11.4 机械能及其转化 讲义--2024-2025学年人教版八年级物理下册

11.4 机械能及其转化 核心纲要 1.机械能的概念 (1)机械能的定义：动能与势能的统称. (2)动能是物体运动时具有的能量，势能是存储着的能量，动能和势能可以互相转化. 2.机械能守恒 (1)机械能守恒现象：一个物体或一个系统只有动能和势能相互转化，机械能的总和不变. (2)机械能守恒条件：只有重力或弹力对物体做功. 3.机械能的改变 (1)当除了重力和弹力做功以外还有其他力做功时，机械能将发生改变.例如：小球在地面上越滚越慢是因为摩擦力做功，将机械能转化为了其他形式的能量. (2)能量守恒：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，只能从一种形式的能转化为另一种形式的能，或者从一个物体转移到另一个物体，在转化或转移的过程中，其总量不变. 全能突破 易错精选 1.判断以下结论是否正确： (1)一个物体的势能越大，机械能一定越大( ) (2)做匀速直线运动的物体，机械能不变( ) (3)加速运动的物体，其机械能一定增加( ) (4)空中下落的雨滴，其机械能一定减小( ) (5)不计空气阻力，抛出手后的小球在空中运动时，机械能守恒( ) (6)卫星在加速升空过程中动能增加，重力势能增加，机械能不变( ) (7)小朋友在滑梯上匀速下滑过程中，他的重力势能转化为动能( ) (8)在水平面上受到推力做匀速直线运动的物体机械能不变( ) 2.如图11-3-1所示，一个小球从光滑曲面的顶端滑下，若它在顶端的重力势能为65J，不计空气阻力，则滑到底端的动能 (填“不大于”、“不小于”、“大于”、“小于”或“等于”)65J. 3.如图11-3-2所示，小球从左端最高点A 摆至最低点B 的过程中， 能转化为 能.在转化的过程中，不计空气阻力，C点的位置与A 点的位置相比 (填“更高”、“更低”或“一样高”). 4.在温哥华冬奥会上，来自黑龙江省的选手李妮娜在自由式滑雪比赛中获得银牌.她在比赛过程中运动的轨迹如图 11-3-3所示，如果不计空气阻力，下列说法正确的是( ) A.从a 点向b 点运动过程中，重力势能全部转化为动能 B.在a 点和c 点速度都为零，因此动能相等 C.从c 点下落到d 点过程中，重力势能全部转化为动能 D.在a 点和e 点都处于静止状态，因此机械能相等 5.(多选)掉在水平地面上的弹性小球会被弹起，而且弹跳的高度会越来越低.如图11-3-4所示是小球弹跳的频闪照片，MN 为等高线，小球在3、5位置的高度一样.下面说法正确的是( ) A.小球在位置4时的势能最大 B.小球在位置3和在位置5 比较，它们的机械能相同 C.小球从位置1到位置2的过程中，势能主要转化为动能 D.小球在位置3和在位置5 比较，在位置5时动能较小，机械能也较小 6.把篮球抛向空中，忽略空气阻力，下面哪个图像能正确反映球离手后至落回地面前机械能(E)与篮球离地高度(h)的关系( ) 能力提升 7.如图11-3-5所示，在荡秋千时，秋千从最高点落下的过程中， 能主要转化为 能；在最低点时人的动能达到最大.如果不继续用力，秋千会越荡越低，甚至停止.在这个过程中，机械能 了，转化成了其他形式的能.机械能 (填“是”或“不是”)守恒的，能的总量 (填“是”或“不是”)守恒的. 8.一个空中飞行的物体具有 80J 的机械能，若它的重力势能为 50J，则它的动能为 J；利用它的重力势能可做 J的功；若将它的重力势能全部转化为动能，则动能的大小为 J，此时它的机械能为 J. 9.如图11-3-6甲、乙、丙所示，从光滑斜面无初速度释放的小球滚到光滑水平面上，接触弹簧后，将弹簧压缩至最短.在这一过程中，小球的 能转化为 能又转化为弹簧的 能.甲图中的小球的重力势能 (填“>”、“<”或“=”)乙图中小球的动能 (填“>”、“<”或“=”)丙图中弹簧具有的弹性势能.(不考虑能量损失) 10.如图 11-3-7所示，质量为50g的金属小球从a处无初速度的自由下滑，经过b处、到达c处时，恰好停下，在a到b的过程中，重力做功为 J；在整个运动过程中，小球克服摩擦消耗的机械能为 J.(g 取 11.下图所示的四个实例中，机械能减小的是( ) 12.图11-3-8所示为“长征三号丙”运载火箭携带第十一颗北斗导航卫星加速升空的情景.关于这颗导航卫星在加速升空过程中其机械能的变化，下列说法中正确的是( ) A.动能增加，重力势能增加，机械能不变 B.动能增加，重力势能增加，机械能增加 C.动能减少，重力势能增加，机械能减少 D.动能不变，重力势能增加，机械能增加 13.如图11-3-9所示，小明从滑梯滑下，在这一过程中，他的( ) A.动能转化为重力势能 B.重力势能全部转化为动能 C.机械能保持不变 D.机械能一定减少 14.在学习“机械能及其转化”时，“想想做做”栏目提供了图 11-3-10 所示的情景，用绳子把一个铁锁悬挂起来.把铁锁拿近自己的鼻子，稳定后松开手.头保持不动，锁向前摆去又摆回来.下列说法正确的是( ) A.铁锁在摆动的过程中机械能保持不变 B.铁锁摆动到最低点时动能最小 C.铁锁在下降过程中，重力势能主要转化为动能 D.铁锁在上升过程中，重力势能主要转化为动能 15.如图11-3-11所示，用手将滚摆的摆线缠在轴上，使滚摆升到最高点，放开手可以看到滚摆下降并越转越快，到达底端后，滚摆又向上运动.有关滚摆的能量转化，下列说法正确的是( ) A.在滚摆下降的过程中，它的动能减小，重力势能增加 B.在滚摆上升的过程中，它的重力势能减小，动能增加 C.在滚摆下降的过程中，它的动能增加，重力势能减小 D.在滚摆上升的过程中，它的重力势能增加，动能增加 16.“过山车”是一项非常惊险刺激的娱乐活动.如图11-3-12所示，过山车时而从轨道的最低点 D 上升到最高点A，时而从最高点 A飞驰而下.过山车在运动过程中，若不计能量损失，只有动能和势能的相互转化.下列说法正确的是( ) A. A点机械能小于B 点机械能 B. D点动能最大，A点势能最大 C. D点动能最大，A点机械能最大 D. A点势能最大，机械能最大 17.如图11-3-13 所示，滑雪运动员以v=2m/s的速度沿山坡匀速滑下，则在他向下匀速滑动过程中，下列说法正确的是( ) A.人的动能转化为重力势能 B.人的重力势能全部转化为动能 C.人的机械能不变 D.人的机械能一定减小 18.如图 11-3-14 所示，在一个罐子的盖和底各开两个小洞，将小铁块用细绳绑在橡皮筋的中部穿入罐中，橡皮筋两端穿过小洞用竹签固定，做好后将它从不太陡的斜面滚下，则观察到的现象是 ，产生此现象的原因是 . 19.如图11-3-15 所示，小明操控遥控器使电动遥控飞机匀速升空过程中，遥控飞机的动能 ，机械能 (均选填“增大”、“减小”或“不变”)；小明调整遥控器，使飞机急转弯，这是因为力改变了飞机的 . 20.掷实心球是某市的中考体育加试项目之一.掷出去的实心球从a 处出手后，在空中运动的轨迹如图11-3-16 所示，球最终停在水平地面e 点处(不计空气阻力).则实心球( ) A.在a 处重力势能最小 B.在b处动能为零 C.在 a、b、c 三处的机械能相等 D.在d 处动能为零 21.如图11-3-17 所示，小球沿轨道由静止从 A 处运动到D 处的过程中，忽略空气阻力和摩擦力，仅有动能和势能互相转化.则( ) A.小球在 A 处的动能等于在D 处的动能 B.小球在 A 处的动能大于在 D 处的动能 C.小球在 B 处的机械能小于在C处的机械能 D.小球在 B 处的机械能等于在C 处的机械能 22.图11-3-18所示的网球掉到地上会跳起，但是越跳越低.试回答下面两个问题： (1)网球从高处下落、触地变形、恢复形状反弹的三个连续过程中，机械能分别是怎么转化的? (2)从能量转化角度分析网球为什么会越跳越低? 23.如图 11-3-19 所示，质量为8kg的小球在水平面的A 点时的动能为10J，恰好能够冲到斜面的最高点C 并又原路返回，当小球回到位置A 时的动能为 J.(不考虑空气阻力和小球在B 处因撞击而损失的能量) 24.(多选)图11-3-20所示情景是一种游戏，叫做蹦极，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点是游戏者所到达的最低点.对于游戏者离开跳台至最低点的过程，下列说法正确的是() A.游戏者的机械能一直在减小 B.游戏者减少的重力势能全部转化为弹性绳的弹性势能 C.由a 到c 的过程中人的重力势能主要转化为人的动能和绳子的弹性势能 D.人在a 点的动能未达到最大 25.图11-3-21 所示是一个左右对称的凹形槽，将小球从A 点静止释放，若小球由 A点到B 点运动过程中克服摩擦力做的功用W 表示，忽略空气阻力，则下列说法正确的是( ) A.小球从A 点运动到B 点的过程中，势能的减少量与动能的增加量之差等于 W B.小球能够从 A 点运动到D 点 C.小球从A 点运动到B 点的过程中，势能的减少量等于动能的增加量 D.小球从A 点运动到C点的过程中，机械能的减少量等于动能的增加量 学科网（北京）股份有限公司 1.× × × ✔ ✔ × × ✔ 【解析】(1)机械能是动能和势能的总和. (2)物体做匀速直线运动，动能不变，但势能变化不确定.(比如匀速向下或者匀速向上) (3)加速运动的物体动能增大，但势能变化不确定. (4)雨滴在空中下落的过程中要克服空气阻力做功，一部分机械能转化为其他形式的能. (5)不计空气阻力，小球在空中只受重力作用，只有重力做功，机械能守恒. (7)匀速下滑过程中重力势能减小，动能不变，因此重力势能没有转化为动能，而是转化为其他形式的能. (8)物体在水平方向做匀速直线运动，势能和动能都不变，因此机械能总和不变. 2.不小于 【解析】小球初始动能可能大于 OJ，所以机械能应该大于等于65J，滑到底端重力势能全部转化为动能. 3.重力势 动 一样高 4. C 【解析】从a 点到b点，要克服雪的阻力做功，A错误. c点水平方向速度不为零，B错误.从c 点到d点，只有重力做功，重力势能完全转化为动能，C正确. a点、e点动能均为零，但高度不同，所以重力势能不同，因此机械能不同，D错误. 5. CD 【解析】小球在反复弹跳的过程中要克服空气阻力做功，机械能不断减小；小球与地面接触时机械能也会有损失.所以C和D选项表述正确. 6. A 【解析】不计空气阻力，篮球在空中运动时只有重力做功，机械能守恒. 7.重力势 动 减小 不是 是 8.30 50 80 80 9.重力势 动 弹性势 = = 10.0.2 0.1 【解析】小球从a到b，重力做功 从b到c，克服重力做功 整个过程能量守恒，因此还有 0.1J 的能量克服摩擦力做功. 11. C;12. B;13. D 14. C 【解析】整个过程中铁锁还受到空气阻力，因此机械能要转化为其他形式的能，A错误.但下降过程主要是重力势能转化为动能，上升过程主要是动能转化为重力势能. 15. C 16. B 【解析】本题不计能量损失，因此整个过程中机械能保持不变，C错误. 17. D 18.罐子从斜面滚下后又返回 重力势能、动能与弹性势能的相互转化 19.不变 增大 运动状态 20. C 21. D 22.(1)网球从高处下落时，重力势能转化成动能；触地变形的过程，动能转化成弹性势能；恢复形状反弹过程，弹性势能转化成动能. (2)网球在弹跳过程中，机械能不断转化成其他形式的能量而逐渐损耗，所以网球会越跳越低，最后停止跳动. 23.6 【解析】小球从 A 点到C 点克服重力做功 W=GhBc=mghBc=8J 在A 点时，总能量为10J，所以从A 点到C 点克服摩擦力做功10J-8J=2J 从C点回到A 点的过程中，摩擦力大小与之前相同，移动距离也相同，因此需要再次克服摩擦力做功 2J. 最后到达 A 点的动能为8J-2J=6J 24. AD 【解析】从离开跳台到最低点的过程，游戏者的机械能转化为绳子的弹性势能以及克服空气阻力做功，因而不断减小，故A 正确，但B错误. c 点处人的动能为零，因而由 a 到c 的过程中，人的重力势能主要转化为绳子的弹性势能，C错误. 位于a 点时，合力依旧向下，因而继续加速运动，动能继续增大，D正确. 25. A 【解析】小球从 A 点运动到 B 点的过程中，小球的重力势能大部分转化为小球的动能，另一部分用来克服摩擦力做功，即重力势能的减少量等于动能的增加量和克服摩擦力做的功之和；由于摩擦力做功，小球的机械能不断减少，所以不能达到初始高度；从A 点运动到C 点的过程中，小球机械能的减少量等于从 A 到C 小球克服摩擦力做的 $$