19.大单元六 机械能和简单机械-微专题四 机械能的转化及守恒-【加速度中考】2026年贵州中考物理总复习

微专题四； 机械能的转化及守恒 一、常规类模型能量转化分析2025.1 【解题步骤】 第一步： 研究对象 确定研究对象。 第二步：涉及的能量 确定研究对象涉及到的能量。 女 第三步：能量的转化过程 分析能量的转化过程，判断各能量是增加还是减小的。 第四步：得出结论 根据能量守恒定律“增加的能量之和等于减小的能量之 和”判断能量的转化和转移的方向，从而得出结论。 注：若接触面光滑，则不计阻力，机械能守恒，只有动能和势能之间的转化；若接触面粗糙，则考虑 阻力，减少的机械能等于克服阻力做的功，即机械能转化为内能。 1.一题多变[2025贵州一模]如图所示，一木块以一定速度冲上粗糙斜面，若木块到达斜面上A点时 的速度为1；木块到达虚线框位置后返回，再次到达A点时的速度为v2。请你判断v1和v2的大 小关系，并利用能量的知识写出理由。 第1题图 【思路引导】 第一步研究对象：木块； 第二步涉及的能量：动能、重力势能、内能； 第三步能量的转化过程：木块由A点向上到达虚线框位置时， 能转化为 能；木 块由虚线框位置向下到达A点时， 能转化为 能；由题干“粗糙斜面”可知，该过程 中 (选填“需要”或“不需要”)克服摩擦力做功，一部分能量转化为内能； 第四步根据能量守恒定律得出结论：木块的机械能 (选填“增大”“减小”或“不变”)，木块 第一次到达A点的动能 (选填“>”“=”或“<”)第二次到达A点的动能，则1 (选填 ““=”或“<”)020 1一1.如图所示，一木块以一定速度冲上光滑斜面，若木块到达斜面上A点时的速度为1；木块到达 虚线框位置后返回，再次到达A点时的速度为v2。请你判断v1和v2的大小关系，并利用能量的 知识写出理由。 第1-1题图 77 2.在光滑的水平地面上有一辆小车，其左端有一块固定在地面上的挡板（如图甲所示），一物块从小 车光滑斜面顶端由静止滑下，物块运动到斜面底端时其动能为E1;现将左端的挡板撤去（如图乙 所示)，让物块重新从小车光滑斜面顶端由静止滑下，物块运动到斜面底端时其动能为E2。请比 较Ek和Ek2的大小，并说明理由。 第2题图 3.[2025贵州17]如图所示，一木块在水平桌面上沿直线从A点滑行至B点刚好停止，已知木块在A 点时的动能为60J。小明设想：若不计空气阻力，我提供60J的能量全部用来推动木块做功，就可 以用下列两种方式将木块沿原路推回A点。 方式一：用水平推力从B点推动木块，使其达到某一速度后，保持这一速度推动至A点； 方式二：用水平推力从B点推动木块，使其运动一段距离后，撤去推力，木块能滑行至A点。 请分别判断小明设想的这两种方式是否可行？说明理由。 第3题图 4.[2025贵阳南明区一模]如图所示，将一根无弹性的细绳上端固定在天花板上的O点，下端悬挂一个 小球。将小球从A点由静止释放，它经过最低点B后到达C点，然后返回。实验发现，由于空气 阻力的影响，小球返回时无法达到初始高度A点。请回答下列问题： (1)小球无法回到A点是由于部分机械能转化为了哪种形式的能量？ (2)若在A点释放小球时给小球一个初速度，小球返回时有没有可能恰好回到A点？ 并利用能量转化的知识说明理由。 B 第4题图 5.[2024黔南州一模]如图所示，AOB是表面光滑的轨道，金属小球从A点由静止开始自由滚下，沿轨 道AOB运动到B点后离开轨道，则与小球离开B点后的运动轨迹最为符合的是图中哪一条虚 线？请从能量转化的角度说明理由。（不计空气阻力） 77777777777777777 7777777777777777777777777777 第5题图 78 6.[2025遵义汇川区模拟]如图甲所示，小钢球从光滑斜面B点由静止滚下，经过点C到达水平面，撞 击水平面上D处的物块并将物块推动一段距离，最终停在E点，其中CD段光滑，DE段粗糙，小 钢球的动能随位置变化关系的大致图像如图乙所示。第二次将小钢球从A点(A点未画出，hA> h)静止滚下，重复以上实验，小钢球与物块运动一段距离后静止。请画出第二次实验时小钢球动 能随位置变化的大致图像。 动能 E小 300 250 200 150 100H A(BC D E 50 乙 0. B C Dt/s 第6题图 第7题图 7.[2024安顺二模]如图，小球从A点抛出时具有200J的机械能，其中动能为100J,小球经过B、C 两点落到地面上D点，已知B为小球运动的最高点，A、C处于同一高度，不计空气阻力，请在坐标 图中画出小球从A点抛出经过B、C两点，最终落到D点瞬间，小球动能大小随时间变化的大致 图像。 二、弹簧、弹性绳类模型能量转化分析 类型刀水平方向类2023,15) 1.一题多问（光滑水平面）如图所示，一轻质弹簧两端分别与竖直墙面和木块固定连接，用木块压缩 弹簧至水平光滑地面®的A点。松手后木块在A点和B点间来回运动③，图中O点是弹簧原长@ 的位置。 (1)请写出木块从A点运动到B点过程中动能的变化情况”，并从功能关系的角度阐述理由。 (2)请在图乙中作出木块从A运动到B的动能随位置s变化的大致图像，最大动能为E。 个E E 000000 0 第1题图 【思路引导】 第一步：确定研究对象 由①可知，研究物体为 第二步：提取题干信息 (1)由②可知，木块运动过程中，水平面光滑，机械能守恒； (2)由③可知，B点时，弹簧的伸长量最大； (3)由④可知，O点时，弹簧的弹性势能为零。 第三步：运动过程分析 (1)A点（初始位置）：木块动能为 ；弹簧弹性势能 79 (2)A点→O点的过程中：弹簧对木块做功，弹簧的弹性势能转化为木块的 能，木块受到 水平向 的弹力，且弹力逐渐 ,木块的速度逐渐 (3)O点时，弹簧的弹性势能为零，木块的动能 ,木块的速度 (4)O点→B点的过程中：木块对弹簧做功，木块的动能转化为弹簧的 能，木块受到水 平向 的弹力，且弹力逐渐 ,木块的速度逐渐 (5)B点时，弹簧的伸长量最大，弹性势能 ,木块的动能为 2.(粗糙水平面)如图所示，弹簧一端固定在竖直墙面，另一端固定在置于粗糙水平面的木块上。现 将木块从弹簧原长位置O点拉至A点，松手后木块向右运动，最终将弹簧压缩至B点（图中未画 出)。请比较L4o和loB的大小关系，并从能量转化的角度说明理由（不计空气阻力，弹簧始终在弹 性限度内)。 7777777777/777 0 第2题图 3.(光滑十粗糙水平面)[2023贵州15]如图甲所示，水平面AB段光滑，B点右侧粗糙，一轻质弹簧左 端固定于竖直墙面。用小木块P压缩弹簧至A点由静止释放，木块离开弹簧后，动能随位置变化 关系的大致图像如图乙所示。若换另一相同底面的小木块Q(。>mp)将弹簧同样压缩至A点 由静止释放，弹簧形变均在弹性限度内。请在同一坐标系中画出小木块Q从离开弹簧至静止的过 程中，动能随位置变化关系的大致图像。 个动能 光滑面粗糙面 777777 0BC位置 甲 第3题图 类型②竖直方向类 4.位于关岭自治县的坝陵河大桥是吉尼斯世界纪录认证的全球最高商业蹦极设施。大桥离地高度 为370米。如图所示是蹦极运动的简化示意图，弹性绳一端固定在O点，另一端系住运动员，运动 员从O点自由下落，到A点时弹性绳自然伸直，B点是运动员受到重力与弹性绳对运动员拉力相 等的点，C点是运动员到达的最低点，不计空气阻力，请画出运动员从O点到C点的动能Ek随高 80 度h变化的大致图像。 ↑E,/小 A 0 A B C h/m 第4题图 【思路引导】 运动过程分析 (1)O点时：运动员的重力势能最 ,动能为 (2)O→A的过程中：运动员的重力势能逐渐变 ,动能逐渐变 ,运动员减少的重力势 能 (选填“部分”或“全部”)转化为运动员的动能； (3)A→B的过程中：运动员的动能逐渐变 ,弹性绳伸长，弹性势能逐渐变 。运动员 的重力势能转化为运动员的 能和弹性绳的 能； (4)B点时：运动员的动能最 ,速度最 (5)B→C的过程中：弹性绳的弹性势能逐渐变 ,运动员的重力势能逐渐变 ,动能逐 渐变 ,运动员的 能和 能转化为弹性绳的 能； (6)C点时：弹性绳的伸长量最大，弹性绳具有的 能最大，运动员的动能为0。 5.[2025遵义模拟]蹦蹦杆备受青少年喜爱，如图甲是小明玩蹦蹦杆的情景。小明挤压蹦蹦杆下端的 弹簧，原有的重力势能转化为弹性势能储存在弹簧中。跃起时，弹性势能被释放出来，帮助小明和 蹦蹦杆一起向上运动，随后又向下运动。请在图乙的坐标系中，描绘出从蹦蹦杆刚接触地面开始， 直至小明下落至最低点这一过程中，小明动能随弹簧形变量变化的大致图像。 ◆动能 形变量 第5题图 类型③其他类 6.如图所示，轻质弹簧左端固定在竖直墙壁上，O点是弹簧原长位置，物块从斜面上P点由静止滑 下，压缩弹簧，将弹簧压缩至最短N点处，请判断此过程中物块重力做功W,和克服摩擦力做功 W,的大小关系，并从能量转化的角度说明理由。（不计空气阻力） 777777777777777777777777 NO 第6题图 81微专题四 机械能的转化及守恒 一、常规类模型能量转化分析 1.答：因斜面粗糙，木块从A点运动到最高点时，一部分动能会克服摩擦力做 功，转化为木块的重力势能会变小，同时，木块到达虚线框位置后返回，再次到 达A点时，这部分重力势能也会克服摩擦力做功，转化为木块的动能会更小， 即第一次到达A点时的动能会大于第二次到达A点时的动能，故v1>v2。 【思路引导】动重力势重力势动需要减小 1一1.答：因斜面光滑，木块从A点运动到最高点，即虚线框位置，木块的动能全 部转化为木块的重力势能；木块到达虚线框位置后返回，再次到达A点 时，木块的重力势能也全部转化为动能，两次到达A点时的动能相等，即 U1=2 2.答：光滑的斜面、光滑的地面没有摩擦力。有挡板时，物块的重力势能全部转 化为动能，无挡板时，物块的重力势能转化为物块和小车的动能，因为物块的 初始重力势能相同，所以E1>E2。 3.答：木块在水平桌面上沿直线从A点滑行至B点刚好停止，已知木块在A点 时的动能为60J,则木块在A、B两点间运动需要克服阻力做功60J。方式 中，用水平推力从B点推动木块，使其达到某一速度后，保持这一速度推动至 A点，则到达A点时木块速度不为零，动能不为零，则推动木块做功需要大于 60J,所以方式一不可行；方式二中，用水平推力从B点推动木块，使其运动 段距离后，撤去推力，木块能滑行至A点，克服阻力做功不变，仍为60J,所以 推动木块做功60J,方式二可行。 4.答：(1)部分机械能转化为了空气和小球的内能 (2)根据能量守恒定律，小球在运动过程中受到空气阻力作用，阻力做功会消 耗机械能，若初始的动能等于小球运动过程中消耗的机械能，小球可以恰好 回到A点。 5.答：α虚线。由题知，轨道AOB是光滑轨道，不计空气阻力，小球运动过程中 机械能守恒，只有小球的动能和重力势能之间的转化，所以它经O点的动能 是由重力势能转化而来的；小球从A点由静止滑下，所以小球的机械能等于 A点时的重力势能，整个过程中，机械能守恒。c虚线的最高点超过了A点的 高度，这是不可能的；b虚线的最高点与A点的高度相同，而在最高点时，小球 仍具有向右运动的速度，所以b虚线所示的机械能大于A点的机械能，也是 不可能的；虚线的最高点低于A点，由于在最高点时小球仍运动，其总机械 能可能与开始时的机械能相等，符合实际。 6.如答图所示 动能 【解析】第二次将小钢球从A点(A,点未画出，hA>hB)静止 滚下重复以上实验，小钢球与物块运动一段距离后静止 此时小钢球的质量不变，速度更大，动能更大，小钢球在每 个阶段的动能都比第一次大一些。综上所述，第二次实验 A(BC D E 时小钢球动能随位置s变化的大致图像如答图所示。 第6题答图 7.如图所示 【解析】A点的机械能为200J,其中动能为100J,A,点的 ↑E/小 重力势能Em=200J-100J=100J;不计空气阻力，小 300h 250H 球在运动的过程中机械能守恒，所以小球从A点抛出经 200 过B、C两点，最终落到D点的机械能不变；又因为C点 150 00 与A点的高度相同，所以重力势能相同，则C点的重力 50 势能也为100J,则动能为100J;小球从A点抛出经过 0 B C Dils B,高度升高，动能转化为重力势能，但在B点水平方向 第7题答图 还有速度，所以B点的动能不为0；小球从B点经过D点，高度减小，重力势 能转化为动能，D,点的重力势能为零，所以动能为200J。综上分析，小球动能 大小随时间变化的大致图像如答图所示。 二、弹簧、弹性绳类模型能量转化分析 1.答：(1)动能先变大后变小；由题意可知，水平面是光滑的 则木块在运动过程中，整个装置的机械能是守恒的；弹簧 被压缩后具有弹性，对木块产生弹力，弹簧在恢复原状时 对木块做功，使得木块的速度变大，动能变大；到O点时 弹簧恢复原状，弹力为0，此时弹簧的弹性势能全部转化 B s 第1题答图 为木块的动能，木块的动能最大，速度最大；经过O点后， 木块拉动弹簧，弹簧会仲长，木块对弹簧做功，木块的动能转化为弹簧的弹性 4 势能，木块的动能减小，速度变小，到B点时，木块的动能全部转化为弹性势 能，动能为0，速度为0。 (2)如答图所示 【思路引导】木块(1)0最大(2)动右减小增大(3)最大最大 (4)弹性势左增大减小(5)最大0 2.答：lo>los;由题意可知，水平面是粗糙的，则木块在运动过程中，整个装置 的机械能不守恒：A点到O点过程中，弹簧被拉伸后具有弹性，对木块产生弹 力，弹簧在恢复原状时对木块做功，使得木块的速度变大，动能变大；到O点 时弹簧恢复原状，弹力为0，此过程弹簧的弹性势能转化为木块的动能和内 能，机械能减小；经过O点后，木块压缩弹簧，弹簧会缩短，木块对弹簧做功， 木块的动能转化为弹簧的弹性势能和内能，木块的动能减小，速度变小；O点 到B点的过程中，木块的动能转化为弹性势能和内能，木块的机械能进一步 减小，做的功更少，所以LAo>los 3.如答图所示【解析】将弹簧同样压缩至A点由静止释放，由于弹簧形变程度 相同，弹性势能转化为动能的大小相同，即小木块Q和小木块P具有相同的 动能，由于水平面AB段光滑，动能不变，故在AB段小木块Q和小木块P动 能随位置变化关系的图像相同；由于水平面B点右侧粗糙，小木块在滑行过 程中需要克服摩擦力做功，而滑动摩擦力与压力和接触面粗糙程度有关，因 小木块具有相同底面，且m。>p,所以小木块Q受到的摩擦力大于小木块 P。由于两木块具有的动能相同，对外做的功相同，根据W=Fs可知，过B,点 后，小木块Q在水平面滑行的距离应该小于小木块P,故小木块Q从离开弹 簧至静止的过程中，动能随位置变化关系的大致图像如答图所示。 个动能 BC位罗 0 A BC h/m 第3题答图 第4题答图 4.如答图所示 【思路引导(1)大0(2)小大全部(3)大大动弹性势(4)大 大(5)大小小重力势动弹性势(6)弹性势 5.如答图所示 【解析】蹦蹦杆刚接触地面开始阶段，弹簧的弹力小于 个动能 小明的重力，小明受到的合力竖直向下，向下加速运 动，动能逐渐增大，弹簧形变量变大，弹力逐渐变大； 当重力与弹力大小相等时，合力为零，动能最大、速度 最大；小明继续向下运动，弹力将大于重力，小明所受 形变量 的合力竖直向上，小明的速度减小，动能减小，下落至 第5题答图 最低，点时速度为0，动能为0；所以小明的动能变化情况是先增大后减小。在 此过程中，弹簧的形变量逐渐增大，故小明动能随弹簧形变量变化的大致图 像如答图所示。 6.答：W>W2;不计空气阻力，物块从斜面上P点由静止滑下，重力所做的功为 W1,最终将弹簧压缩到最短N点处，弹簧发生弹性形变，具有弹性势能，下滑 过程中，物块克服摩擦力做功，物块的重力势能转化为物块克服摩擦力做功 产生的内能及弹簧的弹性势能，所以W>W2。