专题11.4 机械能及其转化（举一反三）-2024-2025学年八年级物理下学期举一反三系列（人教版2024）

11.4 机械能及其转化 •知识点1 机械能及其变化 •知识点2 探究机械能及其变化 •知识点3 机械能守恒 •知识点4 风能 水能 •作业 巩固训练 机械能及其变化 知识点1 知识点一、机械能及其转化 1．机械能 （1）定义：动能、重力势能、弹性势能统称为机械能。机械能是和物体运动紧密联系的能量。机械能的单位是焦耳（J）。 （2）对机械能的理解 一个物体可以只有动能，也可以只有势能，还可以既有动能又有势能，都称为物体具有机械能。 1 物体只有动能，如在水平路面上行驶的汽车； 2 物体只有势能，如悬挂在空中静止的物体、射箭时发生弹性形变的弓； 3 物体同时具有动能和势能，如在空中飞行的飞机、小鸟等。 2．动能和势能的转化 （1）实验探究：动能和重力势能的相互转化 单摆实验 滚摆实验 图示 现象 将小球拉至A点释放，小球加速摆向B点，然后摆向C点，速度越来越小，到C点的速度为零，之后再经过B点回到A点，不断往复（因为有空气阻力，实际上不能回到A点） 捻动滚摆的轴，使滚摆上升至某一高度后松开，滚摆开始旋转下降，转速越来越大，到最低点后，开始缠绕悬线上升，转速逐渐变小，最终再次上升到原来的高度，之后再次下降，不断重复（因为有空气阻力，滚摆不能回答原来的高度） 能量转化情况分析 单摆的运动可分为上升段和下降段。其动能和重力势能转化情况见下表。 运动 阶段 高度 重力势能 速度 动能 能的 转化 下降段 A→B C→B 降低 减小 变大 增大 重力势能转化为动能 上升段 B→A B→C 升高 增大 变小 减小 动能转化为重力势能 滚摆的运动也可分为上升段和下降段。其动能和重力势能转化情况见下表。 运动 阶段 高度 重力势能 速度 动能 能的 转化 下降段 降低 减小 变大 增大 重力势能转化为动能 上升段 升高 增大 变小 减小 动能转化为重力势能 探究归纳 在一定条件下，动能和重力势能可以互相转化。 （2）实验探究：动能和弹性势能的相互转化 【进行实验】一个木球以一定的速度v0撞到弹簧片上。 【分析论证】 探究过程 球的速度 球的动能 弹簧片形变程度 弹簧片的弹性势能 能的转化 木球压弯弹簧片 不断减小，直至为零 不断减小，直至为零 由小变大 不断增大 动能转化为弹性势能 弹簧片把木球弹回 由零不断增大 由零不断增大 由大变小 不断减小，直至为零 弹性势能转化为动能 【归纳总结】在一定条件下，动能和弹性势能可以互相转化。 ★特别提醒 动能和弹性势能的之间的转化，可以发生在同一物体上，也可以发生在不同物体之间。例如，由高处落下的篮球在撞击地面发生了弹性形变过程中，球的动能转化为自身的弹性势能；球在恢复原状的过程中，球的弹性势能转化为自身的动能，动能和弹性势能在一个物体上相互转化。运动员进行蹦床表演时，运动员的动能和蹦床的弹性势能在两个物体间相互转化。 【典例1-1】【教材P71图片变式】如图所示是运动员做蹦床运动的情景,他离开蹦床向上运动到一定高度又落在蹦床上,直至最低点的过程中(不计空气阻力和碰撞时的能量损失),下列说法正确的是(　　) A.下落到刚接触蹦床时,运动员速度最大 B.下落到最低点时,运动员速度为零,受平衡力 C.从最高点下落到最低点的过程中,运动员的机械能保持不变 D.从最高点下落到最低点的过程中,运动员减小的重力势能等于蹦床增加的弹性势能 【典例1-2】（2024·河北·模拟预测）骑行的意义在于绿色出行，强身健体。小明骑着自行车匀速上坡的过程中，他的动能 ，机械能 （两空均选填“增大”“不变”或“减小”）。 【变式1-1】（2024·江苏无锡·中考真题）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，摆球到达B点时动能为 J；摆球从A点到O点的过程中， 能转化为动能。整个过程中，摆球的机械能大小 （选填“不变”或“减小”）。 【变式1-2】(2023广东广州从化一模)把篮球抛向空中,忽略空气阻力,球离手后至落回地面前,下列选项中能正确表示机械能(E)与篮球离地面高度(h)的关系的是 (　　) 　　　　　　 　　　　　　 探究机械能及其变化 知识点2 【角度1】动能与重力势能间的转化 温馨提示：看到下落，学生就容易习惯性的认为重力势能转化为动能，当当物体匀速下落时，速度不变，物体的动能不变，此时重力势能没有转化为动能。 【角度2】动能与弹性势能间的转化 解答此类问题的关键是确定哪个阶段物体做加速运动，哪个阶段小球做减速运动。 （1）加速运动时：弹性势能转化为动能； （2）减速运动时：动能转化为弹性势能。 【角度3】动能、重力势能、弹性势能间的转化 不计空气阻力时，物体的机械能守恒。 在分析动能、重力势能和弹性势能之间的转化时，根据物体运动情况，可以把物体的运动的整个过程进行分段。考虑每段运动过程中，物体运动速度的变化情况，物体的形变情况，即可分析重力势能和弹性势能的变化规律，以及动能与重力势能和弹性势能之间的转化。 【典例2-1】如图，弹簧的左端固定，右端连接一个小球，把它们套在光滑的水平杆上，a是压缩弹簧后小球静止释放的位置，b是弹簧原长时小球的位置，c是小球到达最右端的位置。则小球从a运动到c的过程中，在______（选填“a”、“b”或“c”）位置动能最大；从b到c的过程中，小球的动能转化为弹簧的______，小球从a运动到b的过程机械能总量______（选填“变大”、“变小”或“不变”）。 【典例2-2】（2021·山东青岛·中考真题）探究阻力对物体运动的影响 （1）如图所示，使小车从斜面顶端________滑下，目的是让小车到达水平面时的速度相同。 （2）观察小车在毛巾、棉布、木板表面滑行的距离，发现小车在_________表面滑行的距离最远，说明小车在此表面受到的阻力最小，速度减小得最慢。由此推理，若小车运动时不受阻力，它将做_________。 （3）实验中是通过改变__________的方法来改变阻力大小的。 （4）小车从斜面上滑下时，它的_________能转化成动能。 【变式2-1】（2022·山东东营·中考真题）如图所示是“探究动能的大小与哪些因素有关”的实验装置。 （1）小车的动能大小是通过___________来反映的； （2）小车从粗糙斜面滑下的过程中，它的___________转化为动能，机械能___________（选填“增大”“减小”或“不变”）； （3）物体的动能可能与运动的速度和质量有关。请你利用以上装置设计实验，探究同一个小车的动能大小与速度是否有关。 【实验步骤】___________ 【分析与论证】___________ 【变式2-2】(2021广东潮州期末,23,★★☆)小静观看台球比赛时发现:有时运动的白球去撞击一个静止的球后,白球会立即静止在碰撞时的位置,而被撞的球似乎接替了白球,沿白球原来的运动方向,以几乎相同的速度向前运动,小静据此设计了如图乙所示的实验装置,探究:动能与势能转化和转移时的规律。 请你回答以下问题。 (1)A球从斜面滑下的过程中,　　　　能转化为动能。  (2)B球由静止变为运动是因为B球在碰撞中获得了　　　　能。  (3)小静在实验时发现:撞击后,B球在斜面上能达到的最高高度h2小于A球原有的下落高度h1。她猜想这可能是小球运动过程中克服　　　　做功造成的。为了验证这一猜想,小静操作如下:  A.控制A球从斜面上的　　　　自由滚下;  B.改变导轨的粗糙程度,并记录B球在斜面上上升的最高高度h2。 小静在多次实验后发现:导轨越光滑,h2越接近h1。由此可推论得出:在动能与势能的相互转化过程中,若没有摩擦阻力影响,物体的机械能将　　　　(选填“变小”“不变”或“变大”)。  机械能守恒 知识点3 知识点三、机械能守恒 （1）机械能守恒 大量研究结果证明，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，或者说机械能守恒。 ★特别提醒 机械能守恒的条件是只有动能和势能之间发生转化，没有其他形式的能参与转化。但在现实生活中，由于摩擦阻力的存在，动能和势能相互转化的过程中总要克服摩擦力做功，总有部分机械能转化为其他形式的能，机械能的总量减少。 ▲拓展培优 能量转化的普遍性 自然界中，各种形式的能量都可以相互转化，能量转化过程中总是一种形式的能量减少，另一种形式的能量增加动能和势能的相互转化只是各种能量转化的一种。 （2）判断机械能如何变化 ①当物体的机械能守恒时，动能和势能中一种形式的能量减少，另一种形式的能量必然增加。 示例（忽略空气阻力和摩擦导致的机械能损失） 判断依据 能的转化 速度 高度 形变 滚摆上升时 减小 增大 —— 动能转化为重力势能 过山车下降时 增大 减少 —— 重力势能转化为动能 运动的小球压缩弹簧时 减小 —— 增大 动能转化为弹性势能 弯弓射箭时 增大 —— 减小 弹性势能转化为动能 ②物体受外力作用机械能不守恒时，可先分析动能和势能的变化情况，再结合“机械能=动能+势能”来判断。 示例 动能变化 势能变化 机械能 水平路面上加速运动的小车 增大 不变 增大 水平路面上减速运动的小车 减小 不变 减小 匀速上升的热气球 不变 增大 增大 匀速下降的热气球 不变 减小 减小 斜面上减速下滑的滑块 减小 减小 减小 汽车加速冲上斜面 增大 增大 增大 ③人造卫星运行时的机械能转化 人造卫星绕地球椭圆轨道运行过程中，不受空气阻力，只有动能与势能的相互转化，故卫星的机械能守恒。如图所示，它离地球中心最远的一点叫远地点，离地球中心最近的一点叫近地点，卫星在两点间运行时能量转化情况如图所示。 【典例3-1】（2024·内蒙古·中考真题）如图所示，从A点沿水平桌面滚落的小球运动轨迹如虚线所示，C、F两点等高，D为小球与水平地面的接触点，不计空气阻力，下列说法正确的是（　　） A．小球在C点和F点的机械能相等 B．小球在C点和F点的动能相等 C．小球从E点到F点的过程中，机械能变小 D．小球在E点的动能不为零 【典例3-2】（2020鄂州）把一个铁锁用绳子悬挂起来，将铁锁拉到自己的鼻子附近，稳定后松手，铁锁向前摆去，如图所示。下列说法中正确的是（　　） A．铁锁摆回时会打到鼻子 B．铁锁在摆动过程中动能与重力势能可以相互转化 C．铁锁由高处摆到低处的过程中动能转化为重力势能 D．铁锁上升的最大高度逐次降低，是由于受到重力作用 【变式3-1】（2024·山东德州·中考真题）如图所示，水平桌面上有A、B两个相同容器，分别装有密度为ρ1、ρ2的两种不同液体，将两个相同的小球分别放入两容器中，小球静止时，两容器液面相平，A、B两容器对桌面的压力分别为F1、F2，则ρ1 ρ2，F1 F2（均选填“>”“ <”或“=”）。 16．（2024·内蒙古呼和浩特·中考真题）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 【变式3-2】（2024·山东枣庄·二模）如图人造地球卫星沿椭圆轨道绕地球运行时，卫星在大气层外运行，不受空气阻力，机械能守恒，当卫星从远地点向近地点运动时，它的 能转化为 能。 风能 水能 知识点4 1．水能：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为水能。 2．风能：风是流动的空气，风具有的机械能叫风能。 3．风能和水能的利用 水能 风能 本质 机械能 特点 无污染、蕴藏量大、可循环利用 资源丰富、无污染、不稳定、不便于储存 利用 （1）早期，人们利用水流冲击水轮机转动来汲水、磨粉、碾谷； （2）到18世纪，人们利用大功率水轮机来带动纺织机、冶金鼓风机工作； （3）近代，利用水轮机带动发电机发电 （1）利用风能来驱动帆船航行； （2）利用风能来推动风车做功； （3）利用风能来发电 【典例4-1】【新独家原创】2023年6月7日,在川投田湾河金窝水电站,国内首台单机容量最大功率150兆瓦级大型冲击式转轮(水轮机的核心部件)正式投入运行。这标志着我国实现了大型冲击式机组从设计、制造到运行的全面自主化。以下有关说法正确的是 (　　) A.水轮机带动发电机发电时将电能转化为机械能 B.运动的水流冲击水轮机使水轮机转动,水流的动能全部转移为水轮机的动能 C.水从高处下落时,动能转化为重力势能 D.水力发电站要想发出更多的电,就要储存更多的水,将水位提升得更高,从而提高水的重力势能 【典例4-2】如图所示，这是水电站的示意图。  （1）我们知道水电站是利用水能资源的一项重大工程。那么，水电站到底是怎样“发电”的？其实它是利用能量的转化来“发电”的：把水库里的水蓄高后，打开水坝导管的闸门，水就会沿着导管泻下，推动水轮机把“电”发出来。请你根据以上的文字说明，试从能量转化的角度来说明水电站的工作原理。  （2）建设水电站选址时，从能量的利用来看，你将选择图中的（A）址还是（B）址？请说说你的看法。 【变式4-1】唐诗中有“黄河远上白云间”“不尽长江滚滚来”的诗句，前一句生动形象地表明黄河水蕴藏着大量的 ，后一句表明长江水具有丰富的 。世界上最大的水利工程———三峡发电站有“照亮半个中 国”的美誉，其能量转化过程就是把江水的 转化为电能。（均选填“动能”“势能”或“机械能”） 【变式4-2】下列说法中错误的是(　　). A．潮汐能也像风能一样，取之不尽，用之不竭； B．用拦河坝提高水位，是为了增加水的重力势能； C．现代的大型水轮机，不但功率大，而且效率高； D．用水库的水发电，再把电送到工厂去，因此工厂一定要建在水库边 一、单选题 1．如图所示，小明和同学一起荡秋千。下列说法正确的是（　　） A．通过最低点时的动能为零 B．下降过程中的动能不变 C．到达最高点的重力势能最大 D．上升过程中的重力势能减小 2．避险车道是在长且陡的下坡路段､行车道外侧增设的､供刹车失灵车辆驶离正线并安全减速的专用车道｡如图所示是上坡险车道型避险车道，避险车道上铺有很多小石子，车道尽头有废旧轮胎或防撞墙｡下列分析错误的是（　　） A．小石子可以増大失控车辆与避险车道之间的摩擦力 B．失控车辆在避险车道向上运动速度减小时，动能减少 C．失控车辆撞击废旧轮胎时，将动能转化成重力势能 D．在避险车道上停下来的失控车辆仍具有惯性 3．把一个铁锁用绳子悬挂起来，将铁锁拉到自己的鼻子附近，稳定后松手，铁锁向前摆去，如图所示。下列说法中正确的是（　　） A．铁锁摆回时会打到鼻子 B．铁锁在摆动过程中动能与重力势能可以相互转化 C．铁锁由高处摆到低处的过程中动能转化为重力势能 D．铁锁上升的最大高度逐次降低，是由于受到重力作用 4．2020年6月23日，我国北斗三号全球卫星导航系统最后一颗组网卫星发射成功｡若某卫星沿椭圆轨道从远地点向近地点运动时速度增大了，由此可知其动能（　　） A．减小 B．增大 C．不变 D．消失 5．高空抛物被称为“悬在城市上空的痛”，会给社会带来很大的危害。关于高空物体的下落过程，下列分析正确的是（ ） A．只受重力作用 B．动能越来越大 C．重力势能全部转化为动能 D．机械能总量保持不变 6．体育课上，同学们进行投掷铅球的练习。铅球在空中下落时，铅球的（ ）。 A. 重力势能变大，速度变小 B. 重力势能变小，速度变小 C. 重力势能变大，速度变大 D. 重力势能变小，速度变大 7．2019年10月27日7时35分，临沂国际马拉松赛鸣枪开赛。本次赛事使用无人机（如图）进行了航拍，无人机匀速下降的过程中（　　）。 A．失去了惯性 B．重力不做功 C．动能减小 D．机械能减小 二、填空题 8．如图所示，小朋友在玩荡秋千时，当从最高位置向下荡的过程中，小朋友的______能转化为______能。 9．椰子从树上下落的过程中，动能越来越_______，重力势能越来越______｡ 10．如图是国产歼--15舰载机在“辽宁号”航空母舰上起飞时的情景，飞机起飞升空时，机翼上方空气的流速比机翼下方的大，则机翼上方的空气对机翼的压强______机翼下方的空气对机翼的压强（选填“大于”、“小于”或“等于”）；当飞机飞离航母后，匀速行驶的航母具有的动能将______（选填“增大”、“减小”或“不变”）。 11．如图，滚摆下降过程中，滚摆的_____能转化为_____能。滚摆上下往复运动过程中，其每次上升所能达到的高度越来越低，滚摆在运动过程中的机械能_______（ 选填“增加”、“减少”或“不变”）。 12.会荡秋千的人，不用别人帮助，就能把秋千荡得很高。做法是：当人从高处向下摆时，身体由直立变为下蹲，此过程降低重心高度，将更多的重力势能转化为　 　能；而从最低点向上摆时，用力将身体由下蹲变为直立，此过程克服身体重力做功，增加了　 　能。如此循环往复，机械能越积越多，秋千就越荡越高。 13.蹦极是一种运动游戏。如图中A点是弹性绳自然下垂时绳下端的位置，B点是游戏者所能到达的最低点。当游戏者离开跳台向A点运动的过程中（忽略空气阻力），其重力势能逐渐转化为　　能；游戏者从A点到B点的过程中，绳子具有的　　能逐渐增加；到达B点时游戏者受到的弹力大于重力，所以游戏者在B点时　　（选填“是”或“不是”）处于平衡状态。 14.（2022·江苏徐州·中考真题）“引体向上”是我市体育中考今年新增的可选项目之一。在做引体向上时，如果身体匀速竖直上升，则所受的拉力_____________重力（选填“大于”“小于”或“等于”）；上升过程中，身体的重力势能_____________（选填“变大”“变小”或“不变”）。选考这个项目有优势的身体条件是______________（写出一点）。 三、实验题 15.（2023·山东威海·中考真题）小明探究重力势能大小与物体质量和高度的关系，实验装置如图甲所示。    （1）将铁球从斜面由静止释放后到压缩弹簧，记录铁球速度减为0时弹簧的长度，整个过程涉及的能量转化情况为 ；铁球重力势能的大小可以用被压缩后弹簧的长度来反映，长度越长，则说明铁球的重力势能越 （选填“大”或“小”）。 （2）将同一铁球先后从同一斜面的不同高度（）处由静止释放，弹簧被压缩后的长度分别为（），则你能得出的结论是 。 （3）若要探究重力势能大小与物体质量的关系，请简要写出你的设计思路： 。 （4）结合本实验和所学知识，分析图乙所示的水坝，发电机安装在 位置较为合理（选填“C”或“D”）；你认为适合建造大型水力发电站的地方应该具备哪些条件： 。 / 学科网（北京）股份有限公司 $$ 11.4 机械能及其转化 •知识点1 机械能及其变化 •知识点2 探究机械能及其变化 •知识点3 机械能守恒 •知识点4 风能 水能 •作业 巩固训练 机械能及其变化 知识点1 知识点一、机械能及其转化 1．机械能 （1）定义：动能、重力势能、弹性势能统称为机械能。机械能是和物体运动紧密联系的能量。机械能的单位是焦耳（J）。 （2）对机械能的理解 一个物体可以只有动能，也可以只有势能，还可以既有动能又有势能，都称为物体具有机械能。 1 物体只有动能，如在水平路面上行驶的汽车； 2 物体只有势能，如悬挂在空中静止的物体、射箭时发生弹性形变的弓； 3 物体同时具有动能和势能，如在空中飞行的飞机、小鸟等。 2．动能和势能的转化 （1）实验探究：动能和重力势能的相互转化 单摆实验 滚摆实验 图示 现象 将小球拉至A点释放，小球加速摆向B点，然后摆向C点，速度越来越小，到C点的速度为零，之后再经过B点回到A点，不断往复（因为有空气阻力，实际上不能回到A点） 捻动滚摆的轴，使滚摆上升至某一高度后松开，滚摆开始旋转下降，转速越来越大，到最低点后，开始缠绕悬线上升，转速逐渐变小，最终再次上升到原来的高度，之后再次下降，不断重复（因为有空气阻力，滚摆不能回答原来的高度） 能量转化情况分析 单摆的运动可分为上升段和下降段。其动能和重力势能转化情况见下表。 运动 阶段 高度 重力势能 速度 动能 能的 转化 下降段 A→B C→B 降低 减小 变大 增大 重力势能转化为动能 上升段 B→A B→C 升高 增大 变小 减小 动能转化为重力势能 滚摆的运动也可分为上升段和下降段。其动能和重力势能转化情况见下表。 运动 阶段 高度 重力势能 速度 动能 能的 转化 下降段 降低 减小 变大 增大 重力势能转化为动能 上升段 升高 增大 变小 减小 动能转化为重力势能 探究归纳 在一定条件下，动能和重力势能可以互相转化。 （2）实验探究：动能和弹性势能的相互转化 【进行实验】一个木球以一定的速度v0撞到弹簧片上。 【分析论证】 探究过程 球的速度 球的动能 弹簧片形变程度 弹簧片的弹性势能 能的转化 木球压弯弹簧片 不断减小，直至为零 不断减小，直至为零 由小变大 不断增大 动能转化为弹性势能 弹簧片把木球弹回 由零不断增大 由零不断增大 由大变小 不断减小，直至为零 弹性势能转化为动能 【归纳总结】在一定条件下，动能和弹性势能可以互相转化。 ★特别提醒 动能和弹性势能的之间的转化，可以发生在同一物体上，也可以发生在不同物体之间。例如，由高处落下的篮球在撞击地面发生了弹性形变过程中，球的动能转化为自身的弹性势能；球在恢复原状的过程中，球的弹性势能转化为自身的动能，动能和弹性势能在一个物体上相互转化。运动员进行蹦床表演时，运动员的动能和蹦床的弹性势能在两个物体间相互转化。 【典例1-1】【教材P71图片变式】如图所示是运动员做蹦床运动的情景,他离开蹦床向上运动到一定高度又落在蹦床上,直至最低点的过程中(不计空气阻力和碰撞时的能量损失),下列说法正确的是(　　) A.下落到刚接触蹦床时,运动员速度最大 B.下落到最低点时,运动员速度为零,受平衡力 C.从最高点下落到最低点的过程中,运动员的机械能保持不变 D.从最高点下落到最低点的过程中,运动员减小的重力势能等于蹦床增加的弹性势能 【答案】D 【解析】　运动员刚接触蹦床时,弹力小于重力,所以运动员的速度会变大,故A错误;下落到最低点时,运动员速度为零,此时蹦床的弹力要大于重力,受到的不是平衡力,故B错误;不计空气阻力,运动员在接触蹦床前,机械能是守恒的,接触蹦床后,运动员的机械能会转化为蹦床的弹性势能,机械能会减小,故C错误;从最高点下落到最低点的过程中,不计空气阻力,运动员和蹦床的总机械能不变,到最低点时,运动员的动能为0,则运动员减小的重力势能全部转化为蹦床增加的弹性势能,即运动员减小的重力势能等于蹦床增加的弹性势能,故D正确。 【典例1-2】（2024·河北·模拟预测）骑行的意义在于绿色出行，强身健体。小明骑着自行车匀速上坡的过程中，他的动能 ，机械能 （两空均选填“增大”“不变”或“减小”）。 【答案】 不变 增大 【详解】[1][2]骑自行车在匀速上坡的过程中，其质量不变，速度不变，故其动能不变，同时其质量不变，高度增加，故其重力势能变大，故机械能变大。 【变式1-1】（2024·江苏无锡·中考真题）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，摆球到达B点时动能为 J；摆球从A点到O点的过程中， 能转化为动能。整个过程中，摆球的机械能大小 （选填“不变”或“减小”）。 【答案】 0 重力势 不变 【详解】[1]小球在A点时静止，动能为零，从A点由静止释放，能达到与A点等高的B点，说明没有能量损失，即机械能守恒。由于B点与A点等高，重力势能相等，所以B点动能与A点相同也为0。 [2]摆球从A点运动到O点的过程中，摆球的质量不变，高度减小，重力势能逐渐减小，速度变大，动能逐渐变大。此过程中，重力势能转化为动能。 [3]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。说明摆球在运动过程中没有能量损失，整个过程中，动能和势能相互转化，机械能守恒，因此摆球的机械能不变。 【变式1-2】(2023广东广州从化一模)把篮球抛向空中,忽略空气阻力,球离手后至落回地面前,下列选项中能正确表示机械能(E)与篮球离地面高度(h)的关系的是 (　　) 　　　　　　 　　　　　　 【答案】A　 【详解】把篮球抛向空中后,由于忽略空气阻力,机械能保持不变,与高度无关。 探究机械能及其变化 知识点2 【角度1】动能与重力势能间的转化 温馨提示：看到下落，学生就容易习惯性的认为重力势能转化为动能，当当物体匀速下落时，速度不变，物体的动能不变，此时重力势能没有转化为动能。 【角度2】动能与弹性势能间的转化 解答此类问题的关键是确定哪个阶段物体做加速运动，哪个阶段小球做减速运动。 （1）加速运动时：弹性势能转化为动能； （2）减速运动时：动能转化为弹性势能。 【角度3】动能、重力势能、弹性势能间的转化 不计空气阻力时，物体的机械能守恒。 在分析动能、重力势能和弹性势能之间的转化时，根据物体运动情况，可以把物体的运动的整个过程进行分段。考虑每段运动过程中，物体运动速度的变化情况，物体的形变情况，即可分析重力势能和弹性势能的变化规律，以及动能与重力势能和弹性势能之间的转化。 【典例2-1】如图，弹簧的左端固定，右端连接一个小球，把它们套在光滑的水平杆上，a是压缩弹簧后小球静止释放的位置，b是弹簧原长时小球的位置，c是小球到达最右端的位置。则小球从a运动到c的过程中，在______（选填“a”、“b”或“c”）位置动能最大；从b到c的过程中，小球的动能转化为弹簧的______，小球从a运动到b的过程机械能总量______（选填“变大”、“变小”或“不变”）。 【答案】b；弹性势能；不变。 【解析】[1][2][3]由题意可知，小球从a运动到b的过程中，弹簧的形变程度减小，其弹性势能减小，小球的速度变大，动能变大，弹簧的弹性势能转化为小球的动能，而小球的重力势能不变，水平杆是光滑的，整个过程不需要克服摩擦做功，所以机械能总量不变；到达b点时，弹簧恢复原状，不计摩擦阻力，其弹性势能全部转化为小球的动能；再从b运动到c时，弹簧被拉伸，小球的动能再逐渐转化为弹簧的弹性势能，小球的动能会变小。因此，在b点时小球的动能最大。 【典例2-2】（2021·山东青岛·中考真题）探究阻力对物体运动的影响 （1）如图所示，使小车从斜面顶端________滑下，目的是让小车到达水平面时的速度相同。 （2）观察小车在毛巾、棉布、木板表面滑行的距离，发现小车在_________表面滑行的距离最远，说明小车在此表面受到的阻力最小，速度减小得最慢。由此推理，若小车运动时不受阻力，它将做_________。 （3）实验中是通过改变__________的方法来改变阻力大小的。 （4）小车从斜面上滑下时，它的_________能转化成动能。 【答案】     静止     木板     匀速直线运动     接触面的粗糙程度     重力势【详解】（1）[1]为了让小车到达水平面时的速度相同，每次使小车从斜面顶端由静止滑下。 （2）[2]由于木板相对比较光滑，小车在木板表面滑行的距离最远。 [3]表面越光滑，阻力就越小，小车运动的距离就越远，这说明小车受到的阻力越小，速度减小得越慢；假如小车受到的阻力为零，即小车不受力，小车的运动状态将不会改变，则小车做匀速直线运动。 （3）[4]在水平木板上先后铺上粗糙程度不同的毛巾和棉布，通过改变水平面的粗糙程度来改变小车所受阻力大小。 （4）[5]小车从斜面上滑下时，高度减小，速度变大，重力势能减小，动能增大，重力势能转化为动能。 【变式2-1】（2022·山东东营·中考真题）如图所示是“探究动能的大小与哪些因素有关”的实验装置。 （1）小车的动能大小是通过___________来反映的； （2）小车从粗糙斜面滑下的过程中，它的___________转化为动能，机械能___________（选填“增大”“减小”或“不变”）； （3）物体的动能可能与运动的速度和质量有关。请你利用以上装置设计实验，探究同一个小车的动能大小与速度是否有关。 【实验步骤】___________ 【分析与论证】___________ 【答案】     木块被撞击后移动的距离     重力势能     减小     见详解     见详解 【详解】（1）[1]由于小车的动能大小无法直接测量，所以运用了转换法，让小车撞击木块，通过观察小车推动木块运动距离的大小来反映小球动能的大小。 （2）[2]小车从粗糙斜面滑下的过程中，质量不变，高度减小，重力势能减小，速度增大，动能增大，所以是将重力势能转化为动能。 [3]小车从粗糙斜面滑下的过程中，要克服摩擦做功，消耗掉部分机械能，所以机械能减小。 （3）[4]让同一个小车先后在斜面的不同高度由静止自由下滑，使小车到达水平面的速度不同，对比前后两次实验中木块被撞击后移动的距离。 [5]小车在斜面上的位置越高，小车的速度越大，木块被撞击后移动的距离越远；小车在斜面上的位置越低，速度越小，木块被撞击后移动的距离越近。说明物体的动能与物体的速度有关，在质量一定时，速度越大，动能越大。 【变式2-2】(2021广东潮州期末,23,★★☆)小静观看台球比赛时发现:有时运动的白球去撞击一个静止的球后,白球会立即静止在碰撞时的位置,而被撞的球似乎接替了白球,沿白球原来的运动方向,以几乎相同的速度向前运动,小静据此设计了如图乙所示的实验装置,探究:动能与势能转化和转移时的规律。 请你回答以下问题。 (1)A球从斜面滑下的过程中,　　　　能转化为动能。  (2)B球由静止变为运动是因为B球在碰撞中获得了　　　　能。  (3)小静在实验时发现:撞击后,B球在斜面上能达到的最高高度h2小于A球原有的下落高度h1。她猜想这可能是小球运动过程中克服　　　　做功造成的。为了验证这一猜想,小静操作如下:  A.控制A球从斜面上的　　　　自由滚下;  B.改变导轨的粗糙程度,并记录B球在斜面上上升的最高高度h2。 小静在多次实验后发现:导轨越光滑,h2越接近h1。由此可推论得出:在动能与势能的相互转化过程中,若没有摩擦阻力影响,物体的机械能将　　　　(选填“变小”“不变”或“变大”)。  【答案】(1)重力势　(2)动　(3)摩擦力　同一高度　不变 【解析】　(1)A球从斜面滑下的过程中,高度减小,速度增大,重力势能减小,动能增大,重力势能转化为动能;(2)B球由静止变为运动,速度增大了,获得了动能;(3)B球在斜面上能达到的最高高度h2小于A球原有的下落高度h1,这是出现了机械能的损失,是因为存在空气阻力,且导轨不光滑,存在摩擦力,需要克服摩擦力做功;根据控制变量法,控制小球从同一高度自由滚下,使其到达斜面底端速度相同;若没有摩擦阻力影响,只有动能和势能的转化,此过程机械能守恒。 机械能守恒 知识点3 知识点三、机械能守恒 （1）机械能守恒 大量研究结果证明，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，或者说机械能守恒。 ★特别提醒 机械能守恒的条件是只有动能和势能之间发生转化，没有其他形式的能参与转化。但在现实生活中，由于摩擦阻力的存在，动能和势能相互转化的过程中总要克服摩擦力做功，总有部分机械能转化为其他形式的能，机械能的总量减少。 ▲拓展培优 能量转化的普遍性 自然界中，各种形式的能量都可以相互转化，能量转化过程中总是一种形式的能量减少，另一种形式的能量增加动能和势能的相互转化只是各种能量转化的一种。 （2）判断机械能如何变化 ①当物体的机械能守恒时，动能和势能中一种形式的能量减少，另一种形式的能量必然增加。 示例（忽略空气阻力和摩擦导致的机械能损失） 判断依据 能的转化 速度 高度 形变 滚摆上升时 减小 增大 —— 动能转化为重力势能 过山车下降时 增大 减少 —— 重力势能转化为动能 运动的小球压缩弹簧时 减小 —— 增大 动能转化为弹性势能 弯弓射箭时 增大 —— 减小 弹性势能转化为动能 ②物体受外力作用机械能不守恒时，可先分析动能和势能的变化情况，再结合“机械能=动能+势能”来判断。 示例 动能变化 势能变化 机械能 水平路面上加速运动的小车 增大 不变 增大 水平路面上减速运动的小车 减小 不变 减小 匀速上升的热气球 不变 增大 增大 匀速下降的热气球 不变 减小 减小 斜面上减速下滑的滑块 减小 减小 减小 汽车加速冲上斜面 增大 增大 增大 ③人造卫星运行时的机械能转化 人造卫星绕地球椭圆轨道运行过程中，不受空气阻力，只有动能与势能的相互转化，故卫星的机械能守恒。如图所示，它离地球中心最远的一点叫远地点，离地球中心最近的一点叫近地点，卫星在两点间运行时能量转化情况如图所示。 【典例3-1】（2024·内蒙古·中考真题）如图所示，从A点沿水平桌面滚落的小球运动轨迹如虚线所示，C、F两点等高，D为小球与水平地面的接触点，不计空气阻力，下列说法正确的是（　　） A．小球在C点和F点的机械能相等 B．小球在C点和F点的动能相等 C．小球从E点到F点的过程中，机械能变小 D．小球在E点的动能不为零 【答案】D 【详解】A．小球在C点到F点过程中，由于物体与地面发生碰撞，且上升的高度E点低于B点，故机械能有损失，故小球在C点的机械能大于F点的机械能，故A错误； B．在C点的机械能大于F点的机械能，高度相同，重力势能相同，动能不等，故B错误； C．小球从E点到F点的过程中，不计空气阻力，只有重力做功，机械能不变，故C错误； D．小球E点有速度，小球在E点的动能不为零，故D正确。 故选D。 【典例3-2】（2020鄂州）把一个铁锁用绳子悬挂起来，将铁锁拉到自己的鼻子附近，稳定后松手，铁锁向前摆去，如图所示。下列说法中正确的是（　　） A．铁锁摆回时会打到鼻子 B．铁锁在摆动过程中动能与重力势能可以相互转化 C．铁锁由高处摆到低处的过程中动能转化为重力势能 D．铁锁上升的最大高度逐次降低，是由于受到重力作用 【答案】B 【解析】A．铁锁在摆动过程中，不断与空气摩擦，一部分机械能转化为内能，机械能减小，所以铁锁摆回时不会打到鼻子，A错误； B．铁锁在摆动过程中动能与重力势能相互转化,同时克服空气阻力做功，转化为内能，B正确； C．铁锁由高处摆到低处的过程中重力势能转化为动能和内能，C错误； D．铁锁上升的最大高度逐次降低，是由于受空气阻力的作用，机械能不断减小，高度不断减小，D错误。故选B。 【变式3-1】（2024·山东德州·中考真题）如图所示，水平桌面上有A、B两个相同容器，分别装有密度为ρ1、ρ2的两种不同液体，将两个相同的小球分别放入两容器中，小球静止时，两容器液面相平，A、B两容器对桌面的压力分别为F1、F2，则ρ1 ρ2，F1 F2（均选填“>”“ <”或“=”）。 16．（2024·内蒙古呼和浩特·中考真题）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。 【变式3-2】（2024·山东枣庄·二模）如图人造地球卫星沿椭圆轨道绕地球运行时，卫星在大气层外运行，不受空气阻力，机械能守恒，当卫星从远地点向近地点运动时，它的 能转化为 能。 【答案】 重力势 动 【详解】[1][2]当人造卫星沿着椭圆轨道从远地点向近地点运动时，卫星的质量不变，高度变小，其重力势能变小，由于机械能守恒，所以卫星的速度增大，动能会增大。 风能 水能 知识点4 1．水能：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为水能。 2．风能：风是流动的空气，风具有的机械能叫风能。 3．风能和水能的利用 水能 风能 本质 机械能 特点 无污染、蕴藏量大、可循环利用 资源丰富、无污染、不稳定、不便于储存 利用 （1）早期，人们利用水流冲击水轮机转动来汲水、磨粉、碾谷； （2）到18世纪，人们利用大功率水轮机来带动纺织机、冶金鼓风机工作； （3）近代，利用水轮机带动发电机发电 （1）利用风能来驱动帆船航行； （2）利用风能来推动风车做功； （3）利用风能来发电 【典例4-1】【新独家原创】2023年6月7日,在川投田湾河金窝水电站,国内首台单机容量最大功率150兆瓦级大型冲击式转轮(水轮机的核心部件)正式投入运行。这标志着我国实现了大型冲击式机组从设计、制造到运行的全面自主化。以下有关说法正确的是 (　　) A.水轮机带动发电机发电时将电能转化为机械能 B.运动的水流冲击水轮机使水轮机转动,水流的动能全部转移为水轮机的动能 C.水从高处下落时,动能转化为重力势能 D.水力发电站要想发出更多的电,就要储存更多的水,将水位提升得更高,从而提高水的重力势能 【答案】D　 【详解】水轮机带动发电机发电时将机械能转化为电能,故A错误;运动的水流冲击水轮机使水轮机转动,水流的动能只有一部分转移为水轮机的动能,并不是全部,故B错误;水从高处下落的过程中,重力势能转化为动能,故C错误;物体的重力势能随着物体质量和高度的增大而增大,所以水力发电站要想发出更多的电,就要储存更多的水,将水位提升得更高,从而提高水的重力势能,故D正确。 【典例4-2】如图所示，这是水电站的示意图。  （1）我们知道水电站是利用水能资源的一项重大工程。那么，水电站到底是怎样“发电”的？其实它是利用能量的转化来“发电”的：把水库里的水蓄高后，打开水坝导管的闸门，水就会沿着导管泻下，推动水轮机把“电”发出来。请你根据以上的文字说明，试从能量转化的角度来说明水电站的工作原理。  （2）建设水电站选址时，从能量的利用来看，你将选择图中的（A）址还是（B）址？请说说你的看法。 【答案】（1）水力发电是让水库中的水从闸门中奔泻下来，冲击水轮机，水轮机带动发电机转动发电，将水的机械能转化为电能。 （2）（B）址处水的落差较大，水奔流下来具有的机械能较大，可以将更多的机械能转化为电能。故选择（B）址建设水电站要好一些。 【解析】 水电站是利用水的机械能来发电的。水库与水电站之间的落差越大，水奔流下来具有的机械能较大，便可以将更多的机械能转化为电能。  【变式4-1】唐诗中有“黄河远上白云间”“不尽长江滚滚来”的诗句，前一句生动形象地表明黄河水蕴藏着大量的 ，后一句表明长江水具有丰富的 。世界上最大的水利工程———三峡发电站有“照亮半个中 国”的美誉，其能量转化过程就是把江水的 转化为电能。（均选填“动能”“势能”或“机械能”） 【答案】 势能 动能 机械能 【详解】[1][2]“黄河远上白云间”表明黄河之水高高在上，具有一定的高度，从而表明黄河水蕴藏着大量的重力势能；“不尽长江滚滚来”说明长江之水在快速流动，具有较大的速度，从而表明长江水具有丰富的动能。 [3]三峡大坝提高上游水位，质量一定，高度越高，水的重力势能越大，水下落时转化为的动能越大，带动水轮机转动，机械能转化为的电能越多，所以其能量转化过程就是把江水的机械能转化为电能。 【变式4-2】下列说法中错误的是(　　). A．潮汐能也像风能一样，取之不尽，用之不竭； B．用拦河坝提高水位，是为了增加水的重力势能； C．现代的大型水轮机，不但功率大，而且效率高； D．用水库的水发电，再把电送到工厂去，因此工厂一定要建在水库边 【答案】D。 【解析】A、潮汐能是利用海洋有规律的涨潮和落潮时，海水所蕴含的能量来发电供人类使用的，可以像风能一样，取之不尽用之不竭，故说法正确，不合题意； B、用拦河坝提高水位，是为了增加水的重力势能，使水在流动时能转化为更多的动能，用来推动水轮机发电，故说法正确，不合题意； C、现代的大型水轮机，不但功率大，而且效率高，这符合实际情况，故说法正确，不合题意； D、用水库的水发电，再把电送进工厂去，水电站一般是在河流的中上游，具体就是在河流落差大的地方，说法错误，符合题意。故选D。 一、单选题 1．如图所示，小明和同学一起荡秋千。下列说法正确的是（　　） A．通过最低点时的动能为零 B．下降过程中的动能不变 C．到达最高点的重力势能最大 D．上升过程中的重力势能减小 【答案】C 【解析】A、人的质量一定，通过最低点时速度最大，动能最大，故A错误； B、下降过程中，高度变小，重力势能变小，速度增大，动能增大，故B错误； C、到达最高点时，高度最大，重力势能最大，故C正确； D、上升过程中，高度增大，重力势能增大，故D错误。故选：C。 2．避险车道是在长且陡的下坡路段､行车道外侧增设的､供刹车失灵车辆驶离正线并安全减速的专用车道｡如图所示是上坡险车道型避险车道，避险车道上铺有很多小石子，车道尽头有废旧轮胎或防撞墙｡下列分析错误的是（　　） A．小石子可以増大失控车辆与避险车道之间的摩擦力 B．失控车辆在避险车道向上运动速度减小时，动能减少 C．失控车辆撞击废旧轮胎时，将动能转化成重力势能 D．在避险车道上停下来的失控车辆仍具有惯性 【答案】C 【解析】A．小石子增大了地面的粗糙程度，可以増大失控车辆与避险车道之间的摩擦力，故A正确，不符合题意； B．动能的大小和速度有关，物体质量不变时其速度减小，动能会随之减小，故B正确，不符合题意； C．失控车辆撞击废旧轮胎时，将动能转化成废旧轮胎的弹性势能，故C错误，符合题意； D．一切物体都有惯性，故D正确，不符合题意。故选C。 3．把一个铁锁用绳子悬挂起来，将铁锁拉到自己的鼻子附近，稳定后松手，铁锁向前摆去，如图所示。下列说法中正确的是（　　） A．铁锁摆回时会打到鼻子 B．铁锁在摆动过程中动能与重力势能可以相互转化 C．铁锁由高处摆到低处的过程中动能转化为重力势能 D．铁锁上升的最大高度逐次降低，是由于受到重力作用 【答案】B 【解析】A．铁锁在摆动过程中，不断与空气摩擦，一部分机械能转化为内能，机械能减小，所以铁锁摆回时不会打到鼻子，A错误； B．铁锁在摆动过程中动能与重力势能相互转化,同时克服空气阻力做功，转化为内能，B正确； C．铁锁由高处摆到低处的过程中重力势能转化为动能和内能，C错误； D．铁锁上升的最大高度逐次降低，是由于受空气阻力的作用，机械能不断减小，高度不断减小，D错误。故选B。 4．2020年6月23日，我国北斗三号全球卫星导航系统最后一颗组网卫星发射成功｡若某卫星沿椭圆轨道从远地点向近地点运动时速度增大了，由此可知其动能（　　） A．减小 B．增大 C．不变 D．消失 【答案】B 【解析】卫星沿椭圆轨道从远地点向近地点运动时，高度减小重力势能减小，速度增大，动能增大，总的机械能不变。故选B。 5．高空抛物被称为“悬在城市上空的痛”，会给社会带来很大的危害。关于高空物体的下落过程，下列分析正确的是（ ） A．只受重力作用 B．动能越来越大 C．重力势能全部转化为动能 D．机械能总量保持不变 【答案】B 【解析】A．高空物体在下落过程中，除了受到重力的作用，还受到空气阻力的作用，故A错误； B．高空物体下落时，质量不变，其速度越来越快，则动能越来越大，故B正确； CD．高空物体下落过程中，受到空气的阻力，所以机械能不守恒，那么重力势能除了转化为动能外，还有一小部分转化为内能，故CD错误。故选B。 6．体育课上，同学们进行投掷铅球的练习。铅球在空中下落时，铅球的（ ）。 A. 重力势能变大，速度变小 B. 重力势能变小，速度变小 C. 重力势能变大，速度变大 D. 重力势能变小，速度变大 【答案】D。 【解析】铅球在空中下落时，其高度降低、速度不断增大，所以它的重力势能减小，动能增大，重力势能不断向动能转化。故选D。 7．2019年10月27日7时35分，临沂国际马拉松赛鸣枪开赛。本次赛事使用无人机（如图）进行了航拍，无人机匀速下降的过程中（　　）。 A．失去了惯性 B．重力不做功 C．动能减小 D．机械能减小 【答案】D。 【解析】A、任何物体都有惯性，无人机匀速下降的过程中具有惯性，故A错误； B、无人机匀速下降的过程中，在重力方向上通过了距离，所以重力做了功，故B错误； CD、无人机匀速下降的过程中，质量不变，速度不变，动能不变；高度越来越小，重力势能越来越小；所以机械能减小，故C错误，D正确。故选：D。 二、填空题 8．如图所示，小朋友在玩荡秋千时，当从最高位置向下荡的过程中，小朋友的______能转化为______能。 【答案】 (1). 重力势 (2). 动 【解析】[1][2]当从最高位置向下荡的过程中，高度减小，质量不变，重力势能减少；质量不变、速度增大，动能增大，重力势能转化为动能。 9．椰子从树上下落的过程中，动能越来越_______，重力势能越来越______｡ 【答案】 (1). 大 (2). 小 【解析】[1]根据动能大小影响因素可知，椰子从树上下落的过程中，质量不变，速度变大，椰子的动能变大。 [2]根据重力势能大小影响因素可知，椰子从树上下落的过程中，质量不变，距地面高度变小，椰子的重力势能变小。 10．如图是国产歼--15舰载机在“辽宁号”航空母舰上起飞时的情景，飞机起飞升空时，机翼上方空气的流速比机翼下方的大，则机翼上方的空气对机翼的压强______机翼下方的空气对机翼的压强（选填“大于”、“小于”或“等于”）；当飞机飞离航母后，匀速行驶的航母具有的动能将______（选填“增大”、“减小”或“不变”）。 【答案】小于；减小。 【解析】[1]舰载机起飞时，舰载机上方空气的流速大于下方空气流速，根据流体流速越大处压强越小可知，机翼上方的空气对机翼的压强小于机翼下方的空气对机翼的压强，飞机受到的升力大于自身重力。 [2]当飞机飞离航母后，匀速行驶的航母质量减小，速度不变，所以具有的动能将减小。 11．如图，滚摆下降过程中，滚摆的_____能转化为_____能。滚摆上下往复运动过程中，其每次上升所能达到的高度越来越低，滚摆在运动过程中的机械能_______（ 选填“增加”、“减少”或“不变”）。 【答案】(1)重力势；(2)动；(3)减少。 【解析】滚摆在下降过程中，高度逐渐减小，重力势能减小，速度越来越大，动能增大，滚摆的重力势能转化为动能。 滚摆上下往复运动过程中，要克服阻力做功，部分机械能转化为内能，故总的机械能减少。 12.会荡秋千的人，不用别人帮助，就能把秋千荡得很高。做法是：当人从高处向下摆时，身体由直立变为下蹲，此过程降低重心高度，将更多的重力势能转化为　 　能；而从最低点向上摆时，用力将身体由下蹲变为直立，此过程克服身体重力做功，增加了　 　能。如此循环往复，机械能越积越多，秋千就越荡越高。 【答案】（1）动；（2）机械（重力势） 【解析】由题意可知，当人从高处向下摆时，身体由直立变为下蹲，此过程降低重心高度，可以获得更大的速度，将更多的重力势能转化为动能； 而从最低点向上摆时，用力将身体由下蹲变为直立，此过程克服身体重力做功，此时高度增加，重力势能增大，从而增加了机械（重力势）能。 13.蹦极是一种运动游戏。如图中A点是弹性绳自然下垂时绳下端的位置，B点是游戏者所能到达的最低点。当游戏者离开跳台向A点运动的过程中（忽略空气阻力），其重力势能逐渐转化为　　能；游戏者从A点到B点的过程中，绳子具有的　　能逐渐增加；到达B点时游戏者受到的弹力大于重力，所以游戏者在B点时　　（选填“是”或“不是”）处于平衡状态。 【答案】动；弹性势；不是。 【解析】游戏者从最高点到A时，高度减小，速度变大，重力势能减小，动能变大，重力势能转化为动能； 从A点到B点的过程中，绳子逐渐伸长，弹性形变程度变大，弹性势能变大； 到达B点时游戏者受到的弹力大于重力，合力不为0，所以游戏者在B点时不是处于平衡状态。 14.（2022·江苏徐州·中考真题）“引体向上”是我市体育中考今年新增的可选项目之一。在做引体向上时，如果身体匀速竖直上升，则所受的拉力_____________重力（选填“大于”“小于”或“等于”）；上升过程中，身体的重力势能_____________（选填“变大”“变小”或“不变”）。选考这个项目有优势的身体条件是______________（写出一点）。 【答案】     等于     变大     体重小##双臂有力量 【详解】[1]身体匀速竖直上升，所受的重力与拉力平衡，大小相等，所以所受的拉力等于重力。 [2]上升过程中，质量不变，高度变大，所以身体的重力势能变大。 [3]在“引体向上”项目中，需克服自身重力做功，所以自身重力越小，克服重力做的功越少，所以选考这个项目有优势的身体条件是体重小，双臂有力量。 三、实验题 15.（2023·山东威海·中考真题）小明探究重力势能大小与物体质量和高度的关系，实验装置如图甲所示。    （1）将铁球从斜面由静止释放后到压缩弹簧，记录铁球速度减为0时弹簧的长度，整个过程涉及的能量转化情况为 ；铁球重力势能的大小可以用被压缩后弹簧的长度来反映，长度越长，则说明铁球的重力势能越 （选填“大”或“小”）。 （2）将同一铁球先后从同一斜面的不同高度（）处由静止释放，弹簧被压缩后的长度分别为（），则你能得出的结论是 。 （3）若要探究重力势能大小与物体质量的关系，请简要写出你的设计思路： 。 （4）结合本实验和所学知识，分析图乙所示的水坝，发电机安装在 位置较为合理（选填“C”或“D”）；你认为适合建造大型水力发电站的地方应该具备哪些条件： 。 【答案】 重力势能先转化为动能，动能再转化为弹性势能 小 质量相同，高度越高，重力势能越大 质量不同的小球从同一斜面的同一高度静止释放，比较弹簧压缩后的长度 D 水资源丰富和地势高度差大 【解析】（1）[1][2]整个过程涉及的能量转化情况为：重力势能先转化为动能，动能再转化为弹性势能；铁球重力势能的大小可以用被压缩后弹簧的长度来反映，长度越长，弹簧的形变越小，弹性势能越小，则说明铁球的重力势能越小。 （2）[3]将同一铁球先后从同一斜面的不同高度（）处由静止释放，弹簧被压缩后的长度分别为（），结合（1）的分析上可得出的结论是：质量相同，高度越高，重力势能越大。 （3）[4]探究重力势能大小与物体质量的关系，就要控制铁球的高度相同，改变铁球的质量，设计思路为：质量不同的小球从同一斜面的同一高度静止释放，比较弹簧压缩后的长度。 （4）[5][6]D位置与上游的高度差较大，所以应该安装在D位置；水资源丰富（或水量大）和地势高度差大，重力势能就大，转化为的动能就越大，适合建造大型水力发电站。 / 学科网（北京）股份有限公司 $$