专题十一 机械能1知道物体的动能、重力势能(包括弹性势能)与哪些因素有关，知道机械能的概念。2能通过具体的实例，说明物体的动能和势能之间是可以相互转化的。第二部分 知识回顾一、动能和势能1、动能(1)物体能够对外做功，我们就说这个物体具有能量，简称能，单位为焦耳，用字母J表示。一个物体能够做的功越多，表示这个物体的能量越大。注意：要注意对“物体能够做功就是具有能量”这句话的理解，能够做功并非一定正在做功，由于所处的环境不同，它可能正在做功，也可能目前没有做功。(2)物体由于运动而具有的能叫做动能，其大小因素与质量和速度有关。注意：凡是运动的物体都具有动能，物体的动能与物体的质量和速度有关，质量越大，速度越大，物体具有的动能就越大。在比较动能大小时，必须同时考虑到物体的质量和速度的大小。练习：质量较大的飞机与质量较小的远程导弹，若它们的动能相等，那么速度大的是导弹。注意：物体动能由质量和速度共同决定，所以比较动能时，对于不同的物体来说，要同时比较它们的速度和质量，如果速度相同，质量大的物体动能大；若质量相同，速度大的物体动能大。而对于同一物体，只须要比较其速度即可。2、势能(1)物体由于被举高或发生弹性形变时具有的能叫势能。前者叫重力势能，后者叫弹性势能。(2)重力势能的大小与高度、质量有关，质量相同的物体，高度越大，重力势能越大；高度相同的物体，质量越大，它的重力势能也越大。弹性势能的大小与形变的大小有关，物体的弹性形变越大，弹性势能越大。注意：通过木桩打入沙中的深度，直观地将高处所具有的重力势能的大小显现出来。木桩被打入沙中的深度越深，说明重物对木桩做功越多，重物的重力势能越大。这是利用了转换法。练习：飞行的子弹能击穿靶子是因为子弹具有动能；流水能推动竹排是由于流水就有动能；滑雪运动员能从高处滑下来是由于运动员具有重力势能；拉弯的弓箭能将箭射出是由于拉弯的弓具有弹性势能。注意：人造地球卫星的运动，近地点动能(速度)最大，势能最小，远地点势能最大，动能(速度)最小。近地点向远地点一定时，动能转化为势能，远地点向近地点一定，势能转化为动能，整个过程机械能守恒。滚摆上升和下落过程中，如果不计空气阻力，机械能守恒。上升时动能转化为重力势能，下降时重力势能转化为动能。最低点速度最大，动能最大，重力势能最小；最高点重力势能最大，动能最小。若考虑空气阻力，滚摆每次上升的高度减小，机械能转化为内能，机械能减小。练习：跳水运动员腾空跳起向上运动后再向下落入水中，若不计空气阻力，则运动员的重力势能先增大，后减小，运动员的机械能不变。(填“增大”、“减小”或“不变”)注意：物体的动能和重力势能的大小分别由两个因素决定，在质量一定时，其动能大小由速度决定，重力势能大小由高度决定，抓住不变的量，分析另一个量的变化情况。2、水能和风能的利用(1)空气在流动过程中具有的机械能叫做风能；流动的水具有动能，高处的水具有势能，水所具有的机械能统称水能。(2)水力发电站和风力发电站可以将机械能转化为电能。(3)水电站的工作原理：利用高处的水落下时把重力势能转化为动能，水的一部分动能转移到水轮机，利用水轮机带动发电机把机械能转化为电能。(4)水电站修筑拦河大坝的目的：为了提高水位，增大水的重力势能，那么水下落时能转化为更多的动能，通过发电机就能转化为更多的电能。第三部分 典型试题1(2013，广安)为捍卫祖国海疆，人民解放军某航空兵大队在南海上空举行了多次实兵实战对抗演习。在演习过程中，一空中加油机给某歼10战机进行空中加油，加油后若该歼10战机仍以原来的高度和速度匀速飞行，则该战机的动能_，机械能_。(均选填“增大”“减小”或“不变”)2(2013，咸宁)一物体沿固定的粗糙斜面匀速下滑，物体在下滑的过程中( )A动能不变，势能减小，机械能不变 B动能不变，势能减小，机械能减小C动能增大，势能减小，机械能不变 D动能增大，势能减小，机械能减小 3(2013，荆门)一根细长绳的下端系一金属小球，上端固定，制成一个摆，把小球拉离竖直位置松手，让他摆动起来，如图所示，可以观察到小球摆动过程中摆动的幅度会逐渐减小，最终停下来，对于小球在摆动过程中的能量转化情况，下列说法不正确的是( )A小球从高处向低处摆动过程中，势能部分转化为动能B小球从低处向高处摆动过程中，动能部分转化为势能C小球摆动过程中机械能守恒D小球依次经过最低点时，动能会逐渐减少4(2013，菏泽)2013年4月20日，四川雅安发生7.0级地震，引发的次生灾害造成巨大损失。关于次生灾害，下列说法中错误的是( )A地震中心芦山的主要道路发生山体滑坡，泥石的势能转化为动能B芦山县玉溪河和金鸡峡已形成堰塞湖，水的势能增大C堰塞湖水面上的漂浮物受到的浮力大于重力D流动的洪水具有巨大的动能5(2014，齐齐哈尔)2013年12月2日“嫦娥三号”发射升空，12月14日“嫦娥三号”探测器在月球表面成功软着陆，下列说法正确的是( )A“嫦娥三号”升空时动能不变，重力势能增加，机械能增加B“嫦娥三号”沿椭圆轨道绕地球飞行，在近地点时动能最大，在远地点时势能最大C“嫦娥三号”沿椭圆轨道绕月球飞行，从近月点向远月点运动时势能转化为动能D“嫦娥三号”探测器接近月面减速下降时，机械能不变 6(2014，兰州)如图所示是“探究物体动能的大小与哪些因素有关”的实验装置。(1)该实验利用了转换法，通过观察_来判断_(选填“小球”或“木块”)动能的大小；(2)让同一小球从斜面的不同高度由静止滚下，推动木块做功，目的是为了探究动能的大小与_的关系；(3)换用质量不同的小球，使它们从斜面的_(选填“相同”或“不同”)高度由静止滚下，推动木块做功，目的是为了探究动能的大小与_的关系。第四部分：重点突破一、动能和势能 【例1】(2013，黔南州)如图是高速公路避险车道示意图。当高速行驶的汽车出现刹车失灵时，可通过进入避险车道快速降低车速直至停止。避险车道的作用是降低汽车因高速行驶而具有的哪种能量带来的危害( )A动能B势能C内能D电能【变式题1】上紧发条的玩具车在水平桌面上由静止开始运动，运动所需的能量来源于( )A动能 B电能 C重力势能 D弹性势能二、机械能及其转化 【例2】如图是运载火箭点火起飞的情景。在火箭离地升空的过程中，关于火箭中搭载的卫星的能量及能量转化，下列说法正确的是 ( )A动能转化为重力势能 B重力势能转化为动能C机械能的总量不变 D机械能的总量增加【变式题2】如图所示，小明从滑梯上下滑，在这一过程中，他的( )A动能转化为重力势能 B重力势能全部转化为动能C机械能保持不变 D机械能一定减少第五部分 重点小结一、方法技巧： 判断一个物体的动能、重力势能和弹性势能是否改变，看该物体的质量、速度、被举高的高度、弹性形变是否改变。二、探究动能的大小与哪些因素有关1、在同一平面上，运动的铁球将木块撞得越远，说明铁球的动能就越大，这里应用了转换法；2、让不同的铁球在斜面同一位置释放是为了控制不同的铁球在撞击木块时速度相同；让同一铁球在斜面不同的位置释放是为了控制同一铁球在撞击木块时速度不同；应用控制变量法探究铁球的动能大小与其质量和速度的关系。三、探究重力势能的大小与哪些因素有关1、由物体下落时的破坏力(或痕迹的大小程度)来判断其重力势能的大小，这里用到了转换法；2、用控制变量法探究重力势能的大小与其质量和被举高度的关系。【例3】(2013，邵阳)为了探究重力势能的大小与哪些因素有关，小明找到A、B、C三个体积相同的小球，让小球从高处自由落下，通过观察小球砸入沙坑中的深浅程度来比较重力势能的大小，其中mAmBmC，三次实验如图所示。 (1)为了探究重力势能的大小与质量的关系，他应选择图甲和图_进行对比实验。(2)为了探究重力势能的大小与高度的关系，他应该选择图甲和图_进行对比实验。(3)本次实验用到了多种研究物理问题的方法，请你任意指出其中一种方法，如：_。四、常见易错现象1、认为物体水平匀速运动，动能和重力势能一定不变(根据影响动能和重力势能的因素分析，物体水平匀速运动，高度、速度不变，但质量有时发生变化，如飞机喷撒农药等)；2、认为机械能守恒时，动能最大，势能最小(可以由容易分析的高度和形变大小先判断势能，再判断动能的变化)；3、混淆机械能守恒和能量守恒(机械能守恒的条件是忽略一切阻力，能量守恒 是指不同形式能量总和，它包含机械能、内能等)。【例4】(2014，昆明)草原发生大面积蝗灾时，农业部门利用飞机喷洒农药消灭蝗虫。当飞机在某一高度水平匀速飞行喷洒农药时，它的( )A动能不变，势能不变 B动能减少，势能增加C动能增加，势能减少 D动能减少，势能减少【例5】(2013，广元)把篮球抛向空中，忽略空气阻力，图中哪一图象能正确反映球离手后至落回地面前机械能(E)与篮球离地高度(h)的关系( )第六部分 针对训练一、选择题：1.（2014黔东南州）如图所示，已知人造地球卫星绕地球运行的轨道是椭圆形的，有一近地点和远地点，下面关于卫星的说法正确的是（ ）A当卫星从远地点向近地点运动时，速度变大B当卫星从近地点向远地点运动时，速度变大C当卫星在远地点时，动能最大，重力势能最小D当卫星在近地点时，动能最小，重力势能最2.（2014常德）下列物体在运动过程中，动能转化为势能的是（ ）A汽车沿斜坡向下运动 B汽车在水平公路上匀速行驶C投篮时，篮球向下运动过程中 D荡秋千时，秋千上升过程中3.（2014郴州）从飞机空投的救灾物资在下落过程中，逐渐减小的物理量是（ ）A重力势能 B动能 C重力 D质量4.（2014怀化）下列物体具有弹性势能的是（ ）A在水平公路上行驶的小轿车 B悬挂在天花板上的电灯C被拉开的弹弓 D在空中飞行的飞机5.（2014邵阳）如图，跳伞运动员在空中匀速直线下降的过程中，下列说法正确的是（ ） A人和伞的总重力大于空气的阻力 B人和伞的总重力等于空气的阻力C人和伞的重力势能在增大 D人和伞的动能在减小6（2014娄底）如图所示，小球从距离地面一定高度的O点沿x轴竖直落下，不计空气阻力，右上图象表示小球某种形式的能量E随下落高度x的变化情况E可能表示小球的（ ）A动能 B内能 C机械能 D重力势能7.（2014佛山）如图所示，小宇从公园里的滑梯上匀速滑下，在滑下的过程中，下列说法正确的是（ ）A人与滑梯接触部位感到好烫，是因为太阳把滑梯晒热了B由于惯性，当他滑到滑梯底部时难以立即停下来C人受到的重力与摩擦力是一对平衡力D人的重力势能变小，但总的机械能不变8. （2014梅州）如图所示是投掷铅球的场景下列说法中不正确的是（