机械能及其转化导学案

机械能及其转化一、学习目标:1．能用实例理解动能和势能的相互转化。

2．能解释一些有关动能、重力势能、弹性势能之间相互转化的简单物理现象。

3．通过自制单摆，进行观察和实验认识动能和势能的转化过程。

二、学习过程：复习及预习展示影响动能大小的因素是物体的和；影响重力势能大小的因素是和；影响弹性势能大小的因素是。

探究一：要求：利用滚摆进行实验，讨论它在运动的过程中动能和势能是如何变化的？请你解答下列问题：⑴在滚摆位于最高点时，它的速度、高度、动能和势能如何？⑵在滚摆位于最低点时，它的速度、高度、动能和势能如何？⑶思考在滚摆运动的过程中，它具有的动能和势能的增减之间有什么联系？探究二：乒乓球从空中下落、撞地、弹起的过程中，动能和势能的转化是比较复杂的，你能分析一下吗？答：乒乓球在下落过程中，是转化为；当球落地撞击地面时，球发生，球的转化为；球在恢复原状的过程中，球的又转化为；球弹起后，球在上升过程中，是转化为．归纳总结：和、统称为机械能；动能和势能是可以的。

讨论回答：为什么滚摆每次上升的高度都比前一次低呢？乒乓球为什么不一直蹦下去呢？探究三：要求：利用自制的单摆球并参考“想想做做”进行实验，并解决提出的问题。

请你解答下列问题：⑴摆球会碰到你的鼻子吗？摆球到你鼻子的距离有何变化？⑵讨论你认为产生这种现象的原因是什么？并思考：在什么样的环境里才能使摆球正好到达你的鼻子？⑶整体交流：你认为机械能守恒的条件是什么？自主阅读：科学世界中“人造地球卫星”并组内讨论，完成下面题目。

人造地球卫星沿椭圆轨道绕地球运转，卫星在近地点时能最大，在远地点时能最大，从近地点向远地点运动的过程中，转化为。

在这个一系列的过程总机械能的总量是，或者说。

当堂巩固习题1、骑自行车上坡前，往往要加紧蹬几下，加大速度，增加自行车上坡时的，上坡时，这些转化为，车就容易上到高处。

2、“会挽雕弓如满月，西北望，射天狼”的诗句表达了诗人苏轼企望为国御敌立功的壮志，拉弯的弓箭射出去，这一过程中能量的转化情况是转化为。

3、2003年3月20日，美英联军调用大量空降部队对伊拉克实施军事打击。

在空降兵离开机舱，尚未打开降落伞的一段时间里，他们在空中加速下降。

若不计空气阻力，那么在这段时间里，空降兵的重力势能，动能，机械能。

4、下列现象属于重力势能转化为动能的是（）A．爆竹腾空而起 B．水从高处落下 C．从地面上弹起的皮球D．在水平地面上匀速行驶的汽车5.下列过程中，不属于势能转化为动能的是（）A.小球从光滑的斜面滑到底端B.汽车加速爬上山顶C.玩具弹簧枪将“子弹”射出去D.推开的弹簧门自动关闭6、下列过程中，属于动能转化为势能的是（）A．拉开的弓，放手后把箭射出去 B．小铁球在空中下落C．运动的小球滚上光滑的斜面 ........ D．在水平地面上滚动的足球7、在下列情况下，机械能发生了变化的是（）A．物体从光滑的斜面上自由滑下的过程 B．跳伞运动员从空中匀速下落C．汽车在水平公路上匀速前进 D．高空中沿水平轨道匀速飞行的飞机8、自行车匀速上坡的过程中，它的 ( )A．重力势能增加，动能和机械能不变 B．重力势能和动能增加，机械能不变C．动能不变，重力势能和机械能增加 D．动能、重力势能和机械能都增加9、关于机械能的转化，下列说法正确的是（）A．静止的雪撬从山坡上滑下，势能转化为动能 B.静止的雪撬从山坡上滑下，动能转化为势能 C．滚摆下降时，动能转化为势能 D．卫星从近地点向远地点运动时，势能转化为动能10、下列哪种情况机械能没有变化（）A．利用滑轮组匀速提升重物B．沿斜面匀速下滑的木块C．正在匀速上升电梯重的人D．地球同步通信卫星随地球运动11、站在高台上把一个质量为2kg的物体以400J的动能抛出，物体运动过程中机械能不变，经过了3s，它的动能变为100J，且势能为900J，问：（1）当其势能为600J时，物体运动的位置是在抛出点的上方还是下方，这时的动能为多少？（2）当其动能为800J时，物体的重力势能是多大？（3）当物体撞击地面前一瞬间，动能多大？（4）物体被抛出时，离水平地面的高度多大？机械能及其转化1．动能和势能之和称为能．能是物体运动时具有的，能是储存着的能量．动能和势能可以相互．2．人造卫星是沿椭圆轨道绕地球运行的．离地球最近的一点叫近地点，最远的一点叫远地点(如图15.5-1所示)．卫星在运行过程中机械能守恒．则卫星在近地点的动能最，势能最；在远地点的动能最，势能最．3．如图15.5-2所示的轨道ABC表面光滑，当小球由A点静止开始下滑，直到接触到c处的弹簧并压缩弹簧．在小球由A点下滑到B点时，能转化为能；小球由由B点运动到C点到接触到弹簧之前，其机械能 (填“变大”、“不变”或“减小”)；在小球压缩弹簧的过程中，小球的能减小，转化为弹簧的能．4．如图15.5-3所示，跳水运动员从10m高的跳板腾空跳起向上运动后再向下竖直落入水中，若不计空气阻力，则从起跳到刚触水的过程中，运动员的动能将．整个过程中，运动员的机械能 (填“增大”、“减小”或“不变”)．5．如图15.5-4所示，甲图为单摆，乙图为滚摆．当单摆从A点位置经过最低点B，再摆动到最高点C的过程中，小球各种形式的机械能的转化情况是，由图提供的信息可知，小球的机械能 (填“守恒”或“不守恒”)；滚摆在运动过程中是能和能之间相互转化；甲、乙两个实验可以说明的同一个物理问题是6．上紧发条的玩具车在水平桌面上刚开始跑动时( )A．弹性势能减小，动能增大，弹性势能转化为动能B．弹性势能增大，动能减小，动能转化为弹性势能C．弹性势能不变，动能减小，机械能减少．D．弹性势能减小，动能不变，机械能不变7．两个相同的篮球，表面潮湿，从不同高度自由落至同一地面，留下的印迹如图15．5—5所示．关于初始时篮球的重力势能，下列说法正确的是 ( )A．落在a处的大 B．落在b处的大 C．两个一样大 D．无法比较8．如图15.5-6所示，钢珠沿竖直平面上的光滑轨道abcd从a点运动到d点，钢珠 ( )A．通过d时的速度比通过c时大 B．在c点比在b点的重力势能小C．从a运动到b的过程中，动能转化为重力势能D．从b运动到c的过程中。

机械能转化为重力势能9．图15.5-7表示撑杆跳高运动的几个阶段：助跑、撑杆起跳、越横杆．在这几个阶段中能量的转化情况是：(1)助跑阶段，运动员消耗体内的化学能 (填“大于”、“小于”或“等于”)运动员和撑杆获得的动能；(2)撑杆起跳阶段，运动员的能增加；(3)运动员越过横杆后，运动员的能转化为能．10．探月卫星“嫦娥1号”于2007年10月发射成功，目前正在绕月运动，如图15.5-8，若以地球为参照物，该卫星是的(填“静止”或“运动”)．卫星在太空匀速飞向月球的过程中，其动能 (填“减小”、“不变”或“增加”)．当绕月卫星距地球指挥中心的距离为3.9 ×105km时，地球指挥中心发射一个指令，经 s钟可到达卫星．11．小军经常参加球类体育运动，运动过程中不同情况下篮球的触地反弹引起了他的注意，他决定和小宇一起探究这一现象．他们计划首先通过实验研究“竖直下落的球反弹的高度与什么有关”这一问题．(1)请你猜想一下，竖直下落的球反弹的高度可能与哪些因素有关?答：因素1：：因素2：．(2)为了探索与“因素1”的关系，请你设计一个可操作的实验方案：(3)除了小军和小宇提出的问题外，你还可以对球的反弹提出一个什么探究问题?12．你思考过“人在水平路面上前进时是否要克服重力做功”这个问题吗?小文同学对此进行了研究．她通过查阅资料得知，人体的重心大约位于肚脐上方2寸、脊椎前1寸处，人只要走路，其重心就必然会发生上下位置的变化，重心升高就需要克服重力做功．小文假设人在正常走路时，重心在人体中的位置近似不变，她行走了100 m，有关测量数据如下表(表中的步距是指跨出每一步两脚之间的距离)：(1)小文同学注意到，当自己的前脚跨出时重心会下降，而后脚收起时重心会升高，则她每走一步，自己的重心会下降或升高多少米?(2)小文行走l00 m需要克服重力做多少功?克服重力做功的功率多大?(3)通过分析，你认为人在水平路面上通过走路来进行锻炼时，哪些因素会影响人的锻炼效果?13．随着城市建设进程的加快，绵阳城内出现了许多高层建筑，电梯是高层建筑的重要组成郝分．某电梯公寓的电梯某次在竖直向上运行的过程中，速度随时间变化的情况如图15．3-6所示，忽略电梯受到的空气阻力和摩擦阻力，向上运行的动力只有竖直向上的电动机拉力，电梯箱和乘客的总质量为600 kg，g取10 N／kg．求：(1)电梯在匀速运动阶段上升的高度h，是多少?拉力F1做了多少功?(2)电梯在加速阶段的平均速度等于该阶段速度的最大值和最小值的平均值．已知在加速阶段，电动机的拉力F2做了11520 J的功，求加速阶段电动机拉力F2的大小．(3)电梯开始向上运动后经过64 s，电动机的拉力的平均功率是多大?机械能的综合训练1．下列物体各具有什么形式的能量：(1)天空飘动的白云——白云具有能和能；(2)拉弯的弓——弓具有能；(3)飞流直下三千尺，疑是银河落九天——飞流具有能和能；(4)“树欲静，而风不止”——树枝具有能和能，风具有能．2．如图15.5-12所示，一架加油机正在给一架战斗机进行空中加油，若它们水平飞行的速度不变，则加油机的动能将，重力势能将；战斗机的动能将，重力势能将．(填“增大”、“不变”或“减小”)3．甲。

乙两位同学同时坐在教室听课，但甲同学的体重比乙同学的体重要重些，则同学重力势能大；放学后，他们并肩回家，则同学动能大．4．古诗文中有许多描述自然现象的优美诗句．如“无边落木萧萧下，不尽长江滚滚来”，从能量的角度可以看出，滚滚奔流的江水具有巨大的能．5．一游客在乘缆车匀速上山的过程中，他的动能，机械能 (填“增大”、“减小”或“不变”) 6．超市的自动扶梯把小明从一楼匀速送到二楼的过程中，小明的 ( )A．动能减小，势能增大，机械能不变 B．动能增大，势能增大，机械能增大C．动能不变，势能增大，机械能增大 D．动能不变，势能不变，机械能不变7.今年入春以来，武汉市黄陂区部分松林发生虫灾．为了灭虫，市政府多次调动直升飞机在重灾区上空喷洒生物农药(如图15.5-13所示)．当飞机在某一高度水平匀速飞行喷洒农药的过程中，飞机的 ( )A．动能减小，重力势能减小 B．动能不变，重力势能不变C．动能减小，重力势能增大 D．动能增大，重力势能减小8．机械手表是利用表内的卷簧具有的能量带动指针转动进行计时的，当卷簧的能量用完前需旋扭表把进行“上弦”以补充能量(如图15.5-14所示)．在机械手表计时准确、正常工作的过程中，下列说法正确的是( )A．卷簧具有的能量是动能 B．指针的动能不断增加C．指针的动能不断减少 D．指针的动能保持不变9．如图15.5-l5所示是金华某地的等高线地形图，请回答以下问题：(1)你欲攀登B高地，有CB、DB两条登山路线，其中坡度较缓的是路线．(2)当你分别在A、B两处时，你的重力势能在(选填字母)处更大．10．图15.5-16是玩弹弓的情景．经验表明，橡皮筋拉得越长，同样的“子弹”射得越远，这说明橡皮筋的弹性势能与有关；若橡皮筋被拉的长度相同，而所用“子弹”的质量不同，则质量大的“子弹”射出的距离较小，原因是质量大的“子弹”射出时的小．11．在“探究动能的大小与哪些因素有关”的实验中，小车碰撞木块后继续向前运动，木块在水平木板上滑动0．4 m后停下，如图15.5-17所示，木块在滑动过程中受到0．5 N的摩擦力，则木块克服摩擦力所做的功W为 J，设小车与木块碰撞前的动能为E k则Ek W(填“>”、“=”或“<”)．12．“蹦极”是一种富有刺激性的勇敢者的运动项目．如图15.5-l8所示，一端系住人的腰部，另一端系于跳台的是一根弹性橡皮绳．当人下落至图中Q点时，橡皮绳刚好被拉直．那么，在人越过Q点继续向下的过程中，人的动能变化情况是 ( )A．不变 B．变大 C．变小 D．先变大后变小13．小芳同学已了解到物体发生弹性形变时具有能量——弹性势能，为了探究弹性势能的大小与哪些因素有关，她利用弓、箭和皮卷尺做了一次实验(如图15.5-19所示)，使箭沿同一水平方向射出，实验项目和测量的数据如下表格所示．认真分析表格，回答下列问题：(1)小芳是通过来间接地确定弓的弹性势能的大小；(2)结合弓的形变程度和表格中的数据，可得出的结论是：．14．如图15.5-20所示，让钢球从斜面上由静止滚下，撞到一个小木块上，能将木块撞出一段距离．放在同一水平面上相同位置的木块，被撞得越远，表示钢球的动能越大．现用质量不同的钢球从同一高度滚下，看哪次木块被推得远．回答以下问题：(1)让不同的钢球从同一高度滚下是为了；(2)此实验得出的结论是；(3)下表中给出了一头牛慢步行走和一名普通中学生百米赛跑时的一些数据：分析数据，可以看出，对物体动能大小影响较大的因素是，你这样判断的依据是．15．小军同学通过高倍望远镜观察月亮，发现月面是凸凹不平的，如图15．5—21甲所示．这是由于流星在太空中运行到靠近月球时，在月球的引力作用下坠落到月面，与月面发生碰撞而形成的坑洞，叫做月坑．小军同学猜想月坑的深度可能与流星的质量、体积及下落的高度有关．于是，他设计了一个用一只铺满厚厚的细沙的盘子和几个不同的小球及刻度尺进行探究月坑深度的模拟实验，如图乙所示．经过实验，数据记录如下表：请你分析实验数据，并回答下列问题：(1)由1、2、3三组数据可得：“片坑”的深度与流星的有关．(2)由、、三组数据可得：“月坑”的深度与流星的质量有关．(3)“月坑”的深度还与流星的体积有关：一定时，流星的体积越大，“月坑”的深度．。