8 动能、势能、机械能-教案.docx
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1、授课时间:课程主题:动能、势能、机械能.知道动能、势能和弹性势能的概学习目标2.能用实例说明动能和势能之间可以相互转化,能解释有关动能、重力势能、弹性势能之间相互转化的简单现象教学内容*城门恻轼.如下图,拉杆式行李箱在拉力产的作用下静止在斜坡上,请画出行李箱受到的重力G的 示意图,以及拉力/对。点的力臂心.请你在如图中画出用滑轮组提升重物的最省力的绕绳方法。1 .如下图,杠杆A。在力F1、尸2的作用下处于静止状态,是力尸2的力臂,请在图中画出 力&的力臂Li和力尸2的示意图。.如图是一辆汽车通过滑轮组匀速提升物体的示意图。在汽车对绳子施加的拉力厂的作 用下,重1200N的物体A以lm/s的速度
2、匀速上升了 2m,在这个过程中,拉力尸做功 的功率为L5kW。不计绳重和轮与轴的摩擦。求:(1)拉力淅做的有用功典:(2)滑轮组的机械效率 【例题精讲】例1. 2012年6月16日,执行我国首次载人交会对接任务的“神舟九号”载人飞船成功发射。13天后完 成太空飞行的航天器返回舱在穿过稠密的大气层返回地球的过程中,外壳与空气剧烈摩擦导致内能增 大,温度(选填“升高”、“降低”或“不变”),这增大的内能是由能转化而来的;当返回舱距离 地面1m时,它的4台发动机开始向下喷气,使返回舱进一步减速,在这个过程中返回舱的动能(选填增大、减小或不变”下同),重力势能o 【答案】升高;机械:减小:减小 例2.
3、如图,一小球在点1静止释放,经过最低点2后,上升到最高点3后返回,在此过程中,这三个位置:动能为零的是、机械能最大的是。(填写位置序号)【巩固练习】1.掉在地上的弹性小球会跳起,但是越跳越低,如图是小球落地又跳起的频闪照片,以下选项中说法 正确的选项是()A.小球每次跳到最高点时处于平衡状态B.小球在跳动过程中虽然有能的转化,但总的机械能保持不变C.当小球在某次跳到最高点时,假设外力突然全部消失,那么小球将水平向右做匀速直线运动D.小球在每次跳到同一高度时的速度大小都相同,重力势能不同,总的机械能减小 【答案】C2 .如下图,将一根弹簧和一只质量为1kg的金属球(球上有一直小孔)套在铁架台的金
4、属杆AB上 面。现将小球提到B端后松手,小球的高度随时间变化的情况如图乙所示。弹簧原来的长度 (选填“大于”、“小于”、“等于“)40cm,在0土过程中,小球的动能 (选填“增大”、“减小”、“先增 大后减小或不变),此过程中的小球的重力势能变化量 (选填“大于”、“小于”、“等于“)动能变化量,在小匕、t3三个时刻,小球的动能分别是Ek” Ek2, Ek3,其大小关系是(用“”、V、“=”连接)【答案】(1)弹性势能(2)机械能;内能(3) t.3 . (1)如图,滚摆从图中的位置1静止释放,下降经过位置2继续下降,再上升到达最高点3,滚摆 从位置1到位置2的过程中重力势能 (变大/变小/不
5、变);在这三个位置中,滚摆重力势能最大 的位置是、机械能最大的位置是。(2)如图,过山车是靠一个机械装置的推力推上最高点的,然后由静止开始向下运动,机械装置就不 再为它提供动力了。如下图的三种轨道设计方案中,较合理的是 o方案2方案3【答案】(1)变小;位置1;位置1 (2)方案1?禅堂检阚.弹跳杆运动是一项广受欢迎的运动.其结构如图甲所示.图乙是小希玩弹跳杆时由最低位置上升到 最高位置的过程,针对此过程.以下分析正确的选项是()到惊K 甲乙A.在a状态时弹簧的弹性势能最大,小希的机械能为零 B.a-b的过程中,弹簧的弹力越来越大,在b状态时弹力最大 C. b-c的过程中,弹簧的弹性势能转化为
6、小希的重力势能 D.a-c的过程中,小希先加速后减速,在b状态时速度最大【答案】A.建高楼时首先要打好地基,原相同高度的相同地桩,经打击后某一瞬时三个地桩所处的位置如下图, 打桩时,三个重锤中 锤的做功本领最大.如果A、B两锤的质量相同,那么刚开始下落时,锤的高 度要低一些,如果B、C两锤刚下落时的高度相同,那么 的质量要大一些.【答案】B;A;B1 .在探究弹性势能的大小跟哪些因素有关时,小明提出了如下猜测:猜测一:弹性势能的大小与弹簧被压缩的程度有关;猜测二:弹性势能的大小与弹簧的材料有关。为此,小明选用材料不同的两根弹簧A和B (长度和粗细相同),小球、木块和长刻度尺,设计了如 图所示的
7、实验装置进行探究。实验中,木块起始位置相同,以下是实验记录表:实验次数使用的弹簧被压缩后弹簧的长度/cm木块移动的距离弹簧A1弹簧A7S2弹簧B4S3弹簧B7S,(1)由于弹性势能的大小不使用仪器测量,本实验把弹性势能的大小转换为测量木块移动的距离,这 种研究方法叫转换法,请举出一个热学探究中运用转换法的实例:(2)请将探究猜测一的方案补充完整:a、将弹簧A、小球、木块按如下图安装好;b、压缩弹簧,使其长度为5cm,放手后,小球被弹出,推动木块移动了一段距离Si;c、压缩弹簧,使其长度为cm,放手后,小球被弹出,推动木块移动了一段距离;d、比拟分析实验数据Si和,得出结论。(3)为了探究猜测二
8、,可选用试验次数和的数据进行比拟分析,假设S2与不相等,说明弹性 势能的大小与弹簧的材料有关。(4)有同学将该装置用来探究动能大小与哪些因素有关的实验,设计了以下两个实验方案:方案一:用同一钢球将同一弹簧压缩至不同程度,静止释放,撞击相同位置的同一木块,比拟木块在水 平面移动的距离;方案二:用质量不同钢球将同一弹簧压缩至相同程度,静止释放,撞击相同位置的同一木块,比拟木块 在水平面移动的距离,该同学的两个方案中,能完成动能影响因素探究的是方案 (选填 “一”或“二”),另一个方案无法完成的原因是【答案】(1)(2) c.8; S2o d.S2(3);S4(4) 一;弹簧压缩相同程度,弹性势能相
9、等,钢球获 得的动能相同,钢球撞击木块时对木块做功相同,木块在水平面移动的距离相同.质量为m的小环穿在固定的光滑曲杆上,从某点A静止释放后沿曲杆运动,如下图。不计空气阻 力,以下说法正确的选项是()A.只要A点高于D点,小环就能到达D点C.小环从A点到D点,重力势能一直减小,机 械能不变A.只要A点高于D点,小环就能到达D点C.小环从A点到D点,重力势能一直减小,机 械能不变B.假设小环能到达D点,离开D点后将竖直向下 运动D.小环从A点到B点,动能一直增加,机械能 不变【答案】D.如下图,粗糙的弧形轨道竖直固定于水平面,一小球由A点以速度v沿轨道滚下,经另一侧等高 点B后到达最高点Co以下关
10、于小球滚动过程的分析正确的选项是()A.整个过程只有重力在对小球做功B.小球在A、B两点具有的动能相同C.小球在A、B、C三点的速度大小关系是v, D.小球在A点具有的机械能等于它在C点具有VBVC的重力势能 【答案】C.如下图,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)根据可以判断出球释放前的重力势能最大;(2)比拟球A、C可得出影响重力势能大小的因素是一;(3)球在空中下落时减少的重力势能主要转化为;(4)为了显示重力势能的大小,小明用橡皮泥代替沙
11、子,小丽用海绵代替沙子,你认为更合适的方法 是 (填“小明”或“小丽”),理由是 oc. B.【答案】(1)球陷入沙中的深度;A (2)质量(3)动能(4)小明;橡皮泥形变不能恢复,便于前后 进行比拟鼻要支旅课堂错题收集学霸笔记本:教师引导学生借助知识脑图总结重难点1温故加新 i.将小球a.b分别拉到与竖直方向成一定角度e的位置,然后都由静止释放,当小球摆动到竖直位置时, 将与静止在水平面上的木块C发生碰撞,木块都会在水平面上滑行一定距离后停止。图中的摆长L都相 同,()|()2,球 A.B 的质量分别为 mA、(1)如图甲、乙所示,同时释放A.B,观察到它们并排摆动且始终相对静止,同时到达竖
12、直位置这说明两 小球在摆动过程中的任一时刻的速度大小与小球的一无关。(2)如图甲、乙所示,观察到B球能将木块C撞得更远由此可得出结论:、(3)图乙中小球B到达竖直位置时的速度(填“大于”、“小于”或“等于)图内中小球B到达竖直位置时 的速度。(4)在此实验中动能大小是通过木块被推动的距离知道,这里又用到了 法。【答案】(1)质量(2)当速度相同时,物体的质量越大,动能越大小于(4)转换2.为探究“动能大小的影响因素”,某实验小组利用斜面、钢球、木块等器材开展了如下图的活动。(1)实验中通过比拟木块 来判断钢球动能的大小。(2)在图甲和图丙中,用质量不同的两个钢球从斜面上相同高度自由滚下,目的是
13、使钢球相同;比 较甲、乙两图,得到的结论是。(3)本实验中假设水平面绝对光滑那么不能得出结论,原因是 o(4)实验后,同学们联想到在许多交通事故中,造成平安隐患的因素有汽车的“超载”与“超速”,为了 进一步弄清楚,在影响物体动能大小的因素中,哪个对动能影响更大?于是他们利用上述器材进行了实 验测定,得到的数据如下表:实验序号小球的侦fit m/g小球自由滚卜的高度h/cm木块被撞后运动的跑离s/cm1301042302016360108为了探究“超载”平安隐患,应选择序号1与 两个实验进行比拟。分析表格中对应的实验数据可知:对物体的动能影响更大,当发生交通事故时,由此 造成的危害更严重。张老师
14、指出:假如序号1中的数据是正确无误的,那么序号2中的木块被撞后运动距 离“16cm”的数据是错误的,原因是:不计能量损失,。【答案】(1)滑动的距离(2)到达水平面的速度;质量一定时,速度越大,动能越大;(3)小球将 保持匀速直线运动,无法测量木块滑动的距离(4) 3:速度;第二次实验小球获得的重力势能是第一次 的两倍,到达水平面的动能是第一次的两倍,故第二次实验木块克服摩擦力做功也是第一次的两倍,由 W = fs,木块运动的距离应为第-次的两倍,即4cmx2 = 8cm。3 .小明在老师的指导下用小球和弹性很好的轻质橡皮筋等器材进行了如下实验与探究(不考虑空气阻 力).让一系于橡皮筋一端的小
15、球从某悬挂点O的正下方P点由静止释放如图甲所示,整个下落过程中,橡 皮筋所受弹力F与小球下落高度h的关系如图乙所示;小球下落的速度v与下落高度h的关系如图丙所 示。该轻质橡皮筋每受到0.1N的拉力就伸长1cm,经测量小球从P点下落到A、B、C三点的距离 分别为:hA=0.4m,hB=0.5m,hc=0.7m.(1)小球从A点运动到C点的过程中,小球下落速度的变化情况是一A、一直变大B、一直变小C、先变大后不变D、先变大后变小(2)当橡皮筋的伸长量最大时,小球的速度为一(选填“、飞”、“0”或“无法判断”),此时,小球处于_状 态(选填“平衡”或俳平衡”):实验中所用小球的重力为N.【答案】(l
16、)C(2)0;非平衡(3)5.如下图,足球以初速度v沿着凹凸不平的草地从a运动到d,足球()D.从b到c的过程 机械能减少A.在b、d两点动能 B.在a、d两点动能 C.从c到d的过程相等相等重力势能减少.把篮球抛向空中,忽略空气阻力,如下图四个选项图象中哪一个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()【答案】A6.如图,用小球和木块来探究“动能大小与哪些因素有关”。Si(1)实验中是通过比拟.来比拟动能大小。(2)本实验研究的动能是指一o (填序号)A、小球在斜面上时的动能B、小球撞击木块时的动能C、小球撞击木块后木块的动能(3)比拟图A、B是为了研究动能大小
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