3.3 机械能守恒定律及其应用 同步作业 -2025-2026学年高一下学期（中职）物理高教版(2021)机械建筑类

主题三 功和能 第三节 机械能守恒定律及其应用 同步作业 一、选择题（共10小题，每小题3分，共30分） 1. 下列关于机械能的说法，正确的是（ ） A. 机械能只包括动能，不包括势能 B. 机械能的单位是瓦特（W） C. 机械能是动能和势能（重力势能、弹性势能）的总和 D. 静止的物体机械能为0 2. 机械加工中，质量m=10kg的零件被提升到高度h=2m处静止，g=10N/kg，该零件的重力势能E为（ ） A. 20J B. 100J C. 200J D. 2000J 3. 关于重力势能的计算公式E=mgh，下列说法正确的是（ ） A. 重力势能与物体的质量和高度都有关 B. 高度为0时，重力势能一定为0 C. 质量越大，重力势能一定越大 D. 高度越大，重力势能一定越大 4. 建筑施工中，水泥板从高处自由下落，下落过程中（不计空气阻力），其机械能的变化情况是（ ） A. 不变 B. 增大 C. 减小 D. 先增大后减小 5. 下列哪种情况中，物体的机械能守恒（ ） A. 物体在粗糙水平面上匀速运动 B. 起重机匀速吊起重物 C. 物体自由下落（不计空气阻力） D. 物体在拉力作用下加速上升 6. 机械加工中，质量m=5kg的零件从高度h=3m处自由下落，不计空气阻力，g=10N/kg，零件落地时的动能E为（ ） A. 15J B. 75J C. 150J D. 300J 7. 关于机械能守恒定律，下列说法正确的是（ ） A. 只有重力做功时，物体的机械能守恒 B. 任何情况下，机械能都守恒 C. 机械能守恒时，动能一定不变 D. 机械能守恒时，重力势能一定不变 8. 建筑施工中，塔吊将质量为60kg的水泥板匀速提升，提升过程中（ ） A. 动能不变，重力势能增大，机械能增大 B. 动能增大，重力势能不变，机械能增大 C. 动能和重力势能都不变，机械能不变 D. 动能和重力势能都增大，机械能增大 9. （提升题）机械加工中，质量m=8kg的零件从高度h=4m处由静止释放，下落过程中受到轻微空气阻力，落地时速度v=7m/s，g=10N/kg，该过程中机械能的减少量为（ ） A. 320J B. 196J C. 124J D. 48J 10. （提升题）建筑施工中，质量为100kg的重物从高度h=5m处自由下落，不计空气阻力，g=10N/kg，重物下落2m时的机械能与落地时的机械能之比为（ ） A. 1:5 B. 2:5 C. 3:5 D. 1:1 二、填空题（共5小题，每空2分，共20分） 11. 物理学中，机械能是________和________的总和，其中势能包括________和弹性势能，机械能的国际单位是________。 12. 重力势能的定义：物体由于________而具有的能量，计算公式为________；动能的计算公式为________，机械能守恒时，动能的增加量等于________的减少量。 13. 机械能守恒定律的条件是：只有________做功，其他力不做功，此时物体的________保持不变。 14. 机械加工中，质量m=6kg的零件从高度h=5m处自由下落，不计空气阻力，g=10N/kg，零件落地时的速度v=________m/s，落地时的动能E=________J。 15. （提升题）建筑施工中，质量为80kg的水泥板从高度h=6m处由静止下落，不计空气阻力，g=10N/kg，下落过程中，水泥板的重力势能转化为________，下落3m时的重力势能E=________J。 三、判断题（共5小题，每小题2分，共10分，对的打“√”，错的打“×”） 16. 机械能是动能和势能的总和，势能为零时，机械能就等于动能。（ ） 17. 物体在下落过程中，重力势能一定减小，动能一定增大。（ ） 18. 只有重力做功时，物体的动能和重力势能可以相互转化，但机械能的总量不变。（ ） 19. 机械加工中，零件在光滑导轨上匀速运动时，机械能守恒。（ ） 20. （提升题）若物体受到空气阻力作用，下落过程中机械能会减小，不遵循机械能守恒定律。（ ） 四、简答题（共2小题，每小题10分，共20分） 21. 简述机械能、机械能守恒定律的定义及机械能守恒的条件，并结合机械加工场景，举例说明机械能守恒定律在实际中的应用（至少1例）。 22. （提升题）结合建筑施工场景，举例说明动能和重力势能的相互转化，并简要分析为什么有空气阻力时，机械能不守恒。 参考答案 一、选择题（每小题3分，共30分） 1. C 解析：A错误，机械能包括动能和势能；B错误，机械能的单位是焦耳（J）；C正确，机械能是动能和势能（重力势能、弹性势能）的总和；D错误，静止的物体动能为0，但可能有重力势能，机械能不为0。 2. C 解析：根据重力势能公式E=mgh，代入数据E=10kg×10N/kg×2m=200J，C正确。 3. A 解析：重力势能E=mgh，与物体的质量m和高度h都有关，A正确；B错误，高度的参考面可任意选择，高度为0时，重力势能不一定为0；C、D错误，重力势能与质量和高度都有关，单一因素无法确定其大小。 4. A 解析：不计空气阻力时，水泥板只受重力，只有重力做功，机械能守恒，总量不变，A正确。 5. C 解析：A错误，粗糙水平面有摩擦力做功，机械能不守恒；B错误，起重机匀速吊起重物，拉力做功，机械能不守恒；C正确，自由下落（不计空气阻力），只有重力做功，机械能守恒；D错误，拉力做功，机械能不守恒。 6. C 解析：不计空气阻力，机械能守恒，落地时的动能等于下落前的重力势能，E=mgh=5kg×10N/kg×3m=150J，C正确。 7. A 解析：机械能守恒的条件是只有重力做功，其他力不做功，A正确；B错误，有其他力做功时，机械能不守恒；C、D错误，机械能守恒时，动能和重力势能可以相互转化，总量不变，单个能量可以变化。 8. A 解析：匀速提升时，速度不变，动能不变；高度增大，重力势能增大；机械能=动能+重力势能，故机械能增大，A正确。 9. C 解析：下落前的机械能（重力势能）E=mgh=8kg×10N/kg×4m=320J；落地时的动能E=½mv²=½×8kg×(7m/s)²=196J；机械能减少量=320J-196J=124J，C正确。 10. D 解析：不计空气阻力，机械能守恒，下落过程中任意位置的机械能都等于初始机械能，故下落2m时的机械能与落地时的机械能之比为1:1，D正确。 二、填空题（每空2分，共20分） 11. 动能；势能；重力势能；焦耳（J） 12. 被举高；E=mgh；E=½mv²；重力势能 13. 重力；机械能总量 14. 10；300 解析：机械能守恒，E=mgh=6kg×10N/kg×5m=300J；由E=½mv²，解得v=√(2E/m)=√(2×300J/6kg)=√100=10m/s。 15. 动能；2400 解析：不计空气阻力，重力势能转化为动能；下落3m时，高度h=6m-3m=3m，E=mgh=80kg×10N/kg×3m=2400J。 三、判断题（每小题2分，共10分） 16. √ 解析：机械能=动能+势能，势能为零时，机械能等于动能，正确。 17. × 解析：若物体受阻力作用，下落过程中动能可能增大、不变或减小，重力势能一定减小，错误。 18. √ 解析：只有重力做功时，动能和重力势能相互转化，机械能总量不变，符合机械能守恒定律，正确。 19. × 解析：零件在光滑导轨上匀速运动，动能不变，重力势能不变，机械能不变，但这是因为没有力做功，并非动能和势能相互转化，不属于机械能守恒的典型场景（机械能守恒的核心是动能与势能相互转化），错误。 20. √ 解析：空气阻力对物体做负功，消耗机械能，机械能总量减小，不遵循机械能守恒定律，正确。 四、简答题（每小题10分，共20分） 21. 机械能：定义：物体的动能和势能（重力势能、弹性势能）的总和叫做机械能（2分）； 机械能守恒定律：定义：在只有重力做功的情况下，物体的动能和重力势能可以相互转化，但机械能的总量保持不变（2分）； 守恒条件：只有重力做功，其他力不做功（2分）。 应用举例：机械加工中，零件从高处自由下落（不计导轨摩擦），只有重力做功，机械能守恒；工人可根据机械能守恒定律，通过控制零件的下落高度，精准计算零件落地时的速度，避免速度过大导致零件碰撞损坏，同时可优化加工流程，提高加工安全性（4分，合理即可）。 22. 应用举例：建筑施工中，塔吊将重物从地面提升到高处时，塔吊的拉力做功，重物的动能增大、重力势能增大；当重物从高处自由下落（不计空气阻力）时，重力做功，重力势能减小，动能增大，重力势能转化为动能；重物落地前，动能达到最大，重力势能最小（3分）。 分析：有空气阻力时，空气阻力对物体做负功，会消耗物体的机械能，将部分机械能转化为内能，导致物体的机械能总量减小，因此不遵循机械能守恒定律（5分）。 学科网（北京）股份有限公司 $