11.4 机械能及其转化(讲义)--【大单元教学】2024-2025学年八年级物理下册同步备课系列（人教版2024）

【八年级物理大单元设计】 11.4 机械能及其转化 目录 【学习目标】 2 【思维导图】 2 【知识梳理】 2 知识点1：机械能及其转化 2 知识点2：机械能守恒 4 知识点3：风能和水能的利用 5 【课堂练习】 8 1.知道动能、重力势能和弹性势能统称为机械能。(物理观念) 2.能通过实验或实例,认识物体的动能和势能可以相互转化。能解释与机械能转化有关的现象。(科学探究、科学思维) 3.通过实例认识能量可以从一个物体转移到另一个物体,不同形式的能量可以互相转化。通过水能和风能的利用知道人类如何利用机械能的转化与守恒解决实际问题。提高运用机械能转化和守恒观念分析力学问题的意识。(物理观念、科学思维) 知识点1：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 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 归纳总结：在一定条件下，动能和重力势能可以互相转化，转化过程就是一种形式的能转化为另一种形式的能的过程。 （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，转化过程就是一种形式的能转化为另一种形式的能的过程。 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。 知识点2：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。 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。 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. 判断机械能是否变化 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。 知识点3：风能和水能的利用 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1】捻动滚摆的轴使它升高后释放，观察到滚摆沿着悬线向下运动，到最低点后又上升，往返运动。在下降过程中，滚摆的速度变快，动能 ；（选填“变大”，“变小”，“不变”）滚摆的 转化为动能；滚摆往返运动过程中，观察到 说明机械能在减少。 【典例2】如图所示，小红用绳子把铁锁拿近自己的鼻子，稳定后松开手，头保持不动，铁锁沿虚线轨迹来回摆动。下列说法不正确的是（　　） A．此过程中绳子作用在铁锁上的拉力对铁锁做功 B．铁锁第一次摆动到最低点时动能最大 C．铁锁在向下摆动的过程中，重力势能转化为动能 D．铁锁在摆动过程中，一定碰不到小红的头 【典例3】如图所示是一种叫做蹦极的游戏。游戏者将一根有弹性的绳子一端系在身上，另一端固定在高处，从高处跳下。图中a点是弹性绳自然下垂时绳下端的位置，c点是他所到达的最低点的位置。对于他离开跳台至最低点的过程，下面说法不正确的是（　　） A．他的重力势能一直在减小 B．绳的弹性势能一直在减小 C．他的动能在前一段时间增加，后一段时间减小 D．在最低点，重力势能减到最小，动能为零，绳的弹性势能最大 【典例4】如图所示，杂技演员进行蹦床表演，演员从高处下落时， 能转化为 能；撞击蹦床时， 能转化为 能；蹦床恢复原状时， 能转化为 能；演员上升时， 能转化为 能。 【典例5】徐梦桃获得了2022年北京冬奥会金牌。如图所示，她在雪道上加速下滑的过程中，动能变 （填“大”或“小”）；由于受到摩擦力，她的机械能变 （填“大”或“小”）。 【典例6】如图所示，人造地球卫星绕地球沿椭圆轨道运动，卫星在近地点时动能 （选填“最大”或“最小”），卫星从近地点向远地点运动的过程中， 能转化为 能。 【典例7】小明在操场上将一皮球抛出，皮球被抛出后的运动轨迹如图所示，a、c两点处于同一高度。则下列判断中正确的是（　　）    A．皮球由a到b时，动能逐渐增大 B．皮球在b点时的机械能最大 C．皮球由c到d时，机械能一直减小 D．皮球在a、c两点时动能相等 1．跳水运动中蕴含着许多物理知识，如图所示，有关跳板跳水过程中能量变化的说法正确的是（　　） A．运动员用力下压跳板的过程中，跳板的弹性势能减小 B．运动员被跳板向上弹起的过程中，重力势能减小 C．运动员离开跳板向上运动的过程中，动能减小 D．运动员从最高点下落的过程中，动能减小 2．弹簧置于竖直光滑管内，下端固定在水平地面上，上端与管口平齐。如图所示，将一直径略小于管的小球放在弹簧上端，先后两次向下按压弹簧到不同位置后释放小球，小球沿竖直方向运动。第--次小球到达的最高点为a。第二次小球到达的最高点为b，c为小球运动路径上的一点，小球所受空气阻力忽略不计。则先后两次（　　） A．向下按压弹簧释放小球后小球的机械能守恒 B．小球由c到b过程，弹性势能转化为重力势能 C．小球上升过程，经过c点时的重力势能相等 D．小球上升过程，经过c点时的机械能相等 3．如图所示，金属小球从光滑轨道中的A处由静止滑下，经过B点，到达最低点C后，再沿轨道向上运动，若不计空气阻力，则下列说法中正确的是（    ） A．小球能沿轨道向上运动到E点处 B．小球到达C点时，它的动能最大，重力势能最小 C．小球到达D点时的机械能大于它到达B点时的机械能 D．小球从A 点加速下滑到 C 点时，重力没有对小球做功 4．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．如图所示，小方在荡秋千，某次他摆动到右侧最高点A后，又开始向下摆动，经过点 B 和最低点 C，然后摆动到与B 点等高的 D 点后返回。小方从A 摆到 D 的过程中，下列说法正确的是（    ） A．小方在 B 点和 D 点时的机械能相等 B．运动到C点时，小方受力平衡 C．从A点摆到 C点，重力势能全部转化为动能 D．摆动过程中，绳子拉力没有对小方做功 6．如图甲所示，“蹦极”就是跳跃者把一端固定的长弹性绳绑在踝关节等处，从几十米高处跳下的一种极限运动。某运动员做蹦极运动，所受绳子拉力F的大小随时间t变化的情况如图乙所示（将蹦极过程近似为在竖直方向的运动），根据图像，下列说法正确的是（　　） A．0~t0过程中速度一直变大 B．运动员重力大小为0.6F0 C．t0时刻运动员处于平衡状态 D．运动员在t0时刻的下落的高度比t1时刻下落的高度小 7．如图所示，人造卫星在太空中绕地球沿椭圆轨道运行，近地点为离地球中心最近的点，远地点为离地球中心最远的点。下列说法正确的是（　　） A．在近地点时，卫星的重力势能最大 B．在远地点时，卫星的动能最大 C．卫星从远地点向近地点运动，机械能减少 D．卫星从近地点向远地点运动，动能转化为重力势能 8．如图，甲乙完全相同的小球，以同样的速度沿着与水平方向均成角斜向上抛出，甲球沿光滑斜面，乙球抛向空中，不计空气阻力，甲乙小球能到达的最高点分别为点与点，离地高度为和，在这个过程中，小球的机械能是 （守恒/不守恒）的，图中 （大于/等于/小于）。 9．小明同学想利用如图所示升降台让小球越弹越高。他将球从M点以某一速度竖直向下抛出，球经静止在位置a的台面反弹后，可以到达的最高点为N（图中未标出），球在上升过程中动能不断减小，N点 （填“可能”或“不可能”）比M点高。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，可到达的最高点为P点，P点 （填“可能”或“不可能”）比N点高。 10．如图所示，一个小球放在粗糙均匀的水平木板上，木板固定不动，弹簧与水平木板不接触，弹簧的一端与小球相连，另一端固定在墙壁上，弹簧保持自然长度时小球刚好在A点，现把小球向左拉至C点弹簧具有的弹性势能为25J，松手后，小球就由C运动到A，再由A运动到B，由B到A，A到D，D到⋯⋯，往复运动若干次后静止，此时弹簧具有的弹性势能为1J。不计空气阻力，小球最终静止的位置 （可能/不可能）位于A点，整个过程中小球克服阻力做的功是 J，C到A时小球动能最大的位置到A点的距离 （选填“大于”、“等于”或“小于”）B到A时小球动能最大的位置到A点的距离。 第 1 页 共 2 页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 【八年级物理大单元设计】 11.4 机械能及其转化 目录 【学习目标】 2 【思维导图】 2 【知识梳理】 2 知识点1：机械能及其转化 2 知识点2：机械能守恒 4 知识点3：风能和水能的利用 5 【课堂练习】 9 1.知道动能、重力势能和弹性势能统称为机械能。(物理观念) 2.能通过实验或实例,认识物体的动能和势能可以相互转化。能解释与机械能转化有关的现象。(科学探究、科学思维) 3.通过实例认识能量可以从一个物体转移到另一个物体,不同形式的能量可以互相转化。通过水能和风能的利用知道人类如何利用机械能的转化与守恒解决实际问题。提高运用机械能转化和守恒观念分析力学问题的意识。(物理观念、科学思维) 知识点1：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 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 归纳总结：在一定条件下，动能和重力势能可以互相转化，转化过程就是一种形式的能转化为另一种形式的能的过程。 （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，转化过程就是一种形式的能转化为另一种形式的能的过程。 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。 知识点2：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。 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。 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. 判断机械能是否变化 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。 知识点3：风能和水能的利用 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1】捻动滚摆的轴使它升高后释放，观察到滚摆沿着悬线向下运动，到最低点后又上升，往返运动。在下降过程中，滚摆的速度变快，动能 ；（选填“变大”，“变小”，“不变”）滚摆的 转化为动能；滚摆往返运动过程中，观察到 说明机械能在减少。 【答案】 变大 重力势能 滚摆的高度越来越低 【详解】[1]滚摆在下降过程中，重力势能逐渐转化为动能，在下降过程中，滚摆的速度变快，动能增大，重力势能减小。 [2]在下降过程中，滚摆的质量不能，高度降低，速度变大，重力势能减小，动能增大，滚摆的重力势能转化为动能。 [3]从放开滚摆到停止运动过程中，由于滚摆和空气之间存在摩擦，滚摆每次上升过程中质量不变，上升的最大高度不断减小，重力势能不断减小，滚摆克服摩擦做功，机械能要转化为内能，机械能减小。 【典例2】如图所示，小红用绳子把铁锁拿近自己的鼻子，稳定后松开手，头保持不动，铁锁沿虚线轨迹来回摆动。下列说法不正确的是（　　） A．此过程中绳子作用在铁锁上的拉力对铁锁做功 B．铁锁第一次摆动到最低点时动能最大 C．铁锁在向下摆动的过程中，重力势能转化为动能 D．铁锁在摆动过程中，一定碰不到小红的头 【答案】A 【详解】A．铁锁来回摆动的过程中，没有在拉力的方向上通过距离，绳子的拉力没有做功，故A错误，符合题意； BCD．铁锁从最高处向下摆动过程中，质量不变，高度变小，重力势能减小；质量不变，速度变大，动能增大，重力势能转化动能；因为铁锁在摆动的过程中，受到阻力作用，所以机械能最终会转化铁锁和空气的内能，即机械能逐渐减小，所以铁锁第二次摆动的最高点要低于第一次摆动的最高点，一定碰不到小红的头；且第一次摆动到最低点时的速度最大，动能最大，故BCD正确，不符合题意。 故选A。 【典例3】如图所示是一种叫做蹦极的游戏。游戏者将一根有弹性的绳子一端系在身上，另一端固定在高处，从高处跳下。图中a点是弹性绳自然下垂时绳下端的位置，c点是他所到达的最低点的位置。对于他离开跳台至最低点的过程，下面说法不正确的是（　　） A．他的重力势能一直在减小 B．绳的弹性势能一直在减小 C．他的动能在前一段时间增加，后一段时间减小 D．在最低点，重力势能减到最小，动能为零，绳的弹性势能最大 【答案】B 【详解】A．他离开跳台至最低点的过程，质量不变，高度减小，重力势能减小，故A正确，不符合题意； B．他离开跳台至a点过程中，绳没有发生形变，没有弹性势能；从a点至c点过程中，绳的弹性形变越来越大，弹性势能越来越大，故B错误，符合题意； C．他在下落时，重力势能转化为动能，动能先增加；当他受到的弹力大于重力后，速度减小，动能减小，故C正确，不符合题意； D．在最低点时，高度最低，重力势能最小；同时速度为零，动能为零；绳的形变程度最大，弹性势能最大，故D正确，不符合题意。 故选B。 【典例4】如图所示，杂技演员进行蹦床表演，演员从高处下落时， 能转化为 能；撞击蹦床时， 能转化为 能；蹦床恢复原状时， 能转化为 能；演员上升时， 能转化为 能。 【答案】 重力势 动 动 弹性势 弹性势 动 动 重力势 【详解】[1][2]杂技演员进行蹦床表演，演员从高处下落时，质量不变，高度越来越低，重力势能越来越小，速度越来越大，动能越来越大，因此重力势能转化为动能。 [3][4]撞击蹦床时，速度越来越小，动能越来越小，蹦床的弹性形变程度越来越大，弹性势能越来越大，因此动能转化为弹性势能。 [5][6]蹦床恢复原状时，蹦床的弹性形变程度越来越小，弹性势能越来越小，速度越来越大，动能越来越大，因此弹性势能转化为动能。 [7][8]演员上升时，速度越来越小，动能越来越小，高度越来越高，重力势能越来越大，因此动能转化为重力势能。 【典例5】徐梦桃获得了2022年北京冬奥会金牌。如图所示，她在雪道上加速下滑的过程中，动能变 （填“大”或“小”）；由于受到摩擦力，她的机械能变 （填“大”或“小”）。 【答案】 大 小 【详解】[1]她在雪道上加速下滑的过程中，质量不变，速度变大，所以动能变大。 [2]由于受到摩擦力，她在下滑过程中克服摩擦做功，一部分机械能转化为内能，机械能变小。 【典例6】如图所示，人造地球卫星绕地球沿椭圆轨道运动，卫星在近地点时动能 （选填“最大”或“最小”），卫星从近地点向远地点运动的过程中， 能转化为 能。 【答案】 最大 动 重力势 【典例7】小明在操场上将一皮球抛出，皮球被抛出后的运动轨迹如图所示，a、c两点处于同一高度。则下列判断中正确的是（　　）    A．皮球由a到b时，动能逐渐增大 B．皮球在b点时的机械能最大 C．皮球由c到d时，机械能一直减小 D．皮球在a、c两点时动能相等 【答案】C 【详解】A．皮球由a到b时，其质量不变，速度变慢，故动能变小，同时其高度增加，重力势能变大，故A错误； B．从能量的转化的角度分析，当球离开手后的运动过程中，或与空气摩擦，或与地面摩擦，使得一部分机械能损失掉，所以相对来说，a点的机械能最大，故B错误； C．皮球由c到d时，由于和空气、地面摩擦，故损失掉一部分机械能，故机械能减小，故C正确； D．据机械能的损失可知，小球在a处的动能大于在c处的动能，故D错误； 故选C。 1．跳水运动中蕴含着许多物理知识，如图所示，有关跳板跳水过程中能量变化的说法正确的是（　　） A．运动员用力下压跳板的过程中，跳板的弹性势能减小 B．运动员被跳板向上弹起的过程中，重力势能减小 C．运动员离开跳板向上运动的过程中，动能减小 D．运动员从最高点下落的过程中，动能减小 【答案】C 【详解】A．运动员用力下压跳板的过程中，跳板的弹性形变程度变大，弹性势能增大，故A错误； B．运动员被跳板向上弹起的过程中，运动员的质量不变，高度变大，重力势能增大，故B错误； C．运动员离开跳板向上运动的过程中，质量不变，速度变小，动能减小，故C正确； D．运动员从最高点下落的过程中，质量不变，速度变大，动能变大，故D错误。 故选C。 2．弹簧置于竖直光滑管内，下端固定在水平地面上，上端与管口平齐。如图所示，将一直径略小于管的小球放在弹簧上端，先后两次向下按压弹簧到不同位置后释放小球，小球沿竖直方向运动。第--次小球到达的最高点为a。第二次小球到达的最高点为b，c为小球运动路径上的一点，小球所受空气阻力忽略不计。则先后两次（　　） A．向下按压弹簧释放小球后小球的机械能守恒 B．小球由c到b过程，弹性势能转化为重力势能 C．小球上升过程，经过c点时的重力势能相等 D．小球上升过程，经过c点时的机械能相等 【答案】C 【详解】A．按压弹簧到不同位置后释放小球，小球沿竖直方向运动，直到运动到最高点的过程中，空气阻力忽略不计，小球与弹簧未分离之前，弹簧的弹性势能转化成小球的机械能，所以小球的机械能变大；小球与弹簧未分离之后，小球的动能转化成小球的重力势能，小球的机械能不变，故A错误； B．小球由c到b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．小球上升过程，经过c点时，高度相等，质量相等，小球的重力势能相等，故C正确； D．第一次释放小球时弹簧的弹性势能大，由机械能守恒可知，第一次释放小球后，上升经过c点时的机械能较大，故D错误。 故选C。 3．如图所示，金属小球从光滑轨道中的A处由静止滑下，经过B点，到达最低点C后，再沿轨道向上运动，若不计空气阻力，则下列说法中正确的是（    ） A．小球能沿轨道向上运动到E点处 B．小球到达C点时，它的动能最大，重力势能最小 C．小球到达D点时的机械能大于它到达B点时的机械能 D．小球从A 点加速下滑到 C 点时，重力没有对小球做功 【答案】B 【详解】AC．因为是光滑的轨道，不计空气阻力，小球在轨道上运动没有机械能的损耗，则小球的机械能守恒，所以小球能到达的最高点应与A点在同一水平直线上，不能沿轨道向上运动到E点；因小球的机械能守恒，所以小球到达D点时的机械能等于它到达B点时的机械能，故AC错误； B．小球到达C点时，质量不变，高度最低，则重力势能最小，因小球的机械能守恒，所以此时它的动能最大，故B正确； D．小球从A点加速下滑到C点时，小球受竖直向下的重力，小球向下移动了距离，所以重力对小球做了功，故D错误。 故选B。 4．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 【答案】D 【详解】AB．处于甲、乙两位置时，滚摆的高度相同，质量相同，故重力势能相同，故AB错误； CD．从甲位置到乙位置过程中，存在摩擦，导致机械能会减小，在重力势能相同的情况下，动能不同，故C错误，D正确。 故选D。 5．如图所示，小方在荡秋千，某次他摆动到右侧最高点A后，又开始向下摆动，经过点 B 和最低点 C，然后摆动到与B 点等高的 D 点后返回。小方从A 摆到 D 的过程中，下列说法正确的是（    ） A．小方在 B 点和 D 点时的机械能相等 B．运动到C点时，小方受力平衡 C．从A点摆到 C点，重力势能全部转化为动能 D．摆动过程中，绳子拉力没有对小方做功 【答案】D 【详解】A．有空气阻力做功时，机械能减小，所以D点时机械能小于B点，故A错误； B．运动到C点时小方做曲线运动，所以受力不平衡，故B错误； C．有空气阻力做功时，所以从A点到C点，重力势能转化为动能和内能，故C错误； D．摆动过程中，绳子拉力与小方运动方向始终垂直，小方没有沿绳子拉力方向移动距离。根据做功的两个必要因素知，绳子拉力没有对小方做功，故D正确。 故选D。 6．如图甲所示，“蹦极”就是跳跃者把一端固定的长弹性绳绑在踝关节等处，从几十米高处跳下的一种极限运动。某运动员做蹦极运动，所受绳子拉力F的大小随时间t变化的情况如图乙所示（将蹦极过程近似为在竖直方向的运动），根据图像，下列说法正确的是（　　） A．0~t0过程中速度一直变大 B．运动员重力大小为0.6F0 C．t0时刻运动员处于平衡状态 D．运动员在t0时刻的下落的高度比t1时刻下落的高度小 【答案】B 【详解】A．t0时刻绳子的弹力最大，说明伸长最长，处于最低点，因而0~t0过程中，先是人自由下落，速度逐渐变大，一直增加到重力等于拉力，当拉力大于重力后，合力方向向上，运动方向与合力方向相反，速度减小，所以速度先变大后变小，故A错误； B．当运动员静止时，重力等于拉力，由图乙可知，最后运动员受到的拉力为F0，即重力大小为F0=0.6F0，故B正确； C．t0时刻，拉力最大，且拉力大于重力，所以此时刻运动员处于非平衡状态，故C错误； D．运动员做蹦极运动过程中，人的机械能与弹性绳子的弹性势能相互转化，重力势能转换为弹性势能，弹性势能大，重力势能小，运动员在t0时刻的重力势能比t1时刻的重力势能小，即运动员在t0时刻的下落的高度比t1时刻下落的高度大，故D错误。 故选B。 7．如图所示，人造卫星在太空中绕地球沿椭圆轨道运行，近地点为离地球中心最近的点，远地点为离地球中心最远的点。下列说法正确的是（　　） A．在近地点时，卫星的重力势能最大 B．在远地点时，卫星的动能最大 C．卫星从远地点向近地点运动，机械能减少 D．卫星从近地点向远地点运动，动能转化为重力势能 【答案】D 【详解】A．卫星在运行过程，质量保持不变，在近地点时，卫星的高度最小，重力势能最小，故A错误； BC．在远地点时，卫星的高度最高，重力势能最大，而整个运行过程，不受到阻力作用，机械能守恒，所以此时的动能最小，故BC错误； D．卫星从近地点向远地点运动，动能减小，重力势能增大，是动能转化为重力势能，故D正确。 故选D。 8．如图，甲乙完全相同的小球，以同样的速度沿着与水平方向均成角斜向上抛出，甲球沿光滑斜面，乙球抛向空中，不计空气阻力，甲乙小球能到达的最高点分别为点与点，离地高度为和，在这个过程中，小球的机械能是 （守恒/不守恒）的，图中 （大于/等于/小于）。 【答案】 守恒 大于 【详解】[1]甲球沿光滑斜面上升，无阻力，不存在能量损失，因此机械能是守恒的。 [2]甲乙两球在运动过程中，不存在能量的损失，因此机械能都是守恒的，甲图中小球的质量不变，上升到最高点时，速度为0，将动能全部转化为重力势能；乙图中小球上升到最高点时，竖直方向无速度，水平方向还有速度，就具有一定的动能，质量不变，将部分动能转化为重力势能，因此小球在斜面上升的高度大于抛向空中上升的高度，即。 9．小明同学想利用如图所示升降台让小球越弹越高。他将球从M点以某一速度竖直向下抛出，球经静止在位置a的台面反弹后，可以到达的最高点为N（图中未标出），球在上升过程中动能不断减小，N点 （填“可能”或“不可能”）比M点高。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，可到达的最高点为P点，P点 （填“可能”或“不可能”）比N点高。 【答案】 可能 不可能 【详解】[1]小球以某一速度竖直向下抛出，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，故N点可能比M点高。 [2]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不可能比N点高。 10．如图所示，一个小球放在粗糙均匀的水平木板上，木板固定不动，弹簧与水平木板不接触，弹簧的一端与小球相连，另一端固定在墙壁上，弹簧保持自然长度时小球刚好在A点，现把小球向左拉至C点弹簧具有的弹性势能为25J，松手后，小球就由C运动到A，再由A运动到B，由B到A，A到D，D到⋯⋯，往复运动若干次后静止，此时弹簧具有的弹性势能为1J。不计空气阻力，小球最终静止的位置 （可能/不可能）位于A点，整个过程中小球克服阻力做的功是 J，C到A时小球动能最大的位置到A点的距离 （选填“大于”、“等于”或“小于”）B到A时小球动能最大的位置到A点的距离。 【答案】 不可能 24 等于 【详解】[1]由题知，弹簧保持自然长度时小球刚好在A点，往复运动若干次后静止，此时弹簧具有的弹性势能为1J，即此时弹簧的弹性势能不为零，则弹簧现在的长度不是原长，所以，小球的最终静止位置不可能位于A点。 [2]根据能量守恒定律，小球从C点到最终静止的过程中，弹簧的初始弹性势能（25J）等于小球克服阻力做的功与弹簧的最终弹性势能（1J）之和。因此，小球克服阻力做的功 [3] 小球在在整个运动过程中，在水平方向受到弹簧的弹力（弹簧恢复原长时为0）和水平面对它的摩擦力，不论是A点左侧还是右侧，当弹力和摩擦力是平衡力时（即大小相等、方向相反时）小球的速度最大，动能最大；而摩擦力大小不变，则小球在C到A时和B到A时，受到的弹力和摩擦力大小相等的位置与A之间的距离相等，所以，C到A时小球动能最大的位置到A点的距离等于B到A时小球动能最大的位置到A点的距离。 第 1 页 共 2 页 学科网（北京）股份有限公司 $$