第11讲 功和机械能 第2节 机械能及其转化-【学海风暴·PK中考】2026中考物理备考（安徽专用）

第2节机械能及其转化 中考考点解读 考点二 机械能10年5考】 动能、重力势能和弹性势能统称为机械能，即机械能=动能十重力势能十弹性势能。 考点已 动能和势能10年8考】 有弹性但未发生弹性形变的物体设有弹性势熊 势能 动能 重力势能 弹性势能 物体由于受到重力并处在一定 概念 物体由于运动而具有的能 高度时所具有的能 物体由于发生弹性形变而具有的能 物体的质量和物体运动的 物体的质量和物体的② 影响因素 物体的目 、材料 ① 共同特点 具有能的物体都能够做功，其单位都是焦耳(J) 名师点评 隐含条件中机械能变化的判断 1.光滑、忽略空气阻力，机械能不变（守恒）。 2.粗糙、不能到达初始高度，机械能减少。 考点目 机械能的转化与守恒10年8考】 在初中阶段。“高度”一般是桐对于地面而言，通常 1.机械能的转化 把地面上的物体所具有的重力梦感看成口 (1)在一定条件下，动能和势能之间可以④ 。 在转化过程中，如果存在摩擦阻力， 则机械能会⑤ ,机械能不守恒。 (2)判断物体的动能或重力势能的大小变化时，在考虑物体的速度或高度变化的同时，还要注 意物体的质量是否发生了变化，这一点不能忽视。 (3)动能和势能相互转化的过程中，若仅有重力或弹力做功，不考虑空气阻力等因素，则机械能 的总量保持不变，否则机械能的总量会改变。 2.机械能守恒：如果物体只有动能和势能之间的相互转化，尽管动能和势能的大小会变化，但 机械能的总和不变，或者说机械能是守恒的。 →机械饿守恒是一种理想化的情况. 学科拓展 1.动能表达式：Ek=2m02（其中m为物体的质量，0为物体运动的速度)。 2.重力势能表达式：E。=mgh(其中m为物体的质量，h为物体被举高的高度)。 3.弹性势能表达式：E。=2kxC其中k是弹簧的劲度系数，x为仲长（或缩短）量]。 答案速查 ①速度②高度 ③弹性形变程度④相互转化⑤不断减小 84 己025安徽物理 重点难点突破 重难点机械能及其转化 (2)在罐子从A点往B点运动的过程中，动 【方法指导】机械能包括动能和势能，动能的 能 重力势能 ,橡皮 大小与质量和速度有关，重力势能的大小与质量和 筋的弹性势能 。 (均选填“增大” 高度有关，弹性势能的大小与弹性形变的程度和材 “减小”或“不变”) 料有关。在动能和势能的转化过程中，若不考虑摩 (3)在罐子从B点往C点运动的过程中，动 擦、空气阻力等因素，机械能保持不变；若考虑摩 能 ,重力势能 ,橡皮 擦、空气阻力等因素，机械能减小。 筋的弹性势能 (均选填“增大” 典题多角度设问(2025合肥蜀山区 “减小”或“不变”) 一模改编)如图甲所示，在一个罐子的盖和底各 (4)罐子从C点沿水平面滚回到B点，是因 开两个小洞，将小铁块用细绳绑在橡皮筋的中 转化为 部穿入罐中，橡皮筋两端穿过小洞并用竹签固 (均选填“罐子的动能”“罐子的重 定，图乙为其示意图。将该罐子从不太陡的斜 力势能”或“橡皮筋的弹性势能”) 面上的A点由静止释放（如图丙），罐子滚到水 (5)罐子第一次返回沿斜面向上滚动的过程 平面C点停止，然后返回，自行滚上斜面的D点 中，罐子整体在B点时的机械能 停止后，又滚下斜面…如此往返，最后罐子停 在D点时的机械能。最后罐子停在水平面上 在水平面上。 时，罐身微微发热是因为机械能转化为 能，使得罐子温度升高。 类题(2025池州一模)桔槔 是我国古代的取水工具。如右图 所示，在树权上架一根横木，横木 的一端绑上大石块，另一端系绳 和水桶，使用时可减小人向上提 水的力。水桶盛满水后，人匀速向上提升水桶的 过程中，大石块的 (1)上述过程中罐子的重力势能在 A.动能不变 B.重力势能不变 点最大，橡皮筋在 点时的弹性势能 C.机械能不变 D.机械能增加 最大。（均选填“A”“B”“C”或“D”) 实验核心讲练 实验 探究影响动能大小的因素(10年1考) ☑实验要点 【设计与进行实验】 1.实验器材：光滑斜面、体积相同但质量不同的实心钢球和铜球、木块，如下图所示。 中考考点整合 85 2.实验注意事项 (1)实验研究对象：实心球。 (2)光滑斜面的作用：控制实心球与木块碰撞前的速度大小。 (3)木块的作用：通过木块被推动的距离的远近来反映实心球的动能大小。 (4)对水平面的要求：①不能太粗糙，否则木块滑动距离太小，且可能翻倒，实验误差大。②不 能太光滑，否则木块可能滑出水平面。 3.实验方法 (门)转换法：通过木块被撞击后在水平面上移动的距离来反映实心球的动能大小。 (2)控制变量法： ①探究动能大小与质量的关系：让质量不同、体积相同的实心钢球和铜球从同一光滑斜面的相同 高度由静止释放，使得实心球撞击水平面上的木块时的速度相等，观察木块被撞击后移动的距离。 ②探究动能大小与速度的关系：让同一实心球从同一斜面的不同高度由静止释放，使得实心球 撞击水平面上的木块时的速度不同，观察木块被撞击后移动的距离。 【实验结论】 1.质量相同的物体，运动速度越大，动能越大。 2.速度相同的物体，质量越大，动能越大。 【实验推理】当水平面绝对光滑时，实心球和木块将做匀速直线运动。 【交流与反思】 1.装置改进：斜面可换成斜槽，便于控制实心球的运动方向。 2.若实验中木块滑出了水平面，可以采取以下措施：(1)用更长的水平面：(2)用更粗糙的水平 面；(3)减小实心球的初始高度；(4)减小选用的实心球的质量；（⑤）换用质量较大的木块。 针对训练 如下列图片所示，某实验小组在“探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验中，让小球从同一斜 面上的某处由静止滚下，撞击同一水平面上的同一木块，木块移动一段距离后停止。 ○2n (1)小球滚下斜面的过程中，它的 能转化为动能，其动能大小是通过 (选填“木块”或“小球”)移动的距离来反映的。 (2)分析比较图甲、乙两次实验，可得出结论： 相同的物体， 越大，动 能越大。 素养拓展 【交流与反思】 (3)如果水平面光滑，则 (选填“能”或“不能”)完成本实验。 【实践应用】 (4)用图甲、丙两次实验所得到的结论，可以解释汽车 (选填“超载”或“超速”)行 驶时危险性大的原因。 86 己025安徽物理 【拓展实验】 (5)①如图丁所示，通过改变单摆的倾角来控制小球摆动到水平面时的速度，倾角越大，小球摆 动到水平面时的速度就越 增加器材 探究的问题 小球 示例 弹簧测力计、细绳 测量木块受到的摩擦力大小 设计方案 B. ②通过增加器材可利用该装置完成其他力学实验。请仿照示例写出设计方案，填在上表中。 中考真题体验 命题点二 机械能及其转化 A.重力势能不变 B.动能增大 1.（2025安徽T4)网球比赛中，高速飞行的网球 C.机械能不变 D.机械能增大 撞击球拍使球拍发生形变，如图所示，则在球 5.（2021安徽T13)右图所示的是 拍恢复原状的过程中，球拍的弹性势能转化为 游乐场中在竖直平面内转动的 网球的 摩天轮。小红乘坐该摩天轮时 速度大小不变，则她从最低点上 升到最高点的过程中 A.动能减少 B.重力势能不变 C.机械能增大 D.机械能不变 第1题图 第2题图 6.(2020安徽T13)一颗人造地球卫星沿椭圆轨 2.(2023安徽T4)如图所示，在射箭比赛中，运 道运行，我们把卫星运行过程中离地球最近的 动员释放弓弦将箭射出，弓弦的弹性势能转 化为箭的 一点叫近地点，最远的一点叫远地点（如下图 能。 3.(2024安徽T15)下图为某次蹦极运动的精彩 所示)。已知卫星在运行过程中机械能保持不 变，那么 ( 瞬间。一位游客从平台上由静止开始下落。 近地点 从开始下落至第一次到达最低点的过程中， 游客的 A.动能一直增大 远地点·白卫星 B.重力势能一直减小 A.卫星在远地点的势能最大、动能为零 C.机械能保持不变 B.卫星在近地点的动能最大、势能为零 D.机械能一直增大 C.卫星从近地点向远地点运动过程中，势能 4.(2022安徽T13)如下图所示，在2022年北京 增大，动能减小 冬奥会开幕式上，质量约为3t的奥运五环缓 D.卫星从近地点向远地点运动过程中，动能 缓升起。若将升起过程看成匀速直线运动过 增大，势能减小 程，则该过程中奥运五环的 ( 7.(2019安徽T12)如下图所示，在光滑的水平 台面上，一个轻质弹簧左端固定，右端连接一 个金属小球，O点是弹簧保持原长时小球的 位置。压缩弹簧使小球到达A位置，然后释 中考考点整合 87 放小球，小球就在AB间做往复运动（已知 命题点目 初高中知识衔接题 AO=OB)。小球从A位置运动到B位置的 9.(2017安徽T21)已知物体的重力 过程中，下列判断正确的是 势能表达式为E。=mgh,动能表 达式为Ek=2m0,其中m为物 A.小球的动能不断增加 体的质量，h为物体距离水平地面的高度， B.弹簧的弹性势能不断减少 为物体的运动速度，g为常量，取10N/kg。 C.小球运动到O点时的动能与弹簧的弹性势 如上图所示，将一个质量为0.4kg的物体从 能相等 距离地面1.5m的高度沿水平方向以2m/s D.在任一位置弹簧的弹性势能和小球的动能 的速度抛出。不计空气阻力，物体从被抛出到 之和保持不变 落地前的瞬间，整个过程中机械能守恒。求： 命题点已 探究动能的大小跟哪些因素 (1)物体被抛出时的重力势能E。和动能Ek1。 有关 (2)物体从被抛出至落地的过程中，重力所做 8.(2018安徽T18)下图所示的是探究“物体（钢 的功W。 球)动能的大小跟哪些因素有关”的实验装置。 (3)物体落地前瞬间的动能Ek2。 (1)实验原理： ①钢球从光滑斜面上由静止开始向下运动， 到达斜面底端时的速度只与钢球起点位置的 高度有关，起点位置越高，该速度越 ②钢球从光滑斜面上由静止开始向下运动， 在水平木板上撞击木块，木块运动的距离越 长，钢球到达斜面底端时具有的动能越 (2)实验现象： ①同一钢球从斜面上的不同高度处由静止向 下运动，在水平木板上撞击木块。钢球开始 向下运动时的起点位置越 ,木块 运动的距离越长。 ②质量不同的钢球从斜面上的同一高度由静 止向下运动，在水平木板上撞击木块。钢球 的质量越 ,木块运动的距离越长。 温馨提示。复习完本节内容后，请完成集训本中相应的“模块分层练习”。 88 己025安徽物理(2)推力做的功W=F#s=20N×8m=160J 度达到最大，动能最大。减速下降阶段：随着绳子继续 W160J 推力做功的功率P= 五=108 =16W 拉伸，弹力逐渐大于重力，游客开始做减速运动，此过 程中，动能和重力势能继续转化为绳子的弹性势能， 5.解：(1)物体做匀速直线运动，所受摩擦力与拉力F是 直到下降到最低点，此时动能和重力势能最小，弹性 一对平衡力，故摩擦力f=F=10N 势能最大。综上可知，游客的动能先增大后减小，重力 (2)在5s时间内拉力做的功 势能一直减小。下落过程中要克服空气阻力做功，消 W=Fs=10N×2m=20J 耗一部分机械能，则机械能一直减小。故B符合题 拉力F做功的功率 意，A、C、D不符合题意。 P-1w 4.D5.C6.C 7.D【解析】压缩弹簧使小球到达A位置时，弹簧的弹 第2节 机械能及其转化 性形变程度最大，弹性势能最大：小球从A位置运动 ○重点难点突破 到O点的过程中，弹簧的弹性势能不断减少，小球的 【典题】(1)AC(2)增大减小增大(3)减小 动能不断增加；小球从O点运动到B位置的过程中， 不变增大(4)橡皮筋的弹性势能罐子的动能 小球的动能不断减少，弹簧的弹性势能不断增加，故 (5)大于内 A,B错误。小球运动到O点时动能最大，此时弹簧的 【解析】(1)重力势能的大小与质量、高度有关，罐子的质 弹性势能为零，故C错误。水平台面是光滑的，小球 量不变，罐子在A点时高度最高，重力势能最大；罐子从 在AB间做往复运动的过程中没有机械能的损失，故 A点运动到C点，橡皮筋发生了弹性形变，其在C点时 D正确。 的形变程度最大，所以橡皮筋在C点时的弹性势能最8.(1)①大②大(2)①高②大 大。(2)罐子从A点滚动到B点的过程中，质量不变，高 9.解：(1)根据题意可知，物体被抛出时的重力势能 度变小，重力势能变小，质量不变，速度变大，动能变大： E。=mgh=0.4kg×10N/kg×1.5m=6J 此过程中，橡皮筋发生了弹性形变，弹性形变程度增大， 弹性势能增大。(3)罐子从B点往C点运动的过程中， 动能Eu=了m=宁×0.4ke×2m/sP=0.8J 1 罐子的动能转化为内能和橡皮筋的弹性势能，所以动能 (2)物体落地过程中重力做的功 变小，橡皮筋的弹性势能增大；罐子的质量不变，高度不 W=Gh=mgh=0.4kg×10N/kg×1.5m=6J 变，重力势能不变。(4)罐子从C点沿水平面滚回到B (3)因为整个过程中机械能守恒，所以物体落地前瞬间 点时，橡皮筋的弹性势能转化为罐子的动能。(5)罐子 具有的机械能等于物体被抛出时的机械能，又因为落 第一次返回沿斜面向上滚动的过程中，由于一部分机械 地前瞬间物体的重力势能为0，所以此瞬间物体具有 能转化为了内能，所以罐子整体在B点时的机械能大于 的动能Ea=E,十Eu=6J十0.8J=6.8J。 在D点时的机械能。罐子在整个滚动过程中，机械能转 第十二讲简单机械 化为内能，使得罐子温度升高，所以最后罐子停在水平 第1节杠杆 面上时，罐身微微发热。 【类题】A ○重点难点突破 ○实验核心讲练 【典题1】10【解析】拾起木棒时可将其看成一个杠杆， A端为支点，木棒的质量分布均匀，阻力是木棒的重力 (1)重力势木块(2)质量速度(3)不能(4)超 载(5)①大②棉布、毛巾（合理即可）探究阻力 作用点在AB的中点，即阻力臂为2AB,动力作用在B 对物体运动的影响（与前一空对应即可） 端，以AB长为动力臂时，动力臂最长，此时的动力最小， ⊙中考真题体验 1.动能2.动 限据杠杆的平衡条件有F义AB=GXAB,所以最小 3.B【解析】游客从开始下落至第一次到达最低点的过 1 程中的起始阶段：游客从起始点跳下，此时绳子处于 的力F=2G=2X20N=10N. 松弛状态，游客在重力作用下下落，重力势能逐渐转 【类题1】如下图所示 化为动能，重力势能越来越小，动能越来越大。绳子 拉伸阶段：当下降到一定高度后，绳子开始被拉长，游 客继续受到向下的重力，同时绳子也产生向上的弹 力：此时，一部分重力势能继续转化为动能，另一部分 转化为绳子的弹性势能。受力平衡阶段：在某一时 【解析】在阻力与阻力臂的乘积一定的情况下，动力臂越 刻，游客受到的重力和绳子的弹力达到平衡，此时速 长，越省力。由图知OB比OA长，所以OB作为动力臂 12 A。己·已6安徽物理