第4節(jié)機(jī)械能及其轉(zhuǎn)變一、學(xué)習(xí)目標(biāo)知道機(jī)械能包含動(dòng)能和勢(shì)能。能用實(shí)例說明動(dòng)能和勢(shì)能之間能夠互相轉(zhuǎn)變,能講解有關(guān)動(dòng)能、重力勢(shì)能、彈性勢(shì)能之間互相轉(zhuǎn)變的簡(jiǎn)單現(xiàn)象。認(rèn)識(shí)機(jī)械能守恒的含義。學(xué)習(xí)重點(diǎn)是知道機(jī)械能。學(xué)習(xí)難點(diǎn)是認(rèn)識(shí)機(jī)械能守恒的含義。二、知識(shí)點(diǎn)解讀知識(shí)點(diǎn)一：機(jī)械能1）定義：動(dòng)能和勢(shì)能統(tǒng)稱為機(jī)械能。2）單位：J3）影響機(jī)械能大小的因素：①動(dòng)能的大小；②重力勢(shì)能的大小；③彈性勢(shì)能的大小。知識(shí)點(diǎn)二：動(dòng)能和勢(shì)能的轉(zhuǎn)變?cè)诒厝坏臈l件下,動(dòng)能和勢(shì)能能夠互相轉(zhuǎn)變。物體只碰到重力作用時(shí),動(dòng)能和重力勢(shì)能在轉(zhuǎn)變過程中,機(jī)械能的總和不變,即,機(jī)械能守恒。三、深入理解知識(shí)點(diǎn)的例題及其解析【例題1】體育測(cè)試中,小明立定跳遠(yuǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡以下列圖,他在上升過程中（）A．動(dòng)能減小B．動(dòng)能增大C．重力勢(shì)能減小D．重力勢(shì)能不變答案：A【例題2】以下列圖,甲、乙兩個(gè)質(zhì)量不相同的小球從相同高度靜止釋放,甲球下落過程中經(jīng)過P、Q兩點(diǎn).忽略空氣阻力,以下說法正確的選項(xiàng)是（）A.著地剎時(shí),兩球的動(dòng)能相等B.甲球在P點(diǎn)和Q點(diǎn)的機(jī)械能相等C.釋放剎時(shí),兩球的重力勢(shì)能相等D.從釋放到著地,兩球所受重力做的功相等答案：B【例題

3】以下列圖

,

粗糙的弧形軌道豎直固定于水平面

,

一小球由

A點(diǎn)以速度ν沿軌道滾下

,

經(jīng)另一側(cè)等高點(diǎn)

B后到達(dá)最高點(diǎn)

C．以下關(guān)于小球轉(zhuǎn)動(dòng)過程的解析正確的選項(xiàng)是（

）A．整個(gè)過程只有重力在對(duì)小球做功B．小球在A、B兩點(diǎn)擁有的動(dòng)能相同C．小球在

A、B、C三點(diǎn)的速度大小關(guān)系是νA＞νB＞νCD．小球在A點(diǎn)擁有的機(jī)械能等于它在C點(diǎn)擁有的重力勢(shì)能答案：C解析：A.小球碰到豎直向下的重力的作用,下落中,搬動(dòng)了距離,小球的重力是做功的,由于是粗糙的弧形軌道,因此受摩擦力,要戰(zhàn)勝摩擦力做功,故A錯(cuò)誤；B.在粗糙的弧形軌道上受摩擦力,要戰(zhàn)勝摩擦力做功,因此小球下落過程中,機(jī)械能減小,故在A、B兩點(diǎn)擁有的動(dòng)能不相同,故B錯(cuò)誤；C.小球運(yùn)動(dòng)過程中,要戰(zhàn)勝摩擦力做功,機(jī)械能減小,小球質(zhì)量不變,故小球在A、B、C三點(diǎn)的速度大小關(guān)系是ν

A＞νB＞νC,

故C正確；D.要戰(zhàn)勝摩擦力做功

,

機(jī)械能減小

,

故在

A點(diǎn)擁有的機(jī)械能大于它在

C點(diǎn)擁有的重力勢(shì)能

,

故D錯(cuò)誤。【例題

4】跳繩是大家喜愛的體育運(yùn)動(dòng)之一

,

小金的質(zhì)量為

50千克,

每次跳起高度約為

6厘米（人整體上升,

以下列圖）

,

一分鐘跳

100次,

以下說法正確的選項(xiàng)是（

）A．向上起跳過程中小金的動(dòng)能連續(xù)增大B．在整個(gè)跳繩過程中小金的機(jī)械能守恒C．小金跳一次戰(zhàn)勝重力做功約3焦D．小金在這一分鐘內(nèi)跳繩的功率約為50瓦答案：DA.向上起跳過程中,質(zhì)量不變,速度減小,小金的動(dòng)能減小,故A錯(cuò)誤；B.人在跳繩的過程中,由于存在阻力,機(jī)械能減小,因此機(jī)械能不守恒,故B錯(cuò)誤；C.小金的重力為：G=mg=50kg×10N/kg=500N,小金跳一次戰(zhàn)勝重力做功：W=Gh=500N×0.06m=30J,故C錯(cuò)誤；D.小金在這一分鐘內(nèi)跳繩的功率：

P=

=

=50W,

故D正確。【例題

5】人造地球衛(wèi)星在大氣層外環(huán)繞地球運(yùn)行

（不受空氣阻力）

,當(dāng)它從遠(yuǎn)地址向近地址運(yùn)動(dòng)時(shí)

（

）A．動(dòng)能減小

,

勢(shì)能增大

,

機(jī)械能不變B．動(dòng)能減小

,

勢(shì)能減小

,

機(jī)械能減小C．動(dòng)能增大

,

勢(shì)能減小

,

機(jī)械能不變D．動(dòng)能增大

,

勢(shì)能減小

,

機(jī)械能減小答案：

C四、本節(jié)課的課時(shí)作業(yè)（含答案與解析）第4節(jié)《機(jī)械能及其轉(zhuǎn)變》課外同步課時(shí)作業(yè)一、選擇題1.以下四幅圖中,動(dòng)能和勢(shì)能之間沒有發(fā)生轉(zhuǎn)變的是（）2.以下列圖是小球在地面彈跳的頻閃照片,解析圖片后獲取小球的彈起的高度逐漸減小,同時(shí)小球會(huì)變熱．有關(guān)能量轉(zhuǎn)變說法錯(cuò)誤的選項(xiàng)是（）A.小球在下落時(shí),它的重力勢(shì)能減小,B.小球在上升時(shí),它的動(dòng)能減小,C.依照能量守恒定律,小球在彈跳過程中有一部分機(jī)械能轉(zhuǎn)變成內(nèi)能．D.小球的彈性勢(shì)能不變.3．2016年8月16日,我國(guó)用長(zhǎng)征二號(hào)丁運(yùn)載火箭成功將世界首顆量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星（簡(jiǎn)稱“量子衛(wèi)星”）“墨子號(hào)”發(fā)射升空,以下列圖,火箭在加速上升的過程中（）A．動(dòng)能不變,重力勢(shì)能增加,機(jī)械能增加B．動(dòng)能增加,重力勢(shì)能不變,機(jī)械能增加C．動(dòng)能增加,重力勢(shì)能增加,機(jī)械能增加D．動(dòng)能不變,重力勢(shì)能不變,機(jī)械能不變4.以下列圖,在不計(jì)空氣阻力的情況下,鉛球從出手到將要落地的過程中,以下說法正確的選項(xiàng)是（）A．鉛球由a→b時(shí),動(dòng)能逐漸增大B．鉛球在b點(diǎn)的機(jī)械能大于a點(diǎn)的機(jī)械能C．鉛球由b→c時(shí),機(jī)械能逐漸減小D．鉛球在c點(diǎn)時(shí)動(dòng)能最大5.2018年2月12日13時(shí)03分,我國(guó)在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心用長(zhǎng)征三號(hào)乙運(yùn)載火箭,以“一箭雙星”方式成功發(fā)射第二十八、二十九顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星,以下列圖的衛(wèi)星沿橢圓軌道繞地球運(yùn)行,離地球近來的一點(diǎn)叫近地址,最遠(yuǎn)的一點(diǎn)叫遠(yuǎn)地址,它在大氣層外運(yùn)行,不受空氣阻力,則以下說法正確的選項(xiàng)是（）A．衛(wèi)星從遠(yuǎn)地址運(yùn)行到近地址,重力勢(shì)能減小B．衛(wèi)星從遠(yuǎn)地址運(yùn)行到近地址,重力勢(shì)能增大C．衛(wèi)星從近地址運(yùn)行到遠(yuǎn)地址,重力勢(shì)能增大D．衛(wèi)星從近地址運(yùn)行到遠(yuǎn)地址、重力勢(shì)能減小

動(dòng)能增大,機(jī)械能守恒動(dòng)能減小,機(jī)械能守恒動(dòng)能增大,機(jī)械能不守恒動(dòng)能減小,機(jī)械能不守恒二、填空題1.從桌面掉到地上的乒乓球會(huì)自動(dòng)彈起,球在上升過程中能轉(zhuǎn)變成能,由于球與空氣有摩擦,上升過程中球的機(jī)械能．2.在2017年4月22日,貨運(yùn)飛船“天舟一號(hào)”與空間站“天空二號(hào)”成功對(duì)接．對(duì)接后,以“天宮二號(hào)”為參照物,“天舟一號(hào)”處于狀態(tài)．由于外太空存在少量空氣,“天空二號(hào)”運(yùn)行時(shí)碰到阻力,機(jī)械能（選填“變大”、“變小”或“不變”）．3.2016年浙江最大抽水蓄能電站在縉云開建．其工作原理以下列圖,用電低谷時(shí)（如深夜）,電站利用電網(wǎng)節(jié)余電能把水從下水庫抽到上水庫中儲(chǔ)蓄起來；用電巔峰時(shí),再利用上水庫中的水發(fā)電．（1）蓄能時(shí),水被抽到上水庫中,電能轉(zhuǎn)變成水的；（2）發(fā)電時(shí),若該電站上水庫可用于發(fā)電的庫容量為7.86×106米3,上下水庫平均水位差637米．上水庫中可用于發(fā)電的水流到下水庫,水的重力做功為焦．4.以下列圖,捻動(dòng)滾擺的軸使它高升后釋放,能夠觀察到滾擺沿著懸線向下運(yùn)動(dòng),此過程中,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,這說明滾擺擁有的機(jī)械能（填“減小”、“增大”或“不變”）．5.在體育考試中,小超投出的實(shí)心球在空中的運(yùn)動(dòng)軌連以下列圖。球從最高點(diǎn)到落地址的過程中,重力勢(shì)能,忽略空氣阻力,球的機(jī)械能（均選填“增加”、“不變”“減小”）。三、綜合應(yīng)用題1.張工、李工兩位是建筑設(shè)計(jì)師,均受某公司邀請(qǐng)參加某火車站進(jìn)站段鐵路工程的設(shè)計(jì),最后張工上交了如圖甲所示的設(shè)計(jì)方案圖,李工上交了如圖乙所示的設(shè)計(jì)方案圖,若你是此公司代表,你將選擇圖的設(shè)計(jì)方案,結(jié)合你學(xué)到的物理知識(shí),請(qǐng)簡(jiǎn)要談?wù)勀氵x擇的原由。2.以下列圖,足球以初速度v沿著凹凸不平的草地從a運(yùn)動(dòng)到d,足球（）A．在b、d兩點(diǎn)動(dòng)能相等B．在a、d兩點(diǎn)動(dòng)能相等C．從b到c的過程機(jī)械能減少D．從c到d的過程重力勢(shì)能減少第4節(jié)《機(jī)械能及其轉(zhuǎn)變》課外同步課時(shí)作業(yè)答案與解析一、選擇題答案：A答案：D答案：C．答案：D答案：A[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。依照動(dòng)能、重力勢(shì)能影響因素的情況得出動(dòng)能和重力勢(shì)能的大小情況。再依照能量變化的規(guī)律：減小的能量轉(zhuǎn)變成增大的能量得出答案。AB.在大氣層外運(yùn)行,不受空氣阻力,機(jī)械能是守恒的；衛(wèi)星從遠(yuǎn)地址運(yùn)行到近地址時(shí),相對(duì)高度減小,因此勢(shì)能減小,同時(shí)速度增大,動(dòng)能增大,故A正確、B錯(cuò)誤；CD.在大氣層外運(yùn)行,不受空氣阻力,機(jī)械能是守恒的；衛(wèi)星從近地址運(yùn)行到遠(yuǎn)地址時(shí),相對(duì)高度增大,因此勢(shì)能增大,同時(shí)速度減小,動(dòng)能減小,機(jī)械能守恒,故CD錯(cuò)誤。二、填空題答案：動(dòng)；重力勢(shì)；減小解析：（1）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．（2）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．（3）機(jī)械能等于動(dòng)能和勢(shì)能之和；戰(zhàn)勝摩擦做功,機(jī)械能轉(zhuǎn)變成內(nèi)能；不計(jì)阻力,機(jī)械能守恒．乒乓球在上升的過程中,質(zhì)量不變,速度減小,動(dòng)能減小；高度增高,重力勢(shì)能增大,是動(dòng)能轉(zhuǎn)變成重力勢(shì)能若是不能夠忽略空氣阻力,乒乓球上升的過程中戰(zhàn)勝空氣阻力做功,機(jī)械能轉(zhuǎn)變成內(nèi)能,機(jī)械能減小．2.答案：靜止；變小．解析：判斷物體是運(yùn)動(dòng)的還是靜止的,要看它和參照物之間的地址關(guān)系,若是地址變化了,說明該物體是運(yùn)動(dòng)的,否則是靜止的；影響動(dòng)能的因素是質(zhì)量和速度,影響重力勢(shì)能的因素是質(zhì)量和高度,動(dòng)能和重力勢(shì)能合稱機(jī)械能．（1）“貨運(yùn)飛船“天舟一號(hào)”與空間站“天空二號(hào)”成功對(duì)接后,它們之間的地址保持不變,因此以“天宮二號(hào)”為參照物,“天舟一號(hào)”處于靜止?fàn)顟B(tài)；2）由于“天空二號(hào)”運(yùn)行時(shí)碰到阻力,需要戰(zhàn)勝摩擦做功,有一部分機(jī)械能轉(zhuǎn)變成內(nèi)能,因此機(jī)械能變小．答案：（1）重力勢(shì)能；（2）5.00628×1013。4.答案：重力勢(shì)動(dòng)減小答案：