九年级新课:机械能的概念及动能和势能转化.doc
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九年级新课:机械能的概念及动能和势能转化 二. 重点、难点: 理解动能和势能的相互转化。 (1)知道动能和重力势能、弹性势能可以相互转化并能举例说明。 (2)能解释一些有关动能、重力势能、弹性势能在内的转化的简单物理现象。 (3)常识性了解水能和风能的利用及其对我国社会主义建设的意义。 三. 知识点分析: 1. 怎样理解“机械能”这个概念? 动能和势能统称为机械能,机械能是和物体的机械运动紧密联系的能量。 一个物体具有机械能时,可以表现为只有动能,没有势能。例如,在水平地面上运动的物体,它的动能为200J,势能为零,这个物体的机械能为200J+0,等于200J。 一个物体具有机械能时,也可以表现为只有势能,没有动能。例如,被举在空中静止的杠铃,它的动能为零,重力势能为6000J,那么这个杠铃具有的机械能是6000J+0,为6000J。 一个物体既有动能,又有势能,它的机械能等于它的动能与势能之和,比如,在空中飞行的一颗子弹,它的动能是5000J,势能是150J,那么这颗子弹的机械能是5150J。 一切物体可以既具有动能又具有势能,也可以只具有动能或只具有势能。机械能大小的决定因素:质量、速度、高度、形变量。 2. 怎样分析物体动能和势能的变化? 物体的动能是由它的质量和速度两个因素决定的。 注意: (1)一个物体的动能与其质量的大小,运动的速度的大小有关。分析问题时不能只考虑其中一个因素。 (2)对于一个物体而言,当速度不变时,质量越大其动能越大;当质量不变时,速度越大动能越大。改变物体的质量和速度都可以改变物体动能的大小。 (3)若物体做的是匀速运动,则表示该物体的速度大小不变,若该物体的质量又一定,则表明该物体的动能大小不变。 对于同一个物体来说,可能通过它的速度是否改变来判定它的动能是否变化。物体的速度不变,它的动能不变,物体的速度变大,它的动能增加;物体的速度变小,它的动能减少。物体的速度是零,它的动能也是零。 物体的重力势能是由它的质量和高度两个因素决定的,对于同一个物体来说,可以通过它的高度是否改变来判定它的重力势能是否变化。高度不变,物体的重力势能不变,高度增大,它的重力势能变大;高度减小,它的重力势能减小,初中阶段是以地面做为高度的计算起点,则地面上物体的重力势能为零。 3. 动能和势能相互转化的问题 (1)在动能和势能的相互转化过程中,机械能是否一定保持不变? 在动能和势能的转化过程中,若不考虑转化过程中的能量损失,则机械能的总量保持不变;在转化过程中若有能量损失(如克服阻力做功)或其他形式能的补充,则机械能的总量将发生变化。 在做滚摆的实验时,可以看到滚摆从高处旋转下降,越转越快,它的重力势能转化成了动能;到达最低点后,滚摆转而上升,它越转越慢,滚摆的动能又转化成重力势能。但滚摆不能回到原来的高度上,这表明滚摆的机械能减小了。这是因为滚摆与绳之间有摩擦,滚摆在运动中还受到了空气阻力,由于克服阻力做功,使滚摆的一部分机械能转化成其它能(内能),它的机械能总量就减小了,不再保持不变。 (2)在分析物体的动能和势能的转化过程中,机械能是否守恒,应注意题设条件。如一小孩从光滑的斜面上滑下,速度越来越快,到斜面底端时:动能______,势能______,机械能总量______(选填“增大”、“减小”或“不变”)。 在这里“光滑”的标准即认为可以不考虑摩擦,因此在能量的转化中不考虑摩擦及能量的损失,小孩在下滑时,减少的势能全部转化成小孩的动能,机械能的总量不变。所以应是:动能增加,势能减少,机械能总量不变。 又如,一小孩从斜面上匀速下滑,到斜面底端时,动能______,势能______,机械能总量______。 由于小孩从斜面上“匀速”下滑,到底端时速度不变,因此动能不变,而由于高度降低,势能减少,因而机械能的总量减少。在题目中虽没明确说明摩擦的存在,但小孩从斜面上“匀速”下滑,就隐含了存在摩擦这个条件。因此,在转化中必然有一部分机械能消耗在克服阻力做功上,而引起机械能总量的减少。 【典型例题】 [例1] 一只乒乓球由高处静止下落撞击地板后又上升,在整个过程中,乒乓球机械能转化的情况是( ) A. 势能→动能→势能 B. 动能→势能→势能 C. 动能→势能→动能→势能→动能 D. 势能→动能→势能→动能→势能 分析:乒乓球在高处,由于被举高具有势能。在下落过程中,高度降低,速度增大,在撞击地面前,球的全部势能转化为动能。在撞击地板的一瞬间,由于球发生形变,球的动能转化为球的弹性势能。球在恢复形变的过程中,弹性势能又转化成动能,使球产生一个反方向的速度(如不考虑能的损失,则此速度与球撞击地板前的速度大小相同),向上跳起。在上升的过程中,动能又逐渐转化成势能,直至动能为零。从下落到反跳的全过程中,经历的能量变化过程是:重力势能→动能→弹性势能→动能→重力势能。 解答:D。 说明:在解答同一物体的重力势能和动能之间的转化问题时,由于同一物体质量一定,所以重力势能和动能的变化,主要表现在离地面的高度与速度的大小变化。 [例2] 物体沿斜面匀速滑下时,它的( ) A. 动能增加,重力势能减少,机械能不变 B. 动能不变,重力势能不变,机械能不变 C. 动能不变,重力势能减少,机械能减少 D. 动能增加,重力势能减少,机械能减少 分析:注意物体是“匀速滑下”,说明物体运动的速度不变,所以动能不变。但随高度的降低,势能减少。因为机械能是动能与势能的统称,所以机械能由于动能不变而势能减少,因而也减少了。 解答:C。 说明:对于一个物体(质量一定),它的动能是否变化就看它的速度是否变;它的重力势能是否变化就看它的高度是否变。 [例3] 用一根不可伸长的细线,一端拴住一小球,另一端固定,如图所示。使小球偏离它静止时的位置O移至B点,然后释放,小球就沿弧摆动,小球从B→O→C→的过程中机械能发生怎样的转化? 分析:小球运动过程中,没有摩擦阻力,也没有外力对小球做功,只有动能和重力势能之间的转化。把小球从O点移到B点,是小球被举高的过程,因此小球在B点具有重力势能,但在B点速度为零,不具有动能。 小球从B→O运动时,高度逐渐减小,说明小球的重力势能逐渐减少;而小球的运动速度逐渐增大,说明小球的动能逐渐增大。在这个过程中,小球的重力势能转化成它的动能。 小球从O→C运动时,高度逐渐增加,说明小球的重力势能逐渐增加;而小球的运动速度逐渐减小至零,说明小球的动能逐渐减少至零。在这个过程中,小球的动能又转化成它的重力势能了。 解答: B—O重力势能减小,动能增加; O—C重力势能增加,动能减小; C—O同B—O; O—B同O—C。 [例4] 竖直向上抛起的石块,上升过程中,它的速度越来越小(空气的作用不计),这是为什么? 分析:可以从力的角度和能的角度去考虑。 解答:从力的角度分析,在石块向上的过程中,石块受到的重力跟它的运动方向相反,因此使石块的速度越来越小。 从能的角度分析,在石块上升的过程中,它的势能增加,而势能是石块的动能转化来的,因此石块的动能减小,它的速度就会减小。 【模拟试题】 一. 判断题 1. 向上抛出的小球速度越来越小,因而动能越来越小。( ) 2. 一块大石头与一块小石头都被高举以后,大石头的势能一定比小石头势能大。( ) 3. 一个人乘在电梯里,当电梯匀速上升时,人的势能增加了,动能减少了。( ) 4. 小孩在荡秋千的过程中,一定是动能转化为势能。( ) 5. 悬挂在天花板上的吊灯处于静止状态,没有做功,所以也就没有能。( ) 6. 因为机械能可以相互转化,所以有动能的物体就一定有势能。( ) 7. 被抛出的铅球在空中运动时,因为没有对其他物体做功,所以它没有能。( ) 8. 一个人乘在飞机里,当飞机在匀速飞行时人的势能一定保持不变。( ) 9. 跳伞运动员在匀速下降过程中势能在减少,动能在增加。( ) 10. 所谓机械能就是机械所具有的能。( ) 二. 填空题 1. 人造地球卫星在近地点的速度比它在远地点的速度______,这是因为它在近地点的重力势能比它在远地点的重力势能______。从近地点到远地点的过程中,它的______能转化为______能。它在近地点的机械能______它在远地点的机械能(填“大于”、“小于”或“等于”)。 2. 弹簧门在推开后,能自动关闭,这是由于被推开后,弹簧被卷紧变形,具有______能,放手后,这个能转化为门的______能,使门被关上。 3. 物体在自由下落的过程中,物体的______减少,物体的______增加。 4. 如图1所示,摆球运动到最高点A点时,势能最______,动能为______;摆球从A点运动到B点的过程中,是______转化为______;在B点时势能为______,摆球的速度最______;当摆球运动到C点时,此时势能为______,动能为______。 5. 重锤从高处落下将桩打入土中,重锤在高处时具有______能,落下后转化为______能,在这个过程中______能不变。 6. 如图2所示,让摆在最高点A点时,势能最______,动能为______;从A滚动到B点时,是______转化为______,此时既有______又有______;从B点滚动到最低点C点时,势能最______,动能最______。 图2 7. 在空气中匀速下落的降落伞,它的动能______,重力势能______,机械能______(填“增大”、“减小”、“不变”) 8. 小孩在打秋千时,别人把他推高一下后,他就来回悠荡,秋千由高处荡回再向另一侧升高的过程中,是由______能转化为______能,再由______能转化为______能的过程。 三. 选择题 1. 如图3所示,同一木块沿AB,AC,AD三个光滑的斜面(高度相等)滑下的过程中,重力势能都转化成动能,滑至底端时,动能较大的是( ) A. 沿AB滑下的木块 B. 沿AC滑下的木块 C. 沿AD滑下的木块 D. 它们的动能一样大 图3 2. 风力发电是( ) A. 将风变成电 B. 将风的势能转变为电能 C. 将风的动能转变为电能 D. 将风的动能转变为势能 3. 下列各个过程中,属于动能转化为势能的是( ) A. 钟表的发条使指针转动 B. 冰雹从空中落下 C. 篮球从地上弹起后上升过程 D. 大型塔式起重机将货物匀速吊起 4. 如图4所示,A、B、C是三个高度相同而倾角不同的光滑斜面,让质量相同的小球沿斜面从顶端运动到底端,比较小球滚到底端时速度大( ) 图4 A. 在A的速度最大 B. 在C点的速度最大 C. 在A、B、C三点速度相同 D. 无法判断 5. 如图5所示,小球从离地h的高度沿着光滑的轨道滑下,使小球滑到光滑的离心轨道顶端A而不下落,此时( ) 图5 A. 小球既有势能,又有动能 B. 小球只有势能,没有动能 C. 小球只有动能,没有势能 D. 以上说法都不正确 6. 一个人乘在电梯里,当电梯匀速上升时,人的( ) A. 势能增加,动能减少 B. 势能减少,动能不变 C. 势能增加,动能增加 D. 势能增加,动能不变 7. 如图6所示,让一个小球分别沿着光滑的斜面BA或BC滚下,比较小球滚到A处与C处的速度大小是( ) 图6 A. 小球在A点的速度大于在C点的速度 B. 小球在A点的速度等于在C点的速度 C. 小球在A点的速度小于在C点的速度 D. 无法判定 8. 把玩具汽车的发条旋紧后,它能在桌面上水平前进。这是因为( ) A. 发条的动能转化为小车的动能 B. 发条的弹性势能转化为小车的动能 C. 由于能量守恒,所以小车会一直运动下去 D. 到最后小车会停止,这说明能量不守恒 9. 如图7所示,AB为光滑斜面,BC为粗糙而足够长的水平面。物体m从斜面的顶端A点由静止开始下滑,则在BC水平面上物体的( ) 图7 A. 动能减少,势能增加 B. 势能减少,动能增加 C. 动能增加,势能不变 D. 动能减小,势能不变 10. 下列过程中,动能转化成势能的是( ) A. 将一块石头向上抛去 B. 张开的弓把箭射出去 C. 雨滴自房顶落下 D. 山坡上滚下的大石头 11. 做功是需要消耗能量的,在以下各种情况下,消耗势能转化成动能的是( ) A. 箭能射穿靶心 B. 上发条的钟在走动 C. 风吹使风车转动 D. 电风扇在转动 12. 机械手表中指针的走动是利用了( ) A. 弹性势能转化为动能 B. 动能转化为弹性势能 C. 重力势能转化为动能 D. 以上说法都不对 四. 问答题 1. 从玩具店买来的橡塑小球掉在地上(水泥地)再弹起来,试分析整个过程中机械能转化的情况。 2. 骑自行车时,在上坡前往往要加紧蹬几下,为什么要这样做? 五. 实验题 如图8所示,一小钢球从斜面滚下,滚到水平面上后又被一弹簧片把钢球弹了回去,指出下面几个过程中小球的能量转化关系: (1)小球由A→B是______能转化为______能; (2)小球由B→C是______能转化为______能; (3)小球由C→D是______能转化为______能; 图8 更多内容访问 _更多内容访问 更多内容访问 _北京朗鸿智慧市场顾问有限公司 www.highlight- http://www.jf- http://www.jinjin- http://www.dg- http://www.jinjin-- 配套讲稿:
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