弹性势能的大小与物体的材料、弹性形变的大小有关;同一个物体的形变量越大,弹性势能就越大。
7、势能:重力势能和弹性势能统称为势能。
例1(2018?广元)小苏同学的物理兴趣小组准备探究“弹簧弹性势能的大小与什么因素有关”。他们猜想:弹簧弹性势能可能与弹簧长度变化量、弹簧螺纹圈直径、弹簧的材料等因素有关。
他们的实验装置如图所示,把弹簧放在水平面上,其左端固定在墙上,AO等于弹簧原长,水平面O点左侧光滑,右侧粗糙。将物体M从O点压缩弹簧到P点,然后由静止释放,当物体M运动到O点与弹簧分开,最终运动到Q点静止。请补充完成他们的探究过程: (1)弹簧弹性势能的大小是通过来衡量的。
(2)探究弹簧弹性势能与弹簧长度变化量的关系,应该选用(选填“相同”或“不同”)弹簧进行实验,并先后改变之间的距离,测出OQ的距离,重复实验,测量多组数据并记录。 (3)小苏的实验小组经过多次实验得出了结论。在上面的实验中,他们运用到了转换法和两种物理思想方法。
【答案】
(1)物体M被弹出的距离;(2)相同;AP;(3)控制变量法。 【解析】
例2(2018?曲靖)某学校“牛顿小组”的同学在探究重力势能的实验中用到三个体积相同的小球,它们的质量关系为m1<m2=m3,实验的情景如图所示。
(1)通过观察小球陷入细沙的深度来反映重力势能的大小,应用的物理方法是(选填“转换法“或“类比法”)。
(2)分析甲、乙两种情况可知,重力势能的大小与物体的有关。
(3)小铁球m3落入细沙后,速度不断减小直至静止,它的机械能转化为能。
(4)同学们还发现小球离地面越高,下落到地面所用的时间越长,他们测出了小球自由下落高度h和下落时间的平方t的数据如下表,分析数据,写出h与t的关系式为。
实验次数 h/米 t/秒 222
2
1 2.45 0.5 2 4.9 1.0 3 7.35 1.5 4 9.8 2.0 5 12.25 2.5 6 14.7 3.0
【答案】
(1)转换法;(2)质量;(3)内;(4)h=4.9t。 【解析】
2
?知识点9机械能的转化
1、机械能:动能、重力势能和弹性势能统称为机械能 2、能的转化:
①、动能和重力势能可以相互转化。
AB:重力势能减小,动能增大,重力势能转化为动能; BC:动能减小,重力势能增大,动能转化为重力势能。 ②、动能和弹性势能可以相互转化。
AB:铁球的动能减小,弹簧的弹性势能增大,动能转化为弹性势能; BA:弹簧的弹性势能减小,铁球的动能增大,弹性势能转化为动能。
3、机械能守恒:如果物体只有动能和势能相互转化,则物体机械能总量保持不变,称为机械能守恒。
例1(2018?聊城)2018年2月12日13时03分,我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭,以“一箭双星”方式成功发射第二十八、二十九颗北斗导航卫星,如图所示的卫星
沿椭圆轨道绕地球运行,离地球最近的一点叫近地点,最远的一点叫远地点,它在大气层外运行,不受空气阻力,则下列说法正确的是()
A.卫星从远地点运行到近地点,重力势能减小,动能增大,机械能守恒 B.卫星从远地点运行到近地点,重力势能增大,动能减小,机械能守恒 C.卫星从近地点运行到远地点,重力势能增大,动能增大,机械能不守恒 D.卫星从近地点运行到远地点、重力势能减小,动能减小,机械能不守恒 【答案】A 【解析】
例2(2018?成都)如图所示,小邦在国色天乡玩蹦极,不考虑空气阻力,关于他在下降过程中的能量分析,下列说法正确的是()
A.弹性绳绷直前,重力势能增大,动能减小 B.弹性绳绷直前,重力势能减小,动能不变 C.下降到最低点,动能最小,弹性势能最大 D.下降到最低点,重力势能最大,弹性势能最小
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