第 2 讲 机械能及其转化
立足教材·夯实基础
1.[教材教八下 P123,T1 改编]人造卫星沿椭圆轨道绕地球运行,如图所示为卫星从远地点向近地点运动的过程。 针对该过程,以下说法正确的是 ( )
A. 动能逐渐增大,机械能增大
B. 势能逐渐减小,机械能减小
C. 动能逐渐增大,势能逐渐减小,机械能不变
D. 动能逐渐增大,势能逐渐减小,机械能减小
2.[教材人八下 P96 原图]一题多选 蹦床运动是奥运会比赛项目。 比赛开始时运动员快速下蹲被蹦床弹起,到达最高点后下落,接触蹦床时又快速下蹲,再次被蹦床弹起,达到更高点,如图所示。 忽略空气阻力,下列说法不正确的是 ( )
A. 运动员在接触蹦床前的下落过程中,其重力势能转化为动能
B. 蹦床形变最大时,蹦床的弹性势能最大
C. 运动员在离开蹦床后的上升过程中,其重力势能转化为动能
D. 从离开蹦床到下落接触蹦床前的过程中,运动员机械能守恒
E. 运动员从接触蹦床到最低点,运动员的动能先增大后减小
F. 运动员从最低点到离开蹦床,只有弹性势
能和动能的转化
3.[教材人八下 P96 原图] 如图所示,先用
绳子把一个铁锁悬挂起来,然后把铁锁拉到自己鼻子附近, 稳定后松手, 头不动, 铁锁向前摆去又摆回来,下列说法正确的是( )
A. 铁锁摆回后能碰到鼻子
B. 铁锁的机械能始终不变
C. 铁锁摆动到最低点时,动能最小
D. 铁锁下降过程中,重力势能转化为动能
4. 跨学科·数学 图甲中过山车从 A 点出发,
先后经过 B、C、D、E 点,图乙是过山车在 B、C、D、E 点的动能和重力势能大小的示意图,则下列说法正确的是( )
A. 在 D 点时若一切外力消失,过山车将保持静止状态
B. 过山车的动能在 C 点时最大
C. 过山车在 B 点时的重力势能大于在E 点时的动能
D. 整个过程中,过山车的机械能是守恒的
5.[教材教八下 P123,T4 高仿]《天工开物》中记载了我国古代的一种水力舂米机械———水碓(duì),如图所示。水碓工作时,水流推动大轮转动,从而使石锤抬高,石锤的重力势能
_____(选填“增大”“减小”或“不变”),然后石锤落下,_____能增大,再对下方臼中的
6.[教材人八下 P100,T4 改编] 科技兴趣小组的同学制作了一个能自动回转的“魔罐”。 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。 在水平面上用力推做好的罐子,使罐子滚动起来,然后会发现罐子由快变慢,在这个过程中橡皮筋的___________逐渐变大;之后罐子回转时由慢到快,后又由快到慢,再回转,如此往复,最终停下来。 整个过程中机械能 _______(选填“守恒”或“不守恒”)。
7. 一题串练 某物理兴趣小组在做“探究物体的动能大小跟哪些因素有关”的实验,利用钢球、木块等器材在同一斜面完成了实验,过程如图所示。 请你完成下列内容:
(1)实验过程中通过比较 ____________来反映钢球的动能大小,这种研究方法叫作______。
(2)由图甲、丙实验表明,钢球从高处滚下,高度越高,钢球运动到水平面时速度越大,木块被撞移动得越远。这表明:物体的 _____ 相同时,物体运动的速度越大,动能 _____(选
填“大”或“小”)。
(3)由 ______ 两图可知,运动速度相同的物体,质量越大,动能越大。
(4)若不计空气阻力,水平面绝对光滑,本实验______(选填“能”或“不能”)达到目的。
补充设问
(5)若在进行甲、丙两次实验时,图甲中木块被撞后滑出木板,为了使木块不滑出木板,需改进图甲实验,再与图丙实验对比。 在不改变木板长度的情况下,可行的操作是 ______(填选项字母)。
A. 换用质量更小的钢球
B. 给水平木板铺上毛巾
C. 适当降低钢球的高度
D. 换用一个较重的木块
拓展进阶·提高能力
8.[25·连云港] 2025年4月24日,搭载神
舟二十号载人飞船的长征二号运载火箭成功将三名航天员送入中国空间站。关于神舟二十号飞船加速升空的过程,下列说法正确的是 ( )
A. 动能增加,重力势能不变,机械能增加
B. 动能增加,重力势能增加,机械能增加
C. 动能不变,重力势能减小,机械能减小
D. 动能减小,重力势能增加,机械能不变
9.[24·河北]2024 年5月7日,河北省首条
低空无人机物流运输航线试航成功。 如图为正在运输货物的无人机,下列说法正确的是 ( )
A. 无人机上升过程中,货物的重力势能可能减小
B. 无人机水平匀速飞行时,货物的机械能保持不变
C. 无人机在某一高度悬停时,货物的机械能一定为零
D. 无人机下降过程中,货物的动能一定增大
10.[25·廊坊模拟] 蹦极是一种具有刺激性的运动项目。 如图所示,某次蹦极时,人从蹦极台跳下,到 A 点时弹性绳刚好绷直,人继续下落到最低点 B。 若不考虑空气阻力,下列关于人在下降过程中的能量分析正确的是( )
A. 到达 A 点前,人的重力
势能全部转化为动能
B. 到达 A 点时,弹性绳的
弹性势能最小,人的动能最大
C. 从 A 点运动到 B 点的
过程中,人的机械能守恒
D. 从 A 点运动到 B 点的
过程中,人的重力势能全部
转化为弹性势能
11.[25·邢台模拟]如图 a 所示,是我省太
行山脉某座山峰的立体图。 图中的环状线代表海拔高度相同的相邻点所构成的闭合曲线,我们称之为“等高线”。将这些等高线投影到平面图上,如图 b 所示,可以看到射线与等高线是垂直的。
(1)若山坡表面光滑,某物体沿射线方向运动
(从3号等高线滑向1号等高线)时,动能会 _____(选填“变大”“变小”或“不变”)。
(2)若质量相等的两个物体分别处在山峰上的 3 号等高线的 A、B 两处,则此时两物体的重力势能 ______(选填“不相等”或“相等”)。
12.[25·邯郸模拟] 2025 年第九届亚冬会自
由式滑雪女子 U 形池决
赛中, 中国选手摘得首
枚金牌。 如图所示,比赛
过程中运动员从高 12 m
的池壁顶端由静止滑下,
下滑过程中她的 _____ 能转化为动能,她的机械能 _____(选填“增大”“不变”或“减小”)。
核心素养·中考新考法
13. 如图所示,完全相同的甲、乙两球分别由橡皮筋 OA 和无弹性细线 OB 系于 O点,OA<OB,先后从水平位置由静止开始释放,不计空气阻力。 两球到达 O 点正下方 C 点时,橡皮筋与细线长度恰好相等。 摆下过程中,乙球的 ________ 能转化为 _______ 能,两球下落到 C 点的过程中重力做功分别为W甲、W乙,则W甲_____(选填“>”“=”或“<”)W乙;两球到达 C 点时的机械能分别为 E 甲、E 乙,
小明认为 E 甲=E 乙。请你判断小明观点是否正确,并说说你的理由。_______________________________________
_________________________________。
第 2 讲 机械能及其转化
立足教材·夯实基础
1. C 提示:当卫星从远地点向近地点运动时,卫星质量不变,距离地面的高度减小,重力势能减小;但运动的速度增大,动能增大。 卫星在运行过程中,没有空气阻力,机械能的总量
保持不变。
2. CF 提示:运动员在离开蹦床后的上升过程中,运动员的质量不变,高度变大,重力势能变大,速度变小,动能变小,是动能转化为重力势能,故C 项错误;运动员从最低点到离开
蹦床,蹦床的弹性势能转化为运动员的动能和重力势能,故 F 项错误。
3. D 提示:铁锁在来回摆动时,与空气摩擦,所以机械能减小,铁锁摆回后不能碰到鼻子, 故 A、B 项错误;铁锁在下降过程中,重力势能减小,动能增加,铁锁摆动到最低点时,动
能最大,故 C 项错误。
4. B 提示:由题图乙可知,在 D 点时过山车的动能不为零,有一定速度,所以若此时一切外力消失,过山车将做匀速直线运动,故 A 项错误;根据题图乙可知,B 点重力势能的条形图高度与 E 点动能的条形图高度相等,即二者大小相等,故 C 项错误;整个过程中,小车克服阻力做功,机械能逐渐变小,过山车的机械能是不守恒的,故 D 项错误。
5. 增大 动 提示:石锤被抬高时,质量不变,高度增大,石锤的重力势能增大。 石锤落下时,重力势能转化为动能,动能增大。
6. 弹性势能 不守恒 提示:魔罐在开始滚动时,具有动能,滚动的过程中,动能转化为弹性势能,弹性势能变大;当动能为零时,弹性势能最大;魔罐开始往回滚动,在魔罐滚回来
的过程中弹性势能减小,动能增大,弹性势能
转化为动能。 由于有阻力,在魔罐滚动的过程中,魔罐和地面摩擦,一部分机械能转化为内能 ,所以整个过程中机械能不守恒。
7.(1)被撞木块移动的距离 转换法
(2)质量 大 (3)甲、乙
(4)不能 【补充设问】(5)C
拓展进阶·提高能力
8. B 提示:飞船加速升空时,质量不变,速度增大,所以动能增加;高度升高,所以重力势能增加。 机械能等于动能与重力势能之和,因此机械能增加,故 B 项正确。
9. B 提示:无人机上升过程中,货物的质量不变 ,高度变大 ,货物的重力势能变大,故 A 项错误;无人机在某一高度悬停时,货物的机械能等于其重力势能,不为零,故 C 项错误;无人机在下降过程中,若速度变小,则动能有可能变小,故 D 项错误。
10. A 提示:弹性绳刚好绷直时,人继续向下运动,人所受的重力大于弹性绳的弹力,向下做加速运动,当弹力等于人所受的重力时,速度最大,动能最大,故 B 项错误;从 A 点运动到 B 点的过程中,人的机械能转化为弹性绳的弹性势能,所以人的机械能不守恒,故 C 项错误;从 A 点运动到 B 点的过程中,人的重力势能不仅转化为弹性势能,还转化为人的动能,故 D 项错误。
11.(1)变大 (2)相等 提示:(1)若山坡表面光滑, 某物体沿射线方向从 3 号等高线滑向 1 号等高线时,高度降低,重力势能转化为动能,所以动能会变大。(2)重力势能与质量和高度有关,质量相等的两个物体处在山峰上的 3 号等高线的 A、B 两处,高度相同,所
以此时两物体的重力势能相等。
12. 重力势 减小 提示:运动员从高处滑下,质量不变,高度减小,重力势能减小;质量不变,速度增大,动能增大,是重力势能转化为动能;由于存在摩擦力和空气阻力, 部分机
械能会转化为内能,所以她的机械能减小。
核心素养·中考新考法
13. 重力势 动 =
小明的观点是错误的,因为甲球在运动过程中,其机械能会减小,减小的机械能转化为橡皮筋的弹性势能