专题15机械及其转化同步讲义(知识梳理+题型精析+强化巩固专练+新课预习)---2025-2026学年人教版八年级物理下册

该初中物理单元复习讲义通过知识框架系统梳理了机械能及其转化的知识体系，将机械能概念、动能与势能转化关系、守恒条件及常见实例（单摆、卫星等）按逻辑递进呈现，用对比方式突出转化方向和守恒条件等重难点，清晰展现知识内在联系。 讲义亮点在于题型设计的针对性，从基础概念辨析到单摆、蹦极等实际场景的能量变化分析，培养物理观念和科学思维。典例结合跟踪专练实现分层提升，综合题（实验、计算）助力学生自主复习，教师可据此实施精准教学。

专题15机械及其转化同步讲义 【题型01 机械能的概念】..........................................2 【题型02 辨析物体的机械能是否发生变化】..........................3 【题型03 比较机械能的大小】......................................4 【题型04 物体运动过程中各种机械能的变化情况】....................5 【题型05 单摆和滚摆运动时的能量变化情况】........................6 【题型06 蹦极(蹦床)运动中的能量变化情况】.........................7 【题型07 人造卫星.天体运动等的能量转化】..........................8 【题型08 机械能守恒的条件】......................................9 【题型09 常见的机械能守恒及其辨析】.............................10 【题型10 判断实际生活及应用中的能量转化或转移】.................11 【题型11 机械能与其他形式能的转化】.............................12 【综合题6题】..................................................13 ★知识梳理★ 知识点01:机械能 机械能 = 动能 + 势能（重力势能、弹性势能） 单位：焦耳（J） 知识点02:动能与势能的相互转化 动能 ↔ 重力势能 上升：速度变小，高度变大 → 动能减小，重力势能增大 下落：速度变大，高度变小 → 重力势能减小，动能增大 动能 ↔ 弹性势能 形变增大：动能减小，弹性势能增大 形变减小：弹性势能减小，动能增大 知识点03:机械能守恒 条件：只有动能和势能相互转化（不计空气阻力、摩擦） 结论：机械能总和保持不变 知识点04:常见实例 摆球摆动、滚摆、蹦极、撑杆跳高、卫星近远地点 有摩擦 / 阻力时：机械能减小，转化为内能 【题型1.机械能的概念】 【典例】___________能和___________能统称为机械能。 【跟踪专练1】流动着的水、风、张开的弓都可以对别的物体做功，说明它们都具有能。那么关于功和能下列说法不正确的是（　　） A．物体已经做的功越多，具有的能越多 B．物体做功的过程就是能量转化的过程 C．能的单位与功的单位相同，都是焦耳 D．物体有时既具有动能也具有重力势能 【跟踪专练2】知识梳理是学习的一种重要方法，请将动能、重力势能、机械能、内能填在下列知识结构图对应的序号框中。 (1)______； (2)______。 【跟踪专练3】如图甲所示，水平桌面上放有一内壁光滑的竖直圆筒，筒底固定一根弹簧，原长在O点。将一小球放置在弹簧上，静止时位于A点（如图乙）。现将小球下压至B点，并用此处的装置锁定（如图丙）。解锁后，小球向上弹出筒口。忽略空气阻力。下列说法中正确的是（　　） A．图乙中圆筒对桌面的压力小于图丙中的压力 B．因为筒壁光滑，小球从B点向上运动的过程中，小球的机械能总量不变 C．图丙中小球脱离弹簧后还能继续上升是因为受到惯性作用 D．对比图甲和图乙，说明力可以使物体发生形变 【题型2.辨析物体的机械能是否发生变化】 【典例】物体的动能和势能是可以相互转化的。如果只有动能和势能相互转化，则机械能的总和___________，即机械能是___________的。 【跟踪专练1】科技助力农业生产，如图是无人机喷洒农药的场景。在无人机沿着水平方向匀速飞行喷洒农药的过程中，它的（　　） A．动能不变、机械能不变 B．动能减小、机械能不变 C．动能不变、机械能减小 D．动能减小，机械能减小 【跟踪专练2】如图所示，相同的木板竖直放置在水平地面上，轻轻碰倒第一块木板就会产生连锁反应，使其余木板依次倒下。木板在倒下时，其重力势能将______，并转化为______能；由于能量的传递以及每块站立的木板都具有重力势能，则被撞击木板的机械能将依次______。 【跟踪专练3】小明用力斜向下将篮球掷向地面，篮球碰到地面后斜向上反弹，篮球在运动过程中经过、两点，如图所示，从到的过程中，下列数据可能正确的是（    ） 篮球位置 动能 重力势能 6 10 A．， B．， C．， D．， 【题型3.比较机械能的大小】 【典例】北京时间2025年4月24日17时17分，搭载神舟二十号载人飞船的长征二号F遥二十运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射，火箭在加速升空过程中，火箭上载人飞船的（　　） A．动能增大，重力势能增大，机械能增大 B．动能增大，重力势能减小，机械能不变 C．动能减小，重力势能增大，机械能不变 D．动能减小，重力势能减小，机械能减小 【跟踪专练1】现代农业利用无人机给庄稼喷洒农药，极大地提高了工作效率。如图所示，无人机在稻田上方沿水平方向匀速飞行并喷洒农药，此过程中，无人机的动能______，机械能______。（均选填“变大”“变小”或“不变”） 【跟踪专练2】把一个石块竖直向上抛出，运动到最高点并下落。A、B是石块运动轨迹中的两个点，石块在这两点的动能和重力势能如表中所示，则石块在B点处的运动方向可能的情况是（　　） A点 B点 动能/J 7 9 重力势能/J 6 5 A．下降 B．上升 C．上升或下降 D．在最高点 【跟踪专练3】如图所示，忽略空气阻力，小球以某速度从M点沿粗糙轨道开始运动，到达P点时离开轨道，继续上升至最高点N后再下落经过Q点，O、P、Q三点在同一水平高度。 (1)小球在O、P两点的速度分别为和，则___________（>/=/<）； (2)小球在P点的机械能___________（大于/等于/小于）Q点的机械能。 【题型4.物体运动过程中各种机械能的变化情况】 【典例】如图所示是小明使用网球拍击打网球的瞬间，网球被弹出去的过程中______能转化为______能。 【跟踪专练1】如图所示，单摆的小球在ABC间不停地做往复运动，如果不考虑阻力的影响，A、C两处的高度相等，则以下说法正确的是（   ） A．小球在A处和C处的机械能相等 B．小球在B处时，动能最大，重力势能为零 C．小球由A处运动到B处过程中，动能保持不变 D．小球由B处运动到C处过程中，动能增大 【跟踪专练2】如下图所示，质量为1kg的物体在倾角为30°的光滑斜面上，从a点由静止开始下滑，到b点开始压缩轻质弹簧，到c点时达到最大速度，接着到d点（图中未画出）开始弹回，返回b点后离开弹簧，最终恰能再回到a点。整个过程中，物体从a点到b点，物体的重力势能转化为____________能；物体从c点到d点，弹簧的__________________能变大。 【跟踪专练3】如图所示，在跳台滑雪项目中，滑雪运动员沿斜坡从A点由静止自由滑下，到达高台终点B点。关于运动员后续运动路径的说法，合理的是（    ） A．沿曲线a运动 B．沿曲线b运动 C．沿曲线c运动 D．直接从B点竖直向下运动 【题型5.单摆和滚摆运动时的能量变化情况】 【典例】如图所示，单摆在从B运动到C，上升过程中摆球的（　　） A．动能不变 B．重力势能不变 C．动能变小 D．重力势能变小 【跟踪专练1】如图所示钢球从A向B摆动的过程中，小钢球将______能转化为______能。 【跟踪专练2】如图所示是荡秋千的简化模型。摆球从A点由静止释放，到达D点后返回，B、C两点等高。下列说法正确的是（    ） A．球在B点动能大于C点 B．绳的拉力对小球做了功 C．球从B点到O点的过程中机械能不变 D．球从O点到C点的过程中重力势能减少 【跟踪专练3】如图所示的单摆，小球从A点静止释放向B点摆动的过程中，细绳对小球的拉力_____（选填“做”或“不做”）功，小球在_____点的动能最大。 【题型6.蹦极(蹦床)运动中的能量变化情况】 【典例】在2025年成都世运会上，中国体操队荣获蹦床同步金牌。当运动员落到蹦床上，被蹦床弹起的瞬间，蹦床的弹性势能转化为运动员的___________（填“重力势能”或“动能”）。 【跟踪专练1】蹦床是一项传统的奥运比赛项目。如图所示，在一次比赛中，运动员从高处下落到蹦床上又被弹起。在这个过程中，下列说法正确的是（　　） A．运动员从高处下落到刚接触蹦床，重力势能转化为动能 B．运动员从刚接触蹦床到下落到最低点，蹦床的弹性势能减小 C．运动员被蹦床弹起过程中机械能守恒 D．运动员被弹起离开蹦床后，弹性势能转化为动能 【跟踪专练2】如图所示为蹦床运动简化示意图，运动员在O点时速度为零，A点是蹦床不发生形变时的位置，B点是运动员受到的重力与蹦床对运动员的弹力相等处，C点是运动员到达的最低点。若整个过程忽略空气阻力，则从O点下落到A点的过程中，运动员的_________能转化为_________能，运动员在_________点处的动能最大。 【跟踪专练3】如图是蹦极游戏的示意图，游戏者从高处O点开始下落，A点是弹性绳自然下垂时绳下端的位置，B点是游戏者第一次下落所能到达的最低位置。下列说法正确的是（    ） A．游戏者由O点向A点下落的过程，人的机械能转化为绳的弹性势能 B．游戏者由O点向A点下落的过程，人的重力势能逐渐转化为其动能 C．游戏者由A点向B点下落的过程，绳的弹性势能转化为人的机械能 D．游戏者由B点回弹再上升的过程，人的机械能转化为绳的弹性势能 【题型7.人造卫星.天体运动等的能力转化】 【典例】人造卫星沿椭圆轨道绕地球运行。离地球最近的一点叫近地点，最远的一点叫远地点。当卫星从远地点向近地点运行时（如图）。卫星重力势能_________，机械能_________。（均选填“增大”“减小”或“不变”） 【跟踪专练1】如图所示，人造地球卫星在绕地球椭圆轨道运行的过程中，当卫星从近地点向远地点运行时，下列说法正确的是（　　） A．动能增大，势能增大 B．动能减小，势能增大 C．动能增大，势能减小 D．动能减小，势能减小 【跟踪专练2】如图所示，人造卫星在大气层外（不受空气阻力），沿椭圆形轨道绕地球运行，当卫星从远地点向近地点运动的过程中，卫星的动能______，机械能______。 【跟踪专练3】2025年2月27日，我国在酒泉卫星发射中心，使用长征二号丙运载火箭成功将四维高景一号03、04星发射升空，卫星顺利进入预定轨道，发射任务取得圆满成功。关于运载火箭和卫星，下列说法正确的是（　　） A．火箭加速升空的过程中，卫星的重力势能转化为动能 B．火箭加速升空的过程中，卫星的机械能守恒 C．卫星在大气层外沿椭圆轨道向近地点运动时，机械能变小 D．卫星在大气层外沿椭圆轨道运动到远地点时，重力势能最大，动能最小 【题型8.机械能守恒的条件】 【典例】在中考体育考试中，小平投出的实心球在空中的运动轨迹如图所示。若不考虑空气阻力，则实心球从离开手后到达最高点的过程中，实心球受_________个力的作用，球的机械能_________（选填“增大”、“减小”或“不变”），在最高点时，球的动能_________（选填“大于”或“等于”）零。 【跟踪专练1】如图甲所示，小景同学用粗细均匀的筷子一头缠上铁丝竖直漂浮在水中（水面足够大），制成了简易密度计，同桌小范忍不住把筷子向下缓慢按压一小段距离后释放，筷子上某点在水面上下区间不断振动，振动幅度变小，最终漂浮在水面上，以某时刻作为计时起点，小范绘制了该点上下振动幅度随时间变化图像如图乙所示，则（   ） A．筷子在时刻速度为0 B．筷子在时刻浮力小于重力 C．筷子在到过程作加速运动 D．筷子在振动过程中机械能守恒 【跟踪专练2】如图所示，拴在细线下的小球在竖直平面内来回摆动时，A、B点分别是小球能到达两侧的最高点，C点为B点的正下方，若到达最高点B点时绳子突然断裂，小球将落在________（选填“C点”、“C点左方”或“C点右方”）。 【跟踪专练3】如图所示，光滑斜面与光滑水平面在M点通过小圆弧相连，轻弹簧左端固定，原长时右端在N点，小物块从斜面上P点由静止滑下，与弹簧碰撞后又返回到P点，下列说法正确的是（　　） A．小物块从P向M运动的过程中，机械能减小 B．小物块从P向M运动的过程中，动能不变 C．小物块在MN段运动时动能减小 D．弹簧被压缩到最短时，弹簧的弹性势能最大 【题型9.常见的机械能守恒及其辨析】 【典例】如图是人造地球卫星的轨道示意图。卫星在大气层外运行，不受空气阻力，只有动能和势能的转化，因此机械能守恒。从远地点向近地点运动时，它的势能减小、__________能增大，速度也就增大。 【跟踪专练1】伽利略在进行落体运动实验时，发现在h高度处沿光滑斜面释放一个小球，它必将会运动到对面一个光滑斜面的同样高度上，无论路线有多长。随着对面斜面倾斜程度的减小，小球就会运动得越来越远。实验过程中，当小球运动到如图所示的A、B、C三个位置时，机械能最大的是（　　） A．A点 B．B点 C．C点 D．一样大 【跟踪专练2】如图所示，钢珠沿竖直平面上的光滑轨道abcd从a点运动到d点，钢珠在____________点的动能最大。钢珠在a点的机械能____________（选填“>”“<”或“＝”）钢珠在c点的机械能。（不计空气阻力） 【跟踪专练3】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D点时的机械能最大 B．小方在B点的机械能大于D点的机械能 C．小方运动到D点瞬间，受力平衡，速度为0 D．从A点摆到C点，小方的重力势能全部转化为动能 【题型10.判断实际生活及应用中的能量转化或专移】 【典例】如图所示的劲弩作为秦国的利器之一，它的出现代表中国当时武器工艺的先进水平，弩箭射出时，弦的___________能转化为弩箭的___________能；请你给出一条能使弩箭射得更远的建议：___________。 【跟踪专练1】如图，弧形轨道 ab 段光滑，bc 段粗糙，小球由静止开始从 a 点经最低点 b 运动至 c 点，下列分析正确的是（　　） A．小球在 a、b 两点的机械能相等 B．从b到c的过程，小球的动能增大 C．从a到c的过程中，小球的机械能保持不变 D．从a到b的过程中，小球的动能转化为重力势能 【跟踪专练2】如图所示，在同一高度以大小相同的初速度v0分别竖直向上和斜向上将同一小球抛出，不计空气阻力。小球上升时，小球的___________能转化为重力势能；小球竖直向上、斜向上到达最高点时到水平地面的高度分别为h1和h2，小球又下落到与抛出点等高度时的速度大小分别为v1和v2，则h1______h2，v1______v2（选填“大于”“等于”或“小于”）。 【跟踪专练3】安全是生命和健康的基本保障。如图是一些安全警示标志，其中不需要应用惯性知识解释的是（　　） A．请系好安全带 B．小心地滑 C．禁止高空抛物 D．.注意保持车距 【题型11.机械能与其他形式能的转化】 【典例】世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”，在我国酒泉卫星发射中心用“长征二号丁”运载火箭成功发射升空。火箭使用的燃料主要是液态氢，这是利用了氢燃料___________的特性，火箭加速上升过程中重力势能___________（增大/不变/减小），机械能___________（增大/不变/减小）。 【跟踪专练1】抽水蓄能电站是一种既能抽水蓄能，又能放水发电的多功能水电站，也被称为“超级充电宝”，为我国推动绿色低碳发展提供条件。下列说法正确的是（    ） A．水电站的上下水位落差越大，水库中储水的重力势能就越大 B．水电站发电时，将电能转化为水的机械能 C．水电站可以在电力负荷低谷时抽水蓄能 D．水电站可以在电力负荷高峰时抽水蓄能 【跟踪专练2】如图所示的小球从A点由静止释放，在球向下摆动的过程中，它的速度越来越大，此过程中，小球的___________能转化为动能。当小球运动到最高点C时，它受到的力是___________（平衡/非平衡）的，如果不计空气阻力，A点和C点___________（等高/不等高）。 【跟踪专练3】运动员郑钦文在巴黎奥运会上为我国赢得了首枚奥运网球单打项目金牌。某次发球，她在点将球击出，击球后网球运动的频闪照片如图所示，球触地弹起后运动的最高点为，触地过程中有一部分机械能转化成了内能，点与点等高，则（　　） A．网球在点的动能为零 B．网球在点的机械能等于在点的机械能 C．网球在点的动能大于在点的动能 D．网球由点运动到点，减小的重力势能全部转化为动能 【实验题】 1．某个周末，小明在公园里看到小朋友们荡秋千时不停地往复摆动。他想：哪些因素会影响秋千往返摆动的时间？他提出了三种猜想： ①可能与秋千的摆长工有关； ②可能与人和秋千坐垫的总质量有关； ③可能与秋千的摆幅（摆动时人离开中心点的最大距离）有关； (1)为了验证猜想是否正确，他设计了如图甲所示的装置，用系有细线（线长L可调）的小球来模拟秋千的运动进行了如下探究（摆动角度均较小）： ①如图乙所示，用细线系住一铁球，保持细线的长度一定，使小球从A点由静止释放，改变OA（O为固定悬点）的连线与竖直方向的夹角d以改变小球摆动的幅度，测出小球在AC间往复运动一次所用的时间t与θ的关系如下表所示，由此可得出的结论是：当其他条件一定时，秋千往返摆动的时间与________无关； /度 4 6 8 10 t/秒 2.0 2.0 2.0 2.0 ②实验过程中小明发现铁球从A点到B点越来越快，是将重力势能转化为________能； (2)请设计实验来探究秋千往复摆动一次的时间与小朋友的质量之间的关系，简述你的实验方案。简要做法：________；判断方法：________； (3)如图丙所示，是实验结束后小明把一个铁锁用绳子悬挂起来，将铁锁拉到自己的鼻子附近，稳定后松手，铁锁向前摆去。想想看，铁锁摆回时会打到小明的鼻子吗？________，请你从能量角度简要帮小明分析其原因：________。 【计算题】 2．物体的动能大小和其质量、速度有关，用表示，关系式为；物体的重力势能大小和其所受重力及被举高的高度有关，用表示，关系式为，现有一质量为m的物体A，从高为h的光滑固定斜面上由静止开始自由滑下（不计空气阻力），如图所示： (1)请用机械能守恒定律证明，不论物体的质量多大，到达水平面时的速度，即和质量无关。 (2)当物体A的质量为10kg，从高h为20cm光滑斜坡滑下时候，物体A到达底端时候的速度是多少？ 【作图题】 3．图甲为邓雅文参加2024年巴黎奥运会自由式小轮车决赛夺冠的情景，图乙为她即将经过U形赛道的示意图。若邓雅文在经过U形赛道时不刹车也不蹬车，请在图丙中画出她从U形赛道一边的最高点A 到另一边的最高点 B 的过程中，动能随时间变化关系的大致图像。 【简答题】 4．如图是高速公路避险车道示意图，当高速行驶的汽车出现刹车失灵时，可通过进入避险车道快速降低车速直至停止，避险车道是一个上坡道，且路面铺了一层厚厚的砂石。联系所学物理知识，解释： (1)路面铺一层厚厚的砂石的原因； (2)避险车道设计成上坡道的原因（从能量角度）。 5．蹦床运动可以有效锻炼儿童的平衡能力。如图所示，小宇离开蹦床上升过程中，经过A点（动能为E1）后到达最高点B，再从B点下落时，又经过A点（动能为E2）。不计空气阻力，请回答： (1)从A点上升到B点的过程中，小宇的动能如何变化？说出你的判断理由。 (2)请你判断E2和E1的大小关系？说出你的依据。 【综合题】 6．游乐场中有许多有趣的游戏（如图），有些还很惊险刺激。请结合所学知识完成下列题目。 (1)“蹦床”不仅是奥运会的正式比赛项目，也是小朋友非常喜欢的游戏项目。 ①小朋友通过对蹦床施力，使蹦床发生弹性形变，因而蹦床具有了______能；同时，由于力的作用是相互的，蹦床对小朋友也施加力，把小朋友弹到高处，小朋友的______能增加。 ②在蹦床游戏中，哪一阶段是动能转化为弹性势能______。 A．从高处下落，到刚接触蹦床 B．从接触蹦床，到蹦床形变最大 C．从离开蹦床，到上升到最高处 (2)过山车是一项非常惊险刺激的娱乐活动。 ①过山车通过A点向上运动过程中，动能______，重力势能______。（均选填“变大”、“变小”或“不变”） ②后面的“小山丘”设计得比开始时的“小山丘”低，是因为______力的存在，使机械能变少。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题15机械及其转化同步讲义 【题型01 机械能的概念】..........................................2 【题型02 辨析物体的机械能是否发生变化】..........................3 【题型03 比较机械能的大小】......................................5 【题型04 物体运动过程中各种机械能的变化情况】....................7 【题型05 单摆和滚摆运动时的能量变化情况】........................9 【题型06 蹦极(蹦床)运动中的能量变化情况】........................11 【题型07 人造卫星.天体运动等的能量转化】.........................13 【题型08 机械能守恒的条件】.....................................15 【题型09 常见的机械能守恒及其辨析】.............................17 【题型10 判断实际生活及应用中的能量转化或转移】.................19 【题型11 机械能与其他形式能的转化】.............................21 【综合题6题】..................................................23 ★知识梳理★ 知识点01:机械能 机械能 = 动能 + 势能（重力势能、弹性势能） 单位：焦耳（J） 知识点02:动能与势能的相互转化 动能 ↔ 重力势能 上升：速度变小，高度变大 → 动能减小，重力势能增大 下落：速度变大，高度变小 → 重力势能减小，动能增大 动能 ↔ 弹性势能 形变增大：动能减小，弹性势能增大 形变减小：弹性势能减小，动能增大 知识点03:机械能守恒 条件：只有动能和势能相互转化（不计空气阻力、摩擦） 结论：机械能总和保持不变 知识点04:常见实例 摆球摆动、滚摆、蹦极、撑杆跳高、卫星近远地点 有摩擦 / 阻力时：机械能减小，转化为内能 【题型1.机械能的概念】 【典例】___________能和___________能统称为机械能。 【答案】 动 势 【详解】[1][2]动能、重力势能和弹性势能的统称为机械能，即动能和势能统称为机械能，不同形式的机械能可以发生相互转化。 【跟踪专练1】流动着的水、风、张开的弓都可以对别的物体做功，说明它们都具有能。那么关于功和能下列说法不正确的是（　　） A．物体已经做的功越多，具有的能越多 B．物体做功的过程就是能量转化的过程 C．能的单位与功的单位相同，都是焦耳 D．物体有时既具有动能也具有重力势能 【答案】A 【详解】A．一个物体已经做的功越多，它具有的能量不一定越大，因为物体有能量不一定必须全部用来做功，故A错误，符合题意； B．做功的过程是能量转化的过程，功是能量转化的量度．故B正确，不符合题意； C．功的单位与能的单位相同，在国际单位制中都是焦耳，故C正确，不符合题意； D．一个物体具有机械能，可能它只具有动能或只具有势能或既具有动能又具有势能，故D正确，不符合题意。 故选A。 【跟踪专练2】知识梳理是学习的一种重要方法，请将动能、重力势能、机械能、内能填在下列知识结构图对应的序号框中。 (1)______； (2)______。 【答案】(1)机械能 (2)重力势能 【详解】（1）能包括光能、机械能、内能、声能等，机械能等于动能和势能之和。 （2）势能分为重力势能和弹性势能。 【跟踪专练3】如图甲所示，水平桌面上放有一内壁光滑的竖直圆筒，筒底固定一根弹簧，原长在O点。将一小球放置在弹簧上，静止时位于A点（如图乙）。现将小球下压至B点，并用此处的装置锁定（如图丙）。解锁后，小球向上弹出筒口。忽略空气阻力。下列说法中正确的是（　　） A．图乙中圆筒对桌面的压力小于图丙中的压力 B．因为筒壁光滑，小球从B点向上运动的过程中，小球的机械能总量不变 C．图丙中小球脱离弹簧后还能继续上升是因为受到惯性作用 D．对比图甲和图乙，说明力可以使物体发生形变 【答案】D 【详解】A．图乙和丙中，圆筒对桌面的压力等于容器、弹簧和小球的总重力，所以两图中，圆筒对桌面的压力相等，故A错误； B．因为筒壁光滑，小球从B点向上运动的过程中，小球的重力与弹簧的弹力对小球做功，小球的机械能变大，故B错误； C．图丙中小球脱离弹簧后还能继续上升是因为小球具有惯性，保持原来的运动状态，惯性不是力，不能说受到惯性的作用，故C错误； D．对比图甲和图乙可知，弹簧在小球的压力的作用下缩短，说明力可以使物体发生形变，故D正确。 故选D。 【题型2.辨析物体的机械能是否发生变化】 【典例】物体的动能和势能是可以相互转化的。如果只有动能和势能相互转化，则机械能的总和___________，即机械能是___________的。 【答案】 不变 守恒 【详解】[1][2]动能和势能是可以相互转化的，若只存在动能和势能的相互转化，在转化的过程中，机械能的总量保持不变，叫机械能守恒。 【跟踪专练1】科技助力农业生产，如图是无人机喷洒农药的场景。在无人机沿着水平方向匀速飞行喷洒农药的过程中，它的（　　） A．动能不变、机械能不变 B．动能减小、机械能不变 C．动能不变、机械能减小 D．动能减小，机械能减小 【答案】D 【详解】无人机沿着水平方向匀速飞行喷洒农药的过程中，高度不变，质量逐渐减小，重力势能减小；速度不变，质量逐渐减小，动能减小，因此机械能也减小，故ACB不符合题意，D符合题意。 故选D。 【跟踪专练2】如图所示，相同的木板竖直放置在水平地面上，轻轻碰倒第一块木板就会产生连锁反应，使其余木板依次倒下。木板在倒下时，其重力势能将______，并转化为______能；由于能量的传递以及每块站立的木板都具有重力势能，则被撞击木板的机械能将依次______。 【答案】 减小 动 增大 【详解】[1][2]木板倒下时重心会降低，即高度降低，木板质量不变，所以其重力势能会减小；木板的重力势能减小后会使得木板倒下速度增大，所以木板的重力势能转化为了动能。 [3]根据能量守恒定律，第二块木板之后，由于能量的传递，使第二块木板的机械能大于第一块木板，依次类推，后一张木板的机械能会大于前一张木板，即被撞击木板的机械能将依次变大。 【跟踪专练3】小明用力斜向下将篮球掷向地面，篮球碰到地面后斜向上反弹，篮球在运动过程中经过、两点，如图所示，从到的过程中，下列数据可能正确的是（    ） 篮球位置 动能 重力势能 6 10 A．， B．， C．， D．， 【答案】C 【详解】篮球在从A点运动到B点的过程中，由于受到空气阻力的作用，一部分机械能会转化为内能，导致其总机械能减少。 物体的机械能等于其动能和重力势能之和。 设在A点的机械能为EA，在B点的机械能为EB。 根据题意： 在A点，动能为a，重力势能为6J，所以A点的机械能为 在B点，动能为b，重力势能为10J，所以B点的机械能为 因为存在空气阻力，机械能减少，所以A点的机械能应大于B点的机械能，即，即 整理得：，故ABD错误，C正确。 故选C。 【题型3.比较机械能的大小】 【典例】北京时间2025年4月24日17时17分，搭载神舟二十号载人飞船的长征二号F遥二十运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射，火箭在加速升空过程中，火箭上载人飞船的（　　） A．动能增大，重力势能增大，机械能增大 B．动能增大，重力势能减小，机械能不变 C．动能减小，重力势能增大，机械能不变 D．动能减小，重力势能减小，机械能减小 【答案】A 【详解】火箭上升过程中，火箭上的载人飞船质量不变，速度变大，高度变高，故载人飞船的动能变大，重力势能变大，因为机械能等于动能与重力势能之和，所以载人飞船的机械能也变大，故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 【跟踪专练1】现代农业利用无人机给庄稼喷洒农药，极大地提高了工作效率。如图所示，无人机在稻田上方沿水平方向匀速飞行并喷洒农药，此过程中，无人机的动能______，机械能______。（均选填“变大”“变小”或“不变”） 【答案】 变小 变小 【详解】[1]动能的大小与物体的质量和速度有关，无人机速度不变，由于喷洒了农药，总质量减小，故它的动能减小。 [2]机械能是动能和势能的总和。无人机高度不变，质量减小，重力势能减小。动能也在变小，势能与动能的和，机械能也在减小。 【跟踪专练2】把一个石块竖直向上抛出，运动到最高点并下落。A、B是石块运动轨迹中的两个点，石块在这两点的动能和重力势能如表中所示，则石块在B点处的运动方向可能的情况是（　　） A点 B点 动能/J 7 9 重力势能/J 6 5 A．下降 B．上升 C．上升或下降 D．在最高点 【答案】B 【详解】把一个石块竖直向上抛出时，它的质量不变，它的高度越来越高，速度越来越慢，故重力势能增加，动能减小，从表中可知，B点的机械能大于A点，是因为克服空气阻力，机械能减小，所以石块先经过B点再经过A点，又因为B点的动能大于A点，势能小于A，故石块的运动方向可能是由B点上升到A点，故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 【跟踪专练3】如图所示，忽略空气阻力，小球以某速度从M点沿粗糙轨道开始运动，到达P点时离开轨道，继续上升至最高点N后再下落经过Q点，O、P、Q三点在同一水平高度。 (1)小球在O、P两点的速度分别为和，则___________（>/=/<）； (2)小球在P点的机械能___________（大于/等于/小于）Q点的机械能。 【答案】(1)> (2)等于 【详解】（1）由于球以某速度从M点沿粗糙轨道开始运动，在轨道上运动过程中要克服摩擦力做功，存在能量损失，因此球到达P点的机械能一定小于在O点的机械能，O、P处在同一水平高度，球的重力势能相等，则球在P点的动能一定小于在O点动能，因此球在O、P两点的速度>。 （2）忽略空气阻力，小球从P点到Q点机械能守恒，因此小球在P点的机械能等于Q点的机械能。 【题型4.物体运动过程中各种机械能的变化情况】 【典例】如图所示是小明使用网球拍击打网球的瞬间，网球被弹出去的过程中______能转化为______能。 【答案】 弹性势 动 【详解】[1][2]变形的球网具有弹性势能，将球弹出的过程，球网的弹性势能转化为球的动能。 【跟踪专练1】如图所示，单摆的小球在ABC间不停地做往复运动，如果不考虑阻力的影响，A、C两处的高度相等，则以下说法正确的是（   ） A．小球在A处和C处的机械能相等 B．小球在B处时，动能最大，重力势能为零 C．小球由A处运动到B处过程中，动能保持不变 D．小球由B处运动到C处过程中，动能增大 【答案】A 【详解】A．不考虑空气的阻力，小球的机械能是守恒的，所以小球在A处和C处的机械能相等，故A正确； B．小球在B处时，高度最低，重力势能最小但不一定为零，由于小球的机械能是守恒的，则此时动能最大，故B错误； C．小球的机械能是守恒的，小球由A处运动到B处过程中，高度降低，重力势能减小，动能变大，故C错误； D．小球的机械能是守恒的，小球由B处运动到C处过程中，高度增加，重力势能变大，动能减小，故D错误。 故选A。 【跟踪专练2】如下图所示，质量为1kg的物体在倾角为30°的光滑斜面上，从a点由静止开始下滑，到b点开始压缩轻质弹簧，到c点时达到最大速度，接着到d点（图中未画出）开始弹回，返回b点后离开弹簧，最终恰能再回到a点。整个过程中，物体从a点到b点，物体的重力势能转化为____________能；物体从c点到d点，弹簧的__________________能变大。 【答案】 动 弹性势 【详解】[1]物体从a到b点，物体的高度减小，速度增大，它的重力势能减小，动能增大，所以物体的重力势能转化为动能。 [2]物体从c到d点，弹簧被压缩，到d点（图中未画出）开始弹回，故d点弹簧的弹性形变程度最大，故物体从c到d点，弹簧的弹性势能变大。 【跟踪专练3】如图所示，在跳台滑雪项目中，滑雪运动员沿斜坡从A点由静止自由滑下，到达高台终点B点。关于运动员后续运动路径的说法，合理的是（    ） A．沿曲线a运动 B．沿曲线b运动 C．沿曲线c运动 D．直接从B点竖直向下运动 【答案】C 【详解】滑雪运动员从A点由静止自由滑下时，由于重力作用获得沿斜坡向下的速度。到达B点后，由于惯性会保持原来的运动方向继续向前运动，同时受到重力作用向下偏转。轨迹c符合这种既有水平方向运动又有向下偏转的曲线运动特征，轨迹c的最高高度低于初始高度，说明在运动过程中机械能由于摩擦阻力的原因会减小，符合实际；轨迹a和b的最高位置分别等于和高于初始高度，这不符合能量守恒定律，不符合实际，故ABD不符合题意，C符合题意。 故选C。 【题型5.单摆和滚摆运动时的能量变化情况】 【典例】如图所示，单摆在从B运动到C，上升过程中摆球的（　　） A．动能不变 B．重力势能不变 C．动能变小 D．重力势能变小 【答案】C 【详解】由图可知，单摆在从B运动到C，上升过程中单摆的动能转化为重力势能，所以单摆的重力势能增大，动能变小，故ABD不符合题意，C符合题意。 故选C。 【跟踪专练1】如图所示钢球从A向B摆动的过程中，小钢球将______能转化为______能。 【答案】 重力势 动 【详解】[1][2]钢球从A向B摆动的过程中，质量不变，高度降低，重力势能减小，速度增大，动能增大，将重力势能转化为动能。 【跟踪专练2】如图所示是荡秋千的简化模型。摆球从A点由静止释放，到达D点后返回，B、C两点等高。下列说法正确的是（    ） A．球在B点动能大于C点 B．绳的拉力对小球做了功 C．球从B点到O点的过程中机械能不变 D．球从O点到C点的过程中重力势能减少 【答案】A 【详解】A．从图中可以看出B、C位置在同一高度，即重力势能相同，图中D点比A点低也可说明小球在运动过程中与空气摩擦等因素导致部分机械能转化成其它形式的能，即机械能在减小，所以小球在B点机械能大于C点的机械能，故B点动能要大于C点的动能，故A正确； B．绳对小球有拉力，但小球在拉力的方向上没有移动距离，所以绳的拉力对小球不做功，故B错误； C．球从B点到O点的过程中，克服空气阻力做功，机械能减少，故C错误； D．球从O点到C点的过程中，质量不变，高度增加，重力势能变大，故D错误。 故选A。 【跟踪专练3】如图所示的单摆，小球从A点静止释放向B点摆动的过程中，细绳对小球的拉力_____（选填“做”或“不做”）功，小球在_____点的动能最大。 【答案】 不做 B 【详解】[1]力做功的两个必要因素，力和在力的方向上移动的距离，二者缺一不可；细绳对小球的拉力方向与小球的运动方向垂直，小球没有在拉力的作用下移动距离，故细绳对小球的拉力不做功。 [2]小球从A点运动到B点，A点的高度比B点高，所以A点的重力势能最大，向B点运动过程中，高度逐渐降低，重力势能转化为动能，B点的位置最低，重力势能最小，所以在B点时动能最大。 【题型6.蹦极(蹦床)运动中的能量变化情况】 【典例】在2025年成都世运会上，中国体操队荣获蹦床同步金牌。当运动员落到蹦床上，被蹦床弹起的瞬间，蹦床的弹性势能转化为运动员的___________（填“重力势能”或“动能”）。 【答案】动能 【详解】运动员被蹦床弹起的瞬间，，蹦床形变程度逐渐变小，运动员速度增大，所以蹦床的弹性势能减小，运动员的动能增大，弹性势能开始转化为动能。 【跟踪专练1】蹦床是一项传统的奥运比赛项目。如图所示，在一次比赛中，运动员从高处下落到蹦床上又被弹起。在这个过程中，下列说法正确的是（　　） A．运动员从高处下落到刚接触蹦床，重力势能转化为动能 B．运动员从刚接触蹦床到下落到最低点，蹦床的弹性势能减小 C．运动员被蹦床弹起过程中机械能守恒 D．运动员被弹起离开蹦床后，弹性势能转化为动能 【答案】A 【详解】A．运动员从高处下落到刚接触蹦床，质量不变，高度变小，速度变大，重力势能变小，动能变大，是重力势能转化为动能，故A正确； B．运动员从刚接触蹦床到下落到最低点，蹦床的弹性形变程度变大，蹦床的弹性势能增大，故B错误； C．运动员被蹦床弹起过程中，运动员的机械能与蹦床的弹性势能之间的相互转化，所以机械能会改变，故C错误； D．运动员被弹起离开蹦床后，动能转化为重力势能，故D错误。 故选 A。 【跟踪专练2】如图所示为蹦床运动简化示意图，运动员在O点时速度为零，A点是蹦床不发生形变时的位置，B点是运动员受到的重力与蹦床对运动员的弹力相等处，C点是运动员到达的最低点。若整个过程忽略空气阻力，则从O点下落到A点的过程中，运动员的_________能转化为_________能，运动员在_________点处的动能最大。 【答案】 重力势 动 B 【详解】[1][2]在O点时，运动员静止，有一定高度，具有重力势能。A点蹦床未形变，运动员下降过程中速度增加，动能增大，所以运动员的重力势能转化为动能。 [3]从A点到B点的过程中，重力大于蹦床对运动员弹力，因此速度越来越大；从B点到C点的过程中，蹦床对运动员弹力大于重力，运动员的速度开始减小，到达C点时，速度为零；因此运动员在B点处运动员的速度最大，动能最大。 【跟踪专练3】如图是蹦极游戏的示意图，游戏者从高处O点开始下落，A点是弹性绳自然下垂时绳下端的位置，B点是游戏者第一次下落所能到达的最低位置。下列说法正确的是（    ） A．游戏者由O点向A点下落的过程，人的机械能转化为绳的弹性势能 B．游戏者由O点向A点下落的过程，人的重力势能逐渐转化为其动能 C．游戏者由A点向B点下落的过程，绳的弹性势能转化为人的机械能 D．游戏者由B点回弹再上升的过程，人的机械能转化为绳的弹性势能 【答案】B 【详解】A．游戏者由O点向A点下落的过程，绳没有发生弹性形变，绳的弹性势能为零，不是人的机械能转化为绳的弹性势能，故A错误； B．游戏者由O点向A点下落的过程，高度逐渐降低，速度逐渐增大，人的重力势能减小，人的重力势能逐渐转化为其动能，故B正确； C．游戏者由A点向B点下落的过程，绳子弹性形变从零逐渐增大，弹性势能逐渐增大，人的机械能转化为绳的弹性势能，故C错误； D．游戏者由B点回弹再上升的过程，绳子弹性形变逐渐减小，绳的弹性势能逐渐减小，绳的弹性势能转化为人的机械能，故D错误。 故选B。 【题型7.人造卫星.天体运动等的能力转化】 【典例】人造卫星沿椭圆轨道绕地球运行。离地球最近的一点叫近地点，最远的一点叫远地点。当卫星从远地点向近地点运行时（如图）。卫星重力势能_________，机械能_________。（均选填“增大”“减小”或“不变”） 【答案】 减小 不变 【详解】[1][2]如图所示，当卫星从远地点向近地点运行时， 高度变小，质量不变，则重力势能减小，重力势能转化为动能，动能增大，只有动能和势能之间的转化，所以机械能不变。 【跟踪专练1】如图所示，人造地球卫星在绕地球椭圆轨道运行的过程中，当卫星从近地点向远地点运行时，下列说法正确的是（　　） A．动能增大，势能增大 B．动能减小，势能增大 C．动能增大，势能减小 D．动能减小，势能减小 【答案】B 【详解】人造地球卫星在绕地球椭圆轨道运行的过程中，机械能守恒，近地点高度小于远地点，则近地点重力势能小于远地点，当卫星从近地点向远地点运行时，重力势能增大，动能转化为重力势能，动能减小，故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 【跟踪专练2】如图所示，人造卫星在大气层外（不受空气阻力），沿椭圆形轨道绕地球运行，当卫星从远地点向近地点运动的过程中，卫星的动能______，机械能______。 【答案】 增大 不变 【详解】[1]当人造卫星从远地点向近地点运动的过程中，质量不变，高度减小，重力势能减小，速度增大，动能增大，重力势能转化为动能。 [2]当卫星在大气层外运动，不受空气阻力作用，只有动能和势能的相互转化，因此卫星的机械能守恒，机械能不变。 【跟踪专练3】2025年2月27日，我国在酒泉卫星发射中心，使用长征二号丙运载火箭成功将四维高景一号03、04星发射升空，卫星顺利进入预定轨道，发射任务取得圆满成功。关于运载火箭和卫星，下列说法正确的是（　　） A．火箭加速升空的过程中，卫星的重力势能转化为动能 B．火箭加速升空的过程中，卫星的机械能守恒 C．卫星在大气层外沿椭圆轨道向近地点运动时，机械能变小 D．卫星在大气层外沿椭圆轨道运动到远地点时，重力势能最大，动能最小 【答案】D 【详解】A．火箭加速升空的过程中，卫星的质量不变，速度变大，高度升高，卫星的动能变大，重力势能变大，故A错误； B．火箭加速升空的过程中，卫星的动能变大，重力势能变大，机械能为动能与势能的总和，则卫星的机械能变大，故B错误； C．卫星在大气层外沿椭圆轨道向近地点运动时，质量不变，速度变快，高度下降，动能增大，重力势能减小，重力势能转化为动能，机械能不变，故C错误； D．卫星在大气层外沿椭圆轨道运动到远地点时，质量不变，速度最慢，高度最高，重力势能最大，动能最小，故D正确。 故选D。 【题型8.机械能守恒的条件】 【典例】在中考体育考试中，小平投出的实心球在空中的运动轨迹如图所示。若不考虑空气阻力，则实心球从离开手后到达最高点的过程中，实心球受_________个力的作用，球的机械能_________（选填“增大”、“减小”或“不变”），在最高点时，球的动能_________（选填“大于”或“等于”）零。 【答案】 1 不变 大于 【详解】[1][2][3]实心球从离开手后到达最高点的过程中，不考虑空气阻力，只受到重力的作用，受到一个力的作用，只有动能转化为重力势能，实心球的机械能守恒，即球的机械能不变；实心球在最高点时，仍有向前的速度，所以其动能大于零。 【跟踪专练1】如图甲所示，小景同学用粗细均匀的筷子一头缠上铁丝竖直漂浮在水中（水面足够大），制成了简易密度计，同桌小范忍不住把筷子向下缓慢按压一小段距离后释放，筷子上某点在水面上下区间不断振动，振动幅度变小，最终漂浮在水面上，以某时刻作为计时起点，小范绘制了该点上下振动幅度随时间变化图像如图乙所示，则（   ） A．筷子在时刻速度为0 B．筷子在时刻浮力小于重力 C．筷子在到过程作加速运动 D．筷子在振动过程中机械能守恒 【答案】B 【详解】A．由图可知，t2时刻后筷子向下运动，所以t2时刻速度不为零，故A不符合题意； B．由图可知，开始时，处于漂浮状态，浮力等于重力，t1时刻是距离最大处，排开水的体积减小，由阿基米德原理可知浮力减小，浮力小于重力，故B符合题意； C．由图可知，t2时刻是平衡点，浮力等于重力，在t2到t3过程中，筷子从平衡点向最大距离移动，排开水的体积增大，由阿基米德原理可知浮力增大，浮力大于重力，合力向上，做减速运动，故C不符合题意； D．由图可知，振动幅度变小，说明有能量损失，机械能不守恒，故D不符合题意。 故选B。 【跟踪专练2】如图所示，拴在细线下的小球在竖直平面内来回摆动时，A、B点分别是小球能到达两侧的最高点，C点为B点的正下方，若到达最高点B点时绳子突然断裂，小球将落在________（选填“C点”、“C点左方”或“C点右方”）。 【答案】C点 【解析】【小题1】由题可知，在最高点B，小球速度为0（因为是摆动的最高点，动能为0）。此时小球只受重力作用（绳子断裂后不再有拉力）。由于速度为0，且在B点处位置最高，因此，若到达最高点B点时绳子突然断裂，小球会直接竖直下落，落在B点正下方的C点。 【跟踪专练3】如图所示，光滑斜面与光滑水平面在M点通过小圆弧相连，轻弹簧左端固定，原长时右端在N点，小物块从斜面上P点由静止滑下，与弹簧碰撞后又返回到P点，下列说法正确的是（　　） A．小物块从P向M运动的过程中，机械能减小 B．小物块从P向M运动的过程中，动能不变 C．小物块在MN段运动时动能减小 D．弹簧被压缩到最短时，弹簧的弹性势能最大 【答案】D 【详解】AB．小物块从P向M运动过程中，质量不变，高度变小，重力势能减小，同时速度变化，即动能变大，由于斜面光滑，所以机械能不变，故AB错误； C．由于平面光滑，即没有能量损失，所以物块在MN段做匀速运动，即动能不变，故C错误； D．弹簧被压缩到最短时，弹簧的形变程度最大，所以弹簧的弹性势能最大，故D正确。 故选D。 【题型9.常见的机械能守恒及其辨析】 【典例】如图是人造地球卫星的轨道示意图。卫星在大气层外运行，不受空气阻力，只有动能和势能的转化，因此机械能守恒。从远地点向近地点运动时，它的势能减小、__________能增大，速度也就增大。 【答案】动 【详解】卫星在大气层外运行，不受空气阻力，只有动能和势能的转化，因此机械能守恒，从远地点向近地点运动时，它的势能减小，机械能等于动能和势能之和，所以它的动能增大，速度也就增大。 【跟踪专练1】伽利略在进行落体运动实验时，发现在h高度处沿光滑斜面释放一个小球，它必将会运动到对面一个光滑斜面的同样高度上，无论路线有多长。随着对面斜面倾斜程度的减小，小球就会运动得越来越远。实验过程中，当小球运动到如图所示的A、B、C三个位置时，机械能最大的是（　　） A．A点 B．B点 C．C点 D．一样大 【答案】D 【详解】已知斜面均是光滑的，即小球不受阻力作用，小球在运动过程中只有动能和重力势能的相互转化，所以小球的机械能是守恒的，实验过程中，当小球运动到如图所示的A、B、C三个位置时，机械能一样大。故D符合题意，ABC不符合题意。 故选D。 【跟踪专练2】如图所示，钢珠沿竖直平面上的光滑轨道abcd从a点运动到d点，钢珠在____________点的动能最大。钢珠在a点的机械能____________（选填“>”“<”或“＝”）钢珠在c点的机械能。（不计空气阻力） 【答案】 b ＝ 【详解】[1][2]因为轨道光滑，不计阻力，钢珠在整个运动过程中机械能守恒，即机械能不变，所以钢球在a点的机械能等于钢珠在c点的机械能。由图可知，a点的位置最高，b点的位置最低，这两点间的高度差最大。钢珠由a点运动到b点的过程中，质量不变，高度变小，重力势能减小，速度变大，动能增大，重力势能转化为动能。由b点高度最低可知，该点重力势能最小，又因为钢珠的机械能守恒，所以钢珠在b点时的动能最大。 【跟踪专练3】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D点时的机械能最大 B．小方在B点的机械能大于D点的机械能 C．小方运动到D点瞬间，受力平衡，速度为0 D．从A点摆到C点，小方的重力势能全部转化为动能 【答案】B 【详解】A．小方摆动过程中，由于存在空气阻力，机械能会逐渐减小，所以在A点时机械能最大，D点机械能小于A点，故A错误； B．从B点到D点，因受空气阻力，机械能有损失，所以小方在B点的机械能大于D点的机械能，故B正确； C．小方运动到D点瞬间，速度为0，但受到重力和绳子拉力，合力不为零，受力不平衡，故C错误； D．从A点摆到C点，由于存在空气阻力，小方的重力势能部分转化为动能，还有部分克服阻力做功，并非全部转化为动能，故D错误。 故选B。 【题型10.判断实际生活及应用中的能量转化或专移】 【典例】如图所示的劲弩作为秦国的利器之一，它的出现代表中国当时武器工艺的先进水平，弩箭射出时，弦的___________能转化为弩箭的___________能；请你给出一条能使弩箭射得更远的建议：___________。 【答案】 弹性势 动 将弓拉得更弯一些 【详解】[1][2]当弩弦被拉开时发生弹性形变，储存了弹性势能。松开弩弦时，这部分能量会转化为弩箭的动能。这是典型的能量转化过程。弩箭获得的动能越大，飞行距离就越远。 [3]要使弩箭射得更远，可以：① 增大初始弹性势能：将弓拉得更弯，增加形变量；② 提高能量转化效率：使用更轻的弩箭减小质量；③ 减小能量损耗：选用更光滑的箭杆减小空气阻力。 【跟踪专练1】如图，弧形轨道 ab 段光滑，bc 段粗糙，小球由静止开始从 a 点经最低点 b 运动至 c 点，下列分析正确的是（　　） A．小球在 a、b 两点的机械能相等 B．从b到c的过程，小球的动能增大 C．从a到c的过程中，小球的机械能保持不变 D．从a到b的过程中，小球的动能转化为重力势能 【答案】A 【详解】AD．弧形轨道ab段光滑，小球在ab段滑行时，机械能没有损失，小球在 a、b 两点的机械能相等，该过程中小球的重力势能转化为动能，故A正确，D错误； BC．bc 段粗糙，摩擦生热，该从b到c的过程，部分机械能转化为内能，机械能减小，所以a到c的过程中，小球的机械能减小，b到c的过程，小球的重力势能增加，内能增加，由能量守恒可知，小球的动能减小，故B错误，C错误。 故选A。 【跟踪专练2】如图所示，在同一高度以大小相同的初速度v0分别竖直向上和斜向上将同一小球抛出，不计空气阻力。小球上升时，小球的___________能转化为重力势能；小球竖直向上、斜向上到达最高点时到水平地面的高度分别为h1和h2，小球又下落到与抛出点等高度时的速度大小分别为v1和v2，则h1______h2，v1______v2（选填“大于”“等于”或“小于”）。 【答案】 动 大于 等于 【详解】[1]小球上升时，速度变小，高度变大，动能变小，重力势能变大，动能转化为重力势能。 [2]两个完全相同的小球，在同一高度处以相同大小的初速度，他们的动能和重力势能相同，故两球抛出时的机械能相同，忽略空气阻力，两球抛出后上升到最高点时斜向上的小球运动到最高点时，动能没有全部转化为重力势能，其重力势能较小、高度较小，因此两球抛出后上升到最高点时到地面的高度h1>h2。 [3]小球又下落到与抛出点等高度时，重力势能相同，不计空气阻力，机械能不变，则动能相同，所以速度也相同。 【跟踪专练3】安全是生命和健康的基本保障。如图是一些安全警示标志，其中不需要应用惯性知识解释的是（　　） A．请系好安全带 B．小心地滑 C．禁止高空抛物 D．.注意保持车距 【答案】C 【详解】A．乘车时系好安全带，可防止突然刹车时，由于惯性带来的危害，故A不符合题意； B．小心地滑，是防止行人在较光滑的地面上行走时，由于人的惯性带来的危害，故B不符合题意； C．在高楼上往下抛物体，物体的重力势能转化为动能，速度越来越大，动能越来越大，容易对楼下的人造成伤害，此安全警示标志不需要应用惯性知识解释，故C符合题意； D．保持车距的目的是防止前面的车刹车时，后面的车由于惯性仍向前运动，如果距离过近，容易撞上前面的车，与惯性有关，故D不符合题意。 故选 C。 【题型11.机械能与其他形式能的转化】 【典例】世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”，在我国酒泉卫星发射中心用“长征二号丁”运载火箭成功发射升空。火箭使用的燃料主要是液态氢，这是利用了氢燃料___________的特性，火箭加速上升过程中重力势能___________（增大/不变/减小），机械能___________（增大/不变/减小）。 【答案】 热值大 增大 增大 【详解】[1]运载火箭采用液态氢作为火箭的燃料，原因是液态氢具有较高的热值，完全燃烧相同质量的氢时，可以释放出更多的热量。 [2][3]火箭在加速上升过程中，速度增大、动能增大，高度变大，重力势能变大，使得机械能增大。 【跟踪专练1】抽水蓄能电站是一种既能抽水蓄能，又能放水发电的多功能水电站，也被称为“超级充电宝”，为我国推动绿色低碳发展提供条件。下列说法正确的是（    ） A．水电站的上下水位落差越大，水库中储水的重力势能就越大 B．水电站发电时，将电能转化为水的机械能 C．水电站可以在电力负荷低谷时抽水蓄能 D．水电站可以在电力负荷高峰时抽水蓄能 【答案】C 【详解】A．重力势能的影响因素是质量和高度，因此水电站的上下水位落差越大，高度大，但水库中储水的重力势能不能判断，还应考虑质量，故A错误； B．水电站发电时，消耗了机械能，产生了电能，因此是将机械能转化为电能，故B错误； CD．水电站可以在电力负荷低谷时，利用电能抽水蓄能，在电力负荷高峰时，放水发电，将机械能转化为电能，故C正确，D错误。 故选C。 【跟踪专练2】如图所示的小球从A点由静止释放，在球向下摆动的过程中，它的速度越来越大，此过程中，小球的___________能转化为动能。当小球运动到最高点C时，它受到的力是___________（平衡/非平衡）的，如果不计空气阻力，A点和C点___________（等高/不等高）。 【答案】 重力势 非平衡 等高 【详解】[1]在球向下摆动的过程中，质量不变，它的速度越来越大，此过程中，小球的高度减小，重力势能减小，速度变大，动能变大，重力势能转化为动能。 [2][3]当小球运动到最高点C时，由于受到的重力和绳子对其的拉力不在同一条直线上，它受到的力是非平衡的，如果不计空气阻力，则机械能守恒，A点和C点的重力势能相同，故A点和C点等高。 【跟踪专练3】运动员郑钦文在巴黎奥运会上为我国赢得了首枚奥运网球单打项目金牌。某次发球，她在点将球击出，击球后网球运动的频闪照片如图所示，球触地弹起后运动的最高点为，触地过程中有一部分机械能转化成了内能，点与点等高，则（　　） A．网球在点的动能为零 B．网球在点的机械能等于在点的机械能 C．网球在点的动能大于在点的动能 D．网球由点运动到点，减小的重力势能全部转化为动能 【答案】C 【详解】A．网球在a点被击出时，已经具有了向前运动的速度，而动能的大小与物体的质量和速度有关，速度不为零则动能不为零，所以网球在a点的动能不为零，故A不符合题意； B．题目中提到网球触地过程中有一部分机械能转化成了内能，这意味着机械能会有损失。b点在网球触地前，c点在网球触地弹起后，由于触地时机械能减少，且b点与c点等高，则重力势能相同，由于b点的机械能等于动能与重力势能之和，则b点的机械能大于c点的机械能，故B不符合题意； C．b点与c点等高，根据重力势能的影响因素质量和高度，可知网球在b点和c点的重力势能相等。又因为触地过程中机械能有损失，所以b点的机械能大于c点的机械能。根据机械能等于动能与重力势能之和，重力势能相等时，机械能大的动能也大，因此网球在b点的动能大于在c点的动能，故C符合题意； D．网球由a点运动到c点的过程中，首先从a点到触地点，重力势能部分转化为动能，但同时会克服空气阻力做功，有一部分机械能转化为内能；触地时，又有一部分机械能转化为内能；触地弹起后到c点，动能部分转化为重力势能，同样会克服空气阻力损失部分机械能，所以减小的重力势能并没有全部转化为动能，故D不符合题意。 故选C。 【实验题】 1．某个周末，小明在公园里看到小朋友们荡秋千时不停地往复摆动。他想：哪些因素会影响秋千往返摆动的时间？他提出了三种猜想： ①可能与秋千的摆长工有关； ②可能与人和秋千坐垫的总质量有关； ③可能与秋千的摆幅（摆动时人离开中心点的最大距离）有关； (1)为了验证猜想是否正确，他设计了如图甲所示的装置，用系有细线（线长L可调）的小球来模拟秋千的运动进行了如下探究（摆动角度均较小）： ①如图乙所示，用细线系住一铁球，保持细线的长度一定，使小球从A点由静止释放，改变OA（O为固定悬点）的连线与竖直方向的夹角d以改变小球摆动的幅度，测出小球在AC间往复运动一次所用的时间t与θ的关系如下表所示，由此可得出的结论是：当其他条件一定时，秋千往返摆动的时间与________无关； /度 4 6 8 10 t/秒 2.0 2.0 2.0 2.0 ②实验过程中小明发现铁球从A点到B点越来越快，是将重力势能转化为________能； (2)请设计实验来探究秋千往复摆动一次的时间与小朋友的质量之间的关系，简述你的实验方案。简要做法：________；判断方法：________； (3)如图丙所示，是实验结束后小明把一个铁锁用绳子悬挂起来，将铁锁拉到自己的鼻子附近，稳定后松手，铁锁向前摆去。想想看，铁锁摆回时会打到小明的鼻子吗？________，请你从能量角度简要帮小明分析其原因：________。 【答案】(1) 摆幅 动 (2) 让质量不同的小球从同一位置静止释放 比较往复摆动一次的时间t，若有差异，则有关，反之则无关 (3) 不会 见解析 【详解】（1）[1]由表中实验数据可知，在摆长不变的情况下，小球摆动的幅度不同，秋千往复摆动一次的时间相等，由此可知：秋千小角度往复摆动一次的时间与摆动的幅度无关。 [2]铁球从A点到B点，质量不变，高度降低，重力势能减小，速度增大，动能增大，该过程将重力势能转化为动能。 （2）[1][2]探究秋千往复摆动一次的时间与小朋友的质量之间的关系，根据控制变量法可知，要控制摆长和摆动幅度相同，改变摆球的质量，即让质量不同的小球从同一位置静止释放，比较秋千往复摆动一次的时间。实验的做法是：用细线系住一小球，使小球以较小的幅度在竖直面内摆动，用频闪相机（或计时器）测算出小球往复摆动一次的时间； 让线摆动的幅度与绳长保持不变，改变小球的质量，再做两次，测出对应时间、； 判断方法是：若、、相等，则与质量无关；若、、不相等，则与质量有关。 （3）[1][2]铁锁摆回时不会打到小明的鼻子；铁锁在摆动的过程中，是动能和重力势能之间的转化，由于和空气之间存在摩擦，需要克服摩擦做功，机械能总量减少，所以铁锁摆回时高度不会超过一开始，因此不会打到鼻子。 【计算题】 2．物体的动能大小和其质量、速度有关，用表示，关系式为；物体的重力势能大小和其所受重力及被举高的高度有关，用表示，关系式为，现有一质量为m的物体A，从高为h的光滑固定斜面上由静止开始自由滑下（不计空气阻力），如图所示： (1)请用机械能守恒定律证明，不论物体的质量多大，到达水平面时的速度，即和质量无关。 (2)当物体A的质量为10kg，从高h为20cm光滑斜坡滑下时候，物体A到达底端时候的速度是多少？ 【答案】(1) 见解析 (2) 2m/s 【详解】（1）物体A从光滑固定斜面上由静止开始自由滑下，由于斜面光滑且不计空气阻力，因此在下滑过程中，物体的机械能守恒。设物体在斜面顶端时的状态为初始状态，到达水平面时的状态为末状态。在初始状态，物体静止，速度为0，高度为h，其动能，重力势能，则初态机械能 在末状态，物体到达水平面，高度为0，速度为v，其动能，重力势能，则末态机械能 根据机械能守恒定律，初始机械能等于末机械能，，即 化简得，此表达式中不包含质量m，证明了物体到达水平面时的速度与物体的质量无关。 （2）根据（1）的结论，物体A到达底端时的速度由公式决定。 已知物体的高度，取重力加速度。 将数值代入公式得 所以，物体A到达底端时的速度是2m/s。 【作图题】 3．图甲为邓雅文参加2024年巴黎奥运会自由式小轮车决赛夺冠的情景，图乙为她即将经过U形赛道的示意图。若邓雅文在经过U形赛道时不刹车也不蹬车，请在图丙中画出她从U形赛道一边的最高点A 到另一边的最高点 B 的过程中，动能随时间变化关系的大致图像。 【答案】 【详解】邓雅文从U形赛道一边的最高点A到最低点的过程中，质量不变，速度不断变大，动能不断变大；从最低点到另一边的最高点B的过程中，质量不变，速度不断变小，动能不断变小； 从U形赛道一边的最高点A到另一边的最高点B的过程中，由于存在摩擦，一部分机械能转化为内能，所以机械能减小，而A、B两点高度相等，重力势能相等，所以B点的动能小于A点的动能，故作图如下： 【简答题】 4．如图是高速公路避险车道示意图，当高速行驶的汽车出现刹车失灵时，可通过进入避险车道快速降低车速直至停止，避险车道是一个上坡道，且路面铺了一层厚厚的砂石。联系所学物理知识，解释： (1)路面铺一层厚厚的砂石的原因； (2)避险车道设计成上坡道的原因（从能量角度）。 【答案】(1)见详解 (2)见详解 【详解】（1）路面铺一层厚厚的砂石，增加了接触面粗糙程度，增加了汽车受到的阻力，可以快速的降低车速，避免交通事故的发生。 （2）避险车道设计成上坡道，当高速行驶的汽车出现刹车失灵时，可以进入避险车道，汽车爬坡，汽车的动能转化为重力势能，可以快速的降低车速，避免交通事故的发生。 5．蹦床运动可以有效锻炼儿童的平衡能力。如图所示，小宇离开蹦床上升过程中，经过A点（动能为E1）后到达最高点B，再从B点下落时，又经过A点（动能为E2）。不计空气阻力，请回答： (1)从A点上升到B点的过程中，小宇的动能如何变化？说出你的判断理由。 (2)请你判断E2和E1的大小关系？说出你的依据。 【答案】(1)见解析 (2)见解析 【详解】（1）动能变小。从A点上升到B点的过程中，速度减小直至速度为0，质量不变，所以在上升过程中动能变小。 （2）E1= E2。不计空气阻力，则机械能没有损耗，即机械能守恒，总量不变。因为两次经过A点的重力势能相等，机械能总量不变，故两次动能相等，即E1=E2。 【综合题】 6．游乐场中有许多有趣的游戏（如图），有些还很惊险刺激。请结合所学知识完成下列题目。 (1)“蹦床”不仅是奥运会的正式比赛项目，也是小朋友非常喜欢的游戏项目。 ①小朋友通过对蹦床施力，使蹦床发生弹性形变，因而蹦床具有了______能；同时，由于力的作用是相互的，蹦床对小朋友也施加力，把小朋友弹到高处，小朋友的______能增加。 ②在蹦床游戏中，哪一阶段是动能转化为弹性势能______。 A．从高处下落，到刚接触蹦床 B．从接触蹦床，到蹦床形变最大 C．从离开蹦床，到上升到最高处 (2)过山车是一项非常惊险刺激的娱乐活动。 ①过山车通过A点向上运动过程中，动能______，重力势能______。（均选填“变大”、“变小”或“不变”） ②后面的“小山丘”设计得比开始时的“小山丘”低，是因为______力的存在，使机械能变少。 【答案】(1) 弹性势 重力势 B (2) 变小 变大 阻 【详解】（1）[1]物体由于发生弹性形变而具有的能叫弹性势能，蹦床发生弹性形变，所以具有弹性势能。 [2]小朋友被弹到高处，高度增加，质量不变，重力势能与高度有关，高度越高重力势能越大，所以小朋友的重力势能增加。 [3]A．从高处下落到刚接触蹦床，此过程重力势能转化为动能，故A不符合题意； B．从接触蹦床到形变最大，蹦床的弹性形变逐渐增大，小朋友的速度减小，动能减小，同时高度降低，重力势能也减小，所以是动能和重力势能转化为弹性势能，故B符合题意； C．从离开蹦床到上升到最高处，是动能转化为重力势能，故C不符合题意。 故选B。 （2）[1][2]过山车向上运动，质量不变，速度减小，动能与速度有关，速度越小动能越小，所以动能变小；高度增加，重力势能与高度有关，高度越高重力势能越大，所以重力势能变大。 [3]过山车在运动过程中，会受到轨道的摩擦力等阻力作用，阻力做功会使机械能转化为内能，导致机械能减少，所以后面的“小山丘”要低一些。 试卷第1页，共3页 试卷第1页，共3页 学科网（北京）股份有限公司 $