第2节 机械能 第2课时 动能、势能的转化与机械能守恒（高效培优讲义）科学浙教版九年级上册

第3章 能量的转化与守恒 第2节　机械能 第2课时 动能、势能的转化与机械能守恒 【题型导航】 【重难题型讲解】 1 题型1 动能和势能的相互转化 1 题型2 机械能守恒 3 【能力培优练】 6 【链接中考】 10 【重难题型讲解】 题型1 动能和势能的相互转化 1.物体的动能和重力势能可以相互转化 动能和重力势能之间的相互转化，一般发生在重力作用下的运动过程中。如：向上抛出的石块、单摆、滚摆，它们在上升的过程中，运动速度逐渐减小，动能逐渐减小，高度不断增加，重力势能不断增大，将减小的动能转化为自身的重力势能储存起来；反之在下落时，将储存的重力势能转化为动能。 滚摆从最高点下落的过程中，运动的速度________，达到最低点的瞬间，速度达到________；由于惯性，滚摆再向上运动，上升过程中滚摆运动的速度________，达到最高点的瞬间，速度为________，但滚摆每次上升的高度在逐渐减小。（提示：越来越大 最大 越来越小 0） 滚摆下落的过程中__________能转化为__________能。滚摆上升的过程中__________能转化为__________能。此实验说明：__________能和__________能可以相互转化。（提示：重力势 动 动 重力势 动 重力势） 2.动能和弹性势能的相互转化 物体的动能和弹性势能可以相互转化。当拉长橡皮筋时，橡皮筋就储存了弹性势能，放手后橡皮筋就会飞出去，橡皮筋的动能就是由绷紧的橡皮筋的弹性势能转化而来的。 【典例1-1】[2025江苏常州期中]如图所示，将一支内有弹簧的圆珠笔向下按压，放手后笔会向上弹起一定高度｡下列关于该过程中能量变化的叙述正确的是（ ） A.向下按笔的过程中，弹簧的弹性势能减小 B.向下按笔的过程中，笔的重力势能增大 C.笔向上弹起的过程中，笔的重力势能增大 D.笔向上弹起的过程中，弹簧的弹性势能增大 归纳总结:(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、高度｡质量越大，高度越高，重力势能越大｡ (3)弹性势能大小的影响因素：材料、弹性形变程度等｡在弹性限度内，弹性形变程度越大，弹性势能越大｡ (4)机械能为动能和势能的总和｡ 【典例1-2】[2024浙江嘉兴期末]如图是投掷实心球的场景｡若不计空气阻力，实心球自脱手至落地的过程中，下列关于其动能、势能和机械能的大小分别随时间变化的曲线中，正确的是(设实心球在水平地面时重力势能为零)（ ） A.①④ B.③④ C.①③④ D.②③④ 跟踪训练1-1 2024年5月23日至24日，东部战区在我国台湾省周边开展“联合利剑—2024A”军事演习，震慑台独分裂势力，坚决捍卫国家主权和领土完整。参加演习的某架战机加速升空过程中，若不考虑燃油消耗引起的质量变化，则该战机（　　） A．动能减少，重力势能减少 B．动能减少，重力势能增大 C．动能增大，重力势能减少 D．动能增大，重力势能增大 跟踪训练1-2 如图所示，单摆中的小球在ABC间不停地往复运动。如果不考虑阻力的影响，小球（　　） A．在A、C处的重力势能最大 B．运动到C处时绳子没有发生形变 C．由A到B过程中，动能转化为重力势能 D．在A处受到的重力和绳子拉力是一对平衡力 题型2 机械能守恒 1．物体通常既具有动能，又具有势能。 2．机械能：动能和势能之和称为机械能 3．机械能守恒：如果只有动能和势能的相互转换，机械能的总量保持不变，即机械能守恒。 【知识点拨】①机械能守恒是有条件限制的，当物体只受重力和弹性力时(不受阻力时，即物体与外界不进行能量转化或转移)，只有动能和势能之间的相互转化时，机械能总量保持不变，即动能减少了多少，势能就增加多少；势能减少了多少，动能就增加多少。 ②在动能和势能相互转化时，若有“物体匀速下落”“物体在运动过程中发热”或“物体表面粗糙”等字样，同时不提“物体表面光滑”时，均有部分机械能转化为热能（内能），从而使机械能不守恒。 ①在利用机械能守恒知识分析问题时，有的同学容易误认为物体向上运动到达最高点的动能为零，其实不然，例如斜向上抛出一物体，它在最高点时仍有速度，动能最小，但不为零。 ②动能和势能相互转化可以发生在同一个物体上，也可以发生在不同的物体间。因此，在运用机械能守恒定理时，要注意研究对象的选取。例如在压缩的弹簧将物体弹起的过程中，弹簧的弹性势能转化为物体的动能，对弹簧和物体而言机械能守恒，但对该受力物体而言，机械能并不守恒。 4.动能和势能转化的应用 （1）水力发电中的能量转化：水的重力势能→水的动能→发电机的动能→电能。 （2）人造卫星的绕地运动 ①从近地点向远地点运动：动能→重力势能； ②从远地点向近地点运动：重力势能→动能。 （3）撑杆跳高运动员在跳高时的能量转化 撑杆时，动能转化为弹性势能； 运动员上升时（撑杆恢复）时，弹性势能转化为重力势能； 运动员下落时，重力势能转化为动能． 【典例2-1】[2024浙江宁波调研]运动员在奥运会跳水项目的完美表现引起国人关注。如图甲所示，①是运动员站在跳板上压缩跳板至最低点时的情景，随后该运动员完成图乙中的②③④动作｡不考虑空气阻力，下列选项中能表示运动员从起跳到即将入水的过程中机械能变化的大致图像是（ ） A. B. C. D. 【典例2-2】[2025浙江杭州期中]如图所示的“反向蹦极”运动，弹性绳的上端固定在O点，绳子自然下垂的位置在B、C之间的某点，拉长后将下端固定在体验者的身上，并与固定在地面上的扣环相连｡打开扣环，人从A点由静止释放，像火箭一样被“竖直发射”,经B点时人受到的重力和弹力相等，最高能到达C点｡不计绳重与空气阻力，下列说法正确的是（ ） A.由A到B，绳子弹性势能的减小量等于人动能的增加量 B.由A到C，在B点时人的动能最大 C.由B到C，人的动能转化为重力势能，人的机械能保持不变 D.由B到C，人的机械能一直在增加 跟踪训练2-1 如图是小明用易拉罐制作的“魔罐”，橡皮筋两头分别固定在罐子的顶部和底部，中间系一个钩码，当小明将“魔罐”在水平地面上滚出后，它能自动滚回来，下列说法中正确的是（　　） A．“魔罐”滚动过程中机械能保持不变 B．“魔罐”滚出去的过程中，主要是弹性势能转化为动能 C．“魔罐”滚回来的过程中，主要是动能转化为弹性势能 D．“魔罐”滚至最远时，橡皮筋的弹性势能最大 跟踪训练2-2 如图甲所示是足球比赛中某球员传球后足球在空中飞行的一段运动轨迹，忽略空气阻力，图乙是该足球落地后弹跳的过程。关于以上两过程下列说法正确的是（　　） A．图甲中足球从A点移动至B点的过程中，球员对球做了功 B．图甲中足球在A点移动至B点的过程中，动能转化为重力势能 C．图乙中A、B两点为同一高度，该足球在这两点机械能相等 D．图乙中足球在最高点D点的动能为零 【能力培优练】 1.[2024杭州夏衍初中期中]如图所示的四种运动中，重力势能转化为动能的是（ ） 2.[2024杭州富阳一模]如图是高铁车站，车站的路轨建得高些，当车辆以确定的速度到达坡下A点时关闭发动机，在车上坡进站时通过刹车把握车速使其在B点正好停下｡则该车从A到B的过程中（ ） A.动能增加 B.动能减小 C.机械能守恒 D.重力势能减小 3.[2025杭州文澜中学月考]如图，同一物体分别由静止开始沿三个光滑斜面从A点滑下｡在到达斜面底部时的动能大小为（ ） A.B处动能大 B.C处动能大 C.D处动能大 D.B、C、D处动能一样大 4.[2025温州八中期中]某同学通过斜面实验认识能量、运动和力的关系(如图,A、B两点等高)｡忽略摩擦及空气阻力，小滑块由静止滑下，下列说法正确的是（ ） A.小滑块下滑过程中机械能总量减小 B.小滑块上升过程中重力势能转化为动能 C.小滑块从A点静止滑下，能上升到高于B点的高度 D.小滑块起始位置越高，到达斜面底端速度越大 5.[2025杭州临平期中]如图所示为单板滑雪大跳台比赛时运动员在空中运动的轨迹，其中a、c两处等高，若不计空气阻力，下列说法正确的是（ ） A.运动员从a处到b处，重力势能转化为动能 B.运动员从b处到d处，动能逐渐减小 C.运动员在a处和c处的重力势能相等 D.运动员在b处时的动能为零 6.[2025杭州余杭期末]如图所示，将弹簧和光滑杆一端竖直固定在桌面上，光滑杆居于弹簧的中心位置，光滑杆上再套一块中间有孔的木块后，木块静止在距桌面H1的高度处。用手将该木块从H1高度按压至H2处(如图过程甲),松手后，木块从H2处上升到最大高度H3处(如图过程乙)｡所有摩擦均忽略不计｡下列说法正确的是（ ） A.过程甲中，木块和弹簧的总机械能保持不变 B.过程乙中，木块和弹簧的总机械能保持不变 C.过程甲中，木块的动能全部转化为木块的势能 D.过程乙中，弹簧的弹性势能先增大后不变 7.[2025温州鹿城期中]如图所示，在光滑的水平台面上，一轻质弹簧左端固定，右端连接一金属小球，O点是弹簧保持原长时小球的位置｡压缩弹簧使小球至A位置，然后释放小球，小球就在AB间做往复运动(已知AO=OB｡不计空气阻力，小球从A位置运动到B位置的过程中，下列判断正确的是（ ） A.小球在A点时，弹簧的弹性势能最小 B.小球在B点时，动能最大 C.小球在O点时，动能最大 D.小球在B点时，弹簧的弹性势能最小 8.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 9.如图所示，某种可重复使用火箭在降落过程中，通过控制推力，沿竖直方向先从A点减速运动到B点，再从B点匀速运动到C点，且AB=BC，不计运动过程中的空气阻力，忽略火箭质量的变化。则（    ） A．火箭受到推力的施力物体是空气 B．AB段的推力小于BC段的推力 C．AB段重力做功的功率大于BC段 D．AB段火箭的重力势能转化为动能 10.[2025温州八中期中]2023年10月3日，杭州第19届亚运会跳水女子10米台决赛，中国选手全红婵夺得金牌｡在第二跳中，现场7名裁判都打出了10分｡全红婵在跳水过程中的运动轨迹如图所示，请回答下列问题： (1)起跳前助跑是为了增大起跳时的_________(填“动能”或“势能”)。 (2)全红婵从A点起跳经过最高点B下落到C点的过程中，忽略空气阻力的影响，下列说法正确的是_________。 A.在A点离开跳台后机械能保持不变 B.在最高点B点时，动能达到最大 C.重力势能先增大后减小 11.[2024杭州保俶塔实验学校二模]将甲、乙两物体用细线相连并绕过定滑轮，使两物体距离地面相同高度，如图1所示｡当由静止自由释放后，甲物体下降，乙物体上升，如图2所示｡若不计摩擦，则物体在运动过程中，乙的动能_______(填“增大”“减小”或“不变”),甲减少的重力势能_______(填“大于”“小于”或“等于”)乙增大的动能。 12.体育课上小唐同学进行传接排球训练，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，则球在a点的机械能 d点机械能（选填“大于”、“小于”、“等于”）；球在a、b、c、d四点中 点的重力势能最大。 13.[2025杭州滨江期末]蹦床运动有“空中芭蕾”之称，深受观众的喜爱｡在2024年巴黎奥运会蹦床项目中，中国选手王梓赛、严浪宇分获银、铜两枚奖牌｡比赛时，运动员从蹦床反弹起来一定高度后，再完成空翻转体等技巧｡如图所示，运动员从O处由静止开始下落到最低点C期间运动员用腿向下用力蹬蹦床，不考虑空气阻力及碰撞过程中能量损耗，他能反弹至比原先更高的位置｡ (1)运动员从O点下落至A点过程中，运动员的机械能_______(填“守恒”或“不守恒”)。 (2)运动员下落至_______(填“A”“B”或“C”)点时其动能能达到最大值。 (3)某次运动员下落至A点时的动能大小为E0,后反弹至比原先更高的位置，在反弹过程中向上经过A点时的动能大小为E1，请比较E0_______E1(填“大于”“小于”或“等于”) 【链接中考】 1．[内蒙古通辽中考]小丽站在自动扶梯上随扶梯一起向上匀速运动，如图。下列关于她的机械能说法正确的是（　　） A．动能增大，机械能增大 B．重力势能增大，机械能增大 C．动能减小，机械能不变 D．重力势能减小，机械能增大 2.[山东淄博中考]2024年4月30日16时56分，北京航天飞行控制中心通过地面测控站发出返回指令，“神舟十七号”载人飞船轨道舱与返回舱成功分离。之后，返回舱的反推发动机启动，向下推动空气，减速“刹车”，最终成功着陆。下列说法错误的是（ ） A．控制中心发出的返回指令是通过电磁波传递的 B．向下推动空气，返回舱减速，表明物体间力的作用是相互的 C．返回舱减速下落的过程中，重力势能减小 D．返回舱减速下落的过程中，机械能保持不变 3. [内蒙古呼和浩特中考]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 1 / 11 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第3章 能量的转化与守恒 第2节　机械能 第2课时 动能、势能的转化与机械能守恒 【题型导航】 【重难题型讲解】 1 题型1 动能和势能的相互转化 1 题型2 机械能守恒 4 【能力培优练】 8 【链接中考】 15 【重难题型讲解】 题型1 动能和势能的相互转化 1.物体的动能和重力势能可以相互转化 动能和重力势能之间的相互转化，一般发生在重力作用下的运动过程中。如：向上抛出的石块、单摆、滚摆，它们在上升的过程中，运动速度逐渐减小，动能逐渐减小，高度不断增加，重力势能不断增大，将减小的动能转化为自身的重力势能储存起来；反之在下落时，将储存的重力势能转化为动能。 滚摆从最高点下落的过程中，运动的速度________，达到最低点的瞬间，速度达到________；由于惯性，滚摆再向上运动，上升过程中滚摆运动的速度________，达到最高点的瞬间，速度为________，但滚摆每次上升的高度在逐渐减小。（提示：越来越大 最大 越来越小 0） 滚摆下落的过程中__________能转化为__________能。滚摆上升的过程中__________能转化为__________能。此实验说明：__________能和__________能可以相互转化。（提示：重力势 动 动 重力势 动 重力势） 2.动能和弹性势能的相互转化 物体的动能和弹性势能可以相互转化。当拉长橡皮筋时，橡皮筋就储存了弹性势能，放手后橡皮筋就会飞出去，橡皮筋的动能就是由绷紧的橡皮筋的弹性势能转化而来的。 【典例1-1】[2025江苏常州期中]如图所示，将一支内有弹簧的圆珠笔向下按压，放手后笔会向上弹起一定高度｡下列关于该过程中能量变化的叙述正确的是（ ） A.向下按笔的过程中，弹簧的弹性势能减小 B.向下按笔的过程中，笔的重力势能增大 C.笔向上弹起的过程中，笔的重力势能增大 D.笔向上弹起的过程中，弹簧的弹性势能增大 【答案】C 【解析】向下按笔的过程中，弹簧的弹性形变程度变大，其具有的弹性势能变大，故A错误；由于重力势能与质量、高度有关，向下按笔的过程中，笔的高度减小，所以其重力势能减小，故B错误；笔向上弹起的过程中，笔的质量不变，高度增加，笔的重力势能增大，故C正确；笔向上弹起的过程中，弹簧的弹性形变程度变小，所以其弹性势能变小，故D错误｡故选C｡ 归纳总结:(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、高度｡质量越大，高度越高，重力势能越大｡ (3)弹性势能大小的影响因素：材料、弹性形变程度等｡在弹性限度内，弹性形变程度越大，弹性势能越大｡ (4)机械能为动能和势能的总和｡ 【典例1-2】[2024浙江嘉兴期末]如图是投掷实心球的场景｡若不计空气阻力，实心球自脱手至落地的过程中，下列关于其动能、势能和机械能的大小分别随时间变化的曲线中，正确的是(设实心球在水平地面时重力势能为零)（ ） A.①④ B.③④ C.①③④ D.②③④ 【答案】D 【解析】实心球上升的过程中，质量不变，速度减小，动能减小，到最高点时，速度最小，但不为零，动能最小；下落的过程中，速度越来越大，动能越来越大。因此动能先减小，但不会减小到零，后又增大，故图①错误，图②正确｡实心球上升的过程中，质量不变，高度变高，重力势能变大，上升到最高点时，高度最高，重力势能最大；下落直至最后落地的过程中，高度变低，重力势能变小，落地后重力势能为零｡因此重力势能先增大，然后减小至零，故图③正确｡由于不计空气阻力，所以全程实心球的机械能是守恒的，故机械能不变，故图④正确。故选D｡ 跟踪训练1-1 2024年5月23日至24日，东部战区在我国台湾省周边开展“联合利剑—2024A”军事演习，震慑台独分裂势力，坚决捍卫国家主权和领土完整。参加演习的某架战机加速升空过程中，若不考虑燃油消耗引起的质量变化，则该战机（　　） A．动能减少，重力势能减少 B．动能减少，重力势能增大 C．动能增大，重力势能减少 D．动能增大，重力势能增大 【答案】D 【解析】战机加速升空过程中，若不考虑燃油消耗引起的质量变化，则它的质量不变，速度变大，则动能变大，高度变高，则重力势能增大，故ABC不符合题意，D符合题意。 跟踪训练1-2 如图所示，单摆中的小球在ABC间不停地往复运动。如果不考虑阻力的影响，小球（　　） A．在A、C处的重力势能最大 B．运动到C处时绳子没有发生形变 C．由A到B过程中，动能转化为重力势能 D．在A处受到的重力和绳子拉力是一对平衡力 【答案】A 【解析】A．影响重力势能大小的因素是质量和高度，质量一定，高度越高，重力势能越大。小球质量一定，在A、C处的高度最高，重力势能最大，故A符合题意；B．小球运动到C处时，对绳子仍有拉力作用，绳子发生形变，故B不符合题意；C．由A到B过程中，高度减小，重力势能变小，速度增大，动能增大，重力势能转化为动能，故C不符合题意；D．小球运动到A处时，细绳对它拉力斜向上，而重力方向竖直向下，所以重力和绳子拉力不是一对平衡力，故D不符合题意。 题型2 机械能守恒 1．物体通常既具有动能，又具有势能。 2．机械能：动能和势能之和称为机械能 3．机械能守恒：如果只有动能和势能的相互转换，机械能的总量保持不变，即机械能守恒。 【知识点拨】①机械能守恒是有条件限制的，当物体只受重力和弹性力时(不受阻力时，即物体与外界不进行能量转化或转移)，只有动能和势能之间的相互转化时，机械能总量保持不变，即动能减少了多少，势能就增加多少；势能减少了多少，动能就增加多少。 ②在动能和势能相互转化时，若有“物体匀速下落”“物体在运动过程中发热”或“物体表面粗糙”等字样，同时不提“物体表面光滑”时，均有部分机械能转化为热能（内能），从而使机械能不守恒。 ★特别提醒 ①在利用机械能守恒知识分析问题时，有的同学容易误认为物体向上运动到达最高点的动能为零，其实不然，例如斜向上抛出一物体，它在最高点时仍有速度，动能最小，但不为零。 ②动能和势能相互转化可以发生在同一个物体上，也可以发生在不同的物体间。因此，在运用机械能守恒定理时，要注意研究对象的选取。例如在压缩的弹簧将物体弹起的过程中，弹簧的弹性势能转化为物体的动能，对弹簧和物体而言机械能守恒，但对该受力物体而言，机械能并不守恒。 4.动能和势能转化的应用 （1）水力发电中的能量转化：水的重力势能→水的动能→发电机的动能→电能。 （2）人造卫星的绕地运动 ①从近地点向远地点运动：动能→重力势能； ②从远地点向近地点运动：重力势能→动能。 （3）撑杆跳高运动员在跳高时的能量转化 撑杆时，动能转化为弹性势能； 运动员上升时（撑杆恢复）时，弹性势能转化为重力势能； 运动员下落时，重力势能转化为动能． 【典例2-1】[2024浙江宁波调研]运动员在奥运会跳水项目的完美表现引起国人关注。如图甲所示，①是运动员站在跳板上压缩跳板至最低点时的情景，随后该运动员完成图乙中的②③④动作｡不考虑空气阻力，下列选项中能表示运动员从起跳到即将入水的过程中机械能变化的大致图像是（ ） A. B. C. D. 【答案】B 【解析】题图甲是运动员站在跳板上压缩跳板至最低点时的情景，此时运动员的机械能最小，从①到②的过程中，跳板的弹性势能会转化为运动员的动能和重力势能，所以此过程中运动员的机械能增大｡从②到③到④的过程中，不计空气阻力，运动员的机械能守恒，也就是运动员的机械能保持不变，故B符合题意，A、C、D不符合题意｡ 【典例2-2】[2025浙江杭州期中]如图所示的“反向蹦极”运动，弹性绳的上端固定在O点，绳子自然下垂的位置在B、C之间的某点，拉长后将下端固定在体验者的身上，并与固定在地面上的扣环相连｡打开扣环，人从A点由静止释放，像火箭一样被“竖直发射”,经B点时人受到的重力和弹力相等，最高能到达C点｡不计绳重与空气阻力，下列说法正确的是（ ） A.由A到B，绳子弹性势能的减小量等于人动能的增加量 B.由A到C，在B点时人的动能最大 C.由B到C，人的动能转化为重力势能，人的机械能保持不变 D.由B到C，人的机械能一直在增加 【答案】B 【解析】由A到B，绳子的弹性势能转化为人的动能和重力势能，所以弹性势能的减小量大于人动能的增加量，故A错误｡打开扣环后，人在A点受弹力和重力的作用，此时弹性绳的弹性形变最大，对人的弹力最大，人受到的弹力大于重力，合力方向竖直向上，在A到B过程中，弹性绳的弹性形变逐渐减小，对人的弹力逐渐减小，在B点时弹性绳对人的弹力与人受到的重力大小相等，合力为零，故B点时人的动能最大，故B正确｡不计绳重与空气阻力，则人和弹性绳整体的机械能守恒，由题知，绳子自然下垂的位置在B、C之间的某点，设绳子自然下垂的位置为D，且D为B、C之间的某点，由B到D，绳子的弹性形变程度减小，其弹性势能减小，则此过程中人的机械能增大；由D到C，绳子没有发生弹性形变，绳子对人没有弹力的作用，则此过程中人的机械能不变，所以由B到C，人的机械能先增大后不变，故C、D错误｡故选B｡ 跟踪训练2-1 如图是小明用易拉罐制作的“魔罐”，橡皮筋两头分别固定在罐子的顶部和底部，中间系一个钩码，当小明将“魔罐”在水平地面上滚出后，它能自动滚回来，下列说法中正确的是（　　） A．“魔罐”滚动过程中机械能保持不变 B．“魔罐”滚出去的过程中，主要是弹性势能转化为动能 C．“魔罐”滚回来的过程中，主要是动能转化为弹性势能 D．“魔罐”滚至最远时，橡皮筋的弹性势能最大 【答案】D 【解析】魔罐”在开始滚动的时候，具有动能，滚动的过程中，罐子动能转化为橡皮筋的弹性势能，当动能为0时，即滚动至最远时，橡皮筋的弹性势能最大，“魔罐”开始向回滚动，在“魔罐”滚回来的过程中橡皮筋的弹性势能减小，罐子的动能增大，弹性势能转化为动能，整个滚动过程中要克服摩擦做功，机械能减小。故ABC错误，D正确。 跟踪训练2-2 如图甲所示是足球比赛中某球员传球后足球在空中飞行的一段运动轨迹，忽略空气阻力，图乙是该足球落地后弹跳的过程。关于以上两过程下列说法正确的是（　　） A．图甲中足球从A点移动至B点的过程中，球员对球做了功 B．图甲中足球在A点移动至B点的过程中，动能转化为重力势能 C．图乙中A、B两点为同一高度，该足球在这两点机械能相等 D．图乙中足球在最高点D点的动能为零 【答案】B 【解析】A．图甲中足球从A点移动至B点的过程中，球员没有对球施加力，所以对球不做功，故A错误；B．图甲中足球在A点的高度小于B点的高度，足球的质量不变，所以图1中足球在A点的重力势能小于B点的重力势能，从A点到B点的过程中，速度减小，将动能转化为重力势能，故B正确；C．由图乙可知，足球跳起的高度逐渐变小，这说明足球的机械能是逐渐变小的，该足球在A、B两点的高度相等，重力势能相等，但速度不同，动能不一样，因此足球在A、B两点的机械能不相等，故C错误；D．图乙中足球在从D点向后的过程中继续水平方向运动，说明D水平方向的速度不为0，故最高点D点的动能不为零，故D错误。 【能力培优练】 1.[2024杭州夏衍初中期中]如图所示的四种运动中，重力势能转化为动能的是（ ） 【答案】D 【解析】运动员被蹦床弹起，离开蹦床前是蹦床的弹性势能转化为运动员的动能和重力势能，离开蹦床后，运动员的动能转化为重力势能，A错；小球从B向C运动，高度变大，速度变小，是动能转化为重力势能，B错；滚摆向上滚动，高度变大，速度变小，是动能转化为重力势能，C错；卫星从远地点向近地点运动，高度变小，速度变大，是重力势能转化为动能，D对｡故选D｡ 2.[2024杭州富阳一模]如图是高铁车站，车站的路轨建得高些，当车辆以确定的速度到达坡下A点时关闭发动机，在车上坡进站时通过刹车把握车速使其在B点正好停下｡则该车从A到B的过程中（ ） A.动能增加 B.动能减小 C.机械能守恒 D.重力势能减小 【答案】B 【解析】高铁的质量不变，到达坡下A点时关闭发动机，此时有一定的速度，从A到B的过程中，高铁的质量不变，速度逐渐减小，则动能逐渐减小；高度增大，重力势能增大，故A、D错误，B正确；高铁从A到B的过程中，克服摩擦做功，一部分机械能转化为内能，所以高铁从A到B的过程中机械能不守恒，故C错误｡ 3.[2025杭州文澜中学月考]如图，同一物体分别由静止开始沿三个光滑斜面从A点滑下｡在到达斜面底部时的动能大小为（ ） A.B处动能大 B.C处动能大 C.D处动能大 D.B、C、D处动能一样大 【答案】D 【解析】光滑斜面说明没有摩擦力，物体从斜面上滑下时，只存在动能和重力势能的相互转化，机械能是守恒的；物体从同一高度沿不同斜面由静止滑下，最初的重力势能是相等的，滑到底端时转化为相同的动能，即B、C、D处动能一样大｡故选D｡ 4.[2025温州八中期中]某同学通过斜面实验认识能量、运动和力的关系(如图,A、B两点等高)｡忽略摩擦及空气阻力，小滑块由静止滑下，下列说法正确的是（ ） A.小滑块下滑过程中机械能总量减小 B.小滑块上升过程中重力势能转化为动能 C.小滑块从A点静止滑下，能上升到高于B点的高度 D.小滑块起始位置越高，到达斜面底端速度越大 【答案】D 【解析】忽略摩擦和空气阻力，小滑块下滑过程中机械能总量不变，故A错误；小滑块上升过程中动能转化为重力势能，故错误；忽略摩擦和空气阻力，小滑块下滑过程中机械能总量不变，小滑块从A点静止滑下，因为A点和B点的高度相同，故小滑块能上升到B点的高度，但不会高于B点，故C错误；小滑块起始位置越高，到达斜面底端时，重力势能转变成动能越大，故速度越大，故D正确｡故选D. 5.[2025杭州临平期中]如图所示为单板滑雪大跳台比赛时运动员在空中运动的轨迹，其中a、c两处等高，若不计空气阻力，下列说法正确的是（ ） A.运动员从a处到b处，重力势能转化为动能 B.运动员从b处到d处，动能逐渐减小 C.运动员在a处和c处的重力势能相等 D.运动员在b处时的动能为零 【答案】C 【解析】运动员从a处到b处，质量不变，高度增大，重力势能增大，速度减小，动能转化为重力势能，故A错误；运动员从b处到d处，高度减小，重力势能减小，重力势能转化为动能，动能逐渐增大，故B错误；运动员在a处和c处的高度相同，质量相等，故重力势能相等，故C正确；运动员在b处时具有水平方向速度，动能不为零，故D错误｡故选C｡ 6.[2025杭州余杭期末]如图所示，将弹簧和光滑杆一端竖直固定在桌面上，光滑杆居于弹簧的中心位置，光滑杆上再套一块中间有孔的木块后，木块静止在距桌面H1的高度处。用手将该木块从H1高度按压至H2处(如图过程甲),松手后，木块从H2处上升到最大高度H3处(如图过程乙)｡所有摩擦均忽略不计｡下列说法正确的是（ ） A.过程甲中，木块和弹簧的总机械能保持不变 B.过程乙中，木块和弹簧的总机械能保持不变 C.过程甲中，木块的动能全部转化为木块的势能 D.过程乙中，弹簧的弹性势能先增大后不变 【答案】B 【解析】过程甲中，用手将该木块从H1高度按压至H2处，人的化学能转化为木块和弹簧的总机械能，木块和弹簧的机械能增大，木块的动能和重力势能转化为弹簧的弹性势能，A、C错误；过程乙中，弹簧的弹性势能转化为木块的机械能，弹簧的弹性势能减小，D错误；由于摩擦忽略不计，乙过程中整个装置的机械能守恒，故该过程中木块和弹簧的总机械能保持不变，B正确｡故选B｡ 7.[2025温州鹿城期中]如图所示，在光滑的水平台面上，一轻质弹簧左端固定，右端连接一金属小球，O点是弹簧保持原长时小球的位置｡压缩弹簧使小球至A位置，然后释放小球，小球就在AB间做往复运动(已知AO=OB｡不计空气阻力，小球从A位置运动到B位置的过程中，下列判断正确的是（ ） A.小球在A点时，弹簧的弹性势能最小 B.小球在B点时，动能最大 C.小球在O点时，动能最大 D.小球在B点时，弹簧的弹性势能最小 【答案】C 【解析】不计空气阻力，该装置的机械能守恒；小球在A点时，弹簧的压缩程度最大，所以弹性势能最大，故A错误；小球在B点时，弹簧拉伸程度最大，小球的动能全部转化为弹簧的弹性势能，所以此时动能为零，故B错误；O点是弹簧保持原长时小球的位置，所以小球在O点时，弹簧的弹性势能为零，小球的动能最大，故C正确；小球在B点时，弹簧的拉伸程度最大，所以弹性势能最大，故D错误｡故选C｡ 8.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 【解析】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。 9.如图所示，某种可重复使用火箭在降落过程中，通过控制推力，沿竖直方向先从A点减速运动到B点，再从B点匀速运动到C点，且AB=BC，不计运动过程中的空气阻力，忽略火箭质量的变化。则（    ） A．火箭受到推力的施力物体是空气 B．AB段的推力小于BC段的推力 C．AB段重力做功的功率大于BC段 D．AB段火箭的重力势能转化为动能 【答案】C 【解析】A．火箭的运动方向是向下，火箭受到竖直向下的重力，推力的方向是向上，火箭受到推力的施力物体是火箭发动机向下喷出的气体，故A不符合题意；B．火箭的运动方向是向下，忽略火箭质量的变化，则火箭的重力不变，AB段做减速运动，推力大于重力；BC段匀速运动，推力等于重力，所以AB段的推力大于BC段的推力，故B不符合题意；C．AB段，火箭的质量不变，重力不变，高度变低且AB=BC，重力做功相同，但AB段所用的时间小于BC段，根据可知，AB段重力做功的功率大于BC段，故C符合题意；D．AB段，火箭的质量不变，高度变低，速度变低，重力势能变小、动能也变小，因此重力势能没有转化为动能。故D不符合题意。 10.[2025温州八中期中]2023年10月3日，杭州第19届亚运会跳水女子10米台决赛，中国选手全红婵夺得金牌｡在第二跳中，现场7名裁判都打出了10分｡全红婵在跳水过程中的运动轨迹如图所示，请回答下列问题： (1)起跳前助跑是为了增大起跳时的_________(填“动能”或“势能”)。 (2)全红婵从A点起跳经过最高点B下落到C点的过程中，忽略空气阻力的影响，下列说法正确的是_________。 A.在A点离开跳台后机械能保持不变 B.在最高点B点时，动能达到最大 C.重力势能先增大后减小 【答案】（1）动能 （2）AC 【解析】(1)起跳前助跑时，质量不变，速度变大，动能变大；(2)全红婵从A点到C点的过程中，忽略空气阻力，她的机械能是守恒的，故A正确；在最高点B点，此时的速度最小，动能最小，故B错误；从A点到C点过程中，全红婵的质量不变，高度先变大后变小，所以重力势能先增大后减小，故C正确｡ 11.[2024杭州保俶塔实验学校二模]将甲、乙两物体用细线相连并绕过定滑轮，使两物体距离地面相同高度，如图1所示｡当由静止自由释放后，甲物体下降，乙物体上升，如图2所示｡若不计摩擦，则物体在运动过程中，乙的动能_______(填“增大”“减小”或“不变”),甲减少的重力势能_______(填“大于”“小于”或“等于”)乙增大的动能。 【答案】增大；大于 【解析】当由静止自由释放后，甲物体下降，乙物体上升，说明甲物体质量大于乙物体的｡根据运动和力的关系可知，乙物体所受的拉力大于其重力，将做加速运动，乙物体质量不变，故其动能增大；下降过程中，甲的重力势能转化为甲的动能、乙的动能、乙的重力势能，所以甲减少的重力势能大于乙增大的动能｡ 12.体育课上小唐同学进行传接排球训练，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，则球在a点的机械能 d点机械能（选填“大于”、“小于”、“等于”）；球在a、b、c、d四点中 点的重力势能最大。 【答案】等于 b 【解析】]因为不计空气阻力，所以小球整个运动过程机械能守恒。因此小球在a点的机械能等于d点机械能。重力势能与物体的质量和高度有关，在质量一定时，高度越大，重力势能越大，所以b点的重力势能最大。 13.[2025杭州滨江期末]蹦床运动有“空中芭蕾”之称，深受观众的喜爱｡在2024年巴黎奥运会蹦床项目中，中国选手王梓赛、严浪宇分获银、铜两枚奖牌｡比赛时，运动员从蹦床反弹起来一定高度后，再完成空翻转体等技巧｡如图所示，运动员从O处由静止开始下落到最低点C期间运动员用腿向下用力蹬蹦床，不考虑空气阻力及碰撞过程中能量损耗，他能反弹至比原先更高的位置｡ (1)运动员从O点下落至A点过程中，运动员的机械能_______(填“守恒”或“不守恒”)。 (2)运动员下落至_______(填“A”“B”或“C”)点时其动能能达到最大值。 (3)某次运动员下落至A点时的动能大小为E0,后反弹至比原先更高的位置，在反弹过程中向上经过A点时的动能大小为E1，请比较E0_______E1(填“大于”“小于”或“等于”) 【答案】（1）守恒（2）B（3）小于 【解析】(1)从O点到A点，运动员自由下落，其重力势能转化为动能，由于不计空气阻力，所以运动员的机械能守恒(2)(3)A点到B点的过程中，重力大于蹦床对运动员的弹力，因此速度越来越大，动能越来越大；B点处运动员受到的重力与蹦床对运动员的弹力大小相等，此时运动员的速度最大；B点到C点过程中蹦床对运动员的弹力大于运动员的重力，因此速度越来越小，动能越来越小；到C点运动员的动能变为0,运动员的机械能转化为蹦床的弹性势能；而此时运动员用力蹬蹦床，对蹦床做功，又有一部分人的化学能转化为蹦床的弹性势能，反弹时，蹦床的弹性势能全部转化为运动员的机械能，使运动员的机械能大于原先的机械能，因此反弹时在A点的动能大于初始下落时A点的动能｡ 【链接中考】 1．[内蒙古通辽中考]小丽站在自动扶梯上随扶梯一起向上匀速运动，如图。下列关于她的机械能说法正确的是（　　） A．动能增大，机械能增大 B．重力势能增大，机械能增大 C．动能减小，机械能不变 D．重力势能减小，机械能增大 【答案】B 【解析】小丽站在自动扶梯上随扶梯一起向上匀速运动，质量不变，速度不变，则动能不变；高度升高，则重力势能增大；由于机械能为动能与势能之和，所以机械能增大，故B正确，ACD错误。 2.[山东淄博中考]2024年4月30日16时56分，北京航天飞行控制中心通过地面测控站发出返回指令，“神舟十七号”载人飞船轨道舱与返回舱成功分离。之后，返回舱的反推发动机启动，向下推动空气，减速“刹车”，最终成功着陆。下列说法错误的是（ ） A．控制中心发出的返回指令是通过电磁波传递的 B．向下推动空气，返回舱减速，表明物体间力的作用是相互的 C．返回舱减速下落的过程中，重力势能减小 D．返回舱减速下落的过程中，机械能保持不变 【答案】D 【解析】A．电磁波可以传递信息，且传播时不需要介质，所以控制中心发出的返回指令是通过电磁波传递的，故A正确，不符合题意；B．向下推动空气，空气给返回舱一个向上的力，使返回舱减速，说明物体间力的作用是相互的，故B正确，不符合题意；CD．返回舱减速下落的过程中，速度减小，高度减小，反推发动机消耗燃料喷出燃气，返回舱质量减小，因此返回舱的动能减小、重力势能减小，则其机械能减小，故C正确，不符合题意，D错误，符合题意。 3. [内蒙古呼和浩特中考]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 【解析】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。 16 / 16 学科网（北京）股份有限公司 $$