19第十章 第4课时 合理利用机械能-【智乐星中考·中考备战】2025年山东中考物理讲练本（沪科版六三学制）

1 第4课时　合理利用机械能 2 知识梳理·夯基础 教材素材·寻根源 科学探究·理实验 目 录 母题研究·破难点 3 知识点1 动能和势能 1.能量 (1)定义：物体能够对别的物体_______,我们就说这个物体具有_____, 简称能。物体做功的过程就是能的转化过程。  (2)单位： ________。  (3)理解：一个物体能够做的功越多,表示这个物体具有的能量越大。 做功 能量 焦耳(J) 4 2.动能和势能的比较 动能 势能 重力势能 弹性势能 定义 物体由于_______而具有的能  在地球表面附近,物体由于受到重力并处在一定_______时所具有的能  物体由于_____ _________而具有的能  影响 因素 物体的_______和物体 ___________。质量相同的物体,运动的速度越大,它的动能_____；运动速度相同的物体,质量越大,它的动能 _____ 物体的_____和物体 的_____。物体的质 量越大,位置越高, 它具有的重力势能 就越_____  物体的_______ ___。物体的弹性形变越大,它的弹性势能越大  运动 高度 发生 弹性形变 质量 运动的速度 越大 越大 质量 位置 大 弹性形 变 5 知识点2 机械能及其转化 1.机械能：_______、___________和_________统称为机械能。  2.动能和势能可以相互转化 3.机械能守恒：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_______的。  动能 重力势能 弹性势能 守恒 6 【温馨提示】 机械能不守恒的两种情况 1.若有其他形式的能参与转化,则物体的机械能不守恒(如火箭发射,燃气燃烧产生的气体做功,内能转化为机械能,使火箭的机械能增大)。 2.若需克服阻力做功,则物体的机械能不守恒(如滚摆、单摆在运动过程中因受空气阻力,机械能会转化成内能,机械能一直减小)。 7 【夯基辨疑】 ①运动快的物体比运动慢的物体动能大( ) ②做匀速直线运动的物体的机械能保持不变( ) ③起重机将水泥构件匀速提升,在提升的过程中,水泥构件的动能增大( ) ④小朋友沿直滑梯匀速下滑的过程中,他的重力势能转化为动能( ) ⑤物体的内能越大,机械能越大( ) × × × × × 8 教材素材 命题角度 命题内容 八年级 P206 图10-37(b) 动能和势能的相互转化 1.图10-37(b)是某位选手射箭比赛时的 照片,她拉弯的弓具有_________能,弓 拉得越弯,箭离弦后的______能就越大  弹性势　 　动　 9 教材素材 命题角度 命题内容 八年级P209图10-44 动能和势能的相互转化 2.如图10-44所示,滚摆由最高点释放,旋 转着下降到最低点后又上升,每次上升的 最大高度逐渐降低。下列说法正确的是 ____。  A.下降时重力势能转化为动能和内能 B.下降时减少的重力势能等于增加的动能 C.上升时减少的动能等于增加的重力势能 D.滚摆整个运动过程中,机械能守恒 A 10 教材素材 命题角度 命题内容 八年级P210图10-46 动能和势能的相互转化 3.图10-46中的同学依靠自身的重力挤压 蹦蹦杆下端的弹簧时,原有的重力势能就 以_________的形式储存在弹簧中。跃起 时,在上升过程中,他的重力势能______ (选填“增大”“减小”或“不变”,下同),他的动能_______  弹性势能 增大 减小 11 命题点▶　机械能的转化与守恒 7地6考　 【核心母题】 根据所学机械能的知识将横线补充完整，每空均选填 “增大”“减小”或“不变”。 (1)(匀速上升)小明乘坐自动扶梯匀速上升的过程中，他的动能_______， 重力势能________，机械能________。  (2)(匀速下降)跳伞运动员在空中匀速直线下降的过程中，他的动能 ________，重力势能________，机械能________。  不变 增大 增大 不变 减小 减小 12 (3)(加速上升)火箭加速升空的过程中，搭载卫星的动能________，重力势 能________，机械能________。  (4)(加速下降)在抗震救灾中，要空投救灾物资，物资在加速下落的过程 中，动能________，重力势能________，机械能________。(不计空气阻力)  (5)(减速上升)篮球场上，小明投篮，篮球在斜向上运动过程中，篮球的 动能________，重力势能________，机械能_______。(不计空气阻力)  增大 增大 增大 增大 减小 不变 减小 增大 不变 13 (6)(减速下降)“神舟十七号”载人飞船的返回舱下落到地面附近时，由于 受到阻力而做减速运动，在减速下降的过程中，返回舱动能________， 重力势能________，机械能________。  (7)(质量变化)炎热的夏天，一辆正在洒水的洒水车匀速行驶在水平公路 上，洒水车的动能________，重力势能________，机械能________。  减小 减小 减小 减小 减小 减小 14 【解题模板】 15 【易错警示】 　　“光滑”“忽略空气阻力”表示无阻力做功，机械能不变；“粗糙”“受到空气阻力”表示需要克服阻力做功，机械能减小。 16 【变式1】 飞机运动 (2023·自贡)2022年5月14日，一架国产C919大飞机从上海浦东机场起飞， 经过3个多小时的飞行后安全降落，这标志着首架C919大飞机首飞试验成 功。下列说法正确的是(　　) A.飞机在升空过程中，飞行员的重力势能逐渐增大 B.飞机从起飞到安全降落的整个过程中，飞行员的动能一直保持不变 C.飞机从起飞到安全降落的整个过程中，飞机的机械能一直保持不变 D.飞机降落后，在水平跑道上滑行过程中，飞机的动能转化为重力势能 A 17 【变式2】 摆球模型 (2022·烟台)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.橡皮在摆动的过程中机械能保持不变 B.橡皮摆动到最低点时动能最小 C.橡皮在下降过程中，重力势能转化为动能 D.橡皮在上升过程中，重力势能转化为动能 C 18 【变式3】 小球弹跳 (2023·枣庄)掉在地上的弹性小球会跳起，但是越跳越低。如图是小球 在地面弹跳的频闪照片，下列说法不正确的是(　　) A.小球越跳越低，说明小球的机械能逐渐减少 B.从A点运动到B点，小球的重力势能转化为动能 C.经过相同高度的B、C两点时，小球的重力势能相同 D.经过相同高度的B、C两点时，小球的动能相同 D 19 【变式4】 跳水运动 (2023·烟台)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，机械能增大 C 20 【变式5】跳高运动 (2024·成都)2023年7月28日,第31届世界大学生夏季运动会在成都隆重开幕。 如图是我国运动健儿在跳高比赛中的场景。关于跳高运动员的能量,下列 结论正确的是( ) A.助跑过程中,动能保持不变 B.助跑过程中,机械能总量保持不变 C.起跳后的上升过程中,重力势能增大 D.越过横杆后的下降过程中,动能保持不变 C 21 【变式6】 卫星模型 (2023·荆州)2023年5月30日，景海鹏、朱杨柱、桂海潮三名航天员乘坐神 舟十六号载人飞船，成功进入中国空间站，与神舟十五号航天员乘组会 师天宫，如图所示。下列说法正确的是(　　) A.飞船在升空过程中，只存在动能和势能的相互转化 B.漂浮在空间站中的航天员重力势能为零 C.空间站组合体在轨稳定运行过程中机械能守恒 D.空间站组合体在太空中沿椭圆轨道绕地球运行， 在近地点时动能最小 C 22 【变式7】 篮球运动 (2021·潍坊)体育课上小明同学进行传接篮球训练，他将球斜向上抛出， 球的运动轨迹如图所示， a、b、c、d为轨迹上的点，其中a、c两点高度 相同，不计空气阻力，则篮球在(A ) A.a、c两点的动能相等 B.a点的机械能比d点的机械能大 C.a点的动能比d点的动能大 D.b点的动能最大 A 23 【变式8】 巡航导弹 (2023·潍坊)巡航导弹是导弹的一种，具有突防能力强，难以拦截的优点。图示 为某巡航导弹的飞行路线图，发射升空段，发动机点火，导弹以极快的速度穿 出大气层升至高空；俯冲加速段，发动机处于关闭状态，导弹向下俯冲，会被 加速到极高的速度；巡航阶段，主发动机的推力与阻力平衡，弹翼的升力与重 力平衡，可以实现远距离“巡航状态”，最后精确打击目标。下列关于该巡航导 弹的说法正确的是(　　) A.整个过程中，在F点动能最大 B.O点到E点的过程中，机械能不变 C.G点到H点的过程中，机械能不变 D.I点到J点的过程中，不消耗导弹携带的燃料 C 24 【解析】 A.过F点后导弹进入俯冲加速段,发动机处于关闭状态,导弹向下俯冲,会被加速到极高的速度,F点的速度不是最大,则F点动能不是最大的,故A错误。 B.O点到E点的过程中,发动机点火加速升空,导弹质量不变,速度增大,动能增大;高度增大,重力势能增大,则机械能增大,故B错误。 C.G点到H点的过程中,发动机关闭,没有对导弹做功,此时导弹在大气层外,导弹不受阻力,只有重力做功,减少的重力势能等于增加的动能,则可知机械能不变,故C正确。 D.由题意可知,I点到J点的过程中,主发动机的推力与阻力平衡,发动机处于工作状态,要消耗导弹携带的燃料,故D错误。 25 【变式9】 弹簧模型 (2024·潍坊)(多选)弹簧置于光滑管内，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，第一次小 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.第一次释放小球时弹簧的弹性势能大 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 AC 26 【解析】 A.忽略空气阻力,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,首先弹簧的弹性势能转化为小球的动能和重力势能,在小球与弹簧分离后,小球的动能转化为小球的重力势能,所以小球上升到最高点增加的重力势能全部来自弹簧的弹性势能。第一次小球到达的最高点为a,第二次小球到达的最高点为b,由图可知,a高于b,第一次小球到达最高点增加的重力势能更大,则第一次释放小球时弹簧的弹性势能大,故A正确。 27 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.小球所受空气阻力忽略不计,根据机械能守恒,小球在c点的机械能(动能与重力势能之和)与在最高点的重力势能大小相等,因为两次小球在最高点的重力势能不相等,所以小球经过c点时的机械能不相等,故D错误。 28 【变式10】 过山车模型 (2024·呼和浩特)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 B 29 【变式11】 蹦极运动 (2024·枣庄滕州一模)小王系好安全弹性绳玩蹦极，他从最高点下落到最低点过程的v-t图像如图所示(忽略空气阻力)。已知：在t1时，弹性绳处于自然伸直状态；t3时小王到达最低点。则下列说法正确的是(　　) A.0～t3，小王的动能不断增大 B.0～t3，小王的重力势能不断减少 C.0～t1，小王的机械能不断增大 D.t1～t2，小王的机械能转化为绳的 弹性势能，小王的速度逐渐变小 B 30 实验16 探究物体的动能与哪些因素有关 1.实验器材：质量不同的钢球、斜面、木块、水平面、刻度尺。 (1)斜面的作用： 使物体具有速度并控制速度的大小 。  (2)刻度尺的作用： 测量木块被推动的距离 。  2.实验装置 31 3.实验步骤 (1)让同一钢球分别从斜面的不同高度由静止滚下，推动木块在水平面上前进，测出木块被推动的距离。 (2)换用质量不同的钢球从斜面的同一高度由静止滚下，推动木块在水平面上前进，测量木块被推动的距离。 32 4.实验分析 (1)实验中让质量不同的钢球从斜面的同一高度由静止滚下的目的： 使钢球到达水平面的初速度相同 。  (2)钢球从斜面滚下的过程中机械能的转化： 重力势能转化为动能 。  (3)钢球与木块碰撞后在水平面运动一段距离后停下来的过程中能量的转化： 动能转化为内能 。  (4)木块最终停下来的原因： 受到水平面摩擦力的作用 。  (5)推理与假设：若水平面绝对光滑，木块将做 匀速直线 运动， 不能 达到实验目的。  33 (6)实验方法 ①转换法的应用：通过 木块被推动的距离 来反映钢球动能的大小，木块被推动得越远，钢球的动能越 大 。  ②控制变量法的应用 A.控制速度一定，探究动能与 质量 的关系：让质量不同的钢球从斜面的同一高度由静止滚下，使钢球到达水平面的初速度相同。  B.控制质量一定，探究动能与 速度 的关系：让同一钢球分别从斜面的不同高度由静止滚下，使钢球到达水平面的初速度不相同。  34 5.实验结论 物体的动能与物体的 质量 和 速度 有关。质量相同时，速度越大的物体具有的动能 越大 ；速度相同时，质量越大的物体具有的动能 越大 。  35 【实验分层训练】 某实验小组在“探究影响动能大小的因素”实验中，准备的器材有：质量分别为m、2m的两个钢球，木块和斜面等。实验过程如图1所示： 36 【基础设问】 (1)实验中所探究的动能是指________(选填“钢球”或“木块”)的动能。  (2)实验中钢球动能的大小是通过___________________来判断的， 这种探究方法是_______法。  (3)为了探究物体动能大小与质量的关系，应选择图1_________两图进行 实验分析。  钢球 木块被推动的距离 转换 乙、丙 37 (4)由图1甲、乙两图可得实验结论：________相同的物体，________越大， 动能越大。这个结论可用于解释汽车________(选填“超速”或“超载”)带来 的危害。  (5)实验装置中，如果水平面光滑，能否完成本实验的探究内容？ 并说明理由。________________________________________。  质量 速度 超速 不能，木块将做匀速直线运动，无法停下来 38 【能力设问】 (6)三次实验中，碰撞前动能最小的是图______(选填“甲”“乙”或“丙”)中 的钢球，理由是______________________。  (7)甲、乙两次实验木块移动过程中受到的摩擦力分别为f1、 f2， 则f1 ___(选填“>”“<”或“=”)f2。  甲 木块被推动的距离最小 = 39 (8)若在进行乙、丙两图实验时，使钢球撞击放在水平木板上的木块， 且图丙中木块被撞后滑出木板，为了使木块不滑出木板，需要重新进 行图丙的实验，下列方法可行的是 。  A.换用表面更粗糙的木板 B.换用一个质量较大的木板 C.换用质量较小的钢球 D.降低钢球滚下时的高度 C 40 【创新设问】 (9)某同学用如图2所示的方法探究动能的大小与速度的关系，他将相同质 量的小球从不同高度(h2>h1)由静止开始释放，通过观察木块在铁板和毛 巾上滑行的距离来判断小球动能的大小，这种方法是__________(选填“正 确的”或“错误的”)。  错误的 41 (10)在探究动能的大小与质量的关系时，有同学提议可以在光滑水平桌面 上将同一根弹簧压缩相同的程度，分别弹出质量不同的小球去撞击木块 (如图3所示)，撞击木块时小球的动能________(选填“相等”或“不相等”)， 该方案________(选填“正确”或“错误”)。  相等 错误 42 $$