内容正文:
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第12章 机械能
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知识全面梳理
教材图片解读
核心考点突破
练透山东真题
目
录
重点实验探究
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知识点1 机械能
1.能量
(1)定义:一个物体能够对其他物体做功,就说这个物体具有能量,简称能。不一定正在做功
(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。
焦耳(J)
5
2.动能和势能的比较
类型 动能 势能
重力势能 弹性势能
定义 物体由于运动而具
有的能量 受到重力的物体被
举高而具有的能量 物体由于发生弹性
形变而具有的能量
影响
因素 物体的______和物
体的__________。
物体的质量越大,
速度越大,具有的
动能_______ 物体的______和物
体的__________。
物体的质量越大,
位置越高,具有的
重力势能越____ 物体弹性形变的程
度。物体的弹性形
变越大,具有的弹
性势能越_____
3.机械能:________和________统称为机械能。
质量
运动速度
越大
质量
位置高度
大
大
动能
势能
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知识点2 机械能的转化
1.动能和势能的转化
7
2.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,机械能是守恒的。
3.机械能与内能、电能的转化
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【夯基辨疑】
①运动的物体具有能,静止的物体不具有能( )
②运动快的物体比运动慢的物体动能大( )
③弹簧被压缩时具有弹性势能,而被拉伸时没有( )
④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( )
⑤一个物体具有机械能,这个物体一定既具有动能也具有势能( )
⑥做匀速直线运动的物体的机械能一定保持不变( )
⑦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( )
×
×
×
×
×
×
×
9
教材图片 命题角度 命题内容
八下P113图12-1-6 重力势能的影响因素 1.如图所示,将小桌放置在细沙上,用形状和大小都相同的铝块和铁块(ρ铝<ρ铁),从不同高度落下,撞击小桌桌面,下列实验中桌腿陷入细沙的深度最大的是( )
A.铝块,距离桌面10 cm
B.铝块,距离桌面20 cm
C.铁块,距离桌面10 cm
D.铁块,距离桌面20 cm
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教材图片 命题角度 命题内容
八下P114图12-1-7 动能和势能 2.如图是某位选手射箭时的照片,
他拉弯的弓具有________能,弓拉
得越弯,箭离弦时的___能就越大
弹性势
动
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教材图片 命题角度 命题内容
八下P115图12-2-3 机械能及其转化 3.如图所示,摆球由A点静止释放,经过最低点B到达C点(忽略空气阻力),A、C两点等高。关于摆球,下列说法中正确的是( )
A.从A点到C点的过程中机械能守恒
B.在C点时处于平衡状态
C.在B点时重力势能最大
D.从A点到B点动能转化为重力势能
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教材图片 命题角度 命题内容
八下P115图12-2-2 机械能及其转化 4.如图所示,人在荡秋千时,从高处向低处运
动的过程中,质量不变,高度降低,重力势能
______,同时速度______,动能______,此过程
将________能转化为___能。如果人不进行
动作,秋千会越荡越低,则机械能______,经过
最低处时速度的大小_______
变小
变大
变大
重力势
动
变小
变小
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教材图片 命题角度 命题内容
八下P117图12-2-6节选 机械能及其转化 5.如图所示,已经关闭了动力系统的
过山车在轨道上滑行,过山车从A点
运动到B点,________能转化为___能;
从B点运动到C点,过山车的速度
______(选填“变大”“变小”或“不变”);
如果将C点设计为与A点等高,过山车
______(选填“能”或“不能”)顺利通
过C点
重力势
动
变小
不能
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教材图片 命题角度 命题内容
八下P116图12-2-5相似 机械能及其转化 6.如图所示,撑竿跳高包括助跑、撑竿、跨杆、落地四个阶段,若不计空气阻力,下列说法中正确的是( )
A.助跑阶段,运动员消耗体内的化学能大于撑竿获得的动能
B.撑竿阶段,撑竿的弹性势能一直在增大
C.撑竿阶段,运动员的机械能一直保持不变
D.落地阶段,运动员的动能转化为重力势能
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教材图片 命题角度 命题内容
八下P119图12-3-3 机械能及其转化 7.水力发电的原理如图所示,水从
上游流下时,将水的________能转化
为水的____能,通过水轮机带动发
电机发电。上游和下游的水位高度
差越____,一定量的水能发出的电就
越多
重力势
动
大
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【母题1】 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__________。
(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__________。
核心考点1 机械能的转化与守恒
不变
增大
增大
不变
减小
减小
增大
增大
增大
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(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)
(6)(减速下降)“神舟二十号”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__________。
增大
减小
不变
减小
增大
不变
减小
减小
减小
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【思维路径】
【解题模型】
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【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。
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【变式1】 喷雾车
【易错题】 为了提高环境质量,经常有如图所示的喷雾车在街道上喷雾作业。当喷雾车作业保持水平匀速直线运动时,关于喷雾车的能量变化,下列说法正确的是( )
A.喷雾车的机械能不变
B.喷雾车的机械能变小
C.喷雾车的动能不变
D.喷雾车的重力势能变大
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【变式2】 掷实心球
(2025·牡菏泽丹三模)掷实心球是中考体育考试项目之一,如图所示,实心球从出手到将要落地的过程中,不计空气阻力,下列说法正确的是( )
A.实心球由A→B运动时,重力势能逐渐减小
B.实心球由B→C运动时,机械能逐渐减小
C.实心球在B点时受力平衡
D.实心球在C点时动能最大
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【变式3】 跳水运动
(2025·淄博淄川二模)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
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【变式4】 卫星运动
(2025·潍坊坊子二模)如图所示,人造地球卫星沿椭圆轨道绕地球运行的过程中,下列说法正确的是( )
A.卫星从远地点向近地点运动时,动能减小
B.卫星从远地点向近地点运动时,动能转化为重力势能
C.卫星从近地点向远地点运动时,动能不变,重力势能减小
D.卫星从近地点向远地点运动时,卫星的速度一直在减小
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实验18 研究物体的动能跟哪些因素有关
1.实验器材:质量不同的钢球、斜面、木块、水平面、刻度尺。
2.实验装置
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3.实验过程
(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。
4.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 。
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【实验分层训练】
汽车超载、超速是造成重大交通事故的重要原因。基于此,小明猜想物体动能的大小可能与物体的质量和速度有关,于是他利用如图甲所示的实验装置来探究物体动能的大小与物体质量和速度的关系。
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【基础设问】
(1)[实验方法]该实验是通过观察木块移动的距离s来判断______(选填
“小球”或“木块”)动能的大小,这种研究方法是______法。
(2)[操作改进]实验时,发现木块被撞后总是滑出木板,为使木块不滑出
木板,请你提出一条合理的改进方法:______________________________
________________________________。
小球
转换
换用长度更长的木板(或适当降低
小球的释放高度或减小小球的质量)
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(3)[数据分析]改进后继续实验,所得数据如表所示。
实验次序 1 2 3 4 5
小球的质量m/g 10 20 30 10 10
小球释放的高度h/cm 5 5 5 10 15
木块移动的距离s/cm 10 18 29 38 86
①分析第1、2、3三次实验数据,可知小球的动能依次增大,判断的依据
是________________________,可得结论:________相同的物体,________
越大,动能越大。
②分析第1、4、5三次实验数据,可以探究小球动能与______之间的关系,
得出的结论可用于解释汽车______(选填“超速”或“超载”)带来的危害。
木块移动的距离依次增大
速度
质量
速度
速度
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(4)[实验结论]进一步分析实验数据还可知,物体的______(选填“质量”或
“速度”)对物体动能的影响更大,即当发生交通事故时,由此造成的危害
更严重。
(5)[科学推理]若水平面绝对光滑且不计空气阻力,该实验______(选填“能”
或“不能”)成功,原因是________________________________。
速度
速度
木块将做匀速直线运动,无法停下来
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【能力设问】
(6)[能量转化]小球从斜面上滑下,它的________能转化为动能,撞上木块后,
小车的部分____能转移给了木块,这个能量的转化和转移过程中机械能总
量______。
(7)[迁移应用]由此实验联想到某段道路限速牌上标明“100”和“80”字样,
________(选填“大客车”或“小轿车”)的限速应该是 80 km/h。
(8)[应用分析]第1、4两次实验中,被同一小球由不同高度滚下撞击后,
木块滑行过程中所受的摩擦力分别为f1、f2,克服摩擦力做的功分别为W1
和W2,则f1___f2,W1___W2。(均选填“>”“<”或“=”)
重力势
动
不变
大客车
=
<
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【创新设问】
(9)[方案评估]善于动脑的小明又设计了如图乙所示的方案。
①用同一个钢球两次将同一弹簧压缩到不同程度,两次实验弹簧具有的
弹性势能______(选填“相同”或“不同”),放手后将小球弹出去撞击放在同一
位置的木块时的速度______(选填“相同”或“不同”),从而验证了动能
与______的关系。
②让质量不同的两个钢球两次将同一弹簧压缩到相同程度,放手后将小球
弹出去撞击放在同一位置的木块,这样做______(选填“能”或“不能”)验证动
能与质量的关系。若按此方案操作,会看到木块移动的距离______(选填
“相同”或“不同”)。
不同
不同
速度
不能
相同
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命题点1 机械能大小变化、转化与守恒
考法❶ 机械能的大小变化
1.(2025·山东样卷)如图是某同学在泰山研学时乘坐索道匀速下山的情景,下列对该过程分析正确的是( )
A.该同学的动能不变,重力势能增加
B.该同学的动能增加,重力势能不变
C.吊桶的重力势能减小,机械能减小
D.吊桶的动能不变,机械能不变
1
3
5
题序
2
4
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2.(2025·济南)科技赋能正深刻改变着传统农业的生产方式,大大减轻了农民的负担,提高了生产效率。如图所示,一架无人机正在进行农药喷洒作业,随着农药的减少,下列情形中无人机(包括水箱和箱中农药)的机械能可能保持不变的是( )
A.水平向前匀速飞行
B.竖直向下匀速飞行
C.斜向上匀速飞行
D.斜向下匀速飞行
1
3
5
题序
2
4
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考法❷ 机械能的转化与守恒
3.(2025·潍坊)我国运动员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a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c,触地过程中有一部分机械能转化成了内能,b点与c点等高,则( )
A.网球在a点的动能为零
B.网球在b点的机械能等于在c点的机械能
C.网球在b点的动能大于在c点的动能
D.网球由a点运动到c点,减小的重力势能全部转化为动能
1
3
5
题序
2
4
35
4. 【五育并举·体育】 (2025·淄博淄川二模)蹦蹦杆是一种健身玩具,它能跳起的原因是其脚踏板连有一根弹簧(图甲)。一位同学玩蹦蹦杆的过程如图乙所示:①挤压弹簧到最低位置;②弹簧恢复原状,人获得一个向上的速度;③人向上运动到达最高位置。下列说法正确的是( )
A.挤压弹簧到最低位置时,人的重力
势能转化为动能
B.人向上运动到最高位置时,动能最大
C.②→③阶段,动能转化为重力势能
D.在玩蹦蹦杆的过程中,该同学的机械能是守恒的
1
3
5
题序
2
4
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命题点2 研究物体的动能跟哪些因素有关
5.(2025·临沂兰山二模)用如图所示的实验装置探究“影响动能大小的
因素”,实验中通过比较木块被小球撞击后在水平木板上滑行的最大距离,
来比较小球动能的大小。
1
3
5
题序
2
4
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(1)让不同质量的钢球、木球(m钢球>m木球)沿同一光滑斜面从挡板处由静止
自由释放,到达斜面底端后的速度关系是v钢球___ (选填“>”“=”或“<”)v木球,
这个过程中斜面对小球的支持力对小球________(选填“做功”或“不做功”)。
(2)被钢球、木球撞击后的同一木块可以分别从A处滑行至C处和B处,由此可
以判断从斜面同一位置自由释放的钢球、木球,到达斜面底端时质量较大的
钢球的动能______(选填“大于”“等于”或“小于”)木球的动能。撞击后的木块能
够向前滑行一段距离是因为______,木块最终停下来,说明力的作用效果是
____________________。
=
不做功
大于
惯性
改变物体的运动状态
1
3
5
题序
2
4
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(3)在探究动能大小与速度的关系时,应该控制__________保持不变,只改变斜
面的倾角或挡板的位置。
(4)根据《道路交通安全法实施条例》第七十八条规定,高速公路上行驶的
大型货车车速不得高于100 km/h,小型轿车车速不得高于120 km/h。请结
合所学知识解释对不同车型限速不同的原因是________________________
_______________________________________________________________
___________________________________________________。
球的质量
在相同的道路上,不同车型
的机动车质量不同,速度相同时,质量大的动能大,制动距离大,质量小的动
能小,制动距离小,当制动距离相同时,不同车型限速就不同
1
3
5
题序
2
4
39
40
$