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「经典习题周周练」第十一章 功和机械能 第3节 动能和势能

发布时间:2020-05-19 09:19来源:互联网

④能与物体的运动状态有时有关,有时无关(下面我们讲的动能与运动状态有关,势能和运动状态无关);

⑤能量与做功的关系是:物体做了多少功必然伴随多少能量发生了转化,反之转化了多少能量必定同时做了多少功。

【解题思路】一个物体能够对另一个物体做功,这个物体就具有能量,能量反映了物体做功的本领,具有能的物体不一定正在做功;能与物体的运动状态有时有关,有时无关。

解析:一个物体如果具有了对别的物体有做功的本领,我们就说这个物体具有能量,或者说具有能,A说法正确;运动的物体具有动能,静止的物体可能由于被举高具有重力势能,也可能发生弹性形变而具有弹性势能,所以B说法错误;具有能的物体不一定正在做功,例如拉长的弹簧、吊灯等,所以C说法错误;物体具有的能越大,它能够做的功越大,但做的功不一定多,如高山上的巨石,具有很大的重力势能,但没有落下,所以没有做功,即做功为零,故D说法也错误。

点评:一个物体能够对外做功,这个物体就具有能量,能够做的功越多,说明其能量越大,所以功是物体能量的量度,能量可以有多种形式。此题考查学生对能的概念的理解,正确理解“能够”二字是解题关键。

练习题1如果一个物体能够_______,我们就说这个物体具有能。具有能量的物体______(选填“一定”或“不一定”)做功。

②动能与物体的质量和运动速度的大小有关。质量相同的物体,运动的速度越大,它的动能越大;运动速度相同的物体,质量越大,它的动能也越大。

题目二同样的公路上行驶着三辆车,甲、乙是型号相同的两辆汽车,丙是一辆摩托车。如果甲和丙的车速相同,乙的车速大于甲的车速,则它们动能的大小关系是________。

【解题思路】影响动能大小的因素有质量和速度。在质量一定时,速度越大,动能越大;在速度一定时,质量越大,动能越大。

解析:甲、乙是型号相同的两辆汽车,即质量是相同的,乙的车速大于甲的车速,所以乙车的动能大于甲车的动能;甲和丙的车速相同,丙是摩托车,质量比较小,所以丙车的动能小于甲车。因此,乙车的动能最大,甲车的次之,最小的是丙车。

练习题3 质量较大的喜鹊与质量较小的燕子在空中飞行,如果它们的动能相等,那么_______飞得快。

练习题4如图所示,表示甲、乙两辆相同小车的s-t图像,关于这两辆小车的动能,以下判断中正确的是()

题目三 如图所示是“探究动能与哪些因素有关”的实验,选用A、B两个质量不同的小球从同一光滑斜面上某一高度处下滑,与纸盒相碰,纸盒在水平面上移动一段距离后静止。已知图中h↓1<h↓2=h↓3,m↓A<m↓B。

【解题思路】依据实验中利用了转换法来进行探究活动,小球能够做功是观察小球推动纸盒运动距离的远近来体现小球具有动能的大小;动能大小跟质量和速度有关,根据控制变量法分析解答。

解析:(1)物理学中,能够做功的多少表示具有能量的大小,实验中小球能够做功是体现在推动纸盒运动,推动的距离越远,表示小球能够做的功越多,小球具有的动能就越大,所以通过观察纸盒被推动的距离的大小,来判断小球动能的大小;

(2)比较如图的(a)和(b)知小球的质量相同,下落的高度不同,小球到达斜面底端的速度不同,高度越高,纸盒被推动的距离越远,动能越大,故可以得出在质量一定时,速度越大,动能越大;

(3)比较如图的(b)和(c)知小球的高度相同,小球到达斜面底端的速度相同,质量不同,质量越大,纸盒被推动的距离越远,动能越大,故可以得出在速度一定时,质量越大,动能越大。

答案:(1)纸盒被推动的距离;(2)在质量一定时,速度越大,动能越大;(3)在速度一定时,质量越大,动能越大

点评:本题应掌握两种物理学方法的使用:①由纸盒在水平面上移动的距离远近来体现球的动能多少,是一种转换法;②动能的大小与质量和速度有关,实验时用控制变量法分别探究。

练习题5 如图所示,球从斜面上由静止滚下,打到一个小木块上,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。先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:

(4)在社会生活中,为了减小交通事故带来的危害,城区道路和高速公路上都有汽车________标志。

练习题6利用如图所示装置探究“物体的动能大小与哪些因素有关”。将小球A、B分别拉到与竖直方向成一定角度θ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,θ↓1=θ↓2、θ↓2<θ↓3,球A、B的质量m↓A<m↓B。

(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,同时到达竖直位置。这表明两小球在摆动过程中的任一时刻的速度大小与小球的_______无关。

(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”)图丙中小球B到达竖直位置时的速度,如图乙、丙所示,图丙中木块C滑行得更远些。

(4)若水平面绝对光滑,该实验还能得出结论吗?________(选填“能”、或“不能”)。

题目四 一小孩在公园里玩滑梯,其下滑速度越来越大。关于小孩重力势能和动能的变化情况,下列说法中正确的是( )

【解题思路】①影响动能大小的因素:质量和速度。质量越大,速度越大,动能越大;②影响重力势能大小的因素:质量和被举的高度。质量越大,高度越高,重力势能越大。

解:小孩从公园中的滑梯上加速滑下时,小孩的质量不变。加速滑下,速度变大,动能变大;从滑梯上滑下,高度不断减小,重力势能减小,故C正确,A、B、D错误。

影响动能大小的因素有质量和速度,分析动能的变化就是分析质量和速度的变化;影响重力势能的因素是质量和高度,分析重力势能的变化就是分析质量和高度的变化。

练习题7如图所示,货架上放着A、B、C、D四个体积相同的实心球,其中A和B为铅球,C和D为铁球,那么A和B两球相比较,______球的重力势能大;B和C两球相比较,做功本领更大的是_______球。(ρ↓铅>ρ↓铁)

练习题8“车窗抛物”扔掉的不仅是文明,还会引发事故,因为从高速行驶的车中抛出的物体具有较大的()

提示:具有能量的物体不一定正在做功,如被举到高处而静止的物体具有重力势能,但它不做功。

解析:能表示物体能对外做功的本领,一个物体能够对外做功,我们就说这个物体具有能量,故A项正确;做了多少功,能量就改变多少,故B正确;做功必须有个过程,而能量则是在任何状态都存在,二者不是同一概念,故C项错误;做了多少功,能量就改变多少,故功是能量转化的量度,故D项正确。

解析:影响物体动能大小的因素是质量和速度,喜鹊的质量比燕子大,但是它们的动能相等,因此小燕子的速度比喜鹊大,飞得快。

提示:由s-t图像判断出车的速度关系,由“相同的小车”得出质量相同。根据物体的动能与质量和速度有关,质量相等,速度越大,动能越大,判断车的动能关系。

【点评】读懂图,理解图象的意义,由图象判断出三辆车的速度大小关系、判断出相同路程所用时间关系,是解题的关键。

解析:(1)(2)由于动能的决定因素有两个:质量和速度。起始点的高度是用来体现它们的速度,已知起始点的高度相同,说明它们达到斜面底端的速度相同,由控制变量法的思路可知,研究的是动能大小与质量的关系;让不同的钢球从同一高度滚下,是为了控制小球到达斜面底端时的速度相同;

(3)实验中通过观察木块被撞击后运动距离的大小来间接判断物体动能的大小;通过实验可以得出的结论为:速度相等时,质量越大,物体的动能越大;

(4)机动车的质量一定时,速度越大,机动车具有的动能越大,机动车的动能越大,它能做的功就越多,发生交通事故时造成的损失就越大,所以对机动车的行驶速度要进行限制,也就是限制它动能的大小。

解析:(1)甲乙两图中,小球的质量不同,由题意知,摆角相同,小球同时到达竖直位置,说明小球的速度大小与小球的质量无关;

(2)甲、乙两图,m↓A<m↓B,两球偏转角度相同,速度相同,B球能将木块C撞得更远,说明B球的动能更大,因此可得速度相同时,物体质量越大,动能越大;

(3)乙丙两图,小球的质量相同,θ↓1<θ↓2,所以丙图小球的速度更大,木块C 滑行得更远些,说明质量相同时,物体的速度越大,动能越大;

(4)若水平面光滑,木块不受摩擦力,由牛顿第一定律可知木块将永远运动下去。木块通过的距离无法确定,做功的多少也无法确定。所以小球动能的大小就无法比较。

由m=ρV可知,A、B两球的质量大于C、D两球的质量。A与B相比,质量相同,但A的高度更高,所以A球的重力势能大;B与C相比,高度相同,B的质量更大,所以B球的重力势能大,故B球的做功本领更大。

解析:从高速行驶的车中抛出的物品能砸伤周边的行人等,由于抛出的物体以极快的速度在运动,故具有很大的动能,能够把路人砸伤。