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專題復(fù)習(xí)：機(jī)械能 馬俊慧 ［考點(diǎn)熱點(diǎn)指津］ 一、動(dòng)能和勢(shì)能 本節(jié)有四個(gè)重要的基本概念：①能量；②動(dòng)能；③勢(shì)能；④機(jī)械能。概念的理解和決定動(dòng)能、勢(shì)能大小的因素是考點(diǎn)，聯(lián)系實(shí)際事例考查決定動(dòng)能、勢(shì)能大小的因素是考試的熱點(diǎn)。 一個(gè)物體能夠做功，我們就說(shuō)它具有能量。判斷一個(gè)物體是否具有能量要看它是否“能夠做功”?！澳軌蜃龉Α北硎疚矬w具有做功的本領(lǐng)，決不能認(rèn)為一個(gè)物體非得正在做功或已經(jīng)做了功才說(shuō)它具有能量，比如高山上靜止不動(dòng)的石頭，雖然沒(méi)有做功，但具有做功的本領(lǐng)，所以具有能量。 物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能量叫動(dòng)能，物體具有的動(dòng)能大小與物體的速度和質(zhì)量有關(guān)，運(yùn)動(dòng)的速度越大，質(zhì)量越大，則物體的動(dòng)能就越大。速度大的物體動(dòng)能不一定大。例如：高速行駛的摩托車具有的動(dòng)能不一定比滿載的火車剛起動(dòng)時(shí)的動(dòng)能大，因?yàn)闈M載火車的質(zhì)量遠(yuǎn)大于摩托車的質(zhì)量；質(zhì)量大的物體動(dòng)能也不一定大。例如：在跑道上運(yùn)動(dòng)的保齡球，并不一定比剛出膛的子彈動(dòng)能大，因?yàn)樽訌椀乃俣缺缺｝g球大得多。 被舉高的物體也能做功，這種能量叫重力勢(shì)能。重力勢(shì)能的大小由物體的質(zhì)量和被舉的高度共同決定，物體的質(zhì)量越大，被舉得越高，則重力勢(shì)能越大。重力勢(shì)能相對(duì)而言的，天花板上的吊燈，相對(duì)天花板不具有重力勢(shì)能，而相對(duì)地面則有一定高度，因此具有重力勢(shì)能。 發(fā)生彈性形變的物體是在撤去外力后仍能恢復(fù)原狀的物體，彈性勢(shì)能是發(fā)生彈性形變的物體具有的能。如拉伸或壓縮后的彈簧、擰緊的發(fā)條等都具有彈性勢(shì)能。彈性勢(shì)能的大小與彈性形變的大小、材料和形狀有關(guān)。 重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能合稱為勢(shì)能。動(dòng)能和勢(shì)能統(tǒng)稱為機(jī)械能。 二、動(dòng)能和勢(shì)能的轉(zhuǎn)化 物體的動(dòng)能和勢(shì)能之間可以相互轉(zhuǎn)化，分析它們之間的相互轉(zhuǎn)化情況是考試的熱點(diǎn)。 動(dòng)能和勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化過(guò)程中，若僅有重力或彈力做功，不考慮空氣阻力等因素，則機(jī)械能的總量保持不變，否則機(jī)械能的總量會(huì)減少。其轉(zhuǎn)化規(guī)律是：若只有物體的重力做功，則重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，且動(dòng)能增加，重力勢(shì)能減少；若物體只克服重力做功，則物體的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能，且動(dòng)能減少，重力勢(shì)能增加，但在轉(zhuǎn)化過(guò)程中，機(jī)械能總量保持不變。例如，滾擺在下降過(guò)程中，重力做功，滾擺的高度變小，重力勢(shì)能減小，同時(shí)速度越來(lái)越大，動(dòng)能增大，此過(guò)程滾擺的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能；相反，滾擺在上升過(guò)程中，克服重力做功，滾擺的高度增加，重力勢(shì)能增大，而速度越來(lái)越小，動(dòng)能減小，此過(guò)程中滾擺的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能。若物體的彈力做功，則彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，即彈性勢(shì)能減少，動(dòng)能增加；若克服彈力做功，則動(dòng)能轉(zhuǎn)化為彈性勢(shì)能，即物體的動(dòng)能減少，其它物體的彈性勢(shì)能增加。例如，運(yùn)動(dòng)的小球?qū)椈善瑝簭澋倪^(guò)程中，小球的速度逐漸減少為零，動(dòng)能也逐漸減少為零，而彈簧片由于發(fā)生形變，其彈性勢(shì)能越來(lái)越大，在此過(guò)程中，小球的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為彈簧片的彈性勢(shì)能；當(dāng)壓彎的彈簧片恢復(fù)原狀將小球彈回的過(guò)程中，小球的速度變大，動(dòng)能變大，此時(shí)彈簧片形變量減小，彈性勢(shì)能減小，此過(guò)程中，彈簧片的彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為小球的動(dòng)能。 因此，在解答動(dòng)能和勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化的問(wèn)題上，應(yīng)首先根據(jù)題目分析物理現(xiàn)象中所包含的物理過(guò)程，再根據(jù)相關(guān)物理過(guò)程來(lái)判定物體動(dòng)能和勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化就很容易了。 ［典型例題透視］ 例1. 關(guān)于能的概念，下列說(shuō)法中正確的是（ A. 如果物體正在做功，說(shuō)明這個(gè)物體具有能量； B. 教室里的日光燈吊在金屬鏈下不動(dòng)，它沒(méi)有做功，所以它不具有能量； C. 物體已做的功越多，說(shuō)明物體具有的能量越多； D. 一個(gè)物體能夠做功，說(shuō)明這個(gè)物體具有能量。 答案：D。 透視：一個(gè)物體是否具有能，不是看它是否正在做功，所以A不對(duì)；吊在金屬鏈下的日光燈不做功，并不是日光燈沒(méi)有做功的本領(lǐng)，只要滿足一定的條件（如金屬鏈斷裂），它就能夠?qū)ν庾龉?，也就說(shuō)明了它具有能量，所以B也不對(duì)；物體做的功越多，說(shuō)明物體釋放出的能量越多，但不能說(shuō)成具有的能量多，C也不對(duì)；所以只有D正確。本題考的就是對(duì)“能量”概念的理解。 例2. 質(zhì)量較大的鴿子與質(zhì)量較小的燕子以相同的速度在空中飛行，比較它們的動(dòng)能關(guān)系（ 答案：鴿子的動(dòng)能大 透視：動(dòng)能的大小由物體的質(zhì)量和速度決定。本題以大家很熟悉的鴿子、燕子為例來(lái)比較動(dòng)能的大小，因?yàn)轼澴雍脱嘧语w行的速度相同，所以質(zhì)量大的動(dòng)能也大，鴿子的質(zhì)量較大，則鴿子的動(dòng)能大。 例3. 從雪山上勻速下滾的雪球越滾越大，則下列說(shuō)法正確的是（ A. 雪球的動(dòng)能一定增大 B. 雪球的勢(shì)能一定減小 C. 雪球的機(jī)械能一定不變 D. 雪球的動(dòng)能一定不變 答案：A 透視：此題仍是考查影響動(dòng)能大小的兩個(gè)因素。題已明確告訴大家雪球“勻速下滾”，即速度不變，“越滾越大”即質(zhì)量越來(lái)越大，所以雪球的動(dòng)能一定增大，A正確；雪球下落時(shí)質(zhì)量變大，高度減小，則重力勢(shì)能無(wú)法確定，所以B不對(duì)；機(jī)械能是動(dòng)能和勢(shì)能的和，因此機(jī)械能的大小也不能確定，所以C也不對(duì)；A正確，當(dāng)然D就錯(cuò)了。 例4. 在水平街道上勻速行駛的灑水車，一邊行駛一邊灑水。下列關(guān)于其機(jī)械能變化的說(shuō)法中正確的是（ A. 動(dòng)能不變，機(jī)械能減少 B. 動(dòng)能減小，機(jī)械能減小 C. 動(dòng)能不變，機(jī)械能增大 D. 動(dòng)能減小，機(jī)械能增大 答案：B 透視：灑水車勻速行駛，則灑水車的速度不變，在灑水過(guò)程中，其質(zhì)量減少，所以灑水車的動(dòng)能減少，在水平街道上，灑水車重力勢(shì)能為零，因而機(jī)械能減少，故選B。 例5. 如圖1所示，小球從a處拋出時(shí)具有的機(jī)械能為100J，其中動(dòng)能為60J。小球經(jīng)過(guò)b、c后落到地面上d處，b點(diǎn)是最高點(diǎn)，a、c點(diǎn)在同一水平面上，則（ 例3. 從雪山上勻速下滾的雪球越滾越大，則下列說(shuō)法正確的是（ A. 雪球的動(dòng)能一定增大 B. 雪球的勢(shì)能一定減小 C. 雪球的機(jī)械能一定不變 D. 雪球的動(dòng)能一定不變 答案：A 透視：此題仍是考查影響動(dòng)能大小的兩個(gè)因素。題已明確告訴大家雪球“勻速下滾”，即速度不變，“越滾越大”即質(zhì)量越來(lái)越大，所以雪球的動(dòng)能一定增大，A正確；雪球下落時(shí)質(zhì)量變大，高度減小，則重力勢(shì)能無(wú)法確定，所以B不對(duì)；機(jī)械能是動(dòng)能和勢(shì)能的和，因此機(jī)械能的大小也不能確定，所以C也不對(duì)；A正確，當(dāng)然D就錯(cuò)了。 例4. 在水平街道上勻速行駛的灑水車，一邊行駛一邊灑水。下列關(guān)于其機(jī)械能變化的說(shuō)法中正確的是（ A. 動(dòng)能不變，機(jī)械能減少 B. 動(dòng)能減小，機(jī)械能減小 C. 動(dòng)能不變，機(jī)械能增大 D. 動(dòng)能減小，機(jī)械能增大 答案：B 透視：灑水車勻速行駛，則灑水車的速度不變，在灑水過(guò)程中，其質(zhì)量減少，所以灑水車的動(dòng)能減少，在水平街道上，灑水車重力勢(shì)能為零，因而機(jī)械能減少，故選B。 例5. 如圖1所示，小球從a處拋出時(shí)具有的機(jī)械能為100J，其中動(dòng)能為60J。小球經(jīng)過(guò)b、c后落到地面上d處，b點(diǎn)是最高點(diǎn)，a、c點(diǎn)在同一水平面上，則（ A. 小球在b點(diǎn)的動(dòng)能是60J B. 小球在c點(diǎn)的重力勢(shì)能是60J C. 小球在d處將觸地時(shí)動(dòng)能為60J D. 小球在a、b、c、d點(diǎn)的機(jī)械能相同 答案：D 透視：當(dāng)小球在a點(diǎn)時(shí)機(jī)械能為100J，動(dòng)能是60J，所以重力勢(shì)能是40J，而c點(diǎn)和a點(diǎn)在同一水平面內(nèi)，即在同一高度，因此小球在c點(diǎn)的重力勢(shì)能也為40J，故B錯(cuò)；因?yàn)樵谛∏蜻\(yùn)動(dòng)過(guò)程中不考慮空氣阻力，所以機(jī)械能總量保持不變，因此a、b、c、d點(diǎn)機(jī)械能均為100J，故D正確；b點(diǎn)是小球運(yùn)動(dòng)的最高點(diǎn)，即重力勢(shì)能最大，動(dòng)能最小，小于a點(diǎn)的動(dòng)能60J，故A錯(cuò)；當(dāng)小球在d處即將落地時(shí)，重力勢(shì)能為零，此時(shí)動(dòng)能最大，等于機(jī)械能100J，則C也錯(cuò)。 例6. 下列有關(guān)機(jī)械能的實(shí)例中，屬于機(jī)械能增大的是（ A. 火箭騰空而起 B. 小朋友從滑梯上慢慢滑下 C. 汽車在水平路上勻速行駛 D. 人造衛(wèi)星繞地球轉(zhuǎn)動(dòng) 答案：A 透視：本題用具體實(shí)例來(lái)考查機(jī)械能的變化情況。火箭騰空而起時(shí)，質(zhì)量不變，速度變大，高度升高，所以火箭的動(dòng)能和重力勢(shì)能都增大，則機(jī)械能增大，因此A正確；小朋友從滑梯上慢慢滑下，要克服摩擦力做功，所以機(jī)械能減小，故B不能選；汽車在水平路上勻速行駛，速度不變，動(dòng)能則不變，高度為零，重力勢(shì)能則為零，所以機(jī)械能不變，也不符合要求，不能選；人造衛(wèi)星繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，只受重力作用，所以機(jī)械能守恒，D也不符合要求。 例7. “神舟五號(hào)”載人飛船成功返航，實(shí)現(xiàn)了中國(guó)人幾千年的“飛天夢(mèng)”，當(dāng)飛船減速著陸時(shí)，航天英雄楊利偉的（ A. 動(dòng)能增加，重力勢(shì)能減少 B. 動(dòng)能不變，重力勢(shì)能減少 C. 動(dòng)能減少，重力熱能不變 D. 動(dòng)能減少，重力勢(shì)能減少 答案：D 透析：本題結(jié)合“神舟五號(hào)”成功返航這一社會(huì)焦點(diǎn)問(wèn)題，充分體現(xiàn)了命題的時(shí)代性?！帮w船減速著落”即飛船的速度減少，高度降低，在此過(guò)程中楊利偉質(zhì)量保持不變，所以楊利偉的動(dòng)能減少，重力勢(shì)能也減少，故選D。 例8. 跳傘運(yùn)動(dòng)員，從飛機(jī)上跳下還沒(méi)有撐開(kāi)傘時(shí)，他的____________能減少，____________能增大；當(dāng)他打開(kāi)傘勻速下落時(shí)，其重力勢(shì)能____________，動(dòng)能____________，機(jī)械能____________。（選填“變大”、“變小”或“不變”） 答案：重力勢(shì)，動(dòng)，減小，不變，減小。 透視：當(dāng)跳傘運(yùn)動(dòng)員從飛機(jī)上跳下還沒(méi)有撐開(kāi)傘時(shí)，他受到重力大于空氣阻力，跳傘運(yùn)動(dòng)員加速下落，所以重力勢(shì)能減小，動(dòng)能增大；撐開(kāi)傘后，阻力增大，但阻力和重力勢(shì)能平衡時(shí)，跳傘運(yùn)動(dòng)員勻速下降，此時(shí)重力勢(shì)能減小，動(dòng)能不變，機(jī)械能減小。 例9. 一個(gè)小朋友從滑梯上勻速滑下的過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是（ A. 動(dòng)能減小，重力勢(shì)能減小，機(jī)械能減小 B. 動(dòng)能減小，重力勢(shì)能增大，機(jī)械能減小 C. 動(dòng)能不變，重力勢(shì)能減小，機(jī)械能減小 D. 動(dòng)能減小，重力勢(shì)能減小，機(jī)械能不變 答案：C 透視：本題以?shī)蕵?lè)活動(dòng)命題，很貼近學(xué)生的生活實(shí)際。在勻速下滑過(guò)程中，小朋友的質(zhì)量不變，速度不變，而高度減小，因而小朋友的動(dòng)能不變，重力勢(shì)能減小，機(jī)械能也減小，故選C。 例10. 人造衛(wèi)星繞地球沿橢圓軌道運(yùn)行如圖2所示。近地點(diǎn)為離地球中心最近的點(diǎn)，遠(yuǎn)地點(diǎn)為離地球中心最遠(yuǎn)的點(diǎn)。下列說(shuō)法正確的是（ A. 在近地點(diǎn)時(shí)，衛(wèi)星勢(shì)能最大 B. 在遠(yuǎn)地點(diǎn)時(shí)，衛(wèi)星動(dòng)能最大 C. 衛(wèi)星從近地點(diǎn)向遠(yuǎn)地點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能 D. 衛(wèi)星從遠(yuǎn)地點(diǎn)向近地點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能 答案：D 透視：人造地球衛(wèi)星繞地球沿橢圓軌道運(yùn)行，在近地點(diǎn)時(shí)，衛(wèi)星的動(dòng)能最大，勢(shì)能最??；在遠(yuǎn)地點(diǎn)時(shí)，衛(wèi)星的動(dòng)能最小，勢(shì)能最大。衛(wèi)星從近地點(diǎn)向遠(yuǎn)地點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，勢(shì)能增加，動(dòng)能減小，動(dòng)能轉(zhuǎn)化為勢(shì)能，反之，從遠(yuǎn)近點(diǎn)向近地點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，勢(shì)能減少，動(dòng)能增加，勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能。在轉(zhuǎn)化過(guò)程中，機(jī)械能的總量保持不變。所以正確答案為D。 例11. 隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市的建筑越建越高。但如果不注意建筑物上的物體（例如放在陽(yáng)臺(tái)上的花盆）就會(huì)有“高空墜物砸傷人”的危險(xiǎn)。在物體落下的過(guò)程中，它的___________能轉(zhuǎn)化成___________能，而且高度越高，落下來(lái)做的功越___________（選填“大”或“小”），所以危險(xiǎn)性也越大。 答案：重力勢(shì)，動(dòng)，大。 透視：本題既聯(lián)系實(shí)際又具有很大的教育意義。建筑物上的物體具有一定的高度，所以具有重力勢(shì)能，當(dāng)物體下落時(shí)，高度越來(lái)越低，物體的重力勢(shì)能也越來(lái)越小，同時(shí)物體的速度越來(lái)越大，則動(dòng)能越來(lái)越大，此過(guò)程重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化動(dòng)能，而且高度越高具有的重力勢(shì)能越大，落下來(lái)轉(zhuǎn)化的動(dòng)能越大，所做的功則越大。 例12. 運(yùn)動(dòng)員在撐桿跳高時(shí)，經(jīng)歷助跑——起跳——越桿——落下等過(guò)程。運(yùn)動(dòng)員在起跳時(shí)（ A. 動(dòng)能和重力勢(shì)能都減少 B. 重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為桿的彈性勢(shì)能 C. 動(dòng)能轉(zhuǎn)化為桿的彈性勢(shì)能 D. 動(dòng)能和重力勢(shì)能都增加 答案：C 透視：本題以撐桿跳高為例來(lái)分析動(dòng)能和勢(shì)能間的相互轉(zhuǎn)化。助跑時(shí)運(yùn)動(dòng)員將其內(nèi)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，在起跳時(shí)，運(yùn)動(dòng)員將動(dòng)能先轉(zhuǎn)化為桿的彈性勢(shì)能，然后桿的彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為運(yùn)動(dòng)員的重力勢(shì)能。 判斷機(jī)械能的變化情況是現(xiàn)在中考的一個(gè)熱點(diǎn)，要解決這類問(wèn)題，除掌握好必要的基礎(chǔ)知識(shí)外，還應(yīng)掌握解題的方法和技巧。當(dāng)物體質(zhì)量不變時(shí)，可用下列方法快速解題。 （1）題目中如有“勻速”、“平衡力”等詞語(yǔ)，則物體的動(dòng)能就一定不變，機(jī)械能的變化只決定于重力勢(shì)能的變化情況； （2）題目中如有“不計(jì)阻力”、“光滑”、“自由”等詞語(yǔ)，則該物體的機(jī)械能就不會(huì)變化。 例13. 氫氣球在勻速上升過(guò)程中，它的（ A. 動(dòng)能不變，重力勢(shì)能不變，機(jī)械能不變 B. 動(dòng)能不變，重力勢(shì)能減小，機(jī)械能變小 C. 動(dòng)能增加，重力勢(shì)能減小，機(jī)械能不變 D. 動(dòng)能減小，重力勢(shì)能增加，機(jī)械能增加 答案：B 分析：此題中有“勻速”一詞，且氫氣球的質(zhì)量不變，根據(jù)（1）可知?dú)錃馇虻膭?dòng)能不變，重力勢(shì)能減小，所以機(jī)械能減小。 例14. 沿水平方向勻速飛行的飛機(jī)，一邊飛行一邊空投救災(zāi)物資，在此過(guò)程中飛機(jī)的機(jī)械能變化情況是（ A. 動(dòng)能不變，勢(shì)能變小 B. 動(dòng)能變小，勢(shì)能不變 C. 動(dòng)能、勢(shì)能都不變 D. 動(dòng)能、勢(shì)能都變小 答案：D 分析：此題中有“勻速”兩字，有的同學(xué)認(rèn)為速度不變，動(dòng)能也不變，飛機(jī)沿水平方向運(yùn)動(dòng)，高度不變，重力勢(shì)能不變，因此選C。沒(méi)有注意題目隱含條件“空投救災(zāi)物資”，對(duì)飛機(jī)來(lái)說(shuō)，在投放過(guò)程中飛機(jī)質(zhì)量要減小，所以動(dòng)能減小，重力勢(shì)能也減小。 例15. 某物體受到一對(duì)平衡力的作用，下列說(shuō)法正確的是（ A. 該物體的機(jī)械能一定不變 B. 該物體的機(jī)械能一定增大 C. 該物體的機(jī)械能一定減小 D. 該物體的機(jī)械能可能增大可能減小也可能不變 答案：D 分析：本題中有“平衡力”這個(gè)關(guān)鍵詞語(yǔ)，且物體的質(zhì)量不變，根據(jù)（1）知該物體的動(dòng)能不變。物體在平衡力作用下，可能在水平方向勻速運(yùn)動(dòng)，也可能在豎直方向勻速運(yùn)動(dòng)。如果物體在水平方向運(yùn)動(dòng)，重力勢(shì)能不變，則機(jī)械能也不變；如果物體勻速上升，重力勢(shì)能增加，則機(jī)械能增大；如果物體勻速下降，重力勢(shì)能減小，則機(jī)械能減小。 例16. 一個(gè)物體沿光滑斜面，從頂端滑到底端，在這個(gè)過(guò)程中（ A. 動(dòng)能增大，重力勢(shì)能減小，機(jī)械能減小 B. 動(dòng)能不變，重力勢(shì)能減小，機(jī)械能減小 C. 動(dòng)能增大，重力勢(shì)能減小，機(jī)械能不變 D. 動(dòng)能增大，重力勢(shì)能不變，機(jī)械能不變。 答案：C 分析：此題中出現(xiàn)了“光滑”這個(gè)詞語(yǔ)，且物體的質(zhì)量不變，根據(jù)（2）可知，該物體的機(jī)械能不變，又因?yàn)樵撐矬w“從頂端滑到底端”，它的重力勢(shì)能減小，所以物體的動(dòng)能增大。 例17. 從高處自由下落的乒乓球落到地面上又被彈起來(lái)，試分析其能量的轉(zhuǎn)化。（不計(jì)空氣阻力和碰撞時(shí)的能量損失） 答案：乒乓球在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中機(jī)械能保持不變。當(dāng)乒乓球自由下落時(shí)，重力勢(shì)能減小，動(dòng)能增加，重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能；當(dāng)乒乓球開(kāi)始接觸地面到形變量最大的過(guò)程中，動(dòng)能逐漸減小，彈性勢(shì)能逐漸增大，動(dòng)能轉(zhuǎn)化為彈性勢(shì)能，在達(dá)到最大形變時(shí)，動(dòng)能減小為零，彈性勢(shì)能最大；當(dāng)形變恢復(fù)時(shí)，彈性勢(shì)能又轉(zhuǎn)化為動(dòng)能；在被彈起的過(guò)程中，動(dòng)能逐漸減小，重力勢(shì)能逐漸增大，動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能。 分析：本題有“自由”的詞語(yǔ)，而且強(qiáng)調(diào)了“不計(jì)空氣阻力和碰撞時(shí)的能量損失”，根據(jù)（2）可知，該乒乓球的機(jī)械能不變。 ［常見(jiàn)失誤分析］ 例1. 關(guān)于動(dòng)能和勢(shì)能的概念，下列說(shuō)法中正確的是（ A. 運(yùn)動(dòng)的物體具有的能量，叫做動(dòng)能 B. 運(yùn)動(dòng)物體的質(zhì)量越大，所具有的動(dòng)能一定越大 C. 彈性形變較大的物體，具有的彈性勢(shì)能一定較大 D. 被舉得較高的物體，其重力勢(shì)能不一定較大 錯(cuò)解：A 答案：D 分析：A中的說(shuō)法看起來(lái)跟動(dòng)能的定義差不多，好多同學(xué)易選A，但實(shí)質(zhì)上是有區(qū)別的，運(yùn)動(dòng)的物體具有的能量除了動(dòng)能之外，也可能還有重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能，所以A不對(duì)；物體的動(dòng)能除了與物體的質(zhì)量有關(guān)之外，還與物體運(yùn)動(dòng)的速度有關(guān)，所以B不對(duì)；不同的彈性物體，其彈性勢(shì)能的大小除與形變的程度有關(guān)外，還與物體本身的性質(zhì)有關(guān)，所以彈性形變較大的物體，具有的彈性勢(shì)能不一定較大，因此C不對(duì)，這也易選錯(cuò)。對(duì)于相同質(zhì)量的物體，被舉得較高的物體，其重力勢(shì)能較大，對(duì)于不同質(zhì)量的物體，需要同時(shí)考慮質(zhì)量和被舉高度。所以正確答案是D。 例2. 如圖1所示小球由靜止從軌道最高處的A點(diǎn)滾下到最低處的B點(diǎn)時(shí)，下列說(shuō)法中正確的是（ A. 小球在A點(diǎn)時(shí)只有動(dòng)能，沒(méi)有重力勢(shì)能 B. 小球在A點(diǎn)時(shí)只有重力勢(shì)能，沒(méi)有動(dòng)能 C. 小球從A點(diǎn)到B點(diǎn)的過(guò)程中，動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能 D. 小球從A點(diǎn)到B點(diǎn)的過(guò)程中，機(jī)械能增加 錯(cuò)解：C。 答案：B 分析：小球在A點(diǎn)時(shí)，還沒(méi)有運(yùn)動(dòng)，所以沒(méi)有動(dòng)能，但有一定的高度，具有做功的本領(lǐng)，所以小球有重力勢(shì)能，因此選項(xiàng)A錯(cuò)B正確。此題是能的轉(zhuǎn)化易選C，要清楚小球從A點(diǎn)到B點(diǎn)的過(guò)程中，高度越來(lái)越低，速度越來(lái)越大，重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能和其他形式的能（如內(nèi)能），在不計(jì)軌道與球的摩擦等阻力時(shí)，機(jī)械能保持不變，否則機(jī)械能減少，因此C、D都不對(duì)。 例3. 2005年5月22日，我國(guó)登山測(cè)量隊(duì)員成功登上珠峰峰頂，順利開(kāi)展珠峰高度測(cè)量。這次測(cè)量除傳統(tǒng)方法外，還采用最新的GPS方法。在登山隊(duì)員攜GPS測(cè)量設(shè)備從突擊營(yíng)地向峰頂沖擊的過(guò)程中，設(shè)備的質(zhì)量___________，重力勢(shì)能___________。（均選填“減少”、“不變”或“增加”） 錯(cuò)解：增加（減?。?，增加（減少）。 答案：不變，增加。 分析：GPS測(cè)量設(shè)備即全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)，在登山過(guò)程中GPS的質(zhì)量不變，高度增加，所以重力勢(shì)能增大。如果學(xué)生對(duì)GPS設(shè)備不清楚的話，就不能準(zhǔn)確判斷設(shè)備質(zhì)量的變化情況，重力勢(shì)能的變化也就無(wú)法確定。 例4. 如圖2所示，質(zhì)量相等的A、B兩球用線懸掛起來(lái)，懸線長(zhǎng)分別為OA、OB，且OA＞OB。將兩球都拉到懸線的水平位置時(shí)同時(shí)放開(kāi)，則（ A. 它們沒(méi)有被開(kāi)放時(shí)，A球的重力勢(shì)能大 B. 它們通過(guò)最低位置時(shí)，A球的速度小于 C. 它們通過(guò)最低位置時(shí)，A球的動(dòng)能大于 D. 它們通過(guò)最低位置時(shí)動(dòng)能相等 錯(cuò)解：A 答案：C 分析：當(dāng)它們沒(méi)放開(kāi)時(shí)，所處的高度相同（在同一水平面），而且質(zhì)量相等，所以兩球的重力勢(shì)能相等，則A錯(cuò)。很多同學(xué)看到OA＞OB，就誤認(rèn)為A球的高度大于B球，則A球的重力勢(shì)能大于B球的重力勢(shì)能，誤選為A。它們通過(guò)最低位置時(shí)，由于OA＞OB，所以A球做的功大于B球做的功，因而A球獲的動(dòng)能大于B球的動(dòng)能，它們質(zhì)量相等，所以通過(guò)最低位置時(shí)A球的速度應(yīng)大于B球的速度，故B、D錯(cuò)，只有C正確。 例5. 蹦床運(yùn)動(dòng)是運(yùn)動(dòng)員從蹦床彈向空中表演技巧動(dòng)作的一項(xiàng)體育活動(dòng)。但運(yùn)動(dòng)員離開(kāi)蹦床彈向空中的過(guò)程中，運(yùn)動(dòng)員具有的（ A. 動(dòng)能增加，勢(shì)能減少 B. 動(dòng)能增加，勢(shì)能增加 C. 動(dòng)能減少，勢(shì)能減少 D. 動(dòng)能減少，勢(shì)能增加 錯(cuò)解：A 答案：D 分析：本題多是分析失誤，沒(méi)看清要求“運(yùn)動(dòng)員離開(kāi)蹦床彈向空中的過(guò)程”，所以誤選A；但運(yùn)動(dòng)員離開(kāi)蹦床彈向空中時(shí)，速度越來(lái)越小，高度越來(lái)越大，而運(yùn)動(dòng)員質(zhì)量不變，所以動(dòng)能逐漸減少，重力勢(shì)能逐漸增加，因此正確答案為D。 例6. 如圖3所示小明玩蹦蹦桿，在小明將蹦蹦桿中的彈簧向下壓縮的過(guò)程中，小明的重力勢(shì)能、彈簧的彈性勢(shì)能的變化是（ A. 重力勢(shì)能減小，彈性勢(shì)能增大 B. 重力勢(shì)能增大，彈性勢(shì)能減少 C. 重力勢(shì)能減少，彈性勢(shì)能減少 D. 重力勢(shì)能不變，彈性勢(shì)能增大。 錯(cuò)解：D 答案：A 分析：本題易出現(xiàn)分析上的失誤，認(rèn)為壓縮過(guò)程是動(dòng)能轉(zhuǎn)化為彈性勢(shì)能，因此誤選D。在彈簧向下壓縮的過(guò)程，小明的質(zhì)量不變，高度減少，因此重力勢(shì)能減少，在此過(guò)程，彈簧的彈性形變變大，因而彈性勢(shì)能增大，所以正確答案為A。 例7. 今年5月31日午后，北京城區(qū)突降冰雹。假設(shè)質(zhì)量為m的冰雹從高h(yuǎn)處下落，在下落的過(guò)程中，所受阻力大小與冰雹下落速度的平方成正比，比例系數(shù)為k，則該冰雹降落可能到達(dá)的最大速度是___________。（可以認(rèn)為冰雹下落過(guò)程中質(zhì)量不變） 答案： 例8. 一只氫氣球的下方用細(xì)線吊著一只乒乓球，當(dāng)乒乓球隨著氫氣球上升到離地面3m高度時(shí)，細(xì)線突然斷了。若不計(jì)空氣阻力，關(guān)于乒乓球落地后又反射的最大高度，下列說(shuō)法中正確的是（ A. 乒乓球上升到大于3m高度 B. 乒乓球上升的小于3m高度 C. 乒乓球上升到3m高度； D. 無(wú)法判斷。 錯(cuò)解：C 答案：A 分析：本題易出現(xiàn)分析上的錯(cuò)誤，有的同學(xué)會(huì)認(rèn)為在細(xì)線斷開(kāi)時(shí)乒乓球就開(kāi)始下落，會(huì)誤選C。乒乓球隨著氫氣球上升到離地面3m高度時(shí)，細(xì)線斷了，但此時(shí)乒乓球由于慣性，還會(huì)繼續(xù)上升一段距離才會(huì)下落，所以乒乓球開(kāi)始下落時(shí)所在的高度應(yīng)大于3m，球從大于3m高處下落到地面又反彈上升，若不計(jì)空氣阻力，則機(jī)械能不變，所以還能上升到原來(lái)下落的高度，即上升到大于3m的高度，故選A。 例9. 甲乙兩個(gè)完全相同的皮球，在同一水平面上以大小相等的速度，同時(shí)將甲球豎直向上拋出，將乙球豎直向下拋出，兩球在地面上反復(fù)彈跳，運(yùn)動(dòng)中不計(jì)空氣阻力，與地面碰撞時(shí)不計(jì)能量損失，則下列說(shuō)法正確的是（ A. 球在下降時(shí)，重力勢(shì)能減少，動(dòng)能增大 B. 拋出時(shí)刻，甲球的動(dòng)能大于乙球的動(dòng)能 C. 任何時(shí)刻，兩球的機(jī)械能都相等 D. 甲球的最大勢(shì)能大于乙球的最大勢(shì)能 錯(cuò)解：A 答案：C 分析：在不計(jì)空氣阻力和碰撞時(shí)的能量損失，皮球在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程機(jī)械能守恒，球在空中下降到未碰到地面前，重力勢(shì)能減小，動(dòng)能增大。但碰到地面后，皮球被壓縮，動(dòng)能減小，彈性勢(shì)能增大，所以A不對(duì)，A答案易忽視球碰地被壓縮這一過(guò)程，所以易選錯(cuò)；在拋出時(shí)刻，甲乙兩球速度相等，高度相同，因此兩球的動(dòng)能相同，這里勢(shì)能相同，所以B也不對(duì)；在運(yùn)動(dòng)中不計(jì)空氣阻力和碰撞時(shí)的能量損失，所以兩球在運(yùn)動(dòng)中機(jī)械能不變，在拋出點(diǎn)兩球的動(dòng)能相等，重力勢(shì)能也相等，所以機(jī)械能也相等，因此任何時(shí)刻，兩球的機(jī)械能大小都相等，所以答案C是正確的；由于兩球機(jī)械能守恒且相等，所以它們的最大勢(shì)能相等，因此D不對(duì)。 例10. 一只皮球從高處?kù)o止下落，碰地后發(fā)生形變。請(qǐng)分析：（1）這一過(guò)程中機(jī)械能的轉(zhuǎn)化情況[用“（ 錯(cuò)解：（1）（重力勢(shì)能）→（動(dòng)能）→（彈性勢(shì)能）→（動(dòng)能） （2）球的機(jī)械能減少 答案：（1）（重力勢(shì)能）→（動(dòng)能）→（彈性勢(shì)能） （2）球的機(jī)械能減小了（或有一部分機(jī)械能損失了）（或機(jī)械能有一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能）。 分析：本題第（1）問(wèn)“這一過(guò)程”，皮球從高處由靜止下落到碰地后發(fā)生形變的過(guò)程因此機(jī)械能的轉(zhuǎn)化為（重力勢(shì)能）→（動(dòng)能）→（彈性勢(shì)能），考生易把反彈后的機(jī)械能轉(zhuǎn)化也答上，起了畫(huà)蛇添足的作用，也不答合題意；第（2）問(wèn)考到機(jī)械能守恒的條件——只受重力，皮球彈起后回不到原來(lái)高度說(shuō)明機(jī)械能不守恒了，原因是有空氣阻力及碰撞時(shí)的能量損失，所以只要考生答上機(jī)械能損失等，答案都對(duì)。 |
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來(lái)自： 紫曦唯冪1 > 《九上科學(xué)》
