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1、力学专题机械能十一机械能（一）探究动能和势能的实验【例1】探究动能的相关因素：如图，从斜面上滚下来的球撞击木块并使其在水平面上移动，从斜面上滚下来的球的动能大小通过观察 反映出来。比较甲和乙可知： ；在乙和丙中，让质量不同的球从同一高度由静止滚下是为了 ，比较这两次实验可知 。 【例2】探究重力势能的相关因素：如图，利用装有细沙的盒子、小桌、砝码、木块等器材实验，实验时，让砝码或木块从高处自由下落，砸在小桌上使其陷入沙中。砝码或木块的重力势能大小通过观察 反映出来。比较甲和乙可知 ；比较乙和丙可知 。【例3】在探究弹性势能大小跟哪些因素有关时，小明提出如下猜想：猜想一：弹性势能的大小与弹簧被压
2、缩的程度有关；猜想二：弹性势能的大小是弹簧的材料有关。为此，小明选用材料不同的两根弹簧A和B（长度和粗细相同），小球、木块和长刻度尺各一，设计了如图所示的实验装置进行探究实验中，木块起始位置相同。最后得出以下实验记录表。实验次数使用的弹簧被压缩后弹簧的长度/cm木块移动的距离1弹簧A5S12弹簧A8S23弹簧B5S34弹簧B8S4（1）由于弹性势能的大小不便用仪器测量，本实验把弹性势能的大小转换为测量木块移动的距离，这种研究方法叫转换法下列实验中用到此方法的是_（填序号）。A探究“杠杆的平衡条件” B探究“影响电磁铁磁性强弱的因素”C探究“影响电流产生的热量的因素” D探究“凸透镜成像的规律”
3、（2）请将探究猜想一的方案补充完整。将弹簧A、小球、木块按如图安装好；压缩弹簧，使其长度为5cm 。放手后，小球被弹出，推动木块移动了一段距离S1；压缩弹簧，使其长度为_cm 。放手后，小球被弹出，推动木块移动一段距离_。比较分析实验数据_，得出结论（3）弹簧将小球弹开的过程中，是弹簧的弹性势能转化成小球的_能。（4）为了探究猜想二，可选用试验次数和_的数据进行比较分析，若_，说明弹性势能的大小与弹簧的材料有关。【习题】1. 小宇看到南平到武夷山高速公路旁的限速牌如图1，小宇猜想限速的原因可能是：车辆的动能越大，发生交通事故后果越严重。（1）探究小宇的猜想，如图2所示让铁球从斜面上撞击木块，记
4、录的实验数据如下表：序号铁球质量m/g铁球起始高度h/cm木块撞击后的距离s/cm110010152100202632002041为了使铁球到达斜面底端时速度相同，小宇将质量不等的铁球从斜面的_高度释放；物理学中将不易直接测量的量转化为可感知、可量度的量，这种研究方法叫转化法实验时铁球从斜面上释放，通过改变铁球的质量、速度，比较_来反映铁球动能的大小。探究动能与速度、质量的关系，综合表中实验数据可得出的结论是_ （2）下列实例中与此实验研究方法相同的是_ 。A推导密度公式 B认识电流时，用水流进行类比 C用吸引大头针数目来判定电磁铁磁性的强弱（3）小宇通过互联网找到一幅车的质量与限制车速关系的
5、坐标图象如图3所示，请你判断车辆的_越大，限制车速_（填“越大”或“越小”）。2. 图示为探究“物体动能的大小跟哪些因素有关”的实验。实验步骤如下：I让同一钢球从斜面上不同的高度由静止滚下，观察木 块被撞击后移动的距离。让不同质量的钢球从斜面上相同的高度由静止滚下，观察木块被撞击后移动的距离。回答下列问题：(1)步骤I是为了研究动能大小与_的关系。 (2)步骤是为了研究动能大小与_的关系。(3)该实验中斜面的作用是为了控制钢球_的大小，木块的作用是为了比较钢球_的大小。3. 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所示实验。（1）实
6、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）图2和图3探究的问题是_ 。4. 小鹭想探究弹性势能的大小与哪些因素有关。她利用一段弹簧、光滑轨道、物块A和B等器材进行实验。如图所示，用物块将弹簧压缩到一定程度后释放，物块沿轨道向左滑行，最高可冲到光滑斜面虚框处。（1）实验时可通过观察同一滑块_ 来判断弹性势能的大小。（2）比较如图（a）、（b）两个实验可以初步得出，弹簧的弹性形变越大，具有的弹性势能就_。（3）若物块冲上斜面的最大高度ha=hchb，弹性形变的大小lalb=lc，则物块达到最高处所具有的重力势能Ea、Eb、Ec的
7、大小关系是_ 。 （二）动能和势能及其相互转化【例1】如图，是投掷实心球时球离开手之后实心球的轨迹。 （1）若不计空气阻力，不正确的分析是 A球上升时，动能转化为重力势能 B球落地前的瞬间动能最大 C从出手到落地前，机械能守恒 D球在最高点的动能为零 （2）若有空气阻力，正确的分析是 A球下降时，重力势能全部转化为动能 B整个过程机械能守恒 C整个过程能量守恒 D着地前，机械能全部转化为内能【例2】如图为蹦极运动的示意图。弹性绳的一端固定在点，另一端和运动员相连。运动员从点自由下落，至点弹性绳自然伸直，经过合力为零的点到达最低点，然后弹起。（1）若整个过程中忽略空气阻力，正确的是 A从O到D
8、，都是重力势能转化为动能 B从C到D，只有弹性势能增大 C整个过程机械能不守恒 D从B到C，势能增减不确定 （2）若有空气阻力，正确的是 A机械能逐渐转化为内能 B不发生动能与势能的相互转化 C上下运动停止时，人在BC之间的某点 D若在D点时弹性绳断开，人先向上再下落【习题】1. 国产“和谐号”动车进站前的减速过程分两个阶段进行：第一阶段采用“再生刹车”技术，这期间关闭动力，列车依靠惯性前行并带动发电机发电，速度从250km/h减至90km/h；第二阶段采用传统的“机械刹车”，速度从90km/h不断减小直至停下来。国产“和谐号”动车在进站前减速的整个过程中，发生的能量转化情况主要是 A第一阶段
9、：动能转化为电能；第二阶段：动能转化为内能B第一阶段：电能转化为动能；第二阶段：动能转化为内能C第一阶段：动能转化为电能；第二阶段：内能转化为动能D第一阶段：电能转化为动能；第二阶段：内能转化为动能V1t2t1t3V20tV2. 在某次训练中，直升机悬停于高空，一名跳伞运动员竖直降落，其速度V与时间t的关系如图2所示。下列判断正确的是 A在0t1内，运动员的惯性越来越大 B在t1t2内，运动员受到的阻力等于重力 C在t1t2内，以运动员为参照物，地面是静止的 D在t2t3内，运动员的动能不变，重力势能减少，内能增加3. 如图所示，一个闭合的正方形线圈从一个蹄形磁铁的上方落下，其aa边进入蹄形磁
10、铁直至底部，线圈的边长比磁铁的高度长，在此过程中 A线圈中无感应电流产生B线圈中有感应电流产生，线圈的机械能转化为电能C线圈中有感应电流产生，产生的电能转化为机械能D以上说法都不对4. 如图所示是一个左右对称的凹形槽，将小球从A点由静止释放，若小球由A点到B点运动过程中克服摩擦力做的功用W表示，忽略空气阻力，则下列说法正确的是 A. 小球从A点运动到B点的过程中，势能减少量与动能增加量之差等于WB. 小球能够从A点运动到D点 C. 小球从A点运动到B点的过程中，势能的减少量等于动能的增加量D. 小球从A点运动到C点的过程中，机械能的减少量等于动能的增加量5. 在空中运动的篮球，如果机械能为80
11、J，动能为35J，则重力势能为_J。6. 直升飞机匀速上升时，动能_，重力势能_，飞机的机械能将_；城市洒水车匀速行驶洒水时，洒水车的动能将_，机械能将_。7. 如图，人造地球卫星在远地点_最大，_最小；在近地点_最大，_最小；从近地点运动到远地点的过程中，_能转化为_能。8. 如图，是滚摆实验，正确的是 A若没有任何阻力，它也会停止下来B实际实验时，它最终停止下来，表明他的能量消失了C下降时，增加的动能等于减少的机械能D本实验不仅说明动能和势能可以互相转化，还表明物体有惯性9. 农用飞机沿水平方向匀速飞行，向地面森林喷洒药水治虫害，在此过程中，飞机的 A动能减少、重力势能减少、机械能减少B动能不变、重力势能减少、机械能减少C动能减少、重力势能不变、机械能减少D动能不变、重力势能不变、机械能减少