(chǔ)存的重力勢(shì)能又轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，起到節(jié)能的作用。

故答案為：15；車進(jìn)站時(shí)將動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能，出站時(shí)將重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能。有一種運(yùn)動(dòng)叫蹦極，如圖所示是蹦極運(yùn)動(dòng)的簡(jiǎn)化示意圖，彈性繩一端固定在O點(diǎn)，另一端系住運(yùn)動(dòng)員，運(yùn)動(dòng)員從O點(diǎn)自由下落，A點(diǎn)處彈性繩自然伸直。B點(diǎn)是運(yùn)動(dòng)員受到的重力與彈性繩對(duì)運(yùn)動(dòng)員拉力相等的點(diǎn)，C點(diǎn)是蹦極運(yùn)動(dòng)員到達(dá)的最低點(diǎn)，運(yùn)動(dòng)員從O點(diǎn)到C點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中忽略空氣阻力，則（）A.從O至C運(yùn)動(dòng)員速度一直減小B.從O點(diǎn)至A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)員機(jī)械能不守恒,從A點(diǎn)至C點(diǎn)機(jī)械能守恒C.從O至A過(guò)程中運(yùn)動(dòng)員速度增大，從A至C過(guò)程中運(yùn)動(dòng)員速度減小D.從O至B過(guò)程中運(yùn)動(dòng)員速度增大，從B至C過(guò)程中運(yùn)動(dòng)員速度減小【答案】D【解析】影響動(dòng)能的因素是物體的質(zhì)量和物體運(yùn)動(dòng)的速度；影響重力勢(shì)能的因素是物體的質(zhì)量和物體的高度；影響彈性勢(shì)能的因素是彈性形變的程度。根據(jù)動(dòng)能、重力勢(shì)能彈性勢(shì)能影響因素的情況得出動(dòng)能、重力勢(shì)能、彈性勢(shì)能的大小情況。再根據(jù)能量變化的規(guī)律：減小的能量轉(zhuǎn)化為增大的能量得出答案。當(dāng)重力大于彈性繩對(duì)運(yùn)動(dòng)員拉力時(shí)，運(yùn)動(dòng)員做加速運(yùn)動(dòng)；當(dāng)彈性繩對(duì)運(yùn)動(dòng)員拉力大于重力時(shí)，運(yùn)動(dòng)員做減速運(yùn)動(dòng)。從O至A的過(guò)程中，忽略空氣阻力，運(yùn)動(dòng)員質(zhì)量不變，做加速運(yùn)動(dòng)，速度增大，動(dòng)能增大，高度變小，重力勢(shì)能減小，重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，機(jī)械能守恒；

從A點(diǎn)至C點(diǎn)時(shí)人的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為彈性繩的彈性勢(shì)能，所以運(yùn)動(dòng)員的機(jī)械能不守恒；

由題知，B點(diǎn)是運(yùn)動(dòng)員受到的重力與彈性繩對(duì)運(yùn)動(dòng)員拉力相等的點(diǎn)；

從A至B的過(guò)程中，重力大于彈性繩對(duì)運(yùn)動(dòng)員的拉力，運(yùn)動(dòng)員做加速運(yùn)動(dòng)，速度增大；

從B至C的過(guò)程中，彈性繩對(duì)運(yùn)動(dòng)員的拉力大于重力，運(yùn)動(dòng)員做減速運(yùn)動(dòng)，速度逐漸減?。?/p>

綜上分析可知，從O至B過(guò)程中運(yùn)動(dòng)員速度增大，從B至C過(guò)程中運(yùn)動(dòng)員速度減??；

綜上所述故ABC錯(cuò)誤，D正確。

故選：D。一根細(xì)長(zhǎng)繩的下端系一金屬小球，上端固定，制成一個(gè)擺，把小球拉離豎直位置松手，讓他擺動(dòng)起來(lái)，如圖所示，可以觀察到小球擺動(dòng)過(guò)程中擺動(dòng)的幅度會(huì)逐漸減小，最終停下來(lái)，對(duì)于小球在擺動(dòng)過(guò)程中的能量轉(zhuǎn)化情況，下列說(shuō)法不正確的是（）A.小球從高處向低處擺動(dòng)過(guò)程中，勢(shì)能部分轉(zhuǎn)化為動(dòng)能B.小球從低處向高處擺動(dòng)過(guò)程中，動(dòng)能部分轉(zhuǎn)化為勢(shì)能C.小球擺動(dòng)過(guò)程中機(jī)械能守恒D.小球依次經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)時(shí)，動(dòng)能會(huì)逐漸減少【答案】C【解析】物體的動(dòng)能由質(zhì)量和速度決定，重力勢(shì)能由質(zhì)量和高度決定，分析擺動(dòng)過(guò)程中質(zhì)量、速度、高度的變化，判斷出動(dòng)能和重力勢(shì)能的轉(zhuǎn)化；機(jī)械能守恒的條件：只有動(dòng)能和勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化或者只有重力做功，機(jī)械能才守恒。A選項(xiàng)，小球從高處向低處擺動(dòng)過(guò)程中，質(zhì)量不變，高度降低，重力勢(shì)能減小，速度增大，動(dòng)能增大，所以是重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能；

B選項(xiàng)，小球從低處向高處擺動(dòng)過(guò)程中，質(zhì)量不變，高度升高，重力勢(shì)能增大，速度減小，動(dòng)能減小，所以是動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能；

C選項(xiàng)，小球在擺動(dòng)過(guò)程中，除重力做功外，還有空氣阻力做功，所以機(jī)械能不守恒；

D選項(xiàng)，由于小球在擺動(dòng)過(guò)程中，機(jī)械能越來(lái)越小，所以到達(dá)最低點(diǎn)的動(dòng)能會(huì)逐漸減小。

故選：C。【能力進(jìn)階】如圖所示，蘋(píng)果樹(shù)上結(jié)有甲、乙、丙三個(gè)質(zhì)量相等的蘋(píng)果，哪一個(gè)蘋(píng)果的重力勢(shì)能最大（）A．甲B．乙C．丙D．一樣大【答案】C【解析】根據(jù)重力勢(shì)能的大小和質(zhì)量以及物體所處的高度有關(guān)進(jìn)行解答。甲、乙、丙三個(gè)蘋(píng)果的質(zhì)量相等，從圖上可以看出丙所處的位置高度最高，所以丙的重力勢(shì)能最大。

故選：C?！舅季S拓展】在探究“物體動(dòng)能的大小與哪些因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)中，小麗同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖所示甲、乙、丙三次實(shí)驗(yàn)。讓鐵球從同一斜面上某處由靜止開(kāi)始向下運(yùn)動(dòng)，然后與放在水平面上的紙盒相碰，鐵球與紙盒在水平面上共同移動(dòng)一段距離后靜止。hhS2hS1mS3m甲乙丙要探究動(dòng)能大小與物體質(zhì)量的關(guān)系應(yīng)選用_____________兩圖；實(shí)驗(yàn)中應(yīng)保證______

________________相同，為了達(dá)到這一目的所采取的具體操作方法是______________________

____________________。⑵選用甲、丙兩次實(shí)驗(yàn)可以得出的結(jié)論是________________________________。⑶該實(shí)驗(yàn)是通過(guò)觀察______________________________來(lái)比較鐵球動(dòng)能的大小，從而得出結(jié)論的。下面的四個(gè)實(shí)例中也采用這種研究方法的是。⑷若水平面絕對(duì)光滑，鐵球?qū)⒆鯻______________________________運(yùn)動(dòng)。【答案】（1）甲、乙鐵球在水平面開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度相同（鐵球到達(dá)水平面時(shí)具有相同的初速度）讓鐵球從同一斜面的同一高度由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)（2）質(zhì)量相同的物體，運(yùn)動(dòng)的速度越大，它具有的動(dòng)能就越大（3）紙盒被撞擊后移動(dòng)的距離轉(zhuǎn)換法（4）要探究動(dòng)能大小與物體質(zhì)量的關(guān)系，需保持物體的速度相同；質(zhì)量不同，所以應(yīng)使質(zhì)量不同的小球從斜面的同一高度由靜止?jié)L下；要探究動(dòng)能大小與物體質(zhì)量的關(guān)系，應(yīng)保持小球的速度相同，（2）分析圖甲、丙所示兩次實(shí)驗(yàn)，根據(jù)實(shí)驗(yàn)控制的變量與實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析答題；由圖示實(shí)驗(yàn)可知，甲、丙兩次實(shí)驗(yàn)，球的質(zhì)量相同，甲滾下的高度大于丙滾下的高度，甲將紙盒推動(dòng)得更遠(yuǎn)，說(shuō)明動(dòng)能更大，可得質(zhì)量相同的物體，運(yùn)動(dòng)速度越大，它具有的動(dòng)能就越大；

（3）掌握轉(zhuǎn)換法在實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用，通過(guò)對(duì)紙盒做功的多少，來(lái)體現(xiàn)小球動(dòng)能的大小，該實(shí)驗(yàn)是通過(guò)觀察紙盒被撞擊后移動(dòng)的距離來(lái)比較鐵球動(dòng)能的大小的，這種方法是轉(zhuǎn)換法；

（4）水平面光滑，則不存在摩擦力，鐵球與紙盒做勻速直線運(yùn)動(dòng)。故答案為：（1）甲、乙鐵球在水平面開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度相同（鐵球到達(dá)水平面時(shí)具有相同的初速度）讓鐵球從同一斜面的同一高度由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)（2）質(zhì)量相同的物體，運(yùn)動(dòng)的速度越大，它具有的動(dòng)能就越大（3）紙盒被撞擊后移動(dòng)的距離轉(zhuǎn)換法（4）李明等幾位同學(xué)準(zhǔn)備探究“彈簧彈性勢(shì)能的大小與什么因素有關(guān)”．同學(xué)們猜想：彈簧彈性勢(shì)能可能與彈簧長(zhǎng)度變化量和彈簧粗細(xì)有關(guān)．他們?cè)O(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)裝置如圖，彈簧左端固定在墻上，放在水平面上，水平面A點(diǎn)左側(cè)光滑，右側(cè)粗糙．物體P壓縮彈簧到B點(diǎn)后從靜止釋放，運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)彈簧恢復(fù)到原長(zhǎng)與物體脫離，物體運(yùn)動(dòng)到D點(diǎn)停止．請(qǐng)補(bǔ)充完成他們的探究過(guò)程：⑴對(duì)同一根彈簧，物體P壓縮彈簧至B點(diǎn)，從靜止釋放，運(yùn)動(dòng)到D點(diǎn)．測(cè)量之間的距離和之間的距離，并改變之間的距離，測(cè)多組數(shù)據(jù)，分析數(shù)據(jù)得到：彈簧長(zhǎng)度變化量越大，彈性勢(shì)能越大．⑵對(duì)原長(zhǎng)相同、只有粗細(xì)不同的兩根彈簧，物體P分別壓縮彈簧至同一位置B點(diǎn)，從靜止釋放，運(yùn)動(dòng)到D點(diǎn)．分別測(cè)量之間的距離，改變壓縮量，重復(fù)試驗(yàn)，分析數(shù)據(jù)得到：彈性勢(shì)能與彈簧粗細(xì)有關(guān)．【答案】（1）BC；AD；BC；（2）AD。【解析】（1）彈性勢(shì)能的大小和發(fā)生彈性形變的大小有關(guān)，彈簧被壓縮的距離（BC）越大，彈性勢(shì)能越大；本實(shí)驗(yàn)探究的是彈性勢(shì)能和彈簧長(zhǎng)度變化量之間的關(guān)系，所以必須測(cè)出彈簧長(zhǎng)度變化量，即BC間的距離；彈性勢(shì)能通過(guò)彈簧推動(dòng)物體在粗糙表面上運(yùn)動(dòng)的距離遠(yuǎn)近來(lái)體現(xiàn)，所以必須測(cè)出AD間的距離；為了使結(jié)論具有普遍性，