总复习：机械能及其转化（基础）
【知识网络】
【考点梳理】
考点一 、动能、势能、机械能
1 ．动能
物体由于运动而具有的能，叫做动能；动能的大小与质量和速度有关。物体的速度越大，质量越大， 则它的动能越大。
要点诠释：
（1）一切运动的物体都有动能。
（2）动能是“由于运动”这个原因而产生的， 一定不要把它理解成“运动的物体具有的能量叫动 能”。例如在空中飞行的飞机，不但有动能而且还具有其它形式的能量。
2 ．重力势能
物体由于高度所决定的能，叫做重力势能；重力势能的大小与质量和高度有关。物体的质量越大，被 举得越高，则它的重力势能越大。
要点诠释：
（1）一切被举高的物体都有重力势能。
（2）重力势能是“被举高”这个原因而产生的， 一定不要把它理解成“被举高的物体具有的能量 叫重力势能”。例如在空中飞行的飞机，不但有重力势能而且还具有其它形式的能量。
3 ．弹性势能
物体由于发生弹性形变而具有的能量，叫做弹性势能；弹性势能的大小与弹性形变的程度有关。
要点诠释：
（1）一切发生弹性形变的物体都有弹性势能。
（2）弹性势能是“由于发生弹性形变”这个原因而产生的， 一定不要把它理解成“发生弹性形变 的物体具有的能量叫弹性势能”。
4 ．机械能
动能、重力势能和弹性势能统称为机械能。
考点二、动能和势能之间的相互转化
1、在一定的条件下，动能和重力势能之间可以相互转化。 如将一块小石块，从低处抛向高处，再从高处下落的过程中，先是动能转化为重力势能后，后来又是重力势转化为动能。
2、在一定的条件下，动能和弹性势能之间可以相互转化。 如跳板跳水运动员，在起跳的过程中， 压跳板是动能转化为弹性势能，跳板将运动员反弹起来是弹性势能转化为动能。
3、机械能守恒。 如果一个过程中，只有动能和势能相互转化，机械能的总和就保持不变。这个规 律叫做机械能守恒。
类型一、机械能的定义及理解
经典例题1：如图是撑竿跳高时的情形，运动员能继续上升一定的高度，这是主要依靠( )
A. 运动员的动能
B. 运动员的重力势能
C. 杆的弹性势能
D. 运动员的升力
【答案】C
【解析】解：
运动员在起跳前，由于助跑具有较大的速度，所以具有较大的动能；运动员起跳时，杆开始发生弹性形变，动能转化为撑杆的弹性势能；到越过横杆时，杆恢复原状，弹性势能转化为动能，动能又转化为重力势能。所以运动员能继续上升一定的高度，靠的是撑杆的弹性势能。
故选：。
物体由于运动而具有的能叫动能；
物体由于被举高而具有的能叫重力势能；
物体由于发生弹性形变而具有的能叫弹性势能。
在一定条件下，不同形式的能量可以相互转化。
此题考查了机械能的概念及相互转化，明确撑杆运动员从起跳到过杆每个过程中的能量转化，是解答此题的关键。
举一反三1-1：某物体在牛水平拉力作用下沿水平面做匀速直线运动，秒内前进了米。拉力做的功为______ 焦，拉力的功率为______ 瓦，重力做的功为______ 焦。唐诗中有“黄河远上白云间”、“不尽长江滚滚来”的诗句，前一句生动形象地表明黄河水蕴藏着大量的______ ，后一句表明长江水具有丰富的______ 。均选填“动能”或“势能”
【答案】 势能 动能
【解析】解：拉力做的功：；
拉力的功率：；
重力方向竖直向下，物体没有在重力方向移动距离，所以重力对物体不做功，即重力做功为；
黄河远上白云间，是指黄河水有一定高度，说明黄河水蕴藏着大量的重力势能；不尽长江滚滚来，是指黄河水在流动，表明长江水具有丰富的动能。
故答案为：；；；势能；动能。
由和计算拉力做的功和功率；
做功包括两个必要因素：一是作用在物体上的力；二是物体在力的方向上通过的距离。
物体由于运动而具有的能，叫做动能。一切物体都具有动能；物体由于被举高而具有的能量，叫做重力势能；物体由于发生弹性形变而具有的能，叫做弹性势能。
本题考查功和功率的计算以及动能和势能的认识，注意物体的运动方向与物体受到的力垂直时，这个力对物体不做功。
经典例题2：年月日，我国成功发射长征六号改运载火箭，搭载了“天鲲二号”等卫星，在火箭加速升空的过程中，“天鲲二号”的动能________，重力势能________，机械能________均选填“增大”“不变”或“减小”
【答案】增大；增大；增大
【解析】解：影响动能的因素是质量和速度，影响重力势能大小的因素是质量和高度；
“天鲲二号”在随火箭加速上升的过程中，质量不变，速度增大，动能增大；高度增加，重力势能增加；因为动能与势能的总和等于机械能，所以机械能增大。
故答案为：增大；增大；增大。
物体由于运动而具有的能叫做动能，影响动能大小的因素有质量和速度；
物体由于被举高而具有的能叫做重力势能，影响重力势能大小的因素是质量和高度；
动能与势能的总和等于机械能。
本题重点考查了机械能的变化，分析题目中的表示物体速度和高度变化的关键字词是解题的关键。
举一反三2-1：一跳伞运动员跳离飞机，当降落伞张开后，他开始做匀速下降，此时他的重力势能将______，他的动能将______，他的机械能______。选填“增大”、“减小”、“不变”
【答案】减小；不变；减小
【解析】解：一跳伞运动员跳离飞机，当降落伞张开后，他将匀速下降，质量不变，速度不变，动能不变；运动员下降时，质量不变，高度减小，重力势能减小，机械能减小。
故答案为：减小；不变；减小。
动能大小的影响因素：质量和速度，质量越大，速度越大，动能越大。
重力势能大小的影响因素：质量和高度，质量越大，高度越高，重力势能越大；
机械能动能势能。
本题考查动能和势能的大小变化，掌握影响动能、重力势能大小的因素是解答此题的关键。
类型二、探究动能的影响因素
经典例题3：在探究“物体动能的大小与哪些因素有关”的实验中，让同一铁球从斜面的不同高度由静止释放，撞击同一木块如图所示，下列说法中正确的是( )
A. 本实验研究的是木块的动能与它的质量、速度的关系
B. 在探究动能与速度的关系时，要保持小球的质量不变，让小球从相同的高度滚下，以不同的速度推动木块移动
C. 在探究动能与物体质量的关系时，要选择两个质量不同的小球，让它们分别从同一斜面的不同高度滚下
D. 实验中通过观察木块移动的距离来比较动能大小的
【答案】D
【解析】解：本实验研究的是小球的动能与它的速度的关系，与木块无关，只是通过木块移动距离的远近来反映动能的大小，故A错误；
B.小球要以不同的速度撞击木块，必须从不同高度滚下，故B错误；
C.在探究动能与物体质量的关系时，要选择两个质量不同的小球，让它们分别从同一斜面的相同高度滚下，利用控制变量法，保持速度不变，故C错误；
D.木块移动的距离越远，小球动能越大。故D正确。
故选：。
动能的大小与物体的质量和物体的速度有关，同一小球是质量不变，研究动能与速度的关系，同一小球不同高度滚下到水平面速度不同。
掌握动能的大小与那些因素有关，熟练掌握控制变量法的使用。
举一反三3-1：在探究“物体的动能的大小与哪些因素有关”的实验中，让质量相同的铁球从斜面的不同高度由静止释放，撞击同一木块，能将木块撞出一段距离，如图所示，下列说法正确的是( )
A. 上述操作的目的是探究铁球动能的大小与高度的关系
B. 木块被撞击后滑行距离不同，但滑行时所受摩擦力大小相同
C. 用小车代替木块更便于得到实验结论
D. 该实验中木块和“探究重力势能大小的影响因素”实验中的木块作用相同
【答案】B
【解析】解：、实验中，让质量相同的铁球从斜面的不同高度由静止释放，使小球到达斜面底端的速度不同，是探究铁球在水平面上滚动时动能的大小与速度的关系，不是动能大小与高度的关系，故A错误；
B、木块被撞击后滑行距离不同，但木块对水平面的压力和接触面的粗糙程度都相同，木块对滑行时所受摩擦力相同，故B正确；
C、用小车代替木块，小车与水平面之间的摩擦是滚动摩擦，由于滚动摩擦力相对较小，小车被撞击后运动的路程较远，不易探究，故C错误；
D、“探究重力势能大小的影响因素”实验中没有使用木块，故D错误。
故选：。
实验过程要采用控制变量法，当研究动能大小与质量的关系时，要让铁球沿斜面的同一高度下落，这样保证下落速度相同；当研究动能大小与速度的关系时，应选择同一铁球，这样可以保证铁球的质量相同
实验中通过木块移动的距离来反映动能的大小；滑动摩擦力的大小与压力大小、接触面的粗糙程度有关
重力势能的大小与质量、高度有关。
本题考查了控制变量法和转换法的应用以及影响摩擦力的因素等知识，是一道难题。
类型三、探究重力势能的影响因素
经典例题4：为探究重力势能与质量关系，如图所示小龙选择了体积不同的实心铝球、，体积相同的实心铜球和铝球以及平整的橡皮泥进行实验。下列关于本实验说法不正确的是( )
A. 实验时要让球从同一高度自由落下
B. 比较球落在橡皮泥中的凹陷程度来反应势能的大小
C. 研究球和球可以验证重力势能与质量的有关
D. 本实验器材还可以探究重力势能与高度的关系
【答案】C
【解析】解：
A、由题可知，题中要探究重力势能与质量的关系，所以要控制两球下落的高度相同，质量不同，故A正确；
B、利用转换法，通过比较球落在橡皮泥中的凹陷程度来反映势能的大小，故B正确；
C、在探究重力势能与质量的关系时，要控制两球下落的高度相同，质量不同，因此在选取器材时应选质量不同的两个小球，同时为了避免球的体积大小对实验的影响，所选取的两个球的体积应相同，而球和球体积不同，故C错误；
D、本实验器材还可以选择同一个小球质量一定，分别从不同的高度自由落下，可以探究重力势能与高度的关系，故D正确。
故选：。
要探究物体的重力势能与哪些因素有关，由于题目中提到了多个猜想，因此要用到控制变量法，即要探究重力势能的多少与哪个因素有关，就只让这个因素变化，其余的因素都不变，然后做对比实验。在探究物体的重力势能与质量的关系时，要控制高度相同，质量不同，根据这个思路去选取器材。
探究物体的重力势能与哪些因素有关时，要用到控制变量法。在实验过程中，如何控制各个物理量是这类题目常考的知识点之一。
举一反三4-1：高空坠物有极大危险，小明看到如图所示的鸡蛋下落伤人的数据，想起了学过的“重力势能”的知识，提出了下列四个问题。其中最有探究价值且易于探究的科学问题是( )
A. 鸡蛋对人伤害性的大小跟楼高有什么关系
B. 物体的重力势能的大小跟哪些因素有关系
C. 鸡蛋的重力势能的大小跟楼高有什么关系
D. 物体的重力势能的大小跟高度有什么关系
【答案】D
【解析】【分析】
本题考查了重力势能的影响因素，属于基础题。
影响重力势能大小的因素：物体的质量和所处的高度；质量越大，高度越大，重力势能就越大。
【解答】
解：高空坠物有极大危险，从图中可知：的鸡蛋从楼落下，会使人头部起肿包；从楼落下，头皮破损；从楼落下，足以砸碎成年人的头骨；从楼落下，当场死亡；
由此可知，鸡蛋的质量一定，所处的高度越高，落到地面时对外做的功就越多，说明最初鸡蛋具有的重力势能就越大，产生的危害就越大，所以最有探究价值且易于探究的科学问题是：物体的重力势能的大小跟高度、质量有什么样的关系？
故ABC不合题意，符合题意。
类型四、动能和势能的转化
经典例题5：如图甲所示，摆球在竖直平面内左右摆动，是最低点，摆球从到的过程中，速度______ 选填“增大”或“减小”，______ 能转化为______ 能；
如图乙所示，滚摆在竖直面内上下往复运动，滚摆从最高处滚下的过程中，重力势能______ 选填“增大”、“不变”或“减小”。
【答案】增大 重力势 动 减小
【解析】解：摆球从到的过程中，摆球的质量不变，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；
滚摆在竖直面内上下往复运动，滚摆从最高处滚下的过程中，质量不变，高度减小，重力势能减小。
故答案为：增大；重力势；动；
减小。
影响动能大小的因素：质量和速度，质量越大，速度越大，动能越大。
影响重力势能大小的因素：质量和高度，质量越大，高度越高，重力势能越大。
机械能是动能和势能的总和。
掌握影响动能、重力势能大小的因素。会判断动能、重力势能、机械能的大小变化以及能量的相互转化，是解答此类题的关键。
举一反三5-1：如图是同学们训练排球时的情景，排球抛出从空中下落的过程重力势能______填“变 大”、“变小”或“不变”，排球撞击手的过程______能转化为______能。
【答案】减小 动 弹性势
【解析】解：排球抛出从空中下落的过程，高度减小，重力势能减小，排球撞击手的过程，排球发生形变，排球的动能转化为弹性势能。
故答案为：减小；动；弹性势。
根据动能、重力势能、弹性势能、机械能的定义回答；
影响动能大小的因素有物体的质量和速度；
影响重力势能大小的因素有物体的质量和高度；
影响弹性势能的因素是物体发生形变的程度；
动能和势能之间可以相互转化。据此回答。
本题考查了学生对动能、重力势能、弹性势能、机械能的了解与掌握，属于基础题目。
机械能及其转化（基础）巩固练习
一、单选题
1.民法典规定：禁止从建筑物中抛掷物品。高空抛物存在巨大的安全隐患，是因为高处的物体具有较大的( )
A. 重力 B. 惯性 C. 动能 D. 重力势能
【答案】D
【解析】解：由题意可知，高空抛物现象之所以存在巨大的安全隐患，是因为物体被举高后具有了重力势能，而且物体的质量越大、高度越高，重力势能越大，因此高空抛物会造成很大的危害。
故选：。
物体由于被举高而具有的能叫重力势能，重力势能的大小与物体的质量和高度有关。
本题主要考查我们对重力势能的掌握，了解其概念和影响因素，可顺利做出判断，难度不大。
2.下面是从小明同学的“物理学习笔记”中摘录的内容，其中错误的是( )
A. 质量越大，速度越大的物体具有的动能一定越大
B. 实验表明物体的动能和势能是可以相互转化的
C. 质量一定时。物体被举得越高，具有的重力势能一定越大
D. 机械做的有用功越多，机械效率就越高
【答案】D
【解析】解：、动能与质量和速度两个因素有关，因此质量大、速度大的物体动能一定大，该选项说法正确，不符合题意；
B、一定条件下，动能和势能可以相互转化，该选项说法正确，不符合题意；
C、重力势能的大小与物体的质量和高度有关，质量一定时。物体被举得越高，具有的重力势能越大，该选项说法正确，不符合题意；
D、由机械效率的计算公式知：机械效率与有用功和总功都有关系，有用功较多，总功不确定，机械效率不能确定。所以此说法错误，符合题意。
故选：。
物体由于运动而具有的能叫做动能，动能与物体的质量和速度有关；
一定条件下，动能和势能可以相互转化；
被举高的物体具有重力势能，重力势能的大小与物体的质量和高度有关；
在使用机械时，人们为完成某项任务必须做的功叫有用功；对完成任务没有用但不得不做的功叫额外功；有用功与额外功之和叫总功；有用功与总功的比值叫机械效率。
本题考查了学生对动能、重力势能、能量的转化和机械效率的掌握，属于基础知识的考查，比较简单。
3.滚摆从图中的位置静止释放，下降到达最低点位置，再上升到达最高点，在以上三个位置中下列说法正确的是( )
A. 滚摆动能最大的是位置
B. 滚摆动能最大的是位置
C. 滚摆动能为零的是位置
D. 滚摆机械能最大的是位置
【答案】B
【解析】解：滚摆是重力势能和动能相互转化的机械，故滚摆升到最高点后，放开手，可以看到滚摆旋转着下降，越转越快，到最低点时滚摆转而上升，直到回到接近原来的位置；滚摆在最高点位置时重力势能最大，动能为，在最低点时动能最大；由于空气及机械的摩擦，所以开始释放的位置最高，机械能还没有损失，所以位置机械能最大。故：
A、滚摆动能最大的是位置，故A错误；
B、滚摆动能最大的是位置，故B正确；
C、滚摆动能为零的是和位置，故C错误；
D、滚摆机械能最大的是位置，故D错误；
故选：。
解决此题的关键是要知道物体由于运动而具有的能叫动能，质量越大，速度越大，动能就越大；物体由于被举高而具有的能叫重力势能，质量越大，高度越高，重力势能就越大。
本题考查动能和势能的大小变化，解决此类问题的关键是要知道各能量跟哪些因素有关，根据各因素的变化情况分析能量的变化情况。
4.如图所示的四个实例中，机械能减小的是( )
A. 匀速水平飞行的飞艇 B. 加速起飞的飞机
C. 减速下降的热气球 D. 等待发射的火箭
【答案】C
【解析】解：、匀速水平飞行的飞艇，飞艇的质量不变，速度不变，动能不变；高度不变，重力势能不变；飞艇在飞行过程中没有发生弹性形变，不考虑弹性势能；所以机械能动能重力势能，动能不变，重力势能不变，机械能不变。不符合题意。
B、加速起飞的飞机，飞机的质量不变，速度变大，动能变大；高度变大，重力势能变大；飞机在飞行过程中没有发生弹性形变，不考虑弹性势能；所以机械能动能重力势能，动能变大，重力势能变大，机械能变大。不符合题意。
C、减速下降的热气球，热气球的质量不变，速度变小，动能变小；高度变小，重力势能变小；热气球在飞行过程中没有发生弹性形变，不考虑弹性势能；所以机械能动能重力势能，动能变小，重力势能变小，机械能变小。符合题意。
D、等待发射的火箭，火箭的质量不变，速度不变，动能不变；高度不变，重力势能不变；火箭在等待起飞时没有发生弹性形变，不考虑弹性势能；所以机械能动能重力势能，动能不变，重力势能不变，机械能不变。不符合题意。
故选：。
动能大小的影响因素：质量、速度。质量越大，速度越大，动能越大。
重力势能大小的影响因素：质量、被举得高度。质量越大，高度越高，重力势能越大。
弹性势能大小的影响因素：发生弹性形变的大小，发生弹性形变的难易程度。弹性形变越大，发生弹性形变越难，弹性势能越大。在物体没有发生弹性形变时，不考虑弹性势能。
机械能动能势能。
掌握动能、重力势能、弹性势能的影响因素。
能判断动能、重力势能、弹性势能、机械能的变化。
5.苏翊鸣在年北京冬奥会单板滑雪男子大跳台比赛中夺得金牌，如图所示为运动员在空中运动的轨迹，图中、两处等高，若不计空气阻力，下列说法正确的是 ( )
A. 运动员从处到处重力势能转化为动能
B. 运动员在处和处的重力势能相等
C. 运动员在处时的机械能最大
D. 运动员从处到处速度逐渐减小
【答案】B
【解析】解：
A、运动员从处到处，运动员的高度变高，因此重力势能变大，速度逐渐减小，由动能转化为重力势能，故A错误；
B、运动员在处和处的质量不变，高度相等，所以重力势能相等，故B正确；
C、运动员运动过程中不计空气阻力，机械能守恒，因此运动员在处时的机械能与其他各点的机械能相同，故C错误；
D、从处到处时，重力势能转化动能，速度增大，故D错误；
故选：。
动能与物体的质量和速度有关，质量越大，速度越大，物体的动能也就越大；
重力势能与物体的质量和高度有关，质量越大，高度越大，物体的重力势能越大；
机械能等于动能和势能的和。
影响动能大小的因素有质量和速度，分析动能的变化就是分析质量和速度的变化，响重力势能的因素是质量和高度，分析重力势能的变化就是分析质量和高度的变化，以及机械能的变化情况。
6.一个小石块从空中的某一高度，由静止开始竖直下落，若不计空气阻力，从小石块开始下落，到刚落到地面的过程中，小石块的重力势能随着时间的变化图像可能的是( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】略
7.如图所示，用轻质弹簧弹簧质量和空气阻力忽略不计将小球挂在天花板上，小球和弹簧拉到水平位置此时弹簧处于原长从静止开始释放，摆动到最低点的过程中，下列说法正确的是( )
A. 小球动能变化量大于小球重力势能变化量 B. 小球动能变化量小于小球重力势能变化量
C. 小球动能变化量等于小球重力势能变化量 D. 小球的机械能守恒
【答案】B
【解析】【分析】
此题考查动能和势能的转化与守恒，知道在整个运动过程中，动能、重力势能、弹性势能相互转化，结合能量守恒分析判断。
小球下降过程中，重力和弹簧弹力做功，小球和弹簧系统机械能守恒。据此结合以下知识分析解答：
动能大小的影响因素：质量、速度。质量越大，速度越大，动能越大。
重力势能大小的影响因素：质量、被举得高度。质量越大，高度越高，重力势能越大。
弹性势能的大小与物体的形变程度有关，形变程度越大，弹性势能越大；
不计空气阻力时，机械能没有转化为内能，机械能守恒。
【解答】
D.当小球从如图水平位置放手后摆动到最低点的过程中，小球的质量不变，速度变大，同时高度降低，弹簧的弹性形变变大，故小球的重力势能减小、动能增加，弹簧弹性势能增加，即小球的重力势能一部分转化为小球的动能，另一部分转化为弹簧的弹性势能；弹簧质量和空气阻力忽略不计，小球和弹簧系统机械能守恒，但小球的机械能不守恒，故D错误；
当小球从如图水平位置放手后摆动到最低点的过程中，重力势能减小，动能增加，弹性势能增加，重力势能的减小量等于小球动能的增加量与弹簧弹性势能增加量之和，所以小球重力势能的减小量大于小球动能的增加量，小球重力势能的减小量也大于弹簧弹性势能的增加量，故AC错误、B正确。
8.在中国科技馆的展厅里，摆着一个如图所示，叫做“最速降线”的展品：两个并排轨道的起点高度一样，终点高度也一样；一个是倾斜的直轨道，另一个是向下弯曲的弧形轨道。将甲、乙两个完全相同的小球同时分别从直轨道和弧形轨道的起点释放，弧形轨道上的乙球先到达终点。若不计一切摩擦阻力，则关于两小球从起点至终点的运动过程中，下列说法正确的是
A. 乙球的重力势能先变小后变大
B. 甲球所受重力对甲球做的功比乙球所受重力对乙球做的功少
C. 乙球所受重力对乙球做功比甲球所受重力对甲球做功快
D. 乙球的动能先增大后减小
【答案】C
【解析】【分析】
在科技馆中的科技展品为内容，考查了影响动能、重力势能的因素，以及对做功情况、速度情况的比较，有一定综合性，值得我们关注。
动能的影响因素是质量和速度；重力势能的影响因素是质量和高度；据此判断动能和重力势能的大小；
功等于力与距离的乘积，据此判断其做功的多少；
根据，进而判断功率大小。
【解答】
由题意可知，两球的重力相同，最初的高度相同；
下降过程中乙球的高度不断减小，速度越来越快，则乙球的重力势能一直减小，动能一直增大，故A、D错误；
B.两球的重力相同，起点高度一样，终点高度也一样，则两球下落的高度相同，由可知，到最低点时两球重力所做的功相同，故B错误。
C.下降过程中，乙先到达终点，则乙的速度大，两球的重力做功相同，根据可知，重力对乙球做功的功率比重力对甲球做功的功率大，即重力对乙球做功更快，故C正确；
故选C。
二、填空题
9.人造地球卫星在从近地点向远地点运动的过程中机械能在转化时______能增大。洒水车在水平公路上边洒水边匀速行驶，在此过程中，洒水车的机械能______。
【答案】势 减少
【解析】解：人造地球卫星从近地点向远地点运动时，高度升高，故势能变大；洒水车匀速行驶，速度不变而洒水过程中质量减小，故动能减小，同时水的重心下降，即重力势能减小，故洒水车的机械能减小。
故答案为：势，减小。
由物体的运动状态和位置的变化可以判断出能量的变化。
分析能量的转化时，特别机械能的转化时，要从运动状态和位置的变化来分析。
10.图甲中过山车从点出发，先后经过、、、点。图乙是过山车在、、、点的动能和重力势能大小的示意图，则过山车的动能在______ 点最大，点重力势能的大小______ 点动能的大小。
【答案】 等于
【解析】解：由图乙可知，过山车的动能在点最大，在点最小；点的重力势能大小与点的动能大小相等。
故答案为：；等于。
由图乙可知各点的动能大小和重力势能的大小关系。
此题考查动能和势能的大小比较，比较简单，读懂柱状图是关键。
11.我国独立自主研制的火星探测器“天问一号”沿椭圆轨道绕火星运动时，不考虑空气阻力，只有动能和势能的相互转化，由近火点向远火点运动时，探测器的动能______，机械能______选填“变大”、“变小”或“不变”。
【答案】变小 不变
【解析】解：“天问一号”沿椭圆轨道绕火星运动时，因不考虑空气阻力，只有动能和势能的相互转化，所以我们可以认为其机械能是守恒的，即大小不变。
当“天问一号”从近火点向远火点运动时，高度逐渐增大，即其重力势能逐渐增大。由“物体的机械能物体的动能物体的势能”可知，其动能会减小。即在“天问一号”从近火点向远火点运动的过程中，“天问一号”的动能转化为重力势能。
故答案为：变小；不变。
影响物体动能的因素：质量、速度。
影响物体重力势能大小的因素：质量、高度。
物体的机械能物体的动能物体的势能。
在不需要对外做功的情况下，物体的机械能守恒。
我们在解答这类试题时，要注意题中给出的条件，如本题中的“不考虑空气阻力，只有动能和势能的相互转化”，若题中没有给出这类条件，我们就需要考虑物体是否会因克服摩擦等而对外做功，导致其机械能减小。
12.如图所示，橡皮筋两头分别固定在罐子两端，中间系一个钩码，就制成了一个“魔罐”，将魔罐在水平地面上滚出，橡皮筋的弹性势能______ 填“变大”、“不变”或“变小”；魔罐能自动滚回来，滚回的过程中______ 能转化为______ 能。
【答案】变大 弹性势 动
【解析】解：魔罐在开始滚动的时候，具有动能，滚动的过程中，魔罐的动能转化为橡皮筋的弹性势能，弹性势能变大；
当魔罐的动能为时，橡皮筋的弹性势能最大；魔罐开始向回滚动，在魔罐滚回来的过程中橡皮筋的弹性势能减小，魔罐的动能增大，即弹性势能转化为动能。
故答案为：变大；弹性势；动。
动能的影响因素：质量和速度；弹性势能的影响因素：物体的形变程度。
本题考查动能和弹性势能的影响因素，相对比较简单，属于基础题。
三、实验探究题
13.如图是晓丽“探究重力势能大小跟哪些因素有关”的实验：
由图甲和乙可知，质量相等的物体和，从____选填“相同”或“不同”高度落下，小木桩被打入沙中的深度不同。说明物体的重力势能与物体被举的高度有关。
由图甲和丙可知，质量不同的物体和，从同一高度落下，小木桩被打入沙中的深度不同。说明物体的重力势能与物体的____有关。
由图中现象____选填“能”或“不能”比较、两个物体的重力势能大小。
【答案】不同；质量；能
【解析】探究物体的重力势能与物体被举的高度是否有关时，采用的是控制变量法，实验需要控制物体的质量相同，下落的高度不同，故应使质量相等的物体和，从不同高度落下，小木桩被打入沙中的深度不同，说明物体的重力势能与物体被举的高度有关。
由图甲和丙可知，质量不同的物体和，从同一高度落下，小木桩被打入沙中的深度不同，的质量大，小木桩被打入沙中的深度大，这说明物体的重力势能与物体的质量有关；
由图知，、两个物体将木桩扎入沙中深度相同，说明它们具有的势能相同，故能比较、两个物体的重力势能的大小。
故答案为：不同；质量；能。
探究物体的重力势能与物体被举的高度是否有关时，需要控制物体的质量相同，下落的高度不同；
重力势能与两个因素有关，一是物体质量，二是物体被举高度；木桩下陷深度越大，物体重力势能越大；根据控制变量法分析。
在设计实验和写结论时常用控制变量法来分析，在研究物理量的变化时常用转换法来分析。总复习：机械能及其转化（基础）
【知识网络】
【考点梳理】
考点一 、动能、势能、机械能
1 ．动能
物体由于运动而具有的能，叫做动能；动能的大小与质量和速度有关。物体的速度越大，质量越大， 则它的动能越大。
要点诠释：
（1）一切运动的物体都有动能。
（2）动能是“由于运动”这个原因而产生的， 一定不要把它理解成“运动的物体具有的能量叫动 能”。例如在空中飞行的飞机，不但有动能而且还具有其它形式的能量。
2 ．重力势能
物体由于高度所决定的能，叫做重力势能；重力势能的大小与质量和高度有关。物体的质量越大，被 举得越高，则它的重力势能越大。
要点诠释：
（1）一切被举高的物体都有重力势能。
（2）重力势能是“被举高”这个原因而产生的， 一定不要把它理解成“被举高的物体具有的能量 叫重力势能”。例如在空中飞行的飞机，不但有重力势能而且还具有其它形式的能量。
3 ．弹性势能
物体由于发生弹性形变而具有的能量，叫做弹性势能；弹性势能的大小与弹性形变的程度有关。
要点诠释：
（1）一切发生弹性形变的物体都有弹性势能。
（2）弹性势能是“由于发生弹性形变”这个原因而产生的， 一定不要把它理解成“发生弹性形变 的物体具有的能量叫弹性势能”。
4 ．机械能
动能、重力势能和弹性势能统称为机械能。
考点二、动能和势能之间的相互转化
1、在一定的条件下，动能和重力势能之间可以相互转化。 如将一块小石块，从低处抛向高处，再从高处下落的过程中，先是动能转化为重力势能后，后来又是重力势转化为动能。
2、在一定的条件下，动能和弹性势能之间可以相互转化。 如跳板跳水运动员，在起跳的过程中， 压跳板是动能转化为弹性势能，跳板将运动员反弹起来是弹性势能转化为动能。
3、机械能守恒。 如果一个过程中，只有动能和势能相互转化，机械能的总和就保持不变。这个规 律叫做机械能守恒。
类型一、机械能的定义及理解
经典例题1：如图是撑竿跳高时的情形，运动员能继续上升一定的高度，这是主要依靠( )
A. 运动员的动能
B. 运动员的重力势能
C. 杆的弹性势能
D. 运动员的升力
举一反三1-1：某物体在牛水平拉力作用下沿水平面做匀速直线运动，秒内前进了米。拉力做的功为______ 焦，拉力的功率为______ 瓦，重力做的功为______ 焦。唐诗中有“黄河远上白云间”、“不尽长江滚滚来”的诗句，前一句生动形象地表明黄河水蕴藏着大量的______ ，后一句表明长江水具有丰富的______ 。均选填“动能”或“势能”
经典例题2：年月日，我国成功发射长征六号改运载火箭，搭载了“天鲲二号”等卫星，在火箭加速升空的过程中，“天鲲二号”的动能________，重力势能________，机械能________均选填“增大”“不变”或“减小”
举一反三2-1：一跳伞运动员跳离飞机，当降落伞张开后，他开始做匀速下降，此时他的重力势能将______，他的动能将______，他的机械能______。选填“增大”、“减小”、“不变”
类型二、探究动能的影响因素
经典例题3：在探究“物体动能的大小与哪些因素有关”的实验中，让同一铁球从斜面的不同高度由静止释放，撞击同一木块如图所示，下列说法中正确的是( )
A. 本实验研究的是木块的动能与它的质量、速度的关系
B. 在探究动能与速度的关系时，要保持小球的质量不变，让小球从相同的高度滚下，以不同的速度推动木块移动
C. 在探究动能与物体质量的关系时，要选择两个质量不同的小球，让它们分别从同一斜面的不同高度滚下
D. 实验中通过观察木块移动的距离来比较动能大小的
举一反三3-1：在探究“物体的动能的大小与哪些因素有关”的实验中，让质量相同的铁球从斜面的不同高度由静止释放，撞击同一木块，能将木块撞出一段距离，如图所示，下列说法正确的是( )
A. 上述操作的目的是探究铁球动能的大小与高度的关系
B. 木块被撞击后滑行距离不同，但滑行时所受摩擦力大小相同
C. 用小车代替木块更便于得到实验结论
D. 该实验中木块和“探究重力势能大小的影响因素”实验中的木块作用相同
类型三、探究重力势能的影响因素
经典例题4：为探究重力势能与质量关系，如图所示小龙选择了体积不同的实心铝球、，体积相同的实心铜球和铝球以及平整的橡皮泥进行实验。下列关于本实验说法不正确的是( )
A. 实验时要让球从同一高度自由落下
B. 比较球落在橡皮泥中的凹陷程度来反应势能的大小
C. 研究球和球可以验证重力势能与质量的有关
D. 本实验器材还可以探究重力势能与高度的关系
举一反三4-1：高空坠物有极大危险，小明看到如图所示的鸡蛋下落伤人的数据，想起了学过的“重力势能”的知识，提出了下列四个问题。其中最有探究价值且易于探究的科学问题是( )
A. 鸡蛋对人伤害性的大小跟楼高有什么关系
B. 物体的重力势能的大小跟哪些因素有关系
C. 鸡蛋的重力势能的大小跟楼高有什么关系
D. 物体的重力势能的大小跟高度有什么关系
类型四、动能和势能的转化
经典例题5：如图甲所示，摆球在竖直平面内左右摆动，是最低点，摆球从到的过程中，速度______ 选填“增大”或“减小”，______ 能转化为______ 能；
如图乙所示，滚摆在竖直面内上下往复运动，滚摆从最高处滚下的过程中，重力势能______ 选填“增大”、“不变”或“减小”。
举一反三5-1：如图是同学们训练排球时的情景，排球抛出从空中下落的过程重力势能______填“变 大”、“变小”或“不变”，排球撞击手的过程______能转化为______能。
机械能及其转化（基础）巩固练习
一、单选题
1.民法典规定：禁止从建筑物中抛掷物品。高空抛物存在巨大的安全隐患，是因为高处的物体具有较大的( )
A. 重力 B. 惯性 C. 动能 D. 重力势能
2.下面是从小明同学的“物理学习笔记”中摘录的内容，其中错误的是( )
A. 质量越大，速度越大的物体具有的动能一定越大
B. 实验表明物体的动能和势能是可以相互转化的
C. 质量一定时。物体被举得越高，具有的重力势能一定越大
D. 机械做的有用功越多，机械效率就越高
3.滚摆从图中的位置静止释放，下降到达最低点位置，再上升到达最高点，在以上三个位置中下列说法正确的是( )
A. 滚摆动能最大的是位置
B. 滚摆动能最大的是位置
C. 滚摆动能为零的是位置
D. 滚摆机械能最大的是位置
4.如图所示的四个实例中，机械能减小的是( )
A. 匀速水平飞行的飞艇 B. 加速起飞的飞机
C. 减速下降的热气球 D. 等待发射的火箭
5.苏翊鸣在年北京冬奥会单板滑雪男子大跳台比赛中夺得金牌，如图所示为运动员在空中运动的轨迹，图中、两处等高，若不计空气阻力，下列说法正确的是 ( )
A. 运动员从处到处重力势能转化为动能
B. 运动员在处和处的重力势能相等
C. 运动员在处时的机械能最大
D. 运动员从处到处速度逐渐减小
6.一个小石块从空中的某一高度，由静止开始竖直下落，若不计空气阻力，从小石块开始下落，到刚落到地面的过程中，小石块的重力势能随着时间的变化图像可能的是( )
A. B. C. D.
7.如图所示，用轻质弹簧弹簧质量和空气阻力忽略不计将小球挂在天花板上，小球和弹簧拉到水平位置此时弹簧处于原长从静止开始释放，摆动到最低点的过程中，下列说法正确的是( )
A. 小球动能变化量大于小球重力势能变化量 B. 小球动能变化量小于小球重力势能变化量
C. 小球动能变化量等于小球重力势能变化量 D. 小球的机械能守恒
8.在中国科技馆的展厅里，摆着一个如图所示，叫做“最速降线”的展品：两个并排轨道的起点高度一样，终点高度也一样；一个是倾斜的直轨道，另一个是向下弯曲的弧形轨道。将甲、乙两个完全相同的小球同时分别从直轨道和弧形轨道的起点释放，弧形轨道上的乙球先到达终点。若不计一切摩擦阻力，则关于两小球从起点至终点的运动过程中，下列说法正确的是
A. 乙球的重力势能先变小后变大
B. 甲球所受重力对甲球做的功比乙球所受重力对乙球做的功少
C. 乙球所受重力对乙球做功比甲球所受重力对甲球做功快
D. 乙球的动能先增大后减小
二、填空题
9.人造地球卫星在从近地点向远地点运动的过程中机械能在转化时______能增大。洒水车在水平公路上边洒水边匀速行驶，在此过程中，洒水车的机械能______。
10.图甲中过山车从点出发，先后经过、、、点。图乙是过山车在、、、点的动能和重力势能大小的示意图，则过山车的动能在______ 点最大，点重力势能的大小______ 点动能的大小。
11.我国独立自主研制的火星探测器“天问一号”沿椭圆轨道绕火星运动时，不考虑空气阻力，只有动能和势能的相互转化，由近火点向远火点运动时，探测器的动能______，机械能______选填“变大”、“变小”或“不变”。
12.如图所示，橡皮筋两头分别固定在罐子两端，中间系一个钩码，就制成了一个“魔罐”，将魔罐在水平地面上滚出，橡皮筋的弹性势能______ 填“变大”、“不变”或“变小”；魔罐能自动滚回来，滚回的过程中______ 能转化为______ 能。
三、实验探究题
13.如图是晓丽“探究重力势能大小跟哪些因素有关”的实验：
由图甲和乙可知，质量相等的物体和，从____选填“相同”或“不同”高度落下，小木桩被打入沙中的深度不同。说明物体的重力势能与物体被举的高度有关。
由图甲和丙可知，质量不同的物体和，从同一高度落下，小木桩被打入沙中的深度不同。说明物体的重力势能与物体的____有关。
由图中现象____选填“能”或“不能”比较、两个物体的重力势能大小。
