第十一章 功和机械能 第4讲 机械能及其转化 提高讲义（含答案）2024-2025学年人教版八年级物理下册

第4讲 机械能及其转化
【板块一】 机械能及其转化
题型一 动能与势能的转化
方法技巧
动能与势能转化问题的分析：首先分析决定动能大小的因素，决定重力势能(或弹性势能)大小的因素——看动能和重力势能(或弹性势能)如何变化，那么能的转化情况就是变小的那种形式的能转化为变大的那种形式的能。
【例1】如图所示，摆球由A点静止释放，经过最低点O到达B点，A、B两点等高。关于摆球，下列说法中正确的是( )
A.从A 点到 B 点的过程中机械能守恒 B.在B 点时处于平衡状态
C.在O点时重力势能最大 D.从A 点到O 点动能转化为重力势能
【例2】滑板是深受青少年喜欢的一项体育运动。如图是U形滑台和运动员姿势的简化示意图。运动员在滑台A处由静止自由下滑，不计滑台摩擦和空气阻力，仅依靠滑行过程中运动员姿势的自然(不用力)变化，最有可能滑到滑台C处的是( )
题型二 机械能守恒
方法技巧
机械能守恒分析：注意动能和势能相互转化过程中的能量损失和增大——如果除重力和弹力外没有其他外力做功。即：没有其他形式能量补充或没有能量损失，则动能、势能转化过程中机械能不变。如果有“在光滑斜面上滑动”，则“光滑”表示没有能量损失——机械能守恒。“斜面上匀速下滑”表示有能量损失——机械能不守恒。
【例3】如图所示，粗糙的弧形轨道竖直固定在水平面上，钢球从C点由静止释放，经过B点到达最低点O，然后到达另一侧与B点等高的点A时刚好速度为零。由O到A点过程中， 能转化为重力势能， 点的动能最大，从C点到B点的过程中，机械能的总量 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
【例4】如图是宜昌某景区的彩虹滑道，小东和小红从顶端滑到底端的过程中，重力势能 ，机械能 。 (均选填“增大”“减小”或“不变”)
针对练习
1.如图，质量为2m的物块P 下方连接有一个质量为m 的钩码，上端通过细线绕过轻质定滑轮连接一质量为2m的物块Q，将它们由静止释放。在物块P下落到地面的过程中，P，Q间细线拉力大小为F，(细线重力及各处的摩擦均不计，钩码落地后不弹起)( )
A.钩码落地前 F=3mg，Q的机械能增大 B.钩码落地前 F<3mg，Q的机械能增大
C.钩码落地后 F=2mg，P的机械能不变 D.钩码落地后F>2mg，P 的机械能减小
2.如图所示，小枫同学将一把铁锁用绳子悬挂起来，把它拉到自己的鼻子附近，稳定后由静止释放，铁锁向前摆去，如图所示。铁锁摆动过程中，下列说法正确的是( )
A.绳子对铁锁的拉力与铁锁受到的重力是一对平衡力
B.铁锁始终不会超过释放时的高度
C.铁锁的重力势能和弹性势能不断相互转化
D.若铁锁摆动到最低点时绳子突然断开，则铁锁将沿竖直方向下落
3.一颗番茄从手中由静止开始下落，撞击水面时溅起许多水珠(如图)，同时番茄仍有较大速度并继续下沉。若不计一切机械能损耗，番茄从开始下落至刚好浸没时减少的势能( )
A.等于所有溅起的水珠在撞击过程中增加的机械能总和
B.大于所有溅起的水珠在撞击过程中增加的机械能总和
C.等于所有溅起的水珠在空中上升过程中增加的机械能总和
D.小于所有溅起的水珠在空中上升过程中增加的机械能总和
4.如图所示，小球从左侧斜面的 P 点由静止释放，在右侧斜面上能到达的最高位置是Q点，M、N是小球运动过程中先后通过的两个等高点，下列关于该过程的说法中正确的是( )
A.小球在左侧斜面向下运动的过程中，重力势能全部转化为动能
B.小球从 P 点向Q 点运动的过程中，机械能保持不变
C.小球从 P 点向Q 点运动的过程中，所受支持力不做功
D.小球通过M、N两点时的速度大小相等
5.如图所示，是公路上的“避险车道”，该车道是粗糙的碎石铺成的一个陡坡，其作用是供下坡的汽车在刹车失灵的情况下避险。当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。避险车道主要是将汽车因高速行驶 能转化 能。某车刹车失灵后以36km/h的速度进入避险车道，后经1.5min安全停下，若该过程的平均速度为3m/s，则避险车道至少有 km。
【板块二】 运动过程中的机械能转化分析
题型一 罐子在斜面上滚动过程中机械能的转化
【例1】如图甲所示，在一个罐子的盖和底各开两个小洞。将小铁块用细绳绑在橡皮筋的中部穿入罐中，橡皮筋两端穿过小洞用竹签固定，如图乙为其截面图。做好后如图丙所示，将该罐子从不太陡的斜面 A 点由静止释放，滚到水平面D点停止，然后返回，自行滚上斜面的 B点停止后又滚下斜面……如此往返，最后停在水平面上，下列说法正确的是( )
A.罐子在A点的重力势能最大，橡皮筋在D点的弹性势能最大
B.罐子从A 点滚动到C点的过程中，重力势能只转化为动能
C.若罐内没有橡皮筋和小铁块，罐子可能返回滚上斜面
D.第一次返回斜面，向上滚动的过程中，罐子整体在C点时的机械能小于在B 点时的机械能
题型二 蹦床、弹性绳弹跳过程中机械能的转化
【例2】如图所示，运动员正在进行蹦床比赛，下列关于该过程中机械能及其转化的说法中错误的是( )
A.运动员在接触蹦床后下落的速度最大时，他的动能最大
B.运动员速度为零时，他的重力势能最大
C.运动员下落到最低点时，蹦床的弹性势能最大
D.运动员离开蹦床后，因为惯性他可以继续上升一段距离
题型三 小球弹跳过程中机械能的转化
【例3】如图所示是小球在地面弹跳的频闪照片，下列分析图片后得到的结论正确的是( )
A.小球从最高处下落时重力势能不断减小，动能不断减小
B.小球从接触地面到离开地面时，弹性势能先变大后变小
C.小球从接触地面到离开地面时，主要是弹性势能和重力势能之间在转化
D.小球的弹起的高度逐渐减小，是因为重力势能不断转化为动能
【例4】如图是皮球落地后弹跳过程中，每隔相等时间曝光一次所拍摄的照片。A、B是同一高度的两点，则A 点的重力势能 (选填“大于”“小于”或“等于”)B点的重力势能；A点的机械能 (选填“大于”“小于”或“等于”)B点的机械能；A点的速度 (选填“大于”“小于”或“等于”)B点的速度。
针对练习
1.如图所示，跳水运动员踏板时首先从高处落到处于自然状态的跳板上(A位置)，然后随跳板一同向下运动到最低点(B位置)。从A位置到B 位置的过程中，下列说法正确的是( )
A.运动员到达位置A时，运动员的速度最大
B.到达位置B时，运动员受到的力的合力为0
C.在这个过程中，运动员减小的动能等于跳板增加的弹性势能
D.在这个过程中，跳板增加的弹性势能大于运动员减小的动能
2.如图所示，许多人造地球卫星在大气层外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，下列有关卫星说法不正确的是( )
A.卫星在运行过程中不受空气阻力，机械能守恒
B.若卫星运行到远地点时所有外力全部消失，卫星将静止
C.卫星在沿椭圆轨道绕地球运行时，受力不平衡
D.卫星从远地点向近地点运行时，速度在不断增大
3.有甲、乙两个完全相同的小球。在距地面同一高度H处以大小相等的速度，将甲球竖直向下抛出、将乙球竖直向上抛出，如图所示。若不计空气阻力，下列说法正确的是( )
A.抛出时刻，甲球比乙球的动能大
B.距地面相同高度处h(hC.落地时甲的机械能小于乙的机械能
D.落地时甲的机械能等于乙的机械能
4.一位摄影爱好者采用在同一张底片上多次曝光的方法，拍摄了极限跳伞运动员从悬崖上跳下的过程。从运动员离开悬崖时开始，每隔0.3s曝光一次，得到了一张记录运动员在打开降落伞之前的一段下落情况的照片，如图所示。已知运动员从a点到d 点可视为沿竖直方向运动，通过 ab、bc和cd的时间间隔均为0.6s，空气阻力不能忽略。对于运动员从a点到d 点的下落过程，下列分析中正确的是( )
A.运动员下落过程中的速度的大小保持不变
B.运动员所受的重力在 ab段所做的功等于在 cd 段所做的功
C.运动员所受的重力在 ab段做功比在 cd 段做功慢
D.运动员下落过程中减少的重力势能全部转化为动能
【板块三】 机械能守恒
题型一 机械能守恒的条件
方法技巧
如果只有重力和弹力做功，那么机械能不变，机械能守恒；如果有重力和弹力以外的其他力做功，那么机械能可能会增大，也可能会减小，机械能不守恒。
【例1】在冬奥会自由式滑雪比赛中，选手的运动轨迹如图所示，如果不计空气阻力，下列说法正确的是( )
A.在a点和c 点速度都为零，因此这两点动能也为零
B.在a点和e 点都处于静止状态，因此机械能相等
C.从a点下滑到b点过程中，机械能保持不变
D.从c点下落到d 点过程中，机械能保持不变
题型二 单摆、滚摆类的能量转化和守恒
方法技巧<
单摆、滚摆的能量转化过程中，没有发生形变，没有质量改变，因此只有动能和势能之间的转化。最高处时，势能最大，动能最小，最低处时，势能最小，动能最大。
【例2】如图所示，在铁锁摆动时(不计能量损失)，下列说法正确的是( )
A.经过最低点时，动能最小
B.到达最高点时，机械能最大
C.整个过程中动能与重力势能之和不变
D.在向下摆的过程中，动能转化为重力势能
【例3】对如图所示滚摆运动的现象，下列解释中不正确的是( )
A.动能与势能可以相互转化
B.下降时重力势能减小、动能增大
C.上升的最大高度逐次降低，说明能量不守恒
D.有部分机械能转化为内能，但总能量不变
题型三 斜面类的能量的转化和守恒
方法技巧
橡皮筋罐子在斜面上滚动问题，由于橡皮筋发生弹性形变，有弹性势能，罐子滚动有动能，且在斜面上高度变化，有势能改变。要全面考虑各种形式的能的变化。
【例4】如图所示，在一个罐子的盖和底各开两个小洞，将小铁块用细绳绑在橡皮筋的中部穿入罐中，橡皮筋两端穿过小洞用竹签固定，做好后使它从不太陡的斜面滚下。下列说法正确的是( )
A.罐子向下滚动的整个过程中，罐子和小铁块的动能一直增加
B.罐子向上滚动时，橡皮筋的弹性势能会转化为罐子和小铁块的重力势能
C.罐子滚到斜面底端时，橡皮筋的弹性势能最小
D.罐子滚下斜面后又自动滚上斜面，因此罐子能够在斜面上一直上下来回滚动
针对练习
1.一个乒乓球从如图的轨道中的W点静止释放，先后经过X点，Y点、最后到右侧的最高点Z，比较四点，球的机械能最大是( )
A.在 W点 B.在 X点 C.在Y点 D.在Z 点
2.球竖直向上运动，并落回地面，这过程中先后经过M、S两点。球在这两点的动能和重力势能如图所示，则球在S点的( )
A.速度比在 M点的小 B.离地高度比在M点的低
C.机械能等于在 M点的机械能 D.机械能大于在 M点的机械能
3.小明在参观科技馆时，发现一个有趣的器材，如图甲所示，当把椎体(一种材质均匀的中心对称体)放在斜面底部时，发现椎体开始自己往上“爬”，该装置可简化成乙图，以下说法正确的是( )
A.椎体“爬坡”过程中，机械能一直在减小
B.椎体“爬坡”过程中，机械能增大
C.椎体“爬坡”过程中，椎体所受的重力与支持力是一对平衡力
D.椎体“爬坡”过程中，若椎体所受外力全部消失，椎体将保持静止
4.如图甲是探究“阻力对物体运动影响”的实验装置，如图乙是探究“物体的动能与质量关系”的实验装置。关于这两个实验的说法中正确的是( )
A.甲实验小车必须从斜面的最高点位置静止下滑
B.甲实验说明：运动的小车到达水平面时如果没有受到力的作用，它只能做匀速直线运动
C.乙实验得出的结论是：物体的高度一定时，质量越小，动能越大
D.甲实验中，小车在毛巾、棉布和木板上运动的距离不同，所以小车克服阻力所做的功不相同
5.如图所示，一个木块从斜面上静止滑下，并在水平面上继续滑动。若斜面和水平面的粗糙程度相同，则下列说法正确的是( )
A.木块在斜面和水平面上受到的摩擦力大小相等
B.木块下滑的过程中重力势能转化为动能，机械能保持不变
C.木块在水平面滑动动能转化为重力势能，机械能减小
D.木块滑到水平面时其减小的重力势能大于增加的动能
第4讲 机械能及其转化
【板块一】 机械能及其转化
【例1】 A 【例2】 B 【例3】 动 O 变小
【例4】 减小 减小
【针对练习】
1. B 2. B 3. B 4. C
5.动 重力势 0.27
【板块二】 运动过程中的机械能转化分析
【例1】 A 【例3】 B 【例2】 B
【例4】 等于 大于 大于
【针对练习】
1. D 2. B 3. D 4. C
【板块三】 机械能守恒
【例1】 D 【例2】 C 【例3】 C 【例4】 B
【针对练习】
1. A 2. B 3. A 4. B 5. D