高中·物理
探寻基本知识 感悟解题规律 测评学习效果
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探寻基本知识·树立物理观念
知识点一 动能与势能的相互转化 【情境导学】如果你喜欢追求刺激,勇于冒险,而且胆子足够大,那么请尝 试目前户外活动中刺激度排行榜名列榜首的“蹦极”.“蹦极”就是跳跃者 站在约40米以上(相当于10层楼高)高度的桥梁、塔顶、高楼、吊车甚至热 气球上,把一端固定的一根长长的橡皮条绑在踝关节处,然后两臂伸开,双 腿并拢,头朝下跳下去.试分析:在何位置时人的动能最大?在何位置时人的 机械能最小?在何位置时橡皮条的弹性势能最大? 答案:由动能定理知,当橡皮条上的弹力等于人的重力时,人的动 能最大;由于橡皮条的弹力做负功,导致人的机械能减小,故当人 下落到最低点时,人的机械能最小,橡皮条的弹性势能最大.
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3.机械能 (1) 重力势能 、弹性势能和 动能 统称为机械能,通过重力或弹力做 功,机械能可以从一种形式转化成另一种形式. (2)若物体的动能为Ek,系统的势能为Ep,则机械能的表达式为E= Ek+Ep . 【思考判断】 1.物体在自由下落时,重力势能减小,动能增大,机械能不变.( √ ) 2.物体机械能增大,其动能可能减小.( √ )
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解析:小球从A运动到C的过程中,由于在AB段弹簧的弹力对它做正功,其 机械能增加,选项A错误;小球从B到C过程中只有重力做功,小球的机械 能守恒,选项B正确;从A到B的过程中小球要先加速后减速,当加速度为 零,即弹力与重力大小相等的位置时,速度最大,动能最大,该位置位于 AB之间,不在B点,选项C错误;小球从A到C的过程中,小球受到的重力和 弹力做功,故小球和弹簧组成的系统机械能守恒,则弹簧释放的弹性势 能最大值等于小球到达C点时的重力势能值,为mgh,选项D正确.