第11章《功和机械能》11.4 机械能及其转化-2024-2025学年人教版物理八年级下册

2024-2025学年人教版物理八年级下册同步学习精讲练（新教材）第十一章 功和机械能 11.4 机械能及其转化 目录 学习目标 1 知识导学 1 知识点01：机械能及其转化 1 知识点02：机械能守恒 2 知识点03：水能和风能的利用 2 考点讲练 2 考点01：机械能的守恒 2 考点02：机械能与其他形式的能之间的转化 5 考点03：机械能的概念 8 考点04：动能和重力势能的相互转化 10 优选真题培优练 12 1.理解和掌握机械能的概念，包括动能、势能和机械能的总和。 2.通过实验和观察，了解动能和势能之间可以相互转化的现象，并理解这种转化是如何发生的。 3.理解机械能守恒定律，知道在只有动能和势能相互转化的情况下，机械能的总和是不变的。 4.能够应用机械能守恒定律解决一些简单的实际问题，如计算物体在某个位置的速度或高度等。 5.培养观察、分析和解决问题的能力，提高实验能力和科学素养。 知识点01：机械能及其转化 （1）概念： 动能 、 重力势能 和 弹性势能 统称为机械能。机械能的单位是焦耳（J）。 （2）方法：判断动能和势能的相互转化情况时，先运用动能和势能的影响因素分析得出物体所具有的动能和势能的大小变化情况，那么能的转化情况就是变小的那种形式的能转化成变大的那种形式的能。 知识点02：机械能守恒 动能和是能在一定条件下可以相互转化，如果 只有动能和势能的相互转化 ，机械能的总和不变。 知识点03：水能和风能的利用 （1）水能：利用水能发电，修筑拦河坝提高上游水位，水的重力势能越大，能发出的电就越多。 （2）风能：风能也可以用来发电，风吹动风车，可以带动发电机发电。 （3）天体运动过程中动能和势能的相互转化 考点01：机械能的守恒 【例题精讲】（2024秋•海陵区期末）如图所示，足球落地后又弹起。以下对足球的分析，正确的是（　　） A．在A和D两点时动能可能相等 B．在A点到D点运动过程中机械能是守恒的 C．在B点时受力平衡 D．在C点时若所受力全部消失，球将竖直下落 【思路点拨】（1）机械能＝动能+势能； （2）通过能量之间的相互转化或者转移进行分析。 【规范解答】解：如图所示，足球落地后又弹起，高度越来越低，最终停止在地面，说明机械能减小，机械能慢慢转化为内能。 A．在A的机械能大于D点机械能，A的高度大于D的高度，故A的重力势能大于D的重力势能，而A点的动能与D的动能大小未知，在A和D两点时动能可能相等，故A正确； B．如图所示，足球落地后又弹起，高度越来越低，最终停止在地面，说明机械能减小，机械能不守恒，故B错误； C．在B点时受到重力和阻力，这两个力不在同一个方向上，也不是平衡力，故B点受力不平衡，故C错误； D．在C点时若所受力全部消失，C球由于惯性，会顺着原来的路径运动下去，不会竖直下落，故D错误。 故选：A。 【考点评析】本题考查机械能的转化，机械能＝动能+势能，掌握能量之间的相互转化或转移时关键。 【巩固训练一】（2024秋•东莞市期末）如图甲所示，离手后的篮球在空中依次从A点运动到D点，在 　A　点时动能最大。图乙为它在两个等高点B和D的能量柱状图，则篮球在B点的机械能 　大于　（填“大于”“小于”或“等于”）在D点的机械能。整个过程中能量 　守恒　（填“守恒”或“不守恒”）。 【思路点拨】（1）动能大小的影响因素：质量、速度；质量越大，速度越大，动能越大。 （2）动能和势能统称为机械能，据此根据能量柱状图，结合能量守恒定律分析解答。 【规范解答】解：离手后的篮球在空中依次从A点运动到D点，在A点时速度最大，则在A点动能最大。 根据篮球在等高点B和D的能量柱状图可知，篮球在B点和D点重力势能相等，在D点的动能小于在C点的动能，动能和势能统称为机械能，则篮球在B点的机械能大于在D点的机械能。根据能量守恒定律可知，整个过程能量的总量守恒。 故答案为：A；大于；守恒。 【考点评析】本题考查机械能的转化、能量守恒定律，解题的关键是读懂能量柱状图。 【巩固训练二】（2024秋•滨湖区期中）如图所示，将摆球从A点静止自由释放，经过最低点B到达C点，A、C两点等高。关于摆球，下列说法正确的是（　　） A．从A到B点动能转化为重力势能 B．在B点时重力势能最大 C．在A点时处于平衡状态 D．从A点到C点的过程中机械能守恒 【思路点拨】（1）判断是哪种能量转化成了另一种能量的标准是：减小的能量转化为增多的能量； （2）重力势能大小的影响因素：质量和高度，质量越大，高度越高，重力势能越大； （3）对摆球在A点时进行受力分析，然后根据二力平衡条件判断其是否受到平衡力的作用，再根据物体受到平衡力作用时能保持平衡状态做出判断； （4）A、C两点等高，说明摆球从A点到C点的过程中机械能守恒。 【规范解答】解：A、摆球从A点到B点质量不变，高度降低，速度变大，则重力势能减少，动能增多，重力势能转化为动能，故A错误； B、由图可知，摆球在B点时高度最低，则重力势能最小，故B错误； C、当小球摆至A点时，摆球只受到竖直向下的重力和沿绳子向上的拉力作用，这两个力没有作用在同一直线上，不是平衡力，所以在A点时摆球受力不平衡，不是平衡状态，故C错误； D、A、C两点等高，说明摆球由A点静止释放，经过最低点B到达C点的过程中没有能量损失，即从A点到C点的过程中机械能守恒，故D正确。 故选：D。 【考点评析】此题考查动能和势能的转化与守恒、平衡状态的判断，掌握动能、重力势能的影响因素是解答此题的关键。 【巩固训练三】（2024秋•平顶山期中）甲、乙是两个完全相同的网球。如图所示，在同一高度同时以大小相等的速度，将甲球竖直向下抛出、乙球竖直向上抛出，不计空气阻力，与地面碰撞时不计能量损失。两球落地后再反弹的高度 　是　（选填“是”或“否”）相等，理由 　不计空气阻力和碰撞时的能量损失，所以小球的机械能守恒，开始时两球机械能相等，到达最高点时两球只具有的重力势能相等　。 【思路点拨】机械能守恒必须是只有动能与势能的转化，只有在不计摩擦、空气阻力时才会守恒。 【规范解答】解：不考虑空气影响，与地面碰撞时不计能量损失。小球在运动过程中的机械能是守恒的。它们在抛出时的机械能相等，那么它们在整个运动过程中的机械能都是相等的，故它们落地后再反弹到最高点时的机械能相同，此时它们的速度为0，动能为0；它们的重力势能相等，而它们的质量相等，因此它们的高度相等。 故答案为：是；不计空气阻力和碰撞时的能量损失，所以小球的机械能守恒，开始时两球机械能相等，到达最高点时两球只具有的重力势能相等。 【考点评析】本题考查机械能守恒，属于基础题。 考点02：机械能与其他形式的能之间的转化 【例题精讲】（2024秋•新疆期中）如图所示是利用频闪摄影对乒乓球跳动拍摄的照片。乒乓球从一定的高度落到地面反弹，每一次弹起的高度都比上一次要低，机械能 　减小　，最后停止在地面上，能的总量 　不变　。（均选填“增大”“减小”或“不变”） 【思路点拨】（1）机械能转化过程中，克服摩擦力做功，机械能转化为内能。 （2）根据能量守恒定律分析解答。 【规范解答】解：乒乓球从一定的高度落到地面反弹，每一次弹起的高度都比上一次要低，因为乒乓球每次下落撞击地面时，有一部分机械能转化为内能，并且在升、降的过程中克服空气阻力要消耗一部分机械能，故其机械能会越来越少，能量只是发生了转移或转化，而不是消失了，能的总量不变。 故答案为：减小；不变。 【考点评析】本题考查机械能的转化与能量守恒定律，属于基础题。 【巩固训练一】（2024秋•池州期中）如图所示，光滑弧形轨道AOB与粗糙斜面BC相连，钢球自C点由静止释放，经过最低点O，然后到达另一侧与B等高点A。从C到B点过程中，重力势能变化量 　＞　动能变化量（填“＞”、“＜”或“＝”）。整个运动过程从C点到A点小球机械能变化情况为 　先变小后不变　。 【思路点拨】影响动能的影响因素是物体的质量和物体运动的速度，影响重力势能的因素是物体的质量和物体的高度，其中动能和势能统称为机械能。在分析各个能量的变化时，根据各自的影响因素进行分析。 【规范解答】解：从最低点C到A点的过程中，由于斜面粗糙、轨道光滑，钢球从C到B的过程中，钢球受摩擦力的作用，需要克服摩擦做功，一部分机械能转化为内能，所以钢球的机械能变小，故重力势能变化量大于动能变化量；钢球从B到A的过程中，由于接触面光滑，则钢球的机械能守恒，保持不变，所以整个过程中，钢球的机械能先变小后不变。 故答案为：大于；先变小后不变。 【考点评析】对于机械能的考查中考中会常出现，熟知各能量的影响因素是解题关键。 【巩固训练二】（2024秋•连云港期中）2024年8月4日，在巴黎奥运会乒乓球男单决赛中，中国选手樊振东4比1战胜对手，夺得金牌。若将乒乓球从离地某一高度O点处水平抛出，球落地后又弹起，它的部分运动轨迹如图所示，下列说法正确的是（　　） A．乒乓球经过同一高度的A、B两点时动能相等 B．乒乓球第一次反弹后到达最高点P点时动能为零 C．乒乓球在D点时的机械能小于在C点时的机械能 D．在乒乓球运动过程中，只存在动能和势能的相互转化 【思路点拨】（1）由图可知，每次小球反弹后到的最高点都比上一次的最高点要低，说明小球运动过程中受到空气阻力，机械能逐渐变小；机械能是物体动能与势能的总和，AB两点高度相同，则重力势能相同； （2）从轨迹来看，小球既有竖直方向的速度又有水平方向的速度； （3）每次小球反弹后到的最高点都比上一次的最高点要低，说明小球受到空气阻力，机械能逐渐变小。 【规范解答】解：A、由图可知，每次小球反弹后到达的最高点都比上一次的最高点要低，说明小球受到空气阻力，机械能逐渐变小，在A点的机械能大于在B点的机械能；机械能是物体动能与势能的总和，在AB两点高度相同则重力势能相同，所以在A点的动能大于在B点的动能；故A错误； B、从轨迹来看，小球既有水平方向的速度又有竖直方向的速度。小球在最高点时，竖直方向速度为零，但是仍然能往右运动，说明小球还具有水平方向速度，所以皮球第一次反弹后到达最高点P时，速度不为零，动能不为零；故B错误； C、每次小球反弹后到的最高点都比上一次的最高点要低，说明小球受到空气阻力，机械能逐渐变小。小球先运动C点后运动到D点，故在D点的机械能小于在C点的机械能；故C正确； D、在运动过程中，小球受到空气阻力，不是只存在动能和势能的相互转化，故D错误。 故选：C。 【考点评析】本题考查了机械能的相互转化的相关知识，关键明确最高点时的竖直方向的速度为零，水平方向的速度不为零。 【巩固训练三】（2024秋•东莞市校级期中）在如图所示的滚摆实验中，发现滚摆每次上升的高度逐渐减小，此过程中能量的变化情况为（　　） A．机械能增加，内能减小 B．机械能减小，内能增加 C．机械能减小，内能不变 D．机械能不变，内能增加 【思路点拨】物体的动能和势能可以相互转化，而且在转化过程中，如果不受阻力，机械能的总量保持不变，如果有阻力作用，则机械能减小，内能增加。 【规范解答】解：发现滚摆每次上升的高度逐渐减小，故重力势能减小，则机械能也减小，阻力做功，所以内能增加，故ACD错误，B正确。 故选：B。 【考点评析】本题考查机械能的转化，有阻力做功时，机械能减小，内能增加。 考点03：机械能的概念 【例题精讲】（2024秋•江阴市期末）如图所示，摆球由A点静止释放，经过最低点O到达B点，A、B两点等高。下列说法中正确的是（　　） A．从A点到B点的过程中，摆球的机械能先增大后减小 B．在B点时，摆球的动能最大 C．在O点时，摆球的重力势能最大 D．从A点到O点，摆球的动能增加 【思路点拨】（1）A、B两点等高，摆球从A点到B点的过程中机械能守恒；（2）在最高点时速度为零，动能为零；（3）重力势能大小的影响因素：质量、被举得高度，如果质量越大，高度越高，重力势能越大；（4）动能大小的影响因素：质量和速度，质量相同时，速度越大，动能越大。 【规范解答】解：A、如果A点到B点的过程中机械能守恒，摆球由A点静止释放，经过最低点O到达B点的过程中没有能量损失，那么A、B两点等高，故A错误； B、当小球摆至B点时，高度最高，速度为零，动能最小，故B错误； C、由图可知，摆球在O点时高度最低，则重力势能最小，故C错误； D、摆球从A点到O点质量不变，高度降低，速度变大，则重力势能减少，动能增大，故D正确。 故选：D。 【考点评析】此题考查动能和势能的转化与守恒、平衡状态的判断，掌握动能、重力势能的影响因素是解答此题的关键。 【巩固训练一】（2024秋•兴化市期末）如图所示，甲、乙两个质量相同的小球从相同高度同时开始运动，甲球以v0的速度竖直向上抛出，乙球以v0的速度水平抛出。甲球下落过程中经过P、Q两点，乙球下落过程中经过O点，P点与O点位于同一高度。忽略空气阻力，则下列说法错误的是（　　） A．抛出瞬间，甲、乙两球的动能相等 B．甲球经过P、Q两点时的机械能相等 C．甲球经过P点的动能小于乙球经过O点动能 D．甲、乙两球落地前瞬间速度相等 【思路点拨】不计空气阻力，质量相同的两个小球在整个运动过程中机械能守恒。 【规范解答】解：动能与质量、速度有关；甲、乙两个小球在运动过程中，机械能守恒。 A、甲、乙两球的质量和初速度相同，动能相等，故A正确； B、两球在运动的过程中，机械能守恒，甲球经过P、Q两点时的机械能相等，故B正确； C、抛出瞬间，甲乙两球机械能相等，落回P、O两点时两球的机械能也相等，由于两球质量和高度相等，所以两球的重力势能相等；机械能守恒，甲球经过P点的动能等于乙球经过O点动能，故C错误； D、甲、乙两球落地前瞬间机械能相同，质量相等，速度相等，故D正确。 故选：C。 【考点评析】本题考查的是影响动能、势能和机械能大小的因素；知道机械能守恒的条件。 【巩固训练二】（2024秋•溧阳市期末）无人机快递投递已经试点运营。无人机在加速升空过程中，动能 　增大　，重力势能 　增大　，机械能 　增大　。（均填“增大/不变/减小”） 【思路点拨】动能大小的影响因素：质量、速度。质量越大，速度越大，动能越大。 重力势能大小的影响因素：质量、被举得高度。质量越大，高度越高，重力势能越大。 动能和势能之和称为机械能。 【规范解答】解：无人机在加速升空过程中，质量不变，速度变大，动能增大，高度变大，重力势能增大，机械能等于动能和势能之和，所以，机械能增大。 故答案为：增大；增大；增大。 【考点评析】本题考查动能、重力势能大小的决定影响及机械能的变化，属于基础题。 【巩固训练三】（2025•泗洪县模拟）无人驾驶扫地车在平直路面上匀速前进，并将地面上的垃圾吸入车内，此过程中，扫地车整体的动能 　增大　，机械能 　增大　（两空均选填“变大”“不变”或“变小”） 【思路点拨】（1）动能的大小与质量和速度有关； （2）机械能大小等于动能和势能之和。 【规范解答】解：无人驾驶扫地车，正在平直路面上匀速前进，并将地面上的垃圾吸入车内，其质量变大，速度不变，动能变大；高度不变，重力势能不变，故机械能变大。 故答案为：增大；增大。 【考点评析】本题考查了动能和重力势能的概念及影响其大小的因素，属于基本内容。在判断动能和重力势能的大小时，要注意看影响动能和重力势能大小的因素怎么变化。 考点04：动能和重力势能的相互转化 【例题精讲】（2024秋•盐都区期末）嫦娥五号返回器用类似“打水漂”的方式着陆地球，其着陆过程的部分轨迹简化为如图所示。AB段返回器的动能 　变小　（选填“变大”、“变小”或“不变”）；BC段返回器的机械能 　不变　（选填“变大”、“变小”或“不变”），CD段返回器的重力势能 　变小　（选填“变大”、“变小”或“不变”）。 【思路点拨】动能的大小与质量、速度有关，重力势能的大小与质量、高度有关，机械能为动能和势能的和，据此分析动能、机械能的变化。 【规范解答】解：AB段，返回器的质量不变，高度变大，重力势能变大，是返回器的动能转化为重力势能和内能，所以返回器的动能变小； BC段没有受到空气的阻力，机械能是守恒的，保持不变； CD段，质量不变，高度变小，重力势能减小，速度变大，动能变大，是重力势能转化为动能和内能，重力势能变小。 故答案为：变小；不变；变小。 【考点评析】本题考查了动能、重力势能、机械能的变化，属于基础题。 【巩固训练一】（2024秋•通州区期末）如图所示，将摆球从A点静止释放，经过最低点O到达B点，A、B两点等高。摆球从A点到O点的过程中，　重力势　能转化为 　动　能，摆球到达B点时动能为 　0　J。整个过程中，摆球的机械能 　不变　（选填“增大”“不变”或“减小”）。 【思路点拨】A、B两点等高，说明摆球从A点到B点的过程中机械能守恒；判断是哪种能量转化成了另一种能量的标准是：减小的转化为增多的。结合动能和重力势能的影响因素分析解答。 【规范解答】解：摆球从A点到O点的过程中，质量不变，高度降低，速度变大，则重力势能减少，动能增多，重力势能转化为动能。 A、B两点等高，说明摆球由A点静止释放，经过最低点O到达B点的过程中没有能量损失，即从A点到B点的过程中机械能守恒，则A点的动能等于B点的动能，摆球在A点静止，动能为0J，所以摆球到达B点时动能为0J。 故答案为：重力势；动；0；不变。 【考点评析】此题考查动能和重力势能的转化与守恒，掌握动能、重力势能的影响因素是解答此题的关键。 【巩固训练二】（2024秋•扬州期末）2024年10月30日4时27分，搭载神舟十九号载人飞船成功发射，约10分钟后，进入预定轨道。火箭搭载的载人飞船在加速升空的过程中，下列说法中正确的是（　　） A．动能增加，重力势能增加，机械能增加 B．动能不变，重力势能不变，机械能不变 C．动能不变，重力势能增加，机械能增加 D．动能减小，重力势能增加，机械能不变 【思路点拨】动能大小的影响因素：质量、速度。质量越大，速度越大，动能越大。 重力势能大小的影响因素：质量、被举得高度。质量越大，高度越高，重力势能越大。 机械能＝动能+重力势能。从动能和重力势能大小的变化判断机械能的变化。 【规范解答】解：载人飞船在加速升空的过程中，质量不变，而速度变大，则动能增加，高度增大，重力势能增加，机械能增加。 故选：A。 【考点评析】本题考查机械能的有关因素，属于基础题，难度较小。 【巩固训练三】（2024秋•仪征市期末）过山车是同学们比较喜欢的娱乐项目。如图为小明自制的过山车的简易模型，钢球在斜轨A点由静止释放，恰好能通过轨道内侧最高处C点，走完一圈圆形轨道后，再爬上斜轨到达D点并静止，则（　　） A．小球从A运动到B的过程，动能增大，重力势能增大 B．小球从A运动到B的过程，动能不变，重力势能增大 C．小球从B运动到C的过程，动能转化为重力势能，机械能不变 D．小球从B运动到C的过程，动能转化为重力势能，机械能减小 【思路点拨】（1）动能大小的影响因素：质量、速度。质量越大，速度越大，动能越大。 （2）重力势能大小的影响因素：质量、被举得高度。质量越大，高度越高，重力势能越大。 （3）机械能是动能和势能之和。 【规范解答】解：AB、小球从A运动到B的过程，质量不变，速度增加，高度减小，动能增大，重力势能减小，故AB错误； CD、小球从B运动到C的过程，质量不变，速度变小，高度变大，动能减小，重力势能增加，动能转化为重力势能，由于轨道有摩擦，机械能的总量减小，C错误、D正确。 故选：D。 【考点评析】本题考查了机械能的转化和机械能守恒，属于常考题。 1．（2024秋•锡山区期末）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 【思路点拨】（1）动能大小的影响因素：质量和速度，质量越大，速度越大，动能越大。 （2）重力势能大小的影响因素：质量和高度，质量越大，高度越高，重力势能越大。 （3）动能与势能转化过程，存在摩擦阻力，机械能转化为内能。 【规范解答】解：A．从a到c的过程中，高度先降低后增大，小球重力势能先变小后变大，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。 【考点评析】本题考查动能与势能的转化及其有关因素，属于中档题。 2．（2024秋•海淀区期末）如图所示，一个小球以初速度v沿着粗糙曲面从A点向D点运动，其中B点和D点的高度相同。下列说法正确的是（　　） A．小球在B点和D点的动能相等 B．小球在A点和C点的机械能相等 C．小球从A点运动到C点的过程中，其重力势能增大 D．小球从C点运动到D点的过程中，其机械能减小 【思路点拨】（1）影响重力势能大小的因素有：质量和高度；质量越大，高度越高，则重力势能越大；机械能等于动能和重力势能之和； （2）如果考虑摩擦阻力，则动能和势能相互转化时，物体的机械能是不守恒的，一部分机械能会转化为内能，机械能减小。 【规范解答】解：A、小球从B运动到D的过程中，有一部分机械能会转化为内能，故小球在B点的机械能大于在D点的机械能，已知B和D两点的高度相同，即两位置小球的重力势能相同，根据“机械能＝动能+势能”可知，小球在B点的动能大于在D点的动能，故A错误； B、小球从A点到C点过程中，由于小球在滚动的过程中受摩擦力的作用，小球克服摩擦力做功，机械能会转化为内能，小球的机械能会减小，所以小球在A点和C点的机械能不相等，故B错误； C、小球从A点到C点过程中，小球的质量不变，高度变小，则重力势能变小，故C错误； D、小球从C点到D点过程中，由于小球在滚动的过程中受摩擦力的作用，小球克服摩擦力做功，机械能会转化为内能，小球的机械能会减小，故D正确。 故选：D。 【考点评析】本题考查动能和势能的大小变化，注意：物体在粗糙的表面上运动时，其机械能不守恒。 3．（2024•亭湖区校级一模）将一只乒乓球从O点由静止释放，竖直下落撞击到升降台上，弹起的最高点为M；若只将升降台升高至图乙位置，乒乓球下落弹起后到达的最高点为N，不计碰撞过程中的能量损失。则N点（　　） A．在M点的下方 B．与M点重合 C．在M点和O点之间 D．与O点重合 【思路点拨】小球在上升下降过程要克服摩擦阻力做功。 【规范解答】解：由图甲、乙可知，刚开始的位置相同，故机械能相同，但是两图对比可知，乙图中小球与升降台的距离小，故在上升下降过程，克服摩擦阻力做功比甲图中的小球做功少，故比甲图中的小球上升的高，由于要克服摩擦消耗机械能，故不可能回到原来的位置，故N点在M点和O点之间，故ABD错误，C正确。 故选：C。 【考点评析】认清小球在运动过程要克服摩擦阻力是解题的关键。 4．（2024秋•沭阳县期中）如图是滚摆完成一次下降和上升的示意图。该过程中，滚摆处于甲、乙位置时（　　） A．重力势能不同，动能相同 B．重力势能不同，动能不同 C．重力势能相同，动能相同 D．重力势能相同，动能不同 【思路点拨】根据图中滚摆起点位置和滚摆上升的最高位置分析滚摆这个过程中机械能的变化，根据重力势能的影响因素分析甲、乙位置滚摆重力势能的大小关系，根据机械能等于重力势能加动能分析甲、乙两位置滚摆动能的大小关系。 【规范解答】解：整体过程中，滚摆的质量不变，由图可知，滚摆起点位置的高度大于滚摆上升的最高高度，由重力势能影响因素可知，滚摆起点位置的重力势能大于滚摆上升到最高位置的重力势能，而这两个位置时的速度为零，由动能影响因素可知，这两个位置时的动能为零，而机械能等于重力势能加动能，因此滚摆起点位置的机械能大于滚摆上升到最高位置的机械能，说明滚摆在运动的过程中机械能在不断的减小，因此滚摆乙位置时的机械性能小于在甲位置时的机械能，由于甲、乙两位置滚摆的高度相同，由重力势能影响因素可知，滚摆在甲、乙两位置时的重力势能相等，因此滚摆在乙位置时的动能小于在甲位置时动能，即该过程中，滚摆处于甲、乙位置时重力势能相同，动能不同，故D正确。 故选：D。 【考点评析】本题考查重力势能的影响因素和机械能的概念，关键是根据图中滚摆的位置分析滚摆运动的过程中机械能的变化。 5．（2025•姑苏区模拟）如图所示，弧形轨道竖直固定在水平面上，钢球从A点以一定的初速度v0释放，经过B、O、C点到达等高的最高点D；钢球从A到O过程中，钢球的动能 　增大　（填“增大”“减小”或“不变”）；在等高的B、C两点动能大小是 　B点大　（填“相等”“B点大”“C点大”）；从A到D点的过程中，钢球的机械能 　减小　（填“增大”“减小”或“不变”）。 【思路点拨】（1）影响动能的因素是速度和质量；影响重力势能的因素是质量和高度；机械能等于动能和势能之和； （2）由于受到的阻力，所以小球下落过程中，有机械能的损失，等高点的重力势能相等，则动能有变化，进而判断出速度的变化。 【规范解答】解：（1）钢球从A到O过程中，质量不变，速度变大，所以，钢球的动能增大； （2）钢球从A点以一定的初速度v0释放，经过B、O、C点到达等高的最高点D；则A、D两点的重力势能相等，钢球在A点时具有一定的动能，钢球在D点时动能为0，所以钢球在A点的机械能大于D点，机械能减少的原因，钢球运动过程中，要克服阻力做功； 由此可知，钢球在B点的机械能大于C点，钢球质量不变，在B、C两点的高度相同，钢球在B点的重力势能等于在C点的重力势能；因为机械能等于动能和势能之和，所以，钢球在B点动能大于C点的动能； （3）由（2）分析知，从A到D点的过程中，要克服摩擦力做功，钢球的机械能减小。 故答案为：增大；B点大；减小。 【考点评析】此题考查了影响动能、重力势能的因素以及能量的转化，是一道综合题目，难度不大。 6．（2024秋•锡山区期末）甲、乙、丙是三个完全相同的网球，如图所示，在同一高度同时以大小相等的速度，将甲球竖直向下抛出、乙球竖直向上抛出，丙球水平抛出，不计空气阻力，抛出时三球机械能 　相等　（相等/不相等）；在落地前的运边过程中，甲球的动能 　增大　（增大/不变/减小），落地时三球的速度大小关系为 　相等　。 【思路点拨】（1）动能大小的影响因素：质量、速度。质量越大，速度越大，动能越大。 （2）重力势能大小的影响因素：质量、被举得高度。质量越大，高度越高，重力势能越大。 （3）机械能＝动能+势能。 （4）由于不计空气阻力，则小球的机械能是守恒的，据此分析即可。 【规范解答】解：抛出时甲、乙、丙三球质量相等，速度相等，动能相等；高度相同，重力势能相同，故机械能相同；甲球在空中下落时，甲球质量不变，速度增大，动能增大；甲、乙、丙三球整个运动过程中，不计空气阻力，机械能是守恒的，故落地时三球的速度大小相等。故答案为：相等；增大；相等。 【考点评析】（1）掌握动能、重力势能、弹性势能的影响因素。 （2）能判断动能、重力势能、弹性势能、机械能的变化。 7．（2024春•南海区期末）为了检验佛山新研发的ASF材料的反弹效果，如图所示，从高处释放铅球，忽略空气阻力，在铅球下落至碰到ASF材料前，铅球的动能 　变大　，机械能 　不变　，从铅球碰到ASF材料至到达最低点的过程中，ASF材料的弹性势能 　变大　（以上均选填“变大”“变小”或“不变”）。 【思路点拨】小球在下落的过程中，小球的质量不变，高度减小，速度变大；由于忽略空气阻力，只有重力做功，机械能守恒；弹性势能跟物体发生形变大小有关，据此分析。 【规范解答】解：如图所示，从高处释放铅球，忽略空气阻力，在铅球下落至碰到ASF材料前，小球的质量不变，高度减小，速度变大，铅球的动能变大；只有重力做功，机械能守恒，故机械能不变，从铅球碰到ASF材料至到达最低点的过程中，ASF材料发生形变越大，弹性势能变大。 故答案为：变大；不变；变大。 【考点评析】本题考查了机械能之间的相互转化，属于基础题。 8．（2024秋•海安市月考）如图所示，完全相同的甲、乙两球分别由橡皮筋OA和无弹细线OB系于O点，OA＜OB，先后从水平位置由静止开始释放，不计空气阻力。两球到达O点正下方C点时，橡皮筋与细线长度恰好相等。摆下过程中，乙球的 　重力势　能转化为 　动　能，两球下落到C点的过程中重力做功分别为W甲、W乙，两球在O点时的机械能分别为E甲、E乙，则它们的大小关系为W甲　＝　W乙，E甲　＜　E乙。 【思路点拨】（1）该过程中乙小球下落时将重力势能转化为动能；根据W＝Gh可比较两球重力所做功的大小； （2）不计空气阻力，且没有弹力做功时，物体的机械能守恒。 【规范解答】解：（1）该过程中乙小球下落时将重力势能转化为动能；由题知，两球的质量相同，则重力相等， 当两球到达悬点正下方C点时，两球下落的高度相同，根据W＝Gh可知，该过程中小球重力所做功W甲＝W乙； （2）两个小球质量相同，且开始时处于同一高度，则它们具有的重力势能相等，且开始时均为静止状态，其动能都为零，所以两小球最初的机械能相等； 乙球用无弹性细线OB系于O点，不计空气阻力，则乙球在运动过程其机械能守恒；甲球用橡皮筋OA系于O点，甲球在向下运动过程中，虽然不计空气阻力，但橡皮筋会伸长，则甲球在运动过程其机械能会减小，减小的机械能转化为橡皮筋的弹性势能，所以两球到达C点时，甲球的机械能比乙小，即E甲＜E乙。 故答案为：重力势；动；＝；＜。 【考点评析】本题考查了学生对机械能守恒、做功的大小的理解和掌握，掌握机械能守恒定律是解题的关键，有一定的难度。 9．（2024春•越秀区校级期末）小伟设想利用升降台了解小球弹起高度的相关因素。如图所示，小伟从M点静止释放小球，小球经升降台台面反弹后升至最高点为N。 （1）若小球重2N，M点距离升降台台面高度为0.8m，小球从M点运动至升降台台面用时0.5s，接触瞬间速度为3m/s。请求出小球从M点到升降台台面的过程中，其重力做功的功率大小。 （2）小球从台面反弹至N点的过程中，其重力势能 　变大　，其动能 　变小　（两空均选填“变大”、“变小”或“不变”）。 （3）若要求小球仍从M点开始运动，下列做法可能使小球反弹后到达的最高点高于M点的是 　①②　（填序号）： ①从M点以一定的速度竖直向下抛出； ②从M点以一定的速度竖直向上抛出； ③适当升高台面位置，保持小球在M点静止释放； ④适当降低台面位置，保持小球在M点静止释放。 【思路点拨】（1）根据W＝Gh计算功，根据功率定义公式计算功率； （2）动能与质量和速度有关，重力势能与质量和高度有关； （3）根据机械能守恒分析。 【规范解答】解：（1）重力做功W＝Gh＝2N×0.8m＝1.6J； 功率P3.2W； （2）小球从台面反弹至N点的过程中，质量不变，高度增大，其重力势能变大；速度减小，其动能变小； （3）要求小球仍从M点开始运动，要使小球反弹后到达的最高点高于M点，根据机械能守恒，开始的机械能必须不小于最终的机械能，因而开始时不仅有重力势能，还要有动能，以便转为最终的重力势能，故以一定的速度向上或向下抛出，而静止释放或降低台面高度都不能增大反弹高度，故选①②。 故答案为：（1）重力做功的功率大小是3.2W。 （2）变大；变小； （3）①②。 【考点评析】本题考查功率、机械能的转化，属于中档题。 10．（2023秋•梁溪区校级月考）如图甲所示，将一根弹簧和一只金属球（球上有一直小孔）套在铁架台的金属杆AB上面。将小球提到B端后松手，小球的高度随时间变化的情况如图乙所示。 （1）压缩的弹簧可以将小球向上弹起，说明弹性形变的物体具有 　弹性势　能； （2）小球离开弹簧后可以继续向上运动，但是每一次反弹的高度逐渐变小，说明此过程小球机械能 　不守恒　（选填“守恒”或“不守恒”）； （3）弹簧原来的长度 　大于　（选填“大于”、“小于”或“等于”）40cm，在0～t1过程中，小球动能的变化量 　大于　（选填“大于”、“小子”或“等于”）重力势能变化量。 【思路点拨】（1）影响动能的因素是质量和速度，影响重力势能的因素是质量和高度，影响弹性势能的因素是弹簧的弹性形变程度； （2）动能、势能、内能之间可以相互转化，小球反弹的高度越来越小，小球机械能不守恒。 【规范解答】解： （1）压缩的弹簧可以将小球向上弹起，说明它具有弹性势能； （2）小球离开弹簧后可以继续向上运动，但是每次小球反弹的高度逐渐变小，因为在此过程中小球的机械能转化为内能，说明此过程小球机械能不守恒； （3）由图像可知，弹簧被拉长，原来的长度大于40cm，在0～t1过程中，小球受弹簧向下的外力，速度变大的快，此时动能的变化量大于重力势能变化量。 故答案为：（1）弹性势；（2）不守恒；（3）大于；大于。 【考点评析】本题考查影响动能、势能的因素和能量之间的转化，主要考查学生对所学物理知识点的灵活应用能力。 11．（2023•天宁区校级二模）在同一粗糙水平面固定两个不同斜面，小华同学研究相同的两个小球A、B分别沿不同的斜面运动，用频闪照相机每隔0.1s拍摄了小球滚动时的不同位置，图上数字为闪光时刻编号，位置间距如图所示： （1）比较甲、乙两图，A、B两小球可能做匀速直线运动的是 　A　（A/B）球；乙图中B小球从位置1到达位置4整个过程的平均速度为 　0.6　m/s； （2）乙图中小球B沿斜面运动过程中的动能 　增加　，重力势能 　减小　（选填“增加”、“减小”或“不变”）； （3）若两个小球从斜面上运动到斜面底部时与相同的木块碰撞，经分析碰撞之后图 　乙　（甲/乙）中木块运动距离较大。 【思路点拨】（1）①比较A、B球在相同时间内通过的路程，判断A、B球在斜面上运动的速度变化； ②测量长度的工具是刻度尺； （2）比较B球在相同时间内通过的路程，判断B球在斜面上运动的速度变化，然后根据动能和势能大小的影响因素判断其动能和势能的大小变化； （3）首先根据摩擦力大小的影响因素判断两木块受到的摩擦力大小，然后据图比较两球从斜面上运动到斜面底部时的速度大小，动能大小，进而得出结论。 【规范解答】解：（1）由甲图可知，A球在相同时间内通过的路程相等，所以，A球在斜面上运动的速度不变（即A球做匀速直线运动），B球在相同时间内通过的路程不相等，所以B球在斜面做变速运动； 由题图可知，B小球从位置1到达位置4整个过程通过的距离为s＝2cm+6cm+10cm＝18cm＝0.18m，时间t＝3×0.1s＝0.3s， 则乙图中B小球从位置1到达位置4整个过程的平均速度为v0.6m/s； （2）由乙图可知，B球在相同时间内通过的路程越来越大，所以，B球在斜面上运动的速度不断变大，B球在运动过程中质量不变、速度变大，故动能增加；同时，高度减小，重力势能减小； （3）由图可知，两个小球从斜面上运动到斜面底端时图乙中的B球速度大（原因是B球在相同时间内通过的路程更长），又知A、B质量相同，所以B球动能大； 而两木块相同，水平面的粗糙程度相同，B球滑到底端时动能大，对木块做的功多，所以，碰撞之后图乙中木块运动距离较大。 故答案为：（1）A；0.6；（2）增加；减小；（3）乙。 【考点评析】此题为实验题，主要考查物体运动状态的判断、平均速度的计算、动能和势能的大小变化等，解答过程中应注意控制变量法的应用。 12．（2022•东兴区校级二模）在探究“动能和重力势能相互转化”的实验中，采用如图所示的实验装置。用细线把一个质量为m的小球悬挂起来，将小球从位置B拉到位置A，由静止释放小球。观察小球从A→B→C的过程中高度和速度的变化，并测出了小球在A、B、C三个位置时动能和重力势能的值。从而分析这一过程中动能和重力势能之间的转化，数据如下表所示。 （1）小球在图中的C位置，受到 　2　个力的作用。 （2）从实验中可以看出，小球从A→B的过程中速度不断增加，高度不断降低，这个过程中是重力势能逐渐转化为 　动能　，在能量的转化过程中，机械能在逐渐减少，这主要是小球受到 　空气阻力　造成的。 （3）在实验中，如果换用质量为2m的小球，其它条件不变，那么，小球到达B位置时的机械能 　大于　质量为m的小球到达B位置时的机械能。（选填“大于”、“小于”或“等于”） 运动过程或位置 A A→B B B→C C 动能Ek（J） 0 增加 4.98 减少 0 重力势能Ep（J） 5.00 减少 0 增加 4.97 【思路点拨】（1）对C点的小球进行受力分析可得出其受力情况； （2）动能的影响因素是质量和速度，重力势能的影响因素是质量和高度，二者可以相互转化。在转化时由于空气阻力，机械能总量减小； （3）根据动能与重力势能的影响因素可判断在同一位置时机械能的大小。 【规范解答】解：（1）小球在图中的C位置，受到重力、细绳对它的拉力，共两个力的作用。 （2）小球从A→B的过程中速度不断增加，高度不断降低，这个过程中是重力势能逐渐转化为动能； 在能量转化的过程中，由于受到空气阻力的作用，机械能在逐渐减少。 （3）在实验中，如果换用质量为2m的小球，其他条件不变，那么，由于小球的质量与重力势能都与质量有关，小球开始时的重力势能大，所以到达B位置时的动能也大，即小球到达B位置时的机械能大于质量为1m的小球到达B位置时的机械能。 故答案为：（1）2；（2）动能；空气阻力；（3）大于。 【考点评析】在探究“动能和重力势能相互转化”的实验中，要熟练掌握动能与重力势能的影响因素，会分析二者的相互转化，同时知道空气阻力对机械能的影响。 13．（2023秋•永昌县期末）已知物体的动能表达式为Emv2，重力势能表达式为Ep＝mgh；其中m为物体的质量，h为物体距离参考面的高度，v为物体的运动速度。有一小球以初速度为v沿光滑、足够长的斜面向上运动，上升最大高度为h，不计空气阻力，整个过程中机械能守恒。 （1）试推导：小球的初速度v。 （2）若小球初速度v＝2m/s，则沿斜面上升最大高度是多少？ 【思路点拨】（1）在忽略外界阻力影响的情况下，机械能是守恒的，小球在最高处的重力势能等于小球在底端的动能，据此列出等式求解。 （2）根据v可计算小球沿斜面上升最大高度。 【规范解答】解： （1）根据题意：不计空气阻力，小球从斜面底端沿光滑斜面向上运动的过程中机械能守恒； 所以小球在最高处的重力势能等于小球在底端的动能，即Ep＝Ek， 则mghmv2， 解得，v。 （2）由v可得，小球沿斜面上升最大高度： h0.2m。 答：（1）小球的初速度推导过程见解答； （2）若小球初速度v＝2m/s，则沿斜面上升最大高度是0.2m。 【考点评析】知道机械能守恒的条件以及正确的应用是解答本题的关键。 14．（2023春•宜丰县校级月考）如图所示，光滑曲面AB与水平面BC平滑连接于B点，BC右端连接内壁光滑、半径为r的细圆管CD，管口D端正下方直立一根劲度系数为k的轻弹簧，轻弹簧下端固定，上端恰好与管口D端齐平，质量为m的小球在曲面上距BC的高度为2r处从静止开始下滑，进入管口C端时与管壁间恰好无作用力，通过CD后压缩弹簧，在压缩弹簧过程中速度最大时弹簧的弹性势能为E，已知小球与BC间的动摩擦因数μ＝0.5，求： （1）小球达到B点时的速度大小v； （2）水平面BC的长度s； （3）在压缩弹簧过程中小球的最大速度vm。 【思路点拨】（1）A到B的过程中只有重力做功，根据机械能守恒定律求出小球到达B点的速度大小； （2）根据牛顿第二定律求出小球在C点时的速度，根据动能定理求出水平面BC的长度； （3）当小球重力和弹簧弹力相等时，小球的速度最大，根据功能关系求出小球的最大速度。 【规范解答】解：（1）从静止开始下滑到B点，只有重力做功，由机械能守恒得：mg•2rmv0， 解得：vB＝2； （2）在C点根据牛顿第二定律可知：mg， 解得：vc， 从静止下滑到运动到C点，由动能定理得mg•2r﹣μmgsmv， 解得：s＝3r； （3）设在压缩弹簧过程中速度最大时小球离D端的距离为x，则有：kx＝mg， 得x， 由功能关系得mg（r+x）﹣EPmvmv， 解得：vm。 答：（1）小球达到B点时的速度大小vB为； （2）水平面BC的长度s为3r； （3）在压缩弹簧过程中小球的最大速度vm为。 【考点评析】本题综合运用了机械能守恒定律、动能定理、功能关系以及牛顿第二定律，综合性较强，是高考的热点题型。 15．（2022春•桐城市期末）已知物体的重力势能表达式为Ep＝mgh，动能表达式为Ekmv2，其中m为物体的质量，h为物体距离水平地面的高度，v为物体的运动速度，g为常量。如图所示，光滑斜面与粗糙水平面在B处平滑连接，质量m＝80kg的物体M在A处由静止开始下滑，经B处后在水平面上滑至C处停止，已知A处的高度h＝9.8m，BC距离s＝40m，不计空气阻力，求：（g取10N/kg） （1）物体M在A处的机械能； （2）物体M滑到B处的速度； （3）物体M与水平面间的摩擦力。 【思路点拨】（1）根据题意可知在A处的速度为0，动能为0，物体M在A处的机械能等于重力势能； （2）根据机械能守恒可知EA＝Eg，从而求出物体M滑到B处的速度； （3）物体M至C处停止克服摩擦力做功，机械能全部转化为内能，根据W＝fs可求出摩擦力。 【规范解答】解： （1）由题意知，A处的机械能为动能与重力势能之和，在A处的速度为0，动能为0， 因此A处的机械能等于重力势能，故EA＝Ep＝mgh＝80kg×10N/kg×9.8m＝7840J； （2）由题意知，从A点下滑到B点的过程中，机械能是守恒的，则Ek＝Ep， 即m78400J，所以：vB14m/s； （3）物体M在C处停止，克服摩擦力做功，机械能全部转化为内能，摩擦力做功W＝fs＝7840J， 故物体与水平面间的摩擦力为：f196N。 答：（1）物体M在A处的机械能为7840J； （2）物体M滑到B处的速度为14m/s； （3）物体M与水平面间的摩擦力为196N。 【考点评析】本题考查动能和势能的相互转化以及机械能守恒、功的计算公式等知识，难度不大。 第 1 页 共 20 页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 2024-2025学年人教版物理八年级下册同步学习精讲练（新教材）第十一章 功和机械能 11.4 机械能及其转化 目录 学习目标 1 知识导学 1 知识点01：机械能及其转化 1 知识点02：机械能守恒 2 知识点03：水能和风能的利用 2 考点讲练 2 考点01：机械能的守恒 2 考点02：机械能与其他形式的能之间的转化 2 考点03：机械能的概念 3 考点04：动能和重力势能的相互转化 5 优选真题培优练 6 1.理解和掌握机械能的概念，包括动能、势能和机械能的总和。 2.通过实验和观察，了解动能和势能之间可以相互转化的现象，并理解这种转化是如何发生的。 3.理解机械能守恒定律，知道在只有动能和势能相互转化的情况下，机械能的总和是不变的。 4.能够应用机械能守恒定律解决一些简单的实际问题，如计算物体在某个位置的速度或高度等。 5.培养观察、分析和解决问题的能力，提高实验能力和科学素养。 知识点01：机械能及其转化 （1）概念： 、 和 统称为机械能。机械能的单位是焦耳（J）。 （2）方法：判断动能和势能的相互转化情况时，先运用动能和势能的影响因素分析得出物体所具有的动能和势能的大小变化情况，那么能的转化情况就是变小的那种形式的能转化成变大的那种形式的能。 知识点02：机械能守恒 动能和是能在一定条件下可以相互转化，如果 ，机械能的总和不变。 知识点03：水能和风能的利用 （1）水能：利用水能发电，修筑拦河坝提高上游水位，水的重力势能越大，能发出的电就越多。 （2）风能：风能也可以用来发电，风吹动风车，可以带动发电机发电。 （3）天体运动过程中动能和势能的相互转化 考点01：机械能的守恒 【例题精讲】（2024秋•海陵区期末）如图所示，足球落地后又弹起。以下对足球的分析，正确的是（　　） A．在A和D两点时动能可能相等 B．在A点到D点运动过程中机械能是守恒的 C．在B点时受力平衡 D．在C点时若所受力全部消失，球将竖直下落 【巩固训练一】（2024秋•东莞市期末）如图甲所示，离手后的篮球在空中依次从A点运动到D点，在 　 　点时动能最大。图乙为它在两个等高点B和D的能量柱状图，则篮球在B点的机械能 　 　（填“大于”“小于”或“等于”）在D点的机械能。整个过程中能量 　 　（填“守恒”或“不守恒”）。 【巩固训练二】（2024秋•滨湖区期中）如图所示，将摆球从A点静止自由释放，经过最低点B到达C点，A、C两点等高。关于摆球，下列说法正确的是（　　） A．从A到B点动能转化为重力势能 B．在B点时重力势能最大 C．在A点时处于平衡状态 D．从A点到C点的过程中机械能守恒 【巩固训练三】（2024秋•平顶山期中）甲、乙是两个完全相同的网球。如图所示，在同一高度同时以大小相等的速度，将甲球竖直向下抛出、乙球竖直向上抛出，不计空气阻力，与地面碰撞时不计能量损失。两球落地后再反弹的高度 　 　（选填“是”或“否”）相等，理由 　 　。 考点02：机械能与其他形式的能之间的转化 【例题精讲】（2024秋•新疆期中）如图所示是利用频闪摄影对乒乓球跳动拍摄的照片。乒乓球从一定的高度落到地面反弹，每一次弹起的高度都比上一次要低，机械能 　 　，最后停止在地面上，能的总量 　 　。（均选填“增大”“减小”或“不变”） 【巩固训练一】（2024秋•池州期中）如图所示，光滑弧形轨道AOB与粗糙斜面BC相连，钢球自C点由静止释放，经过最低点O，然后到达另一侧与B等高点A。从C到B点过程中，重力势能变化量 　 　动能变化量（填“＞”、“＜”或“＝”）。整个运动过程从C点到A点小球机械能变化情况为 　 　。 【巩固训练二】（2024秋•连云港期中）2024年8月4日，在巴黎奥运会乒乓球男单决赛中，中国选手樊振东4比1战胜对手，夺得金牌。若将乒乓球从离地某一高度O点处水平抛出，球落地后又弹起，它的部分运动轨迹如图所示，下列说法正确的是（　　） A．乒乓球经过同一高度的A、B两点时动能相等 B．乒乓球第一次反弹后到达最高点P点时动能为零 C．乒乓球在D点时的机械能小于在C点时的机械能 D．在乒乓球运动过程中，只存在动能和势能的相互转化 【巩固训练三】（2024秋•东莞市校级期中）在如图所示的滚摆实验中，发现滚摆每次上升的高度逐渐减小，此过程中能量的变化情况为（　　） A．机械能增加，内能减小 B．机械能减小，内能增加 C．机械能减小，内能不变 D．机械能不变，内能增加 考点03：机械能的概念 【例题精讲】（2024秋•江阴市期末）如图所示，摆球由A点静止释放，经过最低点O到达B点，A、B两点等高。下列说法中正确的是（　　） A．从A点到B点的过程中，摆球的机械能先增大后减小 B．在B点时，摆球的动能最大 C．在O点时，摆球的重力势能最大 D．从A点到O点，摆球的动能增加 【巩固训练一】（2024秋•兴化市期末）如图所示，甲、乙两个质量相同的小球从相同高度同时开始运动，甲球以v0的速度竖直向上抛出，乙球以v0的速度水平抛出。甲球下落过程中经过P、Q两点，乙球下落过程中经过O点，P点与O点位于同一高度。忽略空气阻力，则下列说法错误的是（　　） A．抛出瞬间，甲、乙两球的动能相等 B．甲球经过P、Q两点时的机械能相等 C．甲球经过P点的动能小于乙球经过O点动能 D．甲、乙两球落地前瞬间速度相等 【巩固训练二】（2024秋•溧阳市期末）无人机快递投递已经试点运营。无人机在加速升空过程中，动能 　 　，重力势能 　 　，机械能 　 　。（均填“增大/不变/减小”） 【巩固训练三】（2025•泗洪县模拟）无人驾驶扫地车在平直路面上匀速前进，并将地面上的垃圾吸入车内，此过程中，扫地车整体的动能 　 　，机械能 　 　（两空均选填“变大”“不变”或“变小”） 考点04：动能和重力势能的相互转化 【例题精讲】（2024秋•盐都区期末）嫦娥五号返回器用类似“打水漂”的方式着陆地球，其着陆过程的部分轨迹简化为如图所示。AB段返回器的动能 　 　（选填“变大”、“变小”或“不变”）；BC段返回器的机械能 　 　（选填“变大”、“变小”或“不变”），CD段返回器的重力势能 　 　（选填“变大”、“变小”或“不变”）。 【巩固训练一】（2024秋•通州区期末）如图所示，将摆球从A点静止释放，经过最低点O到达B点，A、B两点等高。摆球从A点到O点的过程中，　 　能转化为 　 　能，摆球到达B点时动能为 　 　J。整个过程中，摆球的机械能 　 　（选填“增大”“不变”或“减小”）。 【巩固训练二】（2024秋•扬州期末）2024年10月30日4时27分，搭载神舟十九号载人飞船成功发射，约10分钟后，进入预定轨道。火箭搭载的载人飞船在加速升空的过程中，下列说法中正确的是（　　） A．动能增加，重力势能增加，机械能增加 B．动能不变，重力势能不变，机械能不变 C．动能不变，重力势能增加，机械能增加 D．动能减小，重力势能增加，机械能不变 【巩固训练三】（2024秋•仪征市期末）过山车是同学们比较喜欢的娱乐项目。如图为小明自制的过山车的简易模型，钢球在斜轨A点由静止释放，恰好能通过轨道内侧最高处C点，走完一圈圆形轨道后，再爬上斜轨到达D点并静止，则（　　） A．小球从A运动到B的过程，动能增大，重力势能增大 B．小球从A运动到B的过程，动能不变，重力势能增大 C．小球从B运动到C的过程，动能转化为重力势能，机械能不变 D．小球从B运动到C的过程，动能转化为重力势能，机械能减小 1．（2024秋•锡山区期末）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 2．（2024秋•海淀区期末）如图所示，一个小球以初速度v沿着粗糙曲面从A点向D点运动，其中B点和D点的高度相同。下列说法正确的是（　　） A．小球在B点和D点的动能相等 B．小球在A点和C点的机械能相等 C．小球从A点运动到C点的过程中，其重力势能增大 D．小球从C点运动到D点的过程中，其机械能减小 3．（2024•亭湖区校级一模）将一只乒乓球从O点由静止释放，竖直下落撞击到升降台上，弹起的最高点为M；若只将升降台升高至图乙位置，乒乓球下落弹起后到达的最高点为N，不计碰撞过程中的能量损失。则N点（　　） A．在M点的下方 B．与M点重合 C．在M点和O点之间 D．与O点重合 4．（2024秋•沭阳县期中）如图是滚摆完成一次下降和上升的示意图。该过程中，滚摆处于甲、乙位置时（　　） A．重力势能不同，动能相同 B．重力势能不同，动能不同 C．重力势能相同，动能相同 D．重力势能相同，动能不同 5．（2025•姑苏区模拟）如图所示，弧形轨道竖直固定在水平面上，钢球从A点以一定的初速度v0释放，经过B、O、C点到达等高的最高点D；钢球从A到O过程中，钢球的动能 　 　（填“增大”“减小”或“不变”）；在等高的B、C两点动能大小是 　 　（填“相等”“B点大”“C点大”）；从A到D点的过程中，钢球的机械能 　 　（填“增大”“减小”或“不变”）。 6．（2024秋•锡山区期末）甲、乙、丙是三个完全相同的网球，如图所示，在同一高度同时以大小相等的速度，将甲球竖直向下抛出、乙球竖直向上抛出，丙球水平抛出，不计空气阻力，抛出时三球机械能 　 　（相等/不相等）；在落地前的运边过程中，甲球的动能 　 　（增大/不变/减小），落地时三球的速度大小关系为 　 　。 7．（2024春•南海区期末）为了检验佛山新研发的ASF材料的反弹效果，如图所示，从高处释放铅球，忽略空气阻力，在铅球下落至碰到ASF材料前，铅球的动能 　 　，机械能 　 　，从铅球碰到ASF材料至到达最低点的过程中，ASF材料的弹性势能 　 　（以上均选填“变大”“变小”或“不变”）。 8．（2024秋•海安市月考）如图所示，完全相同的甲、乙两球分别由橡皮筋OA和无弹细线OB系于O点，OA＜OB，先后从水平位置由静止开始释放，不计空气阻力。两球到达O点正下方C点时，橡皮筋与细线长度恰好相等。摆下过程中，乙球的 　 　能转化为 　 　能，两球下落到C点的过程中重力做功分别为W甲、W乙，两球在O点时的机械能分别为E甲、E乙，则它们的大小关系为W甲　 　W乙，E甲　 　E乙。 9．（2024春•越秀区校级期末）小伟设想利用升降台了解小球弹起高度的相关因素。如图所示，小伟从M点静止释放小球，小球经升降台台面反弹后升至最高点为N。 （1）若小球重2N，M点距离升降台台面高度为0.8m，小球从M点运动至升降台台面用时0.5s，接触瞬间速度为3m/s。请求出小球从M点到升降台台面的过程中，其重力做功的功率大小。 （2）小球从台面反弹至N点的过程中，其重力势能 　 　，其动能 　 　（两空均选填“变大”、“变小”或“不变”）。 （3）若要求小球仍从M点开始运动，下列做法可能使小球反弹后到达的最高点高于M点的是 　 　（填序号）： ①从M点以一定的速度竖直向下抛出； ②从M点以一定的速度竖直向上抛出； ③适当升高台面位置，保持小球在M点静止释放； ④适当降低台面位置，保持小球在M点静止释放。 10．（2023秋•梁溪区校级月考）如图甲所示，将一根弹簧和一只金属球（球上有一直小孔）套在铁架台的金属杆AB上面。将小球提到B端后松手，小球的高度随时间变化的情况如图乙所示。 （1）压缩的弹簧可以将小球向上弹起，说明弹性形变的物体具有 　 　能； （2）小球离开弹簧后可以继续向上运动，但是每一次反弹的高度逐渐变小，说明此过程小球机械能 　 　（选填“守恒”或“不守恒”）； （3）弹簧原来的长度 　 　（选填“大于”、“小于”或“等于”）40cm，在0～t1过程中，小球动能的变化量 　 　（选填“大于”、“小子”或“等于”）重力势能变化量。 11．（2023•天宁区校级二模）在同一粗糙水平面固定两个不同斜面，小华同学研究相同的两个小球A、B分别沿不同的斜面运动，用频闪照相机每隔0.1s拍摄了小球滚动时的不同位置，图上数字为闪光时刻编号，位置间距如图所示： （1）比较甲、乙两图，A、B两小球可能做匀速直线运动的是 　 　（A/B）球；乙图中B小球从位置1到达位置4整个过程的平均速度为 　 　m/s； （2）乙图中小球B沿斜面运动过程中的动能 　 　，重力势能 　 　（选填“增加”、“减小”或“不变”）； （3）若两个小球从斜面上运动到斜面底部时与相同的木块碰撞，经分析碰撞之后图 　 　（甲/乙）中木块运动距离较大。 12．（2022•东兴区校级二模）在探究“动能和重力势能相互转化”的实验中，采用如图所示的实验装置。用细线把一个质量为m的小球悬挂起来，将小球从位置B拉到位置A，由静止释放小球。观察小球从A→B→C的过程中高度和速度的变化，并测出了小球在A、B、C三个位置时动能和重力势能的值。从而分析这一过程中动能和重力势能之间的转化，数据如下表所示。 （1）小球在图中的C位置，受到 　 　个力的作用。 （2）从实验中可以看出，小球从A→B的过程中速度不断增加，高度不断降低，这个过程中是重力势能逐渐转化为 　 　，在能量的转化过程中，机械能在逐渐减少，这主要是小球受到 　 　造成的。 （3）在实验中，如果换用质量为2m的小球，其它条件不变，那么，小球到达B位置时的机械能 　 　质量为m的小球到达B位置时的机械能。（选填“大于”、“小于”或“等于”） 运动过程或位置 A A→B B B→C C 动能Ek（J） 0 增加 4.98 减少 0 重力势能Ep（J） 5.00 减少 0 增加 4.97 13．（2023秋•永昌县期末）已知物体的动能表达式为Emv2，重力势能表达式为Ep＝mgh；其中m为物体的质量，h为物体距离参考面的高度，v为物体的运动速度。有一小球以初速度为v沿光滑、足够长的斜面向上运动，上升最大高度为h，不计空气阻力，整个过程中机械能守恒。 （1）试推导：小球的初速度v。 （2）若小球初速度v＝2m/s，则沿斜面上升最大高度是多少？ 14．（2023春•宜丰县校级月考）如图所示，光滑曲面AB与水平面BC平滑连接于B点，BC右端连接内壁光滑、半径为r的细圆管CD，管口D端正下方直立一根劲度系数为k的轻弹簧，轻弹簧下端固定，上端恰好与管口D端齐平，质量为m的小球在曲面上距BC的高度为2r处从静止开始下滑，进入管口C端时与管壁间恰好无作用力，通过CD后压缩弹簧，在压缩弹簧过程中速度最大时弹簧的弹性势能为E，已知小球与BC间的动摩擦因数μ＝0.5，求： （1）小球达到B点时的速度大小v； （2）水平面BC的长度s； （3）在压缩弹簧过程中小球的最大速度vm。 15．（2022春•桐城市期末）已知物体的重力势能表达式为Ep＝mgh，动能表达式为Ekmv2，其中m为物体的质量，h为物体距离水平地面的高度，v为物体的运动速度，g为常量。如图所示，光滑斜面与粗糙水平面在B处平滑连接，质量m＝80kg的物体M在A处由静止开始下滑，经B处后在水平面上滑至C处停止，已知A处的高度h＝9.8m，BC距离s＝40m，不计空气阻力，求：（g取10N/kg） （1）物体M在A处的机械能； （2）物体M滑到B处的速度； （3）物体M与水平面间的摩擦力。 第 1 页 共 20 页 学科网（北京）股份有限公司 $$