12.1 动能、势能 机械能（第2课时）（课件+讲义+练习）-2024-2025学年九年级物理上册同步备课包（苏科版）

12.1 机械能（第2课时） 第十二章 机械能和内能 更多模板请关注：https://haosc.taobao.com 目录 1 机械能及其转化 2 机械能守恒 3 课堂练习 【PART.01】 01 机械能及其转化 机械能 动能、重力势能和弹性势能统称为机械能。 总结 动能 弹性势能 重力势能 4 机械能的转化 01 02 03 弓的弹性势能去哪里了？ 问题 机械能的转化 蜣螂和粪球一块滚下，动能如何变化？ 重力势能如何变化？ 问题 机械能的转化 01 02 03 动能和势能可以相互转化 问题 【PART.02】 02 机械能守恒 机械能守恒 光滑的斜面，为何小球能够回到同一高度? 问题 问题 大量研究结果表明，如果只有动能和势能相互转化，尽管动能、势能的大小会变化，但机械能的总和不变或者说，机械能是守恒的。 机械能守恒 你猜锁能打到鼻子么? 应用 动能 机械能的损耗 问题 有摩擦和碰撞时，物体的机械能会减少，造成机械能损耗。 11 机械能的损耗 12 滚珠轴承 加润滑油 车轮与转弯轮 平滑的轨道 机械能的损耗（降低损耗） 13 机械能的应用 问题 火车站台设计为什么要比行驶轨道高? 14 知识小结 1. 机械能 _______和_______统称为机械能。 2.机械能的相互转化 机械能中_______和_______可以相互转化。 3.机械能守恒 大量研究结果表明，如果只有_______和_______相互转化，尽管动能、势能的大小会变化，但机械能的总和不变，或者说______________。 动能 势能 动能 势能 动能 势能 机械能是守恒的 【PART.03】 03 课堂练习 课堂巩固 【典例1】下列过程中，物体的动能转化为重力势能的是（　　） A．篮球从高处落下 B．钟表里的发条带动指针转动 C．秋千从低处荡向高处 D．物块在斜面上由静止下滑   【答案】C 【详解】A．篮球从高处落下的过程中，高度下降，速度增加，是重力势能转化为动能，故A不符合题意； B．钟表里的发条带动指针转动，钟表的弹性势能转化为指针的动能，故B不符合题意； C．秋千从低处荡向高处，高度增加，重力势能增大，速度减小，动能减小，是动能转化为重力势能，故C符合题意； D．物块在斜面上由静止下滑，高度减小，重力势能减小；速度变大，动能变大，是重力势能转化为动能，因克服摩擦做功，还有一部分机械能转化为内能，故D不符合题意。 故选C。 答案 17 课堂巩固 【变式1-1】如图所示，钢珠沿竖直平面上的光滑轨道abcd从a点运动到d点，整个过程中不计空气阻力，则钢珠（　　） A．通过d点时的动能比通过b点时大 B．钢珠在b点时重力势能最大 C．从a点运动到b点的过程中，动能转化为重力势能 D．从b点运动到c点的过程中，动能转化为重力势能   答案 18 课堂巩固   【答案】D 【详解】A．b、d两点，d点的重力势能大于b点的重力势能，所以d点的动能小于b点的动能，故A不符合题意； B．在a点时，小球所处位置最高，重力势能最大，故B不符合题意； C．从a点运动到b点的下落过程中，重力势能减小，动能增大，重力势能转化为动能，故C不符合题意； D．从b点运动到c点的上升过程中，重力势能增大，动能减小，动能转化为重力势能，故D符合题意。 故选D。 答案 19 课堂巩固 【变式1-2】如图所示，用绳子把一块橡皮悬挂起来把橡皮贴近自己的鼻子稳定后松手，头保持不动，橡皮向前摆去又摆回来，不会碰到鼻子。下列说法正确的是（　　） A．橡皮摆动过程中机械能不变 B．橡皮下降时，重力势能转化为动能 C．橡皮摆动到最低点时动能最小 D．橡皮上升时，重力势能转化为动能 答案 20 课堂巩固   【答案】B 【详解】A．由于在摆动中，橡皮受到了空气阻力，在克服空气阻力做功的过程中有机械能转化为内能，故机械能会逐渐变小，故A错误； B．橡皮在下降过程中，重力势能减小，动能增加，重力势能会转化为动能，故B正确； C．橡皮在最低点时，高度最低，速度最快，所以重力势能最小，动能最大，故C错误； D．橡皮在上升过程中，重力势能增加，动能减小，是动能转化为重力势能；故D错误。 故选B。 答案 21 课堂巩固 【典例2】图甲是蹦床表演的情景，图乙是运动员从最高点A下落到最低点C的简化图，B点是运动员与蹦床刚开始的接触点。不考虑空气阻力，以下关于运动员的机械能判断，正确的是（　　） A．从A点到C点，机械能保持不变 B．从A点到C点，机械能不断减小 C．从B点到C点，动能先增大后减小 D．从B点到C点，动能不断减小 答案 22 课堂巩固   【答案】C 【详解】AB．不考虑空气阻力，从A点到B点，运动员的机械能守恒，即机械能保持不变；从B点到C点，蹦床的弹性形变增大，其弹性势能增大，该过程中运动员的一部分机械能转化为弹性势能，其机械能会减小，所以从A点到C点运动员的机械能先不变后减小，故AB错误； CD．从B点到C点，开始一段时间内蹦床的弹力小于运动员的重力，合力方向向下，运动员继续向下做加速运动；当蹦床的弹力等于运动员的重力时，运动员的速度达到最大；此后，蹦床的弹性形变继续增大，向上的弹力大于向下的重力，合力方向向上，运动员向下做减速运动，到最低点时运动员的速度为零；由此可知，从B点到C点，运动员的速度先增大后减小，且运动员的质量不变，所以该过程中运动员的动能先增大后减小，故C正确，故D错误。 故选C。 答案 23 课堂巩固 【变式2-3】跳远运动的几个阶段如图所示，则运动员（　　） A．助跑阶段机械能不变 B．起跳时机械能为零 C．到达最高点时动能最大 D．经过最高点时重力势能最大   【答案】D 【详解】A．助跑阶段，运动员质量不变，速度增大，则动能变大，高度不变，则重力势能不变，所以机械能将增大，故A不符合题意； B．起跳时，运动员有速度，故运动员具有动能，所以其机械能不为零，故B不符合题意； C．在运动员上升的过程中，他的速度会逐渐减小，到达最高点时，竖直方向的速度是零，物体的速度不是最大，所以动能不是最大，故C不符合题意； D．经过最高点时，运动员的高度最大，故重力势能最大，故D符合题意。故选D。 24 课堂巩固 【典例3】如图，轻质细线下方挂一个重4N的小球，无风时静止在B位置，现在水平向左吹来一阵风，小球缓慢运动到A位置静止，测得，则风此时的推力 ______（大于/等于/小于）4N。从B到A的过程中小球的机械能______（变大/变小/不变）。 答案 25 课堂巩固 【答案】 小于 变大 【详解】[1]当小球缓慢运动到A位置静止时，小球受到重力、绳子的拉力和风的推力作用，处于平衡状态，如下图所示： 则风此时的推力为 [2]从B到A的过程中小球的高度增大，重力势能变大，则小球的机械能变大。 答案 26 课堂巩固 【变式3-1】如图是某球员传球时足球的一段运动轨迹，其中球在A点的重力势能__________（选填“大于”、“小于”或“等于”）B点的重力势能。若不计空气阻力，足球在上升过程中，__________能转化为__________能。 答案 27 课堂巩固   答案 【答案】 小于 动能 重力势能 【详解】[1]由图可见A点的高度小于B点的高度，球的质量不变，因此A点重力势能小于B点的重力势能。 [2][3]若不计空气阻力，足球在上升过程中，高度增大，重力势能增大；速度减小，动能减小，因此由动能转化为重力势能。 28 课堂巩固 【变式3-2】如图所示为掉在地上的弹性小球在地面上弹跳的频闪照片。弹性小球从A点下落至B点的过程中，它的______能转化为______能；弹性小球从B点上升至C点又开始下落，小球在B点的机械能______（选填“大于”、“小于”或“等于”）它在C点的机械能。   答案 【答案】 重力势 动 大于 【详解】[1][2]弹性小球从A点下落至B点的过程中，质量不变，高低降低，速度增大，可知重力势能减小，动能增大，所以是重力势能转化为动能。 [3]由于小球受到空气阻力，所以运动过程中机械能不断减小，故小球在B点的机械能大于它在C点的机械能。 29 课堂巩固 【变式3-3】如图所示是小球弹跳的频闪照片，小球弹起的高度越来越低，其中1、2是两等高的位置。小球在上升过程中重力势能_______（选填“增大”、“减小”或“不变”）；小球具有较小机械能的是_______（选填“1”或“2”）位置；小球在最高点A和B的动能_______（“为0或不为0”）。 答案 【答案】 增大 2 不为0 【详解】[1]小球在上升过程中，质量不变，高度变大，重力势能增大。 [2]由图可知，小球弹跳的高度会越来越低，说明小球的机械能逐渐减小，是由于小球克服空气阻力做功，消耗一部分机械能，所以在1位置的机械能大于2位置的机械能。 [3]小球在最高点A及B在竖直方向速度为零，但小球在水平方向有一定的速度，故小球在A、B点的动能不为0。 30 课堂巩固 【典例4】如图所示，某运动员做蹦极运动，从高处O点开始下落，A点是弹性绳的自由长度，在B点运动员所受弹力恰好等于重力，C点是第一次下落到达的最低点。（不计空气阻力和绳重) (1)运动员O点到C点的过程中，速度最大的位置在_______（选填“A点”、“B点”、“C点”或“BC之间”“AB之间”）。在C点时，运动员_______（填“是”或“不是”）处于平衡状态。 (2)运动员经历多次震荡后，最终将停在_______（选填“B点”、“C点”或“BC之间”）。 答案 31 课堂巩固   答案 【答案】(1) B点 不是 (2)B点 【详解】（1）[1]由题意知，运动员从O点下落到最低处C点，经过弹性绳弹力为零的A点与运动员受力平衡的B点。分段分析来看：OA段，运动员在向下的重力的作用下向下做加速运动；AB段，此时运动员受到弹性绳向上的弹力与自身向下的重力，由于弹性绳弹力大小与弹性绳的伸长量成正比，运动员到B点时受力平衡，故在AB段弹力小于运动员所受重力，运动员仍向下做加速运动；BC 段，弹性绳弹力大于运动员所受重力，故运动员向下做减速运动，到最低点C点时速度减小至零。综上，运动员从O到C的过程中先加速至B点，后减速至C点，因此速度最大的位置在B点。 [2]通过以上分析可知运动员在C点不是处于平衡状态。 （2）由（1）可知，运动员在B点时受力平衡，因此最终将停在B点。 32 课堂巩固 【变式4-1】如图所示，质量不计的弹簧竖直固定在水平面上，t=0时刻，将一金属小球从弹簧正上方某一高度处由静止释放，小球接触弹簧并将弹簧压缩至最低点（形变在弹性限度内），然后又被弹起离开弹簧，上升到一定高度后又下落，如此反复。通过安装在弹簧下端的压力传感器，测出该过程中弹簧弹力F随时间t变化的图象如图所示，不计空气阻力。 (1)在整个运动过程中，小球的机械能__________填“守恒”或“不守恒”）； (2)小球动能最小的时刻是__________状态（填“平衡”或“非平衡”）； (3)在t1~t2这段时间内，小球的动能变化情况是__________ 。 答案 33 课堂巩固   答案 【答案】(1)不守恒 (2)非平衡 (3)先增大后减小 【详解】（1）由图看出，弹簧的弹力在变化，说明运动过程中弹簧的弹性势能在变化，而小球和弹簧组成的系统机械能守恒，则小球的机械能不守恒。 （2）由图看出，t2时刻，弹力F最大，故弹簧的压缩量最大，小球运动到最低点，动能最小，弹力大于重力，受到非平衡力。 （3）在t1~t2这段时间内，小球接触弹簧后，弹力小于重力，小球向下加速运动，当弹力等于重力时，速度最大，动能最大；继续运动时，弹力大于重力，小球做减速运动，所以动能先增大后减小。 34 课堂巩固 【变式4-2】如图所示，质量为m的小球从静止下落，落在竖直放置静止的轻质弹簧上的A点（弹簧处于自然状态），到达B点时小球重力与弹簧的弹力大小相等，图中C点是小球到达的最低点。不计空气阻力，则 （1）从A到C，小球的重力势能______、小球在______处的动能最大、小球的机械能______（选“守恒”或“不守恒”）、小球与弹簧机械能总量______（选“守恒”或“不守恒”）； （2）到C点时，小球受到的重力______于弹簧施加的弹力。 答案 35 课堂巩固   答案 【答案】 减小 B 不守恒 守恒 小 【详解】（1）[1][2][3][4]小球的质量保持不变，小球从A到C过程中，高度不断减小，重力势能不断减小；小球由静止到A点时，小球只受重力作用，速度不断增大；小球从A点运动到B点时，受到竖直向下重力和竖直向上弹力的作用，重力大于弹力，合力竖直向下，小球还在加速；小球在B点时，受到竖直向下重力和竖直向上弹力的作用，重力等于弹力；小球从B点运动到C点时，受到竖直向下重力和竖直向上弹力的作用，重力小于弹力，合力竖直向上，小球在减速；所以小球在B点时的速度达到最大，此时动能最大。该过程中，小球的一部分机械能转化为弹簧的弹性势能，小球的机械能不守恒；不考虑空气阻力，小球和弹簧的机械能守恒。 （2）[5]小球达到C点时，小球的速度为零，动能为零，受到的重力小于弹力。 36 感谢您的观看 $$ 12.1 动能 势能 机械能（第2课时） 一、单选题 1．如图，是嫦娥五号采用“半弹道跳跃式再入”返回地面的返回轨道示意图，俗称“太空打水漂”，虚线为大气层的边界，a、c、e为返回舱的轨迹与大气层的交点，交点到地球的距离都相同。下列关于返回舱的说法错误的是（　　） A．从a点向b点运动的过程中，动能增加 B．从b点向d点运动的过程中，重力势能增加 C．在a点的动能等于e点的动能 D．在c点和e点的机械能相等。 2．2024年的世界泳联锦标赛跳水10米台决赛中，全红婵最终站上最高领奖台。如图是全红婵比赛时向上起跳和下落的运动轨迹示意图。下列说法正确的是（　　） A．起跳过程，能说明力的作用是相互的 B．上升过程，全红婵的重力势能转化为动能 C．在最高点，全红婵受力平衡 D．下落过程，全红婵的惯性变大 3．如图所示，钢珠沿竖直平面上的光滑轨道abcd从a点运动到d点，整个过程中不计空气阻力，则钢珠（　　） A．通过d点时的动能比通过b点时大 B．钢珠在b点时重力势能最大 C．从a点运动到b点的过程中，动能转化为重力势能 D．从b点运动到c点的过程中，动能转化为重力势能 4．如图所示是神舟十八号载人飞船与长征二号F遥十八运载火箭组合体于2024年4月25日20时58分57秒在酒泉发射中心点火发射，飞船在加速升空过程中，下列说法正确的是（    ） A．飞船在升空过程中只受重力的作用 B．动能不变，重力势能不变，机械能不变 C．动能增加，重力势能增加，机械能增加 D．动能减少，重力势能增加，机械能减少 5．如图，质量为2m的物块P下方连接有一个质量为m的钩码，上端通过细线绕过轻质定滑轮连接一质量为2m的物块Q，P、Q间细线拉力大小为F，（细线重力及各处的摩擦均不计，钩码落地后不弹起）则（　　） A．钩码落地前F＝3mg，Q的机械能增大 B．钩码落地前F＜3mg，Q的机械能增大 C．钩码落地后F＝2mg，P的机械能不变 D．钩码落地后F＞2mg，P的机械能减小 6．如图所示，海天同学将小球由a点静止释放，小球在管道内沿abcd运动，ab段和bc段内壁光滑，cd段内壁粗糙，a点略高于c点，b点与d点等高。下列说法正确的是（    ） A．从a到c的过程中，小球重力势能不变 B．小球在c、d两点的动能可能相等 C．从a到d的过程中，小球运动到d点时，动能最大 D．从a到d的过程中，小球机械能守恒 7．如图，弹簧没有形变时下端在a处，将重物挂在弹簧上，用手将物体拉到b处后松手，物体由静止一直向上运动至最高点c（不计空气阻力，弹簧的形变为弹性形变）。对于球向上运动时，下列判断正确的是（    ） A．物体的机械能守恒 B．物体受到的合力逐渐变小时，球的机械能先变大再变小 C．物体受到的合力逐渐变大时，球的机械能先变大后变小 D．物体受到的合力方向改变后，弹簧的弹性势能变大 8．如图所示，小球从M点竖直向下以某速度抛出，球经静止的a台面第一次向反弹后，到达最高点N；然后球从N点下降时，台面已升至b位置并保持静止，球经台面第二次反弹后，到达最高点P，小球整个过程的运动均在竖直方向。下列说法正确的是（　　） A．第一次反弹在上升过程中，突然撤去所有外力，小球将保持静止 B．点P的高度一定比点N低 C．第二次反弹上升过程中只有动能转化为重力势能 D．小球在N点的重力势能不可能等于在M点的重力势能 9．某小球被水平抛出，其部分运动轨迹如图甲所示。小球在运动过程中经过M、N两点，对应甲图①②③点处的某两个位置，其动能和重力势能的参数如图乙所示，以下说法正确的是（　　） A．小球在①③位置机械能相等 B．小球在N点的重力势能为500J C．小球在M点的高度等于N点 D．N点可能在位置② 二、填空题 10．如图是某轻轨站的设计方案，站台比正常运行时的轨道高一些，列车靠惯性上坡进站时，它的 能转化为 能，自动减速；下坡出站时，能量转化正好相反，自动加速。这样设计的好处是 。 11．如图所示，运动员射箭时，绷直的弦被拉弯，手越用力，弓弦的弯曲程度越大，这表明力的作用效果与力的 有关；放手后，箭射出，这是 能转化为动能；手握弓的地方有凹凸不平的花纹，这是通过增大接触面的 来增大摩擦力。 12．目前在轨的有中国空间站和国际空间站。中国空间站的轨道高度是远地点346.9km，近地点319.6km，如图所示。空间站在绕地运行过程中机械能保持不变，请你从能量转化的角度分析从远地点到近地点的过程中，其运动速度的变化情况是 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。 13．如图所示，A点的高度H大于B点的高度h，让小球从A点由静止开始自由落下，沿光滑轨道AOB到达B点后离开（不计空气阻力），请先判断小球离开B点后的运动轨迹应该是图中的 （填“a”、“b”、“c”或“d”）曲线。再结合a、b、c、d四条曲线说明理由。 14．蹦极是一项极限体育运动，如图所示，A点是最高点、B点为弹性绳自然伸长的位置，蹦极人在C点受弹性绳的弹力与自身重力想等，D点是能下落的最低点。在蹦极人从A点下落到D点的过程中， 点动能最大，在这个过程中，减小的重力势能都转化为 能，机械能 （不计空气阻力）。 15．某运动员在滑雪比赛过程中运动的轨迹如图所示，如果不计空气阻力，则从a点向b点运动过程中，她的动能增加，重力势能 （选填“增大”“减小”或“不变”）。 16．如图是小球在地面弹跳的频闪照片，A、B两点高度相同且距地面30cm，小球在A点的动能 （选填“大于”、“小于”或“等于”）B点的动能；在运动过程中，小球的机械能 （选填“守恒”或“不守恒”）。 三、实验题 17．小明和小红在“探究物体的动能与哪些因素有关”的实验中，让钢球从斜槽上一定高度的位置滚下，在水平面上运动，碰上木块C并将C推动一段距离，通过推动距离的大小来判断动能大小。 (1)实验中探究的动能是指_______。 A．钢球撞击木块时的动能 B．钢球撞击木块后的动能 C．木块被钢球撞击后的动能 (2)实验通过观察木块被钢球撞出 的长短，来判断钢球动能的大小，这种研究问题的方法叫 ； (3)如图甲、乙为小明两次实验的示意图，钢球A、B的质量mA>mB，高度hA>hB，距离sA>sB。他得出“物体的质量越大，动能越大”的结论，他的实验方法 （选填“正确”或“错误”），理由是 ； (4)小红让钢球A分别从同一斜面的不同高度由静止自由滚下，撞击木块，这是为了探究物体动能与 的关系。 18．小明利用实验小桌、装有细砂的容器、质量不同的物体A、B和C，探究重力势能的大小与哪些因素有关。如图所示，将物体从高处（图中水平虚线处）由静止释放，物体自由下落撞击小桌后立即与小桌一起向下运动。已知甲、乙、丙、丁四次实验中初始时桌腿陷入细砂中的深度相同，图中所画出的状态是桌腿最终静止在细砂中的位置。观察各次实验中桌腿陷入细砂中的深度情况，便可知物体释放前的重力势能大小的关系。已知实验中三个物体的质量关系为，物体下落的距离远大于物体的厚度和桌腿陷入细砂中的深度。请回答下列问题： (1)实验中通过 来反映铁块重力势能的大小； (2)比较 两次的实验结果可知，物体的重力势能与物体被举高的高度有关； (3)比较甲、丙、丁三次的实验结果可知： 。 四、科普阅读题 19．“天问一号”火星着陆 2021年5月15日，由中国航天科技集团研制的火星探测器天问一号，经历十个月的太空旅行后，携带其着陆巡视器成功着陆火星乌托邦平原。天问一号将一次性完成“绕、落、巡”三大任务，这在世界航天史上还没有先例。“绕”，指的是探测器经过10个月的长途飞行，抵达火星附近，之后沿椭圆轨道绕火星运动，实现火星的远、近火点环绕探测。“落”，指的是探测器需在7分钟内将时速降至0，降落到火星表面，我国利用探月的技术积累，通过四个阶段来减速。第一阶段气动减速，给探测器来个急刹车；第二阶段降落伞减速，速度减至；第三阶段动力减速，探测器反推发动机点火工作，速度减至；第四阶段着陆缓冲，在距离火星表面约的高度，探测器悬停在空中，对火星表面进行观察，寻找合适的位置着陆。“巡”，指的是当探测器到达火星后，放出巡视车，完成对火星表面的拍摄及土壤分析等工作，为下一步探测打好基础。 请根据上述材料，回答下列问题： (1)探测器沿椭圆轨道绕火星运动时，不受大气阻力，只发生动能和势能的相互转化。探测器由近火点向远火点运动时，速度不断减小，在这过程中，探测器的 能转化为 能，探测器的机械能 （选填“守恒”或“不守恒”）； (2)“天问一号”火星着陆分为气动减速、降落伞减速、 与着陆缓冲四个阶段； (3)在距离火星表面约的高度，探测器悬停在空中，此时，探测器所受到的力是 力（选填“平衡”或“非平衡”）； (4)“天问一号”探测器的质量为5吨，在火星上重力与质量的比值取。该探测器从距离火星表面的高度到着陆的过程中，受到的重力是 N，火星的重力对探测器做功 J。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！6 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！6 学科网（北京）股份有限公司 $$ 12.1 动能 势能 机械能（第2课时） 一、单选题 1．如图，是嫦娥五号采用“半弹道跳跃式再入”返回地面的返回轨道示意图，俗称“太空打水漂”，虚线为大气层的边界，a、c、e为返回舱的轨迹与大气层的交点，交点到地球的距离都相同。下列关于返回舱的说法错误的是（　　） A．从a点向b点运动的过程中，动能增加 B．从b点向d点运动的过程中，重力势能增加 C．在a点的动能等于e点的动能 D．在c点和e点的机械能相等。 【答案】C 【详解】A．返回舱.从a点到b点运动的过程中，高度减小，重力势能转化为动能，动能增加，故A正确，不符合题意； B．返回舱从b点到d点运动的过程中，高度增加，动能转化为重力势能，重力势能增加，故B正确，不符合题意； C．返回舱从a点到e点要克服大气的阻力做功，则机械能减小，因两点的重力势能相同，则e点动能小于a点的动能，故C错误，符合题意； D．返回舱从c点到e点是在大气层外运动，则机械能守恒，则在c点和e点的机械能相等，因两点的重力势能相等，可知在c点速度等于在e点的速度，故D正确，不符合题意。 故选C。 2．2024年的世界泳联锦标赛跳水10米台决赛中，全红婵最终站上最高领奖台。如图是全红婵比赛时向上起跳和下落的运动轨迹示意图。下列说法正确的是（　　） A．起跳过程，能说明力的作用是相互的 B．上升过程，全红婵的重力势能转化为动能 C．在最高点，全红婵受力平衡 D．下落过程，全红婵的惯性变大 【答案】A 【详解】A．起跳过程，给跳台一个力的作用，同时跳台给她一个作用力，向上运动，说明力的作用是相互的，故A正确； B．上升过程，质量不变，速度减小，动能减小，高度增大，重力势能增大，动能转化为重力势能，故B错误； C．在最高点，她受到重力和阻力作用，两个力大小不同，因而受力不平衡，故C错误； D．惯性的大小只与质量有关，下落过程，质量大小不变，则惯性不变，故D错误。 故选A。 3．如图所示，钢珠沿竖直平面上的光滑轨道abcd从a点运动到d点，整个过程中不计空气阻力，则钢珠（　　） A．通过d点时的动能比通过b点时大 B．钢珠在b点时重力势能最大 C．从a点运动到b点的过程中，动能转化为重力势能 D．从b点运动到c点的过程中，动能转化为重力势能 【答案】D 【详解】A．b、d两点，d点的重力势能大于b点的重力势能，所以d点的动能小于b点的动能，故A不符合题意； B．在a点时，小球所处位置最高，重力势能最大，故B不符合题意； C．从a点运动到b点的下落过程中，重力势能减小，动能增大，重力势能转化为动能，故C不符合题意； D．从b点运动到c点的上升过程中，重力势能增大，动能减小，动能转化为重力势能，故D符合题意。 故选D。 4．如图所示是神舟十八号载人飞船与长征二号F遥十八运载火箭组合体于2024年4月25日20时58分57秒在酒泉发射中心点火发射，飞船在加速升空过程中，下列说法正确的是（    ） A．飞船在升空过程中只受重力的作用 B．动能不变，重力势能不变，机械能不变 C．动能增加，重力势能增加，机械能增加 D．动能减少，重力势能增加，机械能减少 【答案】C 【详解】A．飞船在升空过程中受重力、推力、空气阻力作用，故A错误； BCD．飞船在加速升空过程中，质量不变，速度变大，高度升高，动能增加，重力势能增加，机械能为动能与重力势能之和，机械能增加，故C正确，BD错误。 故选C。 5．如图，质量为2m的物块P下方连接有一个质量为m的钩码，上端通过细线绕过轻质定滑轮连接一质量为2m的物块Q，P、Q间细线拉力大小为F，（细线重力及各处的摩擦均不计，钩码落地后不弹起）则（　　） A．钩码落地前F＝3mg，Q的机械能增大 B．钩码落地前F＜3mg，Q的机械能增大 C．钩码落地后F＝2mg，P的机械能不变 D．钩码落地后F＞2mg，P的机械能减小 【答案】B 【详解】AB．物块P、物块Q和钩码在同一根绳上，运动情况相同，把钩码和物块P看成一个整体，钩码落地前，细线受到向左的拉力为 F左=2mg+mg=3mg 细线受到向右的拉力为 F右=2mg 由此可知，细线向左做加速运动，则钩码和物块P向下做加速运动，物块Q向上做加速运动。由力与运动的关系可知，P、Q间细线拉力大小为 3mg>F>2mg 此时Q的质量不变，速度变大，动能变大，高度变大，重力势能变大，则机械能变大。故A不符合题意，B符合题意； CD．钩码落地后，细线左右受到的拉力相等，由此可知，物块P、物块Q受力平衡，物块P继续向下做匀速运动，物块Q继续向上做匀速运动。则此时P、Q间细线拉力大小为F=2mg；此时P的质量不变，速度不变，高度降低，动能不变，重力势能减小，故机械能减小。故CD不符合题意。 故选B。 6．如图所示，海天同学将小球由a点静止释放，小球在管道内沿abcd运动，ab段和bc段内壁光滑，cd段内壁粗糙，a点略高于c点，b点与d点等高。下列说法正确的是（    ） A．从a到c的过程中，小球重力势能不变 B．小球在c、d两点的动能可能相等 C．从a到d的过程中，小球运动到d点时，动能最大 D．从a到d的过程中，小球机械能守恒 【答案】B 【详解】A．a点略高于c点，从a到c的过程中，小球重力势能先变小，后变大，a点的重力势能大于c点的重力势能，故A错误； B． cd段内壁粗糙，小球从c点到d点克服摩擦阻力，小球的机械能减小，小球在c点的机械能大于d点，小球在c点的重力势能大于d点，因此c、d两点的动能可能相等，故B正确； CD．b点与d点等高，b点与d点的重力势能相同，从a到d的过程中，ab段和bc段内壁光滑，ac段机械能守恒，cd段由于小球克服摩擦阻力，小球的机械能减小，机械能不守恒，小球在b点的机械能大于d点，小球运动到b点时，动能最大，故CD错误。 故选B。 7．如图，弹簧没有形变时下端在a处，将重物挂在弹簧上，用手将物体拉到b处后松手，物体由静止一直向上运动至最高点c（不计空气阻力，弹簧的形变为弹性形变）。对于球向上运动时，下列判断正确的是（    ） A．物体的机械能守恒 B．物体受到的合力逐渐变小时，球的机械能先变大再变小 C．物体受到的合力逐渐变大时，球的机械能先变大后变小 D．物体受到的合力方向改变后，弹簧的弹性势能变大 【答案】C 【详解】A．不计空气阻力，物体向上运动过程中，除了受重力作用，还受弹力作用，则物体的机械能不守恒，故A错误； B．物体受到的合力逐渐变小时，球受到竖直向下的弹力作用，球的机械能不断变小，故B错误； C．物体受到的合力逐渐变大时，弹力方向先竖直向上，在竖直向下，则弹力先对球做正功，在对球做负功，球的机械能先变大后变小，故C正确； D．当物体受到竖直向上的弹力大于重力时，物体受到的合力竖直向上，当物体受到的竖直向下的弹力小于物体的重力时，物体的合力竖直向下，此后弹簧的伸长量减小到0后，弹簧变为收缩状态，则弹簧的弹性势能先变小后变大，故D错误。 故选C。 8．如图所示，小球从M点竖直向下以某速度抛出，球经静止的a台面第一次向反弹后，到达最高点N；然后球从N点下降时，台面已升至b位置并保持静止，球经台面第二次反弹后，到达最高点P，小球整个过程的运动均在竖直方向。下列说法正确的是（　　） A．第一次反弹在上升过程中，突然撤去所有外力，小球将保持静止 B．点P的高度一定比点N低 C．第二次反弹上升过程中只有动能转化为重力势能 D．小球在N点的重力势能不可能等于在M点的重力势能 【答案】B 【详解】A．第一次反弹在上升过程中，小球具有一定的速度，突然撤去所有外力，根据牛顿第一定律可知，小球将保持匀速直线运动，故A错误； B．小球在运动过程中要克服摩擦阻力做功，所以小球的机械能减小，若克服摩擦阻力做功小于最开始的动能，到达的最高点为N点比M点高；若克服摩擦阻力做功大于最开始的动能，到达的最高点为N点比M点低；若克服摩擦阻力做功等于最开始的动能，到达的最高点为N点与M点一样高；球从N点下降时，台面已升至合适的位置b并保持静止，球再次经台面反弹后，由于小球在运动过程中要克服摩擦阻力做功，小球的机械能减小，到达的最高点P比N点低。故B正确； C．第二次反弹上升过程中，由于小球在运动过程中要克服摩擦阻力做功，所以部分动能转化为重力势能，部分动能用来克服摩擦力做功，故C错误； D．由B分析可知， N点的高度可能等于M点的高度，由于物体的重力势能跟质量与高度有关，所以小球在N点的重力势能可能等于在M点的重力势能，故D错误。 故选B。 9．某小球被水平抛出，其部分运动轨迹如图甲所示。小球在运动过程中经过M、N两点，对应甲图①②③点处的某两个位置，其动能和重力势能的参数如图乙所示，以下说法正确的是（　　） A．小球在①③位置机械能相等 B．小球在N点的重力势能为500J C．小球在M点的高度等于N点 D．N点可能在位置② 【答案】D 【详解】A．由图可知，小球反弹的高度越来越低，所以机械能越来越小，小球在①位置机械能大于在③位置机械能，故A错误； B．小球在N点时的重力势能为 故B错误； C．由图乙可知，小球在M点的重力势能，在N点时的重力势能为，则小球在M、N点的重力势能不同，所以高度不同，故C错误； D．因为小球在M点的重力势能小于小球在N点的重力势能，所以小球在N点的高度大于在 M点的高度，①③处于同一高度，重力势能相同，所以N点可能在位置②，故D正确。 故选 D。 二、填空题 10．如图是某轻轨站的设计方案，站台比正常运行时的轨道高一些，列车靠惯性上坡进站时，它的 能转化为 能，自动减速；下坡出站时，能量转化正好相反，自动加速。这样设计的好处是 。 【答案】 动 重力势 节约能源 【详解】[1][2][3]列车靠惯性上坡进站时，质量不变，速度减小，则动能减小，高度增加，则重力势能增大，动能转化为重力势能，自动减速；下坡出站时，能量转化正好相反，自动加速。这样设计的好处是利用自身机械能的转化刹车和启动，可以节约能源。 11．如图所示，运动员射箭时，绷直的弦被拉弯，手越用力，弓弦的弯曲程度越大，这表明力的作用效果与力的 有关；放手后，箭射出，这是 能转化为动能；手握弓的地方有凹凸不平的花纹，这是通过增大接触面的 来增大摩擦力。 【答案】 大小 弹性势 粗糙程度 【详解】[1]手越用力，力越大，弓弦的弯曲程度越大，这表明力的作用效果与力的大小有关。 [2]放手后，箭被射出，这是被手拉弯的弦的弹性势能转化为箭的动能。 [3]手握弓的地方有凹凸不平的花纹，这是在压力一定时，通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力。 12．目前在轨的有中国空间站和国际空间站。中国空间站的轨道高度是远地点346.9km，近地点319.6km，如图所示。空间站在绕地运行过程中机械能保持不变，请你从能量转化的角度分析从远地点到近地点的过程中，其运动速度的变化情况是 （选填“变大”、“变小”或“不变”）。 【答案】变大 【详解】空间站在绕地运行过程中机械能保持不变，空间站在轨道上从远地点到近地点运行的过程中，其质量不变，高度变小，故重力势能变小，因为机械能保持不变，所以重力势能转化为动能，动能增大，其质量不变，所以速度变大。 13．如图所示，A点的高度H大于B点的高度h，让小球从A点由静止开始自由落下，沿光滑轨道AOB到达B点后离开（不计空气阻力），请先判断小球离开B点后的运动轨迹应该是图中的 （填“a”、“b”、“c”或“d”）曲线。再结合a、b、c、d四条曲线说明理由。 【答案】c 【详解】根据题意，小球从A点由静止滑下，轨道光滑，不计空气阻力，小球机械能守恒；小球离开B点后，由于惯性继续保持原来的运动状态向前运动，在重力的作用下做抛物线运动；小球滑出轨道后达到最高点时，速度不为零，仍有动能，所以会略低于A点高度，会沿c曲线的轨迹运动。 14．蹦极是一项极限体育运动，如图所示，A点是最高点、B点为弹性绳自然伸长的位置，蹦极人在C点受弹性绳的弹力与自身重力想等，D点是能下落的最低点。在蹦极人从A点下落到D点的过程中， 点动能最大，在这个过程中，减小的重力势能都转化为 能，机械能 （不计空气阻力）。 【答案】 C 弹性势 减小 【详解】[1]弹性绳绷紧后，开始阶段，拉力小于重力，人向下做加速运动，当拉力大于重力后，人做减速运动，即速度先增大后减小；当拉力等于重力时，速度最大，动能最大。即人到达C点时动能最大。 [2]人到达D点时，弹性绳伸长最长，弹性绳的弹性势能最大，减小的重力势能全部转化成弹性势能。即这个过程中，减小的重力势能都转化为弹性势能。 [3]不计空气阻力时，整个过程只有动能和势能相互转化，整个系统的机械能守恒。但人的机械能转化为弹性绳的弹性势能，所以人的机械能减小。 15．某运动员在滑雪比赛过程中运动的轨迹如图所示，如果不计空气阻力，则从a点向b点运动过程中，她的动能增加，重力势能 （选填“增大”“减小”或“不变”）。 【答案】减小 【详解】运动员从a点下滑到b点过程中，质量不变，高度减小，重力势能减小，速度增大，动能增大。 16．如图是小球在地面弹跳的频闪照片，A、B两点高度相同且距地面30cm，小球在A点的动能 （选填“大于”、“小于”或“等于”）B点的动能；在运动过程中，小球的机械能 （选填“守恒”或“不守恒”）。 【答案】 大于 不守恒 【详解】[1][2]由图可知，小球能够到达的高度逐渐变低，所以机械能在减小，即机械能不守恒，A、B两点高度相同，说明重力势能相同，所以B点的动能更小。 三、实验题 17．小明和小红在“探究物体的动能与哪些因素有关”的实验中，让钢球从斜槽上一定高度的位置滚下，在水平面上运动，碰上木块C并将C推动一段距离，通过推动距离的大小来判断动能大小。 (1)实验中探究的动能是指_______。 A．钢球撞击木块时的动能 B．钢球撞击木块后的动能 C．木块被钢球撞击后的动能 (2)实验通过观察木块被钢球撞出 的长短，来判断钢球动能的大小，这种研究问题的方法叫 ； (3)如图甲、乙为小明两次实验的示意图，钢球A、B的质量mA>mB，高度hA>hB，距离sA>sB。他得出“物体的质量越大，动能越大”的结论，他的实验方法 （选填“正确”或“错误”），理由是 ； (4)小红让钢球A分别从同一斜面的不同高度由静止自由滚下，撞击木块，这是为了探究物体动能与 的关系。 【答案】(1)A (2) 距离 转换法 (3) 错误 没有控制钢球的速度一样 (4)速度 【详解】（1）一个物体能量的多少，可由它对外做功的多少来确定，本实验研究钢球动能的大小是通过钢球撞击木块时对木块做功，通过木块被推移的距离远近来反映做功的多少，所以本实验探究的是钢球在撞击木块时的动能大小，故A符合题意，BC不符合题意。 故选A。 （2）[1][2]该实验中钢球的动能大小是通过木块移动的距离体现的，木块被撞的越远，说明钢球的动能越大，被撞的越近，说明钢球的动能越小，采用了转换法的思想。 （3）[1][2]在研究物体的动能与物体的质量的关系时，要控制物体运动的速度相同，甲乙两次实验中，钢球在斜面上的高度不同，从斜面上滚下来碰撞木块的速度不同，因此他的实验方法是错误的。 （4）小红让同一钢球A从同一斜面的不同高度由静止滚下，钢球的质量相同，而钢球的速度不同，则本次实验是为了研究物体动能的大小与物体运动的速度大小关系。 18．小明利用实验小桌、装有细砂的容器、质量不同的物体A、B和C，探究重力势能的大小与哪些因素有关。如图所示，将物体从高处（图中水平虚线处）由静止释放，物体自由下落撞击小桌后立即与小桌一起向下运动。已知甲、乙、丙、丁四次实验中初始时桌腿陷入细砂中的深度相同，图中所画出的状态是桌腿最终静止在细砂中的位置。观察各次实验中桌腿陷入细砂中的深度情况，便可知物体释放前的重力势能大小的关系。已知实验中三个物体的质量关系为，物体下落的距离远大于物体的厚度和桌腿陷入细砂中的深度。请回答下列问题： (1)实验中通过 来反映铁块重力势能的大小； (2)比较 两次的实验结果可知，物体的重力势能与物体被举高的高度有关； (3)比较甲、丙、丁三次的实验结果可知： 。 【答案】(1)桌腿陷入细砂的深度 (2)甲、乙 (3)提升高度一定时，物体质量越大，重力势能越大 【详解】（1）实验中运用转换法通过观察桌腿陷入细砂中的深度来表示重力势能的大小。 （2）比较甲、乙两次实验，物体的质量相等，下落时的高度不同，桌腿陷入细砂中的深度不同，说明重力势能与物体被举高的高度有关。 （3）比较甲、丙、丁三次实验，物体下落时的高度相同，质量不同，质量越大，桌腿陷入细砂中的深度越深，它的重力势能越大。 四、科普阅读题 19．“天问一号”火星着陆 2021年5月15日，由中国航天科技集团研制的火星探测器天问一号，经历十个月的太空旅行后，携带其着陆巡视器成功着陆火星乌托邦平原。天问一号将一次性完成“绕、落、巡”三大任务，这在世界航天史上还没有先例。“绕”，指的是探测器经过10个月的长途飞行，抵达火星附近，之后沿椭圆轨道绕火星运动，实现火星的远、近火点环绕探测。“落”，指的是探测器需在7分钟内将时速降至0，降落到火星表面，我国利用探月的技术积累，通过四个阶段来减速。第一阶段气动减速，给探测器来个急刹车；第二阶段降落伞减速，速度减至；第三阶段动力减速，探测器反推发动机点火工作，速度减至；第四阶段着陆缓冲，在距离火星表面约的高度，探测器悬停在空中，对火星表面进行观察，寻找合适的位置着陆。“巡”，指的是当探测器到达火星后，放出巡视车，完成对火星表面的拍摄及土壤分析等工作，为下一步探测打好基础。 请根据上述材料，回答下列问题： (1)探测器沿椭圆轨道绕火星运动时，不受大气阻力，只发生动能和势能的相互转化。探测器由近火点向远火点运动时，速度不断减小，在这过程中，探测器的 能转化为 能，探测器的机械能 （选填“守恒”或“不守恒”）； (2)“天问一号”火星着陆分为气动减速、降落伞减速、 与着陆缓冲四个阶段； (3)在距离火星表面约的高度，探测器悬停在空中，此时，探测器所受到的力是 力（选填“平衡”或“非平衡”）； (4)“天问一号”探测器的质量为5吨，在火星上重力与质量的比值取。该探测器从距离火星表面的高度到着陆的过程中，受到的重力是 N，火星的重力对探测器做功 J。 【答案】(1) 动 重力势 守恒 (2)动力减速 (3)平衡 (4) 20000 【详解】（1）[1][2][3] 探测器由近火点向远火点运动时，不受空气阻力，只发生动能和势能的相互转化，探测器相对于火星的高度增加，重力势能变大，速度减小，动能变小，动能转化为重力势能，机械能守恒不变。 （2）由材料原文可知，“天问一号”火星着陆分为气动减速、降落伞减速、动力减速与着陆缓冲四个阶段。 （3）在距离火星表面约的高度，探测器悬停在空中，处于平衡状态，受力平衡。 （4）[1] 受到的重力为 [2] 火星的重力对探测器做功为 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！6 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！6 学科网（北京）股份有限公司 $$ 12.1 动能 势能 机械能（第1课时） 【典例1】下列过程中，物体的动能转化为重力势能的是（　　） A．篮球从高处落下 B．钟表里的发条带动指针转动 C．秋千从低处荡向高处 D．物块在斜面上由静止下滑 【变式1-1】如图所示，钢珠沿竖直平面上的光滑轨道abcd从a点运动到d点，整个过程中不计空气阻力，则钢珠（　　） A．通过d点时的动能比通过b点时大 B．钢珠在b点时重力势能最大 C．从a点运动到b点的过程中，动能转化为重力势能 D．从b点运动到c点的过程中，动能转化为重力势能 【变式1-2】如图所示，用绳子把一块橡皮悬挂起来把橡皮贴近自己的鼻子稳定后松手，头保持不动，橡皮向前摆去又摆回来，不会碰到鼻子。下列说法正确的是（　　） A．橡皮摆动过程中机械能不变 B．橡皮下降时，重力势能转化为动能 C．橡皮摆动到最低点时动能最小 D．橡皮上升时，重力势能转化为动能 【典例2】图甲是蹦床表演的情景，图乙是运动员从最高点A下落到最低点C的简化图，B点是运动员与蹦床刚开始的接触点。不考虑空气阻力，以下关于运动员的机械能判断，正确的是（　　） A．从A点到C点，机械能保持不变 B．从A点到C点，机械能不断减小 C．从B点到C点，动能先增大后减小 D．从B点到C点，动能不断减小 【变式2-1】如图所示，滑梯是儿童游乐园常见的设施。小朋友在沿滑梯匀速下滑的过程中，（    ） A．动能增大，重力势能减小，机械能不变 B．动能减小，重力势能增大，机械能不变 C．动能不变，重力势能减小，机械能减小 D．动能增大，重力势能不变，机械能增大 【变式2-2】2022年4月23号，中国官方媒体放出一段视频，显示055型驱逐舰从垂直发射单元发射了一枚神秘的新型导弹。这枚导弹起飞后不久，向着几乎平行于地面的方向飞远了，所以有些人也认为，这可能是一种超远程防空导弹。在导弹加速升空的过程中，下列说法正确的是（　　） A．动能增大，势能减小，机械能不变 B．动能不变，势能增大，机械能增大 C．动能增大，势能增大，机械能增大 D．动能减小，势能增大，机械能不变 【变式2-3】跳远运动的几个阶段如图所示，则运动员（　　） A．助跑阶段机械能不变 B．起跳时机械能为零 C．到达最高点时动能最大 D．经过最高点时重力势能最大 【典例3】如图，轻质细线下方挂一个重4N的小球，无风时静止在B位置，现在水平向左吹来一阵风，小球缓慢运动到A位置静止，测得，则风此时的推力 （大于/等于/小于）4N。从B到A的过程中小球的机械能 （变大/变小/不变）。 【变式3-1】如图是某球员传球时足球的一段运动轨迹，其中球在A点的重力势能 （选填“大于”、“小于”或“等于”）B点的重力势能。若不计空气阻力，足球在上升过程中， 能转化为 能。 【变式3-2】如图所示为掉在地上的弹性小球在地面上弹跳的频闪照片。弹性小球从A点下落至B点的过程中，它的 能转化为 能；弹性小球从B点上升至C点又开始下落，小球在B点的机械能 （选填“大于”、“小于”或“等于”）它在C点的机械能。 【变式3-3】如图所示是小球弹跳的频闪照片，小球弹起的高度越来越低，其中1、2是两等高的位置。小球在上升过程中重力势能 （选填“增大”、“减小”或“不变”）；小球具有较小机械能的是 （选填“1”或“2”）位置；小球在最高点A和B的动能 （“为0或不为0”）。 【典例4】如图所示，某运动员做蹦极运动，从高处O点开始下落，A点是弹性绳的自由长度，在B点运动员所受弹力恰好等于重力，C点是第一次下落到达的最低点。（不计空气阻力和绳重) (1)运动员O点到C点的过程中，速度最大的位置在 （选填“A点”、“B点”、“C点”或“BC之间”“AB之间”）。在C点时，运动员 （填“是”或“不是”）处于平衡状态。 (2)运动员经历多次震荡后，最终将停在 （选填“B点”、“C点”或“BC之间”）。 【变式4-1】如图所示，质量不计的弹簧竖直固定在水平面上，t=0时刻，将一金属小球从弹簧正上方某一高度处由静止释放，小球接触弹簧并将弹簧压缩至最低点（形变在弹性限度内），然后又被弹起离开弹簧，上升到一定高度后又下落，如此反复。通过安装在弹簧下端的压力传感器，测出该过程中弹簧弹力F随时间t变化的图象如图所示，不计空气阻力。 (1)在整个运动过程中，小球的机械能 填“守恒”或“不守恒”）； (2)小球动能最小的时刻是 状态（填“平衡”或“非平衡”）； (3)在t1~t2这段时间内，小球的动能变化情况是 。 【变式4-2】如图所示，质量为m的小球从静止下落，落在竖直放置静止的轻质弹簧上的A点（弹簧处于自然状态），到达B点时小球重力与弹簧的弹力大小相等，图中C点是小球到达的最低点。不计空气阻力，则 （1）从A到C，小球的重力势能 、小球在 处的动能最大、小球的机械能 （选“守恒”或“不守恒”）、小球与弹簧机械能总量 （选“守恒”或“不守恒”）； （2）到C点时，小球受到的重力 于弹簧施加的弹力。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！6 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！6 学科网（北京）股份有限公司 $$ 12.1 动能 势能 机械能（第1课时） 【典例1】下列过程中，物体的动能转化为重力势能的是（　　） A．篮球从高处落下 B．钟表里的发条带动指针转动 C．秋千从低处荡向高处 D．物块在斜面上由静止下滑 【答案】C 【详解】A．篮球从高处落下的过程中，高度下降，速度增加，是重力势能转化为动能，故A不符合题意； B．钟表里的发条带动指针转动，钟表的弹性势能转化为指针的动能，故B不符合题意； C．秋千从低处荡向高处，高度增加，重力势能增大，速度减小，动能减小，是动能转化为重力势能，故C符合题意； D．物块在斜面上由静止下滑，高度减小，重力势能减小；速度变大，动能变大，是重力势能转化为动能，因克服摩擦做功，还有一部分机械能转化为内能，故D不符合题意。 故选C。 【变式1-1】如图所示，钢珠沿竖直平面上的光滑轨道abcd从a点运动到d点，整个过程中不计空气阻力，则钢珠（　　） A．通过d点时的动能比通过b点时大 B．钢珠在b点时重力势能最大 C．从a点运动到b点的过程中，动能转化为重力势能 D．从b点运动到c点的过程中，动能转化为重力势能 【答案】D 【详解】A．b、d两点，d点的重力势能大于b点的重力势能，所以d点的动能小于b点的动能，故A不符合题意； B．在a点时，小球所处位置最高，重力势能最大，故B不符合题意； C．从a点运动到b点的下落过程中，重力势能减小，动能增大，重力势能转化为动能，故C不符合题意； D．从b点运动到c点的上升过程中，重力势能增大，动能减小，动能转化为重力势能，故D符合题意。 故选D。 【变式1-2】如图所示，用绳子把一块橡皮悬挂起来把橡皮贴近自己的鼻子稳定后松手，头保持不动，橡皮向前摆去又摆回来，不会碰到鼻子。下列说法正确的是（　　） A．橡皮摆动过程中机械能不变 B．橡皮下降时，重力势能转化为动能 C．橡皮摆动到最低点时动能最小 D．橡皮上升时，重力势能转化为动能 【答案】B 【详解】A．由于在摆动中，橡皮受到了空气阻力，在克服空气阻力做功的过程中有机械能转化为内能，故机械能会逐渐变小，故A错误； B．橡皮在下降过程中，重力势能减小，动能增加，重力势能会转化为动能，故B正确； C．橡皮在最低点时，高度最低，速度最快，所以重力势能最小，动能最大，故C错误； D．橡皮在上升过程中，重力势能增加，动能减小，是动能转化为重力势能；故D错误。 故选B。 【典例2】图甲是蹦床表演的情景，图乙是运动员从最高点A下落到最低点C的简化图，B点是运动员与蹦床刚开始的接触点。不考虑空气阻力，以下关于运动员的机械能判断，正确的是（　　） A．从A点到C点，机械能保持不变 B．从A点到C点，机械能不断减小 C．从B点到C点，动能先增大后减小 D．从B点到C点，动能不断减小 【答案】C 【详解】AB．不考虑空气阻力，从A点到B点，运动员的机械能守恒，即机械能保持不变；从B点到C点，蹦床的弹性形变增大，其弹性势能增大，该过程中运动员的一部分机械能转化为弹性势能，其机械能会减小，所以从A点到C点运动员的机械能先不变后减小，故AB错误； CD．从B点到C点，开始一段时间内蹦床的弹力小于运动员的重力，合力方向向下，运动员继续向下做加速运动；当蹦床的弹力等于运动员的重力时，运动员的速度达到最大；此后，蹦床的弹性形变继续增大，向上的弹力大于向下的重力，合力方向向上，运动员向下做减速运动，到最低点时运动员的速度为零；由此可知，从B点到C点，运动员的速度先增大后减小，且运动员的质量不变，所以该过程中运动员的动能先增大后减小，故C正确，故D错误。 故选C。 【变式2-1】如图所示，滑梯是儿童游乐园常见的设施。小朋友在沿滑梯匀速下滑的过程中，（    ） A．动能增大，重力势能减小，机械能不变 B．动能减小，重力势能增大，机械能不变 C．动能不变，重力势能减小，机械能减小 D．动能增大，重力势能不变，机械能增大 【答案】C 【详解】小朋友在沿滑梯匀速下滑的过程中，质量和速度不变，则动能不变，而高度减小，质量不变，重力势能减小，因而机械能减小。 故选C。 【变式2-2】2022年4月23号，中国官方媒体放出一段视频，显示055型驱逐舰从垂直发射单元发射了一枚神秘的新型导弹。这枚导弹起飞后不久，向着几乎平行于地面的方向飞远了，所以有些人也认为，这可能是一种超远程防空导弹。在导弹加速升空的过程中，下列说法正确的是（　　） A．动能增大，势能减小，机械能不变 B．动能不变，势能增大，机械能增大 C．动能增大，势能增大，机械能增大 D．动能减小，势能增大，机械能不变 【答案】C 【详解】导弹在加速升空过程中，导弹的质量不变、速度变大，高度上升，动能、重力势能均增大，机械能为动能与重力势能的总和，所以机械能将增大，故ABD错误，C正确。 故选C。 【变式2-3】跳远运动的几个阶段如图所示，则运动员（　　） A．助跑阶段机械能不变 B．起跳时机械能为零 C．到达最高点时动能最大 D．经过最高点时重力势能最大 【答案】D 【详解】A．助跑阶段，运动员质量不变，速度增大，则动能变大，高度不变，则重力势能不变，所以机械能将增大，故A不符合题意； B．起跳时，运动员有速度，故运动员具有动能，所以其机械能不为零，故B不符合题意； C．在运动员上升的过程中，他的速度会逐渐减小，到达最高点时，竖直方向的速度是零，物体的速度不是最大，所以动能不是最大，故C不符合题意； D．经过最高点时，运动员的高度最大，故重力势能最大，故D符合题意。 故选D。 【典例3】如图，轻质细线下方挂一个重4N的小球，无风时静止在B位置，现在水平向左吹来一阵风，小球缓慢运动到A位置静止，测得，则风此时的推力 （大于/等于/小于）4N。从B到A的过程中小球的机械能 （变大/变小/不变）。 【答案】 小于 变大 【详解】[1]当小球缓慢运动到A位置静止时，小球受到重力、绳子的拉力和风的推力作用，处于平衡状态，如下图所示： 则风此时的推力为 [2]从B到A的过程中小球的高度增大，重力势能变大，则小球的机械能变大。 【变式3-1】如图是某球员传球时足球的一段运动轨迹，其中球在A点的重力势能 （选填“大于”、“小于”或“等于”）B点的重力势能。若不计空气阻力，足球在上升过程中， 能转化为 能。 【答案】 小于 动能 重力势能 【详解】[1]由图可见A点的高度小于B点的高度，球的质量不变，因此A点重力势能小于B点的重力势能。 [2][3]若不计空气阻力，足球在上升过程中，高度增大，重力势能增大；速度减小，动能减小，因此由动能转化为重力势能。 【变式3-2】如图所示为掉在地上的弹性小球在地面上弹跳的频闪照片。弹性小球从A点下落至B点的过程中，它的 能转化为 能；弹性小球从B点上升至C点又开始下落，小球在B点的机械能 （选填“大于”、“小于”或“等于”）它在C点的机械能。 【答案】 重力势 动 大于 【详解】[1][2]弹性小球从A点下落至B点的过程中，质量不变，高低降低，速度增大，可知重力势能减小，动能增大，所以是重力势能转化为动能。 [3]由于小球受到空气阻力，所以运动过程中机械能不断减小，故小球在B点的机械能大于它在C点的机械能。 【变式3-3】如图所示是小球弹跳的频闪照片，小球弹起的高度越来越低，其中1、2是两等高的位置。小球在上升过程中重力势能 （选填“增大”、“减小”或“不变”）；小球具有较小机械能的是 （选填“1”或“2”）位置；小球在最高点A和B的动能 （“为0或不为0”）。 【答案】 增大 2 不为0 【详解】[1]小球在上升过程中，质量不变，高度变大，重力势能增大。 [2]由图可知，小球弹跳的高度会越来越低，说明小球的机械能逐渐减小，是由于小球克服空气阻力做功，消耗一部分机械能，所以在1位置的机械能大于2位置的机械能。 [3]小球在最高点A及B在竖直方向速度为零，但小球在水平方向有一定的速度，故小球在A、B点的动能不为0。 【典例4】如图所示，某运动员做蹦极运动，从高处O点开始下落，A点是弹性绳的自由长度，在B点运动员所受弹力恰好等于重力，C点是第一次下落到达的最低点。（不计空气阻力和绳重) (1)运动员O点到C点的过程中，速度最大的位置在 （选填“A点”、“B点”、“C点”或“BC之间”“AB之间”）。在C点时，运动员 （填“是”或“不是”）处于平衡状态。 (2)运动员经历多次震荡后，最终将停在 （选填“B点”、“C点”或“BC之间”）。 【答案】(1) B点 不是 (2)B点 【详解】（1）[1]由题意知，运动员从O点下落到最低处C点，经过弹性绳弹力为零的A点与运动员受力平衡的B点。分段分析来看：OA段，运动员在向下的重力的作用下向下做加速运动；AB段，此时运动员受到弹性绳向上的弹力与自身向下的重力，由于弹性绳弹力大小与弹性绳的伸长量成正比，运动员到B点时受力平衡，故在AB段弹力小于运动员所受重力，运动员仍向下做加速运动；BC 段，弹性绳弹力大于运动员所受重力，故运动员向下做减速运动，到最低点C点时速度减小至零。综上，运动员从O到C的过程中先加速至B点，后减速至C点，因此速度最大的位置在B点。 [2]通过以上分析可知运动员在C点不是处于平衡状态。 （2）由（1）可知，运动员在B点时受力平衡，因此最终将停在B点。 【变式4-1】如图所示，质量不计的弹簧竖直固定在水平面上，t=0时刻，将一金属小球从弹簧正上方某一高度处由静止释放，小球接触弹簧并将弹簧压缩至最低点（形变在弹性限度内），然后又被弹起离开弹簧，上升到一定高度后又下落，如此反复。通过安装在弹簧下端的压力传感器，测出该过程中弹簧弹力F随时间t变化的图象如图所示，不计空气阻力。 (1)在整个运动过程中，小球的机械能 填“守恒”或“不守恒”）； (2)小球动能最小的时刻是 状态（填“平衡”或“非平衡”）； (3)在t1~t2这段时间内，小球的动能变化情况是 。 【答案】(1)不守恒 (2)非平衡 (3)先增大后减小 【详解】（1）由图看出，弹簧的弹力在变化，说明运动过程中弹簧的弹性势能在变化，而小球和弹簧组成的系统机械能守恒，则小球的机械能不守恒。 （2）由图看出，t2时刻，弹力F最大，故弹簧的压缩量最大，小球运动到最低点，动能最小，弹力大于重力，受到非平衡力。 （3）在t1~t2这段时间内，小球接触弹簧后，弹力小于重力，小球向下加速运动，当弹力等于重力时，速度最大，动能最大；继续运动时，弹力大于重力，小球做减速运动，所以动能先增大后减小。 【变式4-2】如图所示，质量为m的小球从静止下落，落在竖直放置静止的轻质弹簧上的A点（弹簧处于自然状态），到达B点时小球重力与弹簧的弹力大小相等，图中C点是小球到达的最低点。不计空气阻力，则 （1）从A到C，小球的重力势能 、小球在 处的动能最大、小球的机械能 （选“守恒”或“不守恒”）、小球与弹簧机械能总量 （选“守恒”或“不守恒”）； （2）到C点时，小球受到的重力 于弹簧施加的弹力。 【答案】 减小 B 不守恒 守恒 小 【详解】（1）[1][2][3][4]小球的质量保持不变，小球从A到C过程中，高度不断减小，重力势能不断减小；小球由静止到A点时，小球只受重力作用，速度不断增大；小球从A点运动到B点时，受到竖直向下重力和竖直向上弹力的作用，重力大于弹力，合力竖直向下，小球还在加速；小球在B点时，受到竖直向下重力和竖直向上弹力的作用，重力等于弹力；小球从B点运动到C点时，受到竖直向下重力和竖直向上弹力的作用，重力小于弹力，合力竖直向上，小球在减速；所以小球在B点时的速度达到最大，此时动能最大。该过程中，小球的一部分机械能转化为弹簧的弹性势能，小球的机械能不守恒；不考虑空气阻力，小球和弹簧的机械能守恒。 （2）[5]小球达到C点时，小球的速度为零，动能为零，受到的重力小于弹力。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！6 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！6 学科网（北京）股份有限公司 $$