1、1 第十二章第十二章 机械能与内能机械能与内能 12.112.1 动能动能 势能势能 机械能机械能 知道动能、重力势能、弹性势能及机械能的概念； 了解影响动能、重力势能、弹性势能大小的因素； 掌握探究影响动能、重力势能大小的实验过程； 了解机械能的转化。 控制变量法探究动能大小影响因素； 控制变量法探究重力势能大小影响因素； 机械能守恒定律的应用； 动能动能：运动的物体能对其他物体做功，它就具有能量。这种由于运动而具有的能量叫作动能，物体 的动能越大，它能对其它物体做的功就越。 影响因素影响因素：物体动能的大小与物体的速度和质量有关，越大，越大，物体具有的动 能就越大。它能对其他物体做的功就越
2、多。 实验：控制变量法探究动能大小与哪些因素有关实验：控制变量法探究动能大小与哪些因素有关 实验一：探究动能大小与速度的关系。 应控制物体的质量不变。同质量或同一小车（小球） ，分别从斜面 的不同高度释放，撞击时速度不同，观察木块被撞击后移动的距离 来比较动能的大小； 结论：在质量一定时，物体的速度越大，动能越大。 （实验过程中 注意，如果只用一套器材，第二次实验前要标注木块的最终位置） 。 实验二：探究动能大小与质量的关系。 应保证物体具有相同的速度。质量不等的小车（小球）从斜坡的同一高度释放，到达水平面时，它 2 们的初始速度大小相等。 结论：在质量一定时，物体的质量越大，动能越大。 势能
3、势能：势能和势能是常见的两种势能。 弹性势能弹性势能：发生弹性形变的物体能对其他物体做功，形变物体所具有的能量。 影响因素影响因素：弹性形变的大小和材料，同一物体形变量变大，弹性势能变大，不同物体还要看材料。 重力势能重力势能：被举高的物体同样具有做功的本领，所具有的势能。 影响因素影响因素：物体的重力势能与物体的质量和高度有关，越大、越高，它具有的重力 势能就越大。 实验：控制变量法探究重力势能大小与哪些因素有关实验：控制变量法探究重力势能大小与哪些因素有关 1、探究重力势能大小与质量的关系时，保持高度不变； 2、探究重力势能大小与高度的关系时，保持物体质量不变。 机械能机械能：在物理学中，
4、动能和势能统称为机械能。 机械能守恒机械能守恒：只有动能与势能相互转化的过程中（忽略内能等损失时） ，机械能的总和保持不变。 考点一考点一动能动能 势能势能 机械能机械能 例例 1 1 扬州城区的高层建筑越来越多,但高空抛物却存在巨大的安全隐患,因为高处的物体具有较大的 () A.弹性势能B.重力势能 C.体积D.阻力 【答案】B 【解析】被举高的物体具有重力势能，重力势能的大小与质量、高度有关； 变式变式 1 下列物体一定具有弹性势能的是 （） A弹簧B吊着猴子的树枝 3 C被压扁的橡皮泥D橡皮筋 【答案】B 【解析】发生弹性形变的物体具有弹性势能； 考点二考点二动能、势能大小影响因素动能、
5、势能大小影响因素 例例 2 2 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，重力势能不变 B动能减少，重力势能增加 C动能增加，重力势能减少 D动能减少，重力势能减少 【答案】D 【解析】当飞机在某一高度水平匀速飞行喷洒农药时，其质量在不断减小，高度和速度不变，因此， 由动能和重力势能的影响因素可知，其动能和重力势能均减少。 变式变式 12018 年 1 月 19 日 12 时 12 分,在酒泉卫星发射中心,长征十一号固体运载火箭将吉林号视频 07 星、08 星和 4 颗小卫星精确送入预定轨道。火箭在加速上升的过程中
6、() A.动能增加,重力势能增加,机械能增加 B.动能增加,重力势能不变,机械能增加 C.动能不变,重力势能增加,机械能增加 D.动能不变,重力势能不变,机械能不变 【答案】A 【解析】 火箭在加速上升的过程中,质量不变,速度增大,动能增加;高度增加,重力势能增加;机械能等于 动能与势能之和,所以机械能增加,故 A 正确,B、C、D 错误。 考点三考点三机械能的转化机械能的转化 例例 3 3 如图所示,用细线系住小球悬挂在 O 点,将小球拉至 A 点释放,从 A 点经过 B 点运动到 C 点的过程 中,小球的重力势能先变小后,动能先后。(选填“变大” “变小”或“不变” ) 4 【答案】变大变
7、大变小 【解析】重力势能的大小由质量和高度决定,由图可知,小球从 A 点运动到 B 点再运动到 C 点的过程 中,小球质量不变,高度先变小后变大,所以重力势能先变小后变大;动能的影响因素是质量和速度,小 球从 A 点运动到 B 点再运动到 C 点的过程中,小球质量不变,速度先变大后变小,所以小球的动能先变 大后变小。 变式变式 1 将皮球从离地某一高度 O 点处水平抛出,球落地后又弹起,它的部分运动轨迹如图所示。下列 说法正确的是() A.皮球经过同一高度的 A、B 两点时动能相等 B.皮球第一次反弹后到达最高点 P 点时速度为零 C.皮球在 D 点时的机械能小于在 C 点时的机械能 D.若将
8、皮球表面涂黑,则会在地面 M、N 两点留下两个大小相等的黑色圆斑 【答案】C 【解析】皮球经过同一高度的 A、B 两点时由于空气阻力的影响,在 B 处的动能小于在 A 处的动能, 故 A 错误;皮球第一次反弹后到达最高点 P 点时竖直方向上速度为零,但是水平方向上由于继续向右 移动,水平方向速度不为 0,所以皮球在 P 点时速度不为零,故 B 错误;皮球由于受到空气阻力的影响,机 械能逐渐减小,因此从 C 点到达 D 点时,机械能存在损失,故 C 正确;若将皮球表面涂黑,由于空气阻力 影响,在 M、N 两点皮球的机械能不相等,因此在地面上留下的两个黑色圆斑大小不相等,应该 M 处较 大,故 D
9、 错误。 考点四考点四探究动能大小影响因素探究动能大小影响因素 5 例例 4 4 如图所示,在探究物体动能的大小与哪些因素有关时,让同一小车分别从同一斜面的不同高度由 静止释放,撞击水平面上同一木块。 (1)本实验探究的是(木块/小车/斜面)的动能与的关系,实验中是通过观 察来比较动能大小的; (2)第一次实验的情景如图甲所示,在进行第二次实验前,应先将撞出的木块。 (3)若操作正确,第二次实验木块最终的位置如图乙所示,则此实验的结论是:。 【答案】 (1)小车 速度 木块被撞击后移动的距离 (2)最终的位置标注出来 (3)在质量一定时,物体速 度越大,动能越大 【解析】(1)甲、乙两图是同一
10、小车从不同高度释放,撞击时速度不同,本实验是通过观察比较木块 被撞击后移动的距离来比较动能大小的。(2)为了比较木块移动的距离必须标注木块最终位置。 (3) 在质量一定时,物体速度越大,动能越大。 考点五考点五探究重力势能大小影响因素探究重力势能大小影响因素 例例 5 如图所示,在“探究影响重力势能大小的因素”实验中,有三个实心的、大小相同的铁球 A、铁球 B 和塑料球 C。球 A、C 离沙地高度相同。 现让三个球同时由静止释放,球落到沙地上的状态如图中虚线球所示, (1)根据可以判断出 A 球释放前的重力势能最大; (2)比较球 A、C 可得出影响重力势能大小的因素是; (3)球在空中下落时
11、减少的重力势能主要转化为。 【答案】(1)球陷入沙中的深度(2)质量(3)动能 【解析】(1)球陷入沙中的深度越大,说明克服阻力做的功越多,释放前的重力势能就越大。(2)A、C 两 球下落的高度相同,质量不同,A 球陷入沙中的深度更大,可以得出质量越大,重力势能越大的结论。(3) 6 球在空中下落时高度减小,速度增大,重力势能主要转化为动能。 一、单选题一、单选题 1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 2 （2017无锡卷）射箭时，拉开的弓弦能将箭射出，箭离开弓弦后还能继续飞行，小
12、明根据这一现 象得出了以下结论：弓弦对箭施加的力改变了箭的运动状态：弓弦的弹性势能转化为箭的动能； 箭由于惯性作用仍能继续飞行；在空中飞行的箭若不受任何力作用，将处于静止状态，其中说 法正确的是（） A只有B只有C只有D都正确 3如图所示，铅球从出手到将要落地的过程中，下列说法正确的是（不计空气阻力） （） A铅球由 ab 时，动能逐渐增大 B铅球在 b 点的机械能大于 a 点的机械能 C铅球由 bc 时，机械能逐渐减小 D铅球在 c 点时动能最大 4如图所示，旅游景区的索道缆车载着游客匀速上山，它具有的（） A动能增加，重力势能增加 B动能减少，重力势能增加 C动能不变，机械能增加 D动能不
13、变，机械能减少 5如图，“蹦床”是体育比赛项目，床面弹性很大，运动员可在上面反复弹跳。从高空落下的运动 7 员刚好与水平床面接触的点为 A 点，能到达的最低点为 B 点，如图所示，运动员从 B 点反弹回 A 点 的过程中，不计空气阻力，则（） A运动员在 B 点速度为 0，受平衡力作用 B在反弹的瞬间，运动员在 B 点所受重力大于弹簧弹力 C从 B 点向上运动过程中，运动员的动能先增大后减小 D从 B 点向上运动过程中，运动员的机械能保持不变 6如图是做模拟“蹦极”实验的装置。一根橡皮筋一端系一个小石块，另一端固定在a点，b点是 橡皮筋不系小石块自然下垂时下端所在的位置，c点是橡皮筋系小石块自
14、然下垂时所在的位置，d点 是小石块从a点自由下落所能到达的最低点。小石块从a点到d点运动的过程中，动能达到最大的 位置是（不考虑阻力） （） Ac点Bb点Cbc之间Dcd之间 72012 年 6 月 18 日，“神州九号”飞船与天宫一号自动交会对接，如图所示是它们运行的部分轨 道。“神州九号”飞船首先多次变轨，对接前与“天宫一号”在同一轨道沿同一方向运动，“神州 九号”飞船飞向“天宫一号”缓慢地靠近，最后实现对接。下列有关叙述中，正确的是（ ） A在完成对接前，速度较大的是“天宫一号” B在完成对接后，“神舟九号”相对于“天宫一号”是运动的 C“天宫一号”在轨道运行时，它的动能一定增加 D“神
15、州九号”从轨道变轨到轨道，势能一定增加 8 8现代衣业利用喷药无人机喷酒农药，安全又高效，如图所示，喷药无人机在农田上方沿水平方向 匀速飞行，同时均匀喷酒农药此过程中，喷药无人机的 A动能减小、重力势能减小 B动能减小、重力势能不变 C动能不变、重力势能减小 D动能不变、重力势能不变 二、填空题二、填空题 9如图甲所示，高为 h 的光滑斜面上，一物块从顶端 A 点由静止自由滑到底端 B 点，在此过程中， 物块的机械能_（选填 “守恒”或“不守恒”） ；图乙所示的图象表示该物块的_（选填 “动 能”或“重力势能”）随高度变化的规律。 10如图所示，跳水运动员为获得允足的空间滞留时间，都会在跳水前
16、先用力下压跳板，以便利用 跳板的_让自己上升的更高不计空气阻力，运动员从离开跳板到入水的过程中，_时(填 “离开跳板”、“最高点”或“入水”)时动能最大 11如图，小球从斜面上A处由静止滚下，经过B处，最终停在水平面上的C处。小球从A处运动 到B处的过程中，重力势能_，机械能_； （选填“增大”、“不变”或“减小”）到达B 9 处能继续运动，是因为小球具有_。 三、实验题三、实验题 12在探究“动能大小与物体质量有关”的实验中，所用的实验装置如图所示，A 为小球，B 为木 块。小明共做了三次实验。 (1)为了便于实验分析，小明设计了一个此项探究的实验记录表格。请完成表头待填写的空格： (a)_
17、； 序号小球质量 m/kg小球开始滑下的高度 h/cm(a) 1 2 3 (2)为了研究物体动能与物体质量的关系，让物体从斜面_（选填“同一”或“不同”）高度上 静止滚下时，应改变_（选填“物体 A”或“物体 B”）的质量； (3)若在刚开始做实验时发现木块运动到了长木板的末端之外 在不更换和不增加实验器材的条件下， 解决的办法是：_； (4)该实验运用了_法和转换法，通过观察_来判断小球动能的大小。 13如图甲所示，单摆是用一根细线把重物（摆球）悬挂起来，能够产生往复摆动的一种装置。小 明同学对单摆的摆动周期T（摆球来回摆动次所用的时间）与哪些因素有关进行了实验探究。实验 数据记录如下。 实
18、验序号摆长/ml摆球质量摆角30 个周期30/sT 10 / gm / 11.030460 21.040460 31.050460 41.030360 51.030460 61.030560 70.830454 81.030460 91.230460 (1)小明同学用如图乙所示的方法测出摆球的直径为_cm； (2)实验中，小明采用测量单摆摆动 30 个周期所用的时间，其目的与下列实验相同的是_； A测量小球的直径时，重复测量了多次； B在笔上紧密缠绕多圈铜线，测铜线的直径； C探究光的反射定律时，改变入射角，测多组数据。 (3)分析数据， 可得出： 单摆周期大小与_有关 （选填“摆长”、 “摆
19、球质量”或“摆角”） ， _ 成正比（选填“是”或“不是”） ； (4)摆长一定时，小明用乒乓球做实验测得的摆动周期T明显变大。造成T明显变大的主要原因是 _不可忽略。 14某兴趣小组将一张硬卡片对折，在开口的一边剪两个小豁口 A 和 B，然后套上橡皮筋，做成了 11 一个会跳的卡片（如图所示） 。为了探究卡片跳起的高度与哪些因素有关，该兴趣小组提出了如下猜 想 A与卡片的质量有关 B与橡皮筋的形成变量有关 C与橡皮筋的条数有关 为了验证猜想，小组选用几根相同的橡皮筋和几张相同的卡片进行实验。 (1)小明将图中的卡片反过来，把它放在桌面上用手向下压，使橡皮筋伸长，迅速松开手，观察到的 现象是_
20、，这个现象说明发生弹性形变的橡皮筋能对卡片_，因此它具有弹性势 能。 (2)探究跳起高度与质量是否有关，应选择质量不同的卡片，控制其他实验条件相同。操作中将卡片 反过来，每次把它在桌面上用手压平的目的是_。 (3)探究跳起高度与橡皮筋形变量是否有关，请你为该小组提供使橡皮筋的形变量不同的两种方 法_；_。 12 1D 【详解】 A汽车沿斜坡向下运动时，高度降低，重力势能减少；速度加快，动能增大；所以是重力 势能转化为动能，不符合题意； B汽车在水平路面上匀速行驶的过程，速度不变，动能不变；高度不变，重力势能不变， 不符合题意； C投篮时，篮球向下运动过程中，速度增大，动能增大；高度减小，重力势
21、能减小，重力 势能转化成动能，不符合题意； D荡秋千时，秋千上升过程中，速度减小，动能减小；相对高度增大，重力势能增大；动 能转化为重力势能，符合题意。 故选 D。 2B 【详解】 弓弦对箭施加的力使箭由静止变为运动，改变了箭的运动状态，故正确； 箭射出时，弓弦的弹性形变程度变小，弹性势能减小；箭由静止变为运动，动能增大；所 以，弓弦的弹性势能转化为箭的动能，故正确； 射出去的箭离开弓以后能够继续向前运动， 是箭由于惯性仍然保持原来的运动状态； 惯性 是物体保持原来运动状态不变的性质，不是力，不能说由于惯性作用，故错误； 在空中飞行的箭若不受任何力作用，将保持原来的运动状态，继续做匀速直线运动
22、，故 错误； 综上分析可知，只有正确；故应选 B 3D 【分析】 (1)物体没有发生弹性形变，不考虑弹性势能，质量不变，根据高度判断重力势能大小，根 据机械能=动能+势能，由重力势能大小判断动能大小； (2)不计空气阻力，不考虑摩擦生热，机械能守恒； (3)铅球在上升过程中，动能转化为重力势能，下落过程中，重力势能转化为动能； 13 (4)重力势能大小的影响因素：质量、被举得高度。质量越大，高度越高，重力势能越大。 【详解】 A铅球由 ab 时，动能转化为重力势能，动能逐渐减小，重力势能不断增大。不符合题 意； B不计空气阻力，不考虑摩擦生热，机械能守恒，a、b、c 三点的机械能相等。不符合题
23、 意； C不计空气阻力，不考虑摩擦生热，机械能守恒。铅球由 bc 时，机械能都相等。不符 合题意； Da、b、c 三点的机械能相等，机械能=动能+势能。铅球的质量不变，hbhahc，b 点的 铅球的重力势能大于 a 点铅球的重力势能大于 c 点的铅球的重力势能，b 点的铅球的动能小 于 a 点铅球的动能小于 c 点的铅球的动能，所以铅球在 c 点时动能最大，符合题意。 故选 D。 4C 【详解】 缆车是匀速上山，速度不变，故动能不变；缆车在上山过程中高度不断增加，故重力势能增 大；动能不变，重力势能增加，故其总和机械能也在增大，故选 C . 5C 【解析】 【分析】 分析运动员在B点时的受力情
24、况做出判断；重力势能大跟质量、高度有关；动能大小的影 响因素是质量；蹦床过程中，存在人的机械能与蹦床间的机械能相互转化过程。 【详解】 AB运动员在B点时（最低点） ，蹦床弹性形变最大，对人的弹力最大，弹力大于运动员的 重力，这两个力是非平衡力，故 A、B 不符合题意； C运动员在B点时受到蹦床弹力最大，弹力大于人的重力，合力向上，人开始加速向上运 动；随着蹦床形变逐渐变小，弹力逐渐减小，当弹力等于运动员重力时，运动员上升速度开 始减小，达到最高点时速度为零，所以运动员速度先增大后减小，则运动员的动能先增大后 减小，故 C 符合题意； 14 D 从B点向上运动过程中， 蹦床的弹性势能转化为运动
25、员的机械能， 运动员的机械能增大， 故 D 不符合题意。 故选 C。 6A 【解析】 【分析】 【详解】 小石块从a点到c点是加速下降的，虽然到达b点后受到一个向上的弹力，但此时由于弹力 小于自身的重力，故小石块仍加速下落，其速度继续增加；到达c点，弹力等于重力，过c 点后，弹力大于小石块的重力，小石块受到的合力向上，其会减速下落；因此小石块在c点 速度最快，即小石块的动能最大是在c点。 故选 A。 7D 【解析】 【分析】 【详解】 A 在完成对接前， “神州九号”飞船飞向“天宫一号”缓慢地靠近， 因此速度较大的是“神 州九号”，故 A 错误； B在完成对接后，它们的运动速度和方向都相同，因
26、此“神舟九号”相对于“天宫一号” 是静止的，故 B 错误； CD从图中可以看出，轨道距地球的距离大于轨道距地球的距离，因此“天宫一号” 和“神州九号”从轨道变轨到轨道时，重力势能增加，动能减小，故 C 错误、D 正确。 故选 D。 8A 【解析】 【分析】 【详解】 喷药无人机在农田上方沿水平方向匀速飞行，同时均匀喷酒农药此过程中，无人机的速度 不变，高度不变，质量变小，所以喷药无人机的动能减小、重力势能减小，故 A 符合题意， 选项 BCD 不符合题意 15 【点睛】 根据影响动能和重力势能大小的因素判断动能和重力势能的变化是解题的关键 9守恒重力势能 【解析】 【分析】 【详解】 1由于斜
27、面是光滑的，故物块滑下时没有其他形式的能产生，故机械能守恒，重力势能减 小，动能增加。 2图乙显示的是能量随高度的增加而增大，随高度的减小而减小，故这个能量是重力势能。 10如弹性势能入水 【解析】 【详解】 当跳水运动员在跳水前先用力下压跳板时，跳板发生弹性形变，产生弹力，具有弹性势能， 所以利用跳板的弹力让自己上升的更高 不计空气阻力时，机械能是守恒的，运动员从离开跳板到入水的过程中，在最低点时，重力 势能最小，动能最大，速度最快，所以运动员在入水时动能最大 11减小减小惯性 【解析】 【分析】 【详解】 1小球由A处运动到B处，质量不变，高度降低，重力势能减小。 2小球运动过程中克服摩擦
28、做功，一部分机械能转化为内能，机械能减小。 3小球到达B处后，由于惯性，继续保持原来的运动状态，所以继续运动。 12木块移动的距离 s/cm同一物体 A降低小球开始滑下的高度控制变量 木块移动距离 【详解】 (1)1在探究“动能大小与物体质量有关”的实验中，用到了控制变量法和转换法，A 小球动 能大小，要通过推动 B 木块的距离来体现，故此项探究的实验记录表格的空缺处应填写木 块移动的距离 s/cm。 16 (2)23要研究物体动能与物体质量的关系，就应该控制物体的速度，让物体从斜面同一高 度上静止滚下，使其进入水平面的初速度相等；因为研究的是物体动能与物体质量的关系， 质量是变量，研究对象是
29、物体 A，故应改变物体 A 的质量。 (3)4若在刚开始做实验时发现木块运动到了长木板的末端之外，说明物体的动能太大，在 不更换和不增加实验器材的条件下， 可以适当的减小物体的动能， 解决的办法是降低小球开 始滑下的高度。 (4)56 在探究“动能大小与物体质量有关”的实验中，用到了控制变量法和转换法；A 小球 动能大小，要通过推动 B 木块的距离来判断小球动能的大小。 131.20B摆长不是空气的阻力 【详解】 (1)1由图可知，刻度尺的分度值为1mm，摆球的直径为 3.20cm-2.00cm=1.20cmd (2)2实验中，为提高测量的准确程度，小明采用测量单摆摆动 30 个周期所用的时间
30、，采用 了累积法的方法； A测量小球的直径时，重复测量了多次，是为了取平均值减小误差，故 A 不符合题意； B在笔上紧密缠绕多圈铜线，测铜线的直径，采用了累积法的方法，故 B 符合题意； C探究光的反射定律时，改变入射角，测多组数据是为了得出普遍性的规律，故 C 不符 合题意。 故选 B。 (3)34分析 7、8、9 实验，在摆角和摆球质量相同的条件下，摆长越长，摆的周期越大， 单摆周期大小与摆长有关，但不成正比。 比较 4、5、6 实验，在摆长和摆球的质量相同时，摆角不同，但摆的周期相同，故单摆周期 大小与摆角无关。 分析 1、2、3 实验，在摆长和摆角相同时，摆球质量不同，摆的周期相同，故单摆周期大小 与摆球质量无关。 (4)5摆长一定时，小明用乒乓球做实验时，由于乒乓球的质量相对较小，体积较大，受到 空气的阻力较大，所以测得的摆动周期T明显变大。 14 卡片被弹起做功控制橡皮筋的形变量相同换用粗一点的橡皮筋换用短 一点的橡皮筋 【详解】 17 (1)12当小明放手后，会看到卡片被起，这是由于橡皮筋要恢复原状对卡片做功造成的； (2)3将卡片压平目的是控制橡皮筋的形变量相同，使橡皮筋具有相同的弹性势能； (3)45换用粗一点橡皮筋或换用短一点的橡皮筋都可以使橡皮筋的形变量改变。
