第4節(jié)機(jī)械能及其轉(zhuǎn)化一、學(xué)習(xí)目標(biāo)1.知道機(jī)械能包括動能和勢能。2.能用實例說明動能和勢能之間可以相互轉(zhuǎn)化，能解釋有關(guān)動能、重力勢能、彈性勢能之間相互轉(zhuǎn)化的簡單現(xiàn)象。3.了解機(jī)械能守恒的含義。學(xué)習(xí)重點是知道機(jī)械能。學(xué)習(xí)難點是了解機(jī)械能守恒的含義。二、知識點解讀知識點一：機(jī)械能定義：動能和勢能統(tǒng)稱為機(jī)械能。單位：J（3）影響機(jī)械能大小的因素：①動能的大?。虎谥亓菽艿拇笮?；③彈性勢能的大小。知識點二：動能和勢能的轉(zhuǎn)化1.在一定的條件下，動能和勢能可以互相轉(zhuǎn)化。2.物體只受到重力作用時，動能和重力勢能在轉(zhuǎn)化過程中，機(jī)械能的總和不變，即，機(jī)械能守恒。三、深化理解知識點的例題及其解析【例題1】體育測試中，小明立定跳遠(yuǎn)的運動軌跡如圖所示，他在上升過程中（）A．動能減小 B．動能增大 C．重力勢能減小 D．重力勢能不變答案：AP、Q點忽空阻力列說正的（ ）B.甲球在PQ答案：B【例題3】如圖所示，粗糙的弧形軌道豎直固定于水平面，一小球由A點以速度ν沿軌道滾下，經(jīng)另一側(cè)等高點B后到達(dá)最高點C．下列關(guān)于小球滾動過程的分析正確的是（）A．整個過程只有重力在對小球做功B．小球在A、B兩點具有的動能相同C．小球在A、B、C三點的速度大小關(guān)系是νA＞νB＞νCD．小球在A點具有的機(jī)械能等于它在C點具有的重力勢能答案：C解析：A.小球受到豎直向下的重力的作用，下落中，移動了距離，小球的重力是做功的，因為是粗糙的弧形軌道，所以受摩擦力，要克服摩擦力做功，故A錯誤；B.在粗糙的弧形軌道上受摩擦力，要克服摩擦力做功，所以小球下落過程中，機(jī)械能減小，故在A、B兩點具有的動能不同，故B錯誤；C.小球運動過程中，要克服摩擦力做功，機(jī)械能減小，小球質(zhì)量不變，故小球在A、B、C三點的速度大小關(guān)系是νA＞νB＞νC，故C正確；D.要克服摩擦力做功，機(jī)械能減小，故在A點具有的機(jī)械能大于它在C點具有的重力勢能，故D錯誤。【例題4】跳繩是大家喜愛的體育運動之一，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，如圖所示），一分鐘跳100次，下列說法正確的是（）A．向上起跳過程中小金的動能持續(xù)增大B．在整個跳繩過程中小金的機(jī)械能守恒C．小金跳一次克服重力做功約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，小金的動能減小，故A錯誤；B.人在跳繩的過程中，由于存在阻力，機(jī)械能減小，所以機(jī)械能不守恒，故B錯誤；C.小金的重力為：G=mg=50kg×10N/kg=500N，小金跳一次克服重力做功：W=Gh=500N×0.06m=30J，故C錯誤；D.小金在這一分鐘內(nèi)跳繩的功率：P===50W，故D正確?！纠}5】人造地球衛(wèi)星在大氣層外環(huán)繞地球運行（不受空氣阻力），當(dāng)它從遠(yuǎn)地點向近地點運動時（）A．動能減小，勢能增大，機(jī)械能不變B．動能減小，勢能減小，機(jī)械能減小C．動能增大，勢能減小，機(jī)械能不變D．動能增大，勢能減小，機(jī)械能減小答案：C四、本節(jié)課的課時作業(yè)（含答案與解析）第4節(jié)《機(jī)械能及其轉(zhuǎn)化》課外同步課時作業(yè)一、選擇題1.下列四幅圖中，動能和勢能之間沒有發(fā)生轉(zhuǎn)化的是（）2.如圖所示是小球在地面彈跳的頻閃照片，分析圖片后得到小球的彈起的高度逐漸減小，同時小球會變熱．有關(guān)能量轉(zhuǎn)化說法錯誤的是（）A.小球在下落時，它的重力勢能減小，B.小球在上升時，它的動能減小，C.根據(jù)能量守恒定律，小球在彈跳過程中有一部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能．D.小球的彈性勢能不變.3．2016年8月16日，我國用長征二號丁運載火箭成功將世界首顆量子科學(xué)實驗衛(wèi)星（簡稱“量子衛(wèi)星”）“墨子號”發(fā)射升空，如圖所示，火箭在加速上升的過程中（）A．動能不變，重力勢能增加，機(jī)械能增加B．動能增加，重力勢能不變，機(jī)械能增加C．動能增加，重力勢能增加，機(jī)械能增加D．動能不變，重力勢能不變，機(jī)械能不變4.如圖所示，在不計空氣阻力的情況下，鉛球從出手到將要落地的過程中，下列說法正確的是（）A．鉛球由a→b時，動能逐漸增大B．鉛球在b點的機(jī)械能大于a點的機(jī)械能C．鉛球由b→c時，機(jī)械能逐漸減小D．鉛球在c點時動能最大5.2018年2月12日13時03分，我國在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心用長征三號乙運載火箭，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，如圖所示的衛(wèi)星沿橢圓軌道繞地球運行，離地球最近的一點叫近地點，最遠(yuǎn)的一點叫遠(yuǎn)地點，它在大氣層外運行，不受空氣阻力，則下列說法正確的是（）A．衛(wèi)星從遠(yuǎn)地點運行到近地點，重力勢能減小，動能增大，機(jī)械能守恒B．衛(wèi)星從遠(yuǎn)地點運行到近地點，重力勢能增大，動能減小，機(jī)械能守恒C．衛(wèi)星從近地點運行到遠(yuǎn)地點，重力勢能增大，動能增大，機(jī)械能不守恒D．衛(wèi)星從近地點運行到遠(yuǎn)地點、重力勢能減小，動能減小，機(jī)械能不守恒二、填空題1.從桌面掉到地上的乒乓球會自動彈起，球在上升過程中能轉(zhuǎn)化為能，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，貨運飛船“天舟一號”與空間站“天空二號”成功對接．對接后，以“天宮二號”為參照物，“天舟一號”處于狀態(tài)．由于外太空存在少量空氣，“天空二號”運行時受到阻力，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．其工作原理如圖所示，用電低谷時（如深夜），電站利用電網(wǎng)多余電能把水從下水庫抽到上水庫中儲存起來；用電高峰時，再利用上水庫中的水發(fā)電．（1）蓄能時，水被抽到上水庫中，電能轉(zhuǎn)化為水的；（2）發(fā)電時，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.如圖所示，捻動滾擺的軸使它升高后釋放，可以觀察到滾擺沿著懸線向下運動，此過程中，它的能減小，能增加。滾擺到最低點后又上升，每次上升的高度逐漸減小，這說明滾擺具有的機(jī)械能（填“減小”、“增大”或“不變”）．5.在體育考試中，小超投出的實心球在空中的運動軌連如圖所示。球從最高點到落地點的過程中，重力勢能，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)計師，均受某公司邀請參加某火車站進(jìn)站段鐵路工程的設(shè)計，最后張工上交了如圖甲所示的設(shè)計方案圖，李工上交了如圖乙所示的設(shè)計方案圖，若你是此公司代表，你將選擇圖的設(shè)計方案，結(jié)合你學(xué)到的物理知識，請簡要談?wù)勀氵x擇的理由。2.如圖所示，足球以初速度v沿著凹凸不平的草地從a運動到d，足球（）A．在b、d兩點動能相等B．在a、d兩點動能相等C．從b到c的過程機(jī)械能減少D．從c到d的過程重力勢能減少第4節(jié)《機(jī)械能及其轉(zhuǎn)化》課外同步課時作業(yè)答案與解析一、選擇題1.答案：A2.答案：D3.答案：C．4.答案：D5.答案：A解析：影響動能的因素是物體的質(zhì)量和物體運動的速度；影響重力勢能的因素是物體的質(zhì)量和物體的高度。根據(jù)動能、重力勢能影響因素的情況得出動能和重力勢能的大小情況。再根據(jù)能量變化的規(guī)律：減小的能量轉(zhuǎn)化為增大的能量得出答案。AB.在大氣層外運行，不受空氣阻力，機(jī)械能是守恒的；衛(wèi)星從遠(yuǎn)地點運行到近地點時，相對高度減小，所以勢能減小，同時速度增大，動能增大，故A正確、B錯誤；CD.在大氣層外運行，不受空氣阻力，機(jī)械能是守恒的；衛(wèi)星從近地點運行到遠(yuǎn)地點時，相對高度增大，所以勢能增大，同時速度減小，動能減小，機(jī)械能守恒，故CD錯誤。二、填空題1.答案：動；重力勢；減小解析：（1）動能大小的影響因素：質(zhì)量、速度．質(zhì)量越大，速度越大，動能越大．（2）重力勢能大小的影響因素：質(zhì)量、被舉得高度．質(zhì)量越大，高度越高，重力勢能越大．（3）機(jī)械能等于動能和勢能之和；克服摩擦做功，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；不計阻力，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，動能減小；高度增高，重力勢能增大，是動能轉(zhuǎn)化為重力勢能如果不能忽略空氣阻力，乒乓球上升的過程中克服空氣阻力做功，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，機(jī)械能減?。?.答案：靜止；變小．解析：判斷物體是運動的還是靜止的，要看它和參照物之間的位置關(guān)系，如果位置變化了，說明該物體是運動的，否則是靜止的；影響動能的因素是質(zhì)量和速度，影響重力勢能的因素是質(zhì)量和高度，動能和重力勢能合稱機(jī)械能．（1）“貨運飛船“天舟一號”與空間站“天空二號”成功對接后，它們之間的位置保持不變，因此以“天宮二號”為參照物，“天舟一號”處于靜止?fàn)顟B(tài)；（2）由于“天空二號”運行時受到阻力，需要克服摩擦做功，有一部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，所以機(jī)械能變小．3.答案：（1）重力勢能；（2）5.00628×1013。4.答案：重力勢動減小5.答案：減小；不變