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    在苏州乐园里有个极刺激的游乐项目:蹦极.游乐者系上弹性牵索从高处跳下,利用牵索产生的弹力作用使自己在空中几番升降后静止.那么游乐者在下降过程中(  )
    A.重力势能一直在减小 B.动能一直在增大
    C.重力势能一直在增大 D.机械能保持不变

    本题信息:2005年桂林物理单选题难度一般 来源:未知
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本试题 “在苏州乐园里有个极刺激的游乐项目:蹦极.游乐者系上弹性牵索从高处跳下,利用牵索产生的弹力作用使自己在空中几番升降后静止.那么游乐者在下降过程中( )...” 主要考查您对

动能大小的比较

势能大小的比较

机械能转化与守恒

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影响动能大小的因素:
判断物体是否具有动能的方法 看此物体是否运动,若物体是运动的则它必定具有动能
实例 航行的帆船,急流的河水,飞行的小鸟
比较大小的方法 相同质量时比较速度,相同速度时比质量,不能忽略其中任何一个因素
(1)速度相同时,质量越大的物体,具有的动能就越多;
(2)质量相同时,物体的速度越大,具有的动能就越多;

控制变量法研究影响动能大小的因素:
     “控制变量法”是研究物理问题最常用的一种方法。影响动能大小的因素不止一个,要研究与其中一个因素的关系时,应该保证其他因素不变。要研究动能的大小与质量的关系时,应保证小球在平面上具有相同的速度。把质量不同的小球放在斜面的同一高度可以使小球在到达平面时具有相同的速度。“控制变量法”便于研究物体的动能的大小与物体质量的关系。
例1如图所示,是“研究动能的大小与哪些因素有关”的实验装置。

(1)实验中通过观察_____的大小,来判断小球动能的大小。
(2)实验中为了研究动能大小与质量的关系,需要控制小球撞击时的速度不变,具体的控制方法是_____________。
(3)质量和速度谁对动能的影响较大呢?小文所在的物理兴趣小组借助速度传感器和其他仪器得出了两组数据如表一和表二所示。
表一(钢球撞击时的速度为v=8cm/s)

表二(钢球质量为m=100g)

分析这两组数据可以得出:_________对物体的动能影响较大。依据是_________________。
解析:(1)实验中动能的大小是通过观察木块被小球撞击后滑行的距离多少来衡量的,这是利用了转换法。
(2)研究动能大小与质量的关系时,只要让小球从同一高度自由滚下,小球撞击时的速度不变,这是利用了控制变量法。
(3)分析表中数据可知,质量增加一倍,动能变为原来的两倍,速度增加一倍,动能变为原来的四倍,所以说速度对动能大小的变化影响较大。

答案:(1)木块滑行的距离
(2)让小球从同一高度自由滚下
(3)速度   质量增加一倍,动能变为原来的两倍,速度增加一倍,动能变为原来的四倍,因此速度对动能大小的变化影响较大


重力势能的影响因素:
判断物体是否具有重力势能的方法 看此物体相对某一个平面是否被举高,即相对此平面有没有一定的高度。若有高度,则物体具有重力势能
实例 被举高的重锤、吊在天花板上的吊灯、山上的石块
比较大小的方法 首先要确定这两个因素中哪一个是不变的.然后根据另一个因素的变化情况来判断比较
说明:物体所处的高度具有相对性,所以物体重力势能的大小也具有相对性。例如,放在桌面上的铁块,相对于地面来说有一定的高度,所以铁块具有一定的重力势能;若相对于桌面来说其高度为零,则铁块的重力势能就为零。在不特别指出参照物的情况下,一般以地面为参照物。

弹性势能的影响因素:
判断物体是否具有弹性势能的方法 看此物体是否发生了弹性形变,物体有弹性无形变或有形变无弹性都没有弹性势能,必须既有弹性又有形变
实例 拉伸的弹簧、被拉弯的弓、压弯的树枝
比较大小的方法 同一物体形变量变大,弹性势能变大,不同物体还要看弹性的大小

动能、势能的大小变化及判断:
    比较动能、势能的大小和判断它们大小的变化,关键是全面考虑决定它们大小的两个因素,不能只注意一个因素,忽视另一个因素。

例1:2010年4月14日,青海玉树发生强烈地震。地震后运送救灾物资的飞机对灾区投放物品,物品在空中匀速下落的过程中,其动能和重力势能的变化是 (   )
A.动能增加,重力势能增加
B.动能减少,重力势能减少
C.动能不变,重力势能减少
D.动能小变,重力势能增加

解析:救灾物品在匀速下落的过程中,其速度不变,高度逐渐减小,所以其动能不变,重力势能减小,选C。
答案:C

例2:如图所示,杂技表演者在离板后的上升过程中,她的(    )

A.重力势能增加,动能减少
B.重力势能增加,动能增加
C.重力势能减少,动能减少
D.重力势能减少,动能增加

解析:杂技表演者在离板后的上升过程中,其高度增大,重力势能增加。但随高度的增大其速度不断减小,则动能减少。
答案:A

控制变量法研究影响重力势能大小的因素:
    重力势能的大小与质量和被举高的高度有关。要用“控制变量法思想”进行探究。研究重力势能大小与质量的关系时,保持高度不变;研究重力势能大小与高度的关系时,保持物体质量不变。
例:在综合实践活动课上,王明同学发现学校运动场地上有若干大小不等的铅球,如图所示,于是他想利用这些器材亲身体验一下“重力势能的大小与哪些因素有关”。
(1)请你帮他设计应如何去做。
(2)说明该实践中怎样判断物体重力势能的大小。

解析:重力势能的大小与质量和高度有关,分析时要审明题意,运用控制变量法进行设计。

答案:(1)将质量不同的铅球从同一高度释放,落至地面(沙坑)。将同一铅球从不同高度释放,落至地面(沙坑)。
(2)根据铅球对地面的作用效果(或引起地面形变的大小、砸出坑的深浅),作用效果越明显 (或引起地面形变越大、砸出的坑越深)物体的重力势能越大,反之,重力势能越小。


机械能定义:
动能与势能之和称为机械能。

机械能守恒:
动能与势能之间是可以相互转化的,即动能可以转化成势能,势能也可以转化成动能。在只有动能与势能转化的过程中,机械能的总量保持不变。如图:卫星绕地球转动时,由于太空是真空,动能和势能相互转化,机械能不变。

规律总结:在只有重力、引力、弹力做功时,机械能是守恒的,其他力做功,机械能不守恒。
机械能间的转化:
(1)动能和重力势能可以相互转化。
①动能转化为重力势能的标志是速度减小,所处的高度增加;
②重力势能转化为动能的标志是所处的高度减小,速度增大。

(2)动能和弹性势能可以相互转化。
①动能转化为弹性势能的标志是速度减小,形变增大;
②弹性势能转化为动能的标志是动能增大,形变减小;
③动能和弹性势能的相互转化可以发生在同一物体上,也可以发生在不同物体之间。

(3)在动能和势能相互转化的过程中,若没有能量损失(如克服阻力)或其他形式的能量的补充,机械能的总和保持不变,机械能守恒。

(4)机械能也可以转化为其他形式的能量。
对能量转化的理解:
(1)分析某个物体在物理变化的过程中机械能的大小发生改变与否时,应全面考虑。即同时考虑动能、重力势能、弹性势能的变化情况。

(2)物体储存能量时,物体具有做功的本领,物体损失能量时,就说物体正在做功。

(3)物体对外界做功时,物体的能量减小。

(4)外界对物体做功时,物体的能量增加。

滚摆:
    滚摆又称麦克斯韦摆,它是在学习机械能时,常用来演示重力势能和动能之间相互转化的仪器,如图。

    做滚摆实验时,先调整悬绳,使摆轮处于水平最低位置,然后转动摆轮,使悬绳均匀地绕在摆轮的轴上,直至摆轮上升到悬绳的最上部,并且保持摆轮的轴与水平地面平行。此时,摆轮具有一定的重力势能,而动能为零。当由静止释放摆轮,在重力和悬绳拉力的共同作用下,摆轮边旋转,边下降,摆轮的重力势能不断减少,转化成摆轮的动能。当悬线全部伸开时,摆轮的重力势能不再减少,摆轮的动能达到最大值。由于惯性,摆轮继续旋转,摆轮轴又开始把绳绕在轴上,使摆轮开始上升,随着重力势能的增加,动能不断减少,动能转化为势能。直到上升到开始位置,摆轮停止转动,停止上升。接着又开始新的一轮下降、上升…… 实际上,摆轮每次下降后再上升都不会上升到前一次的高度,这是摩擦力、空气阻力等作用的结果,使一部分机械能转化为内能。

水能及其利用:
    水能及其利用流动的水具有动能,高处的水具有势能,水所具有的机械能统称水能。
    瀑布的水向下流时(如图),它会以极大的力量冲击瀑布下的岩石,并且以很大的速度冲刷土壤。

      数千年前,人们已知道利用流水的能量来转动水车,汲水灌溉。自从19世纪末德国建成世界上第一座水电站以来,水力发电就成了水能利用的主要形式。当上游的水冲击水轮机的叶片时,就把大部分动能传递给水轮机,使水轮机转动起来,由此带动发电机发电。
      为了增加水的机械能,必须修筑拦河大坝来提高河流上游的水位。如图是水力发电站的原理图。


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