人教版初中物理同步11.4 机械能及其转化（考点解读）（原卷版）

11.4\o"11.4机械能及其转化"机械能及其转化（考点解读）（原卷版）知识导航知识导航知识点讲解知识点讲解1、机械能的概念（1）动能和势能之和称为机械能。

动能和势能都属于机械能，动能是物体运动时具有的能量，势能是存储着的能量，动能和势能是机械能的两种表现形式。

（2）机械能大小：动能和势能的总和。2、动能和势能的转化与机械能守恒（1）动能和重力势能之间可以相互转化。动能和重力势能之间的相互转化一般发生在只受重力作用下的运动过程中，例如滚摆在下降的过程中，越转越快，它的重力势能越来越小，动能越来越大，重力势能转化为动能；滚摆在上升过程中，越转越慢，它的重力势能越来越大，动能越来越小，动能转化为重力势能；（2）动能和弹性势能之间也可以相互转化。它可以发生在同一物体上，也可以发生在不同物体之间，例如，从高处落下的皮球与地面撞击的过程中，由于皮球发生弹性形变，皮球的动能转化为弹性势能，皮球在恢复形变的过程中，它的弹性势能转化为动能．拉弯的弓把箭射出去的过程中，拉弯的弓具有弹性势能，射出去的箭具有动能，这是弓的弹性势能转化为箭的动能；（3）机械能守恒：如果只有动能和势能的相互转化，机械能的总和不变，或者说，机械能是守恒的。

做功角度：只有重力或弹力做功，无其它力做功；其它力不做功或其它力做功的代数和为零；系统内如摩擦阻力对系统不做功。

能量角度：首先只有动能和势能之间能量转化，无其它形式能量转化；只有系统内能量的交换，没有与外界的能量交换。※机械能守恒一般都是理想状态下才发生的，物体能量的转化一般都不太可能只有机械能的转化，还有其他能量的转化。3、\o"机械能和其他形式能的转化"机械能和其他形式能的转化各种形式的能量都可以相互转化，如电能可以转化为光能和内能；太阳能可以转化为电能等，动能和势能的相互转化只是能量相互转化中的一种形式，能量转化过程中一种能量减少，另一种能量增加。典例分析＋变式训练考点1机械能的概念【典例1-1】2022年11月21日世界杯正式开赛，世界优秀的足球运动员齐聚卡塔尔，他们顽强拼搏，展现出了足球运动独特的魅力。如图所示为决赛中梅西的一脚劲射，踢出去的足球在空中飞行的过程中，会受到空气阻力的作用，则下列分析中正确的是（）A．踢出去的足球在空中上升过程中，它的机械能保持不变 B．踢出去的足球在空中下降过程中，它的机械能逐渐增大 C．踢出去的足球在空中上升到最高点时，动能为0 D．踢出去的足球落到草地上滚动的过程中，机械能减小【典例1-2】如图，国产大飞机C919加速起飞时，以地面塔台为参照物，它是（选填“运动”或“静止”）的，此过程飞机受的是（选填“平衡力”或“非平衡力”），飞机的机械能（选填“增大”、“不变”或“减小”）。【变式1-1】为了提高全校师生的身体素质，学校买回了乒乓球发球机，如图甲所示。如果乒乓球发球机在同一高度以相同的初速度朝不同方向分别发出a、b、c三个球，如图乙。若不计空气阻力，则下列说法正确的是（）A．a球上升过程中，动能增大，重力势能减小 B．b球到达最高点时，重力势能最大，动能为0 C．a、b两球在最高点时机械能相等 D．a、b、c球到达乒乓球案的速度大小关系vb＞vc＞va【变式1-2】2022年2月27日11时许，伴随着一阵山呼海啸般的巨响，长征八号遥二运载火箭搭载着22颗卫星，在我国文昌航天发射场一飞冲天，创造了我国“一箭多星”即单次发射卫星数量最多的纪录，由此开启了我国新的共享火箭“拼车”模式。火箭在上升的过程中的机械能。（选填“增大”“减小”或“不变”）。考点2动能和势能的转化与机械能守恒【典例2-1】图中（a）、（b）、（c）依次对应跳高项目中运动员加速助跑、起跳离地、跃过横杆三个状态，不计空气阻力。根据图示信息，关于跳高过程的描述中，下列说法正确的是（）A．在助跑过程，运动员的动能保持不变 B．跃过横杆时，运动员处于平衡状态 C．从（b）到（c）的过程，运动员的动能转化为重力势能 D．从（a）到（c）的过程，运动员的机械能一直在减少【典例2-2】如甲图AOB是光滑轨道，A点的高度为H，B点的高度为h，h小于H，A、B两点水平距离为s，让一个小球由A点静止开始自由滑下，沿轨道AOB到达B点后离开轨道，不计空气阻力。则小球从A点运动到B点时，它经O点的动能是由能转化而来。小球离开B点后的运动轨迹a、b、c、d，最符合题意的是轨迹（选填“a”或“b”或“c”或“d”）。如图乙所示，若右侧的光滑轨道也足够高，则小球（选填“能”或“不能”）达到与A等高的A′位置。如图丙所示，在竖直平面内用轻质细线悬挂一个小球，将小球拉至A点，使细线处于拉直状态，由静止开始释放小球，不计摩擦，小球可在A、B两点间来回摆动。当小球摆到B点时，细线恰好断开，则小球将沿（选填“BE”“BD”或“BC”）方向运动。【变式2-1】足球是同学们喜爱的运动。如图1所示是卡塔尔世界杯赛中，某球员传球后足球在空中飞行的一段运动轨迹，图2是该足球落地后弹跳的过程。关于以上两过程下列说法正确的是（）A．图1中足球从A点移动至B点的过程中，球员对球做了功 B．图1中足球在A点的重力势能小于B点的重力势能 C．图2中A、B两点为同一高度，该足球在这两点机械能相等 D．图2中足球在从最高点D点移动至最低点C点过程中，足球的动能转化为重力势能【变式2-2】小亮在某科技频道播出的节目中看到一个实验——无限跳台。实验过程是让一个铁球从图中的A点由静止释放，球经过轨道右侧的最高点C点在空中沿着弧线飞跃到平台上的D点，然后又滚动到A点，如此循环往复，整个过程不借助任何外力，且D点高于A点。你觉得该实验是（选填“科学”或“不科学”）的，请从机械能的角度进行解释：。考点3机械能和其他形式能的转化【典例3-1】如图展示的过程中，内能转化为机械能的是（）A．B．C．D．【典例3-2】如图为游乐园过山车的轨道，过山车从高处滑下的过程中，轨道对车的支持力（选填“不”或“要”）做功；过山车轨道斜坡的高度依次（选填“减小”“相同”或“增大”），这是因为车轮与轨道之间有摩擦，导致过山车的机械能不断减小，减小的机械能转化为能。【变式3-1】2022年4月16日，神舟十三号返回舱在东风着陆场预定区域成功着陆，如图所示。关于返回舱，下列说法中正确的是（）A．返回舱进入大气层后形成一个“火球”，在这个过程中将内能转化为机械能 B．为避免返回舱与大气剧烈摩擦而被烧坏，在表面涂有烧蚀材料，利用材料的熔化、汽化等方式散热 C．返回舱降落伞打开后，降落伞对返回舱的拉力大于返回舱对降落伞的拉力 D．返回舱着陆后，返回舱对地面的压力和地面对返回舱的支持力是一对平衡力【变式3-2】（多选）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，机械能减小 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【变式3-3】2022年4月16日，神舟十三号飞船返回舱带着航天员和所搭载物品成功着陆安全返回地球，在进入大气层的时候，返回舱以数千米每秒的速度与大气层发生剧烈摩擦，燃起2000多度高温的火焰，变成燃烧的火球（如图）。这是因为飞船返回舱的底部在进入大气层后会强烈压缩空气，返回舱的机械能转化为空气的内能，导致飞船周围的空气温度急剧上升，达到上千摄氏度。为了避免飞船被烧毁，返回舱的外部会涂有烧蚀材料，虽然返回舱周围的温度非常高，但是飞船内却很舒适，宇航员不会受到影响，所以大家不需要担心。巩固训练一、选择题。1．（2022秋•雁塔区校级期末）从流光溢彩的“冰立方”到晶莹剔透的“冰雪五环”，北京冬奥会开幕式把中国科技与文化自信展现得淋漓尽致。“冰立方”和“冰雪五环”都由LED呈现，“冰雪五环”藏在“冰立方”内部，像从盒子里抽出纸巾一样，在43s内被拉高13m，如图所示。下列分析正确的是（）A．“冰雪五环”上升过程中平均速度为0.03m/s B．“冰雪五环”上升过程中机械能不变 C．“冰雪五环”上升过程中只受重力作用 D．“冰雪五环”上升过程中相对“冰立方”是运动的2．（2023•三江县校级一模）如图是一名运动员投掷飞镖时的场景，他将飞镖按图示虚线方向投出，整个过程不计空气阻力，则下列说法正确的是（）A．飞镖在空中会一直沿虚线方向飞行，击中P点 B．飞镖在空中飞行过程中，运动员对飞镖做了功 C．飞镖在空中飞行过程中，机械能先增大后减小 D．飞镖在空中飞行过程中，机械能保持不变3．（2022秋•建邺区期末）被竖直上抛的篮球，离开手至落地前，经历上升、下降两个过程。其中在A、B两点位置时的动能和重力势能如下表所示。下列判断正确的是（）篮球位置A点B点动能/J48重力势能/J72A．球在A点的高度一定小于B点的 B．球在A点的速度一定大于B点的 C．球在A点时一定处于上升过程 D．球在B点时一定处于下落过程4．（2022秋•靖江市期末）如图所示，完全相同的两个小球A、B分别与轻质棉线和轻质弹簧连接，将两球拉高使棉线与弹簧在同一水平方向上，此时弹簧处于原长状态，且弹簧原长长度（O'B）小于棉线长度（OA），由静止释放后，两球运动到最低点时在同一水平面上（不计空气阻力），关于小球A、B在这一段运动过程能量变化的描述，下面说法正确的是（）A．两个小球A、B的机械能保持不变，最低点时两球的动能相等 B．两个小球A、B的机械能保持不变，最低点时A球的动能大于B球的动能 C．两个小球A、B的机械能保持不变，最低点时A球的动能小于B球的动能 D．A球的机械能不变，B球的机械能减少，最低点时A球的动能大于B球的动能5．（2023•定远县校级一模）如图所示的滚摆，上下往复运动幅度越来越小，最终停在最低点。则下列说法中错误的是（）A．滚摆的动能与重力势能可以相互转化 B．滚摆下降时重力势能减小、动能增大 C．滚摆在最高点时，处于平衡状态 D．滚摆上下往复的过程中，其机械能不断减小6．（2022秋•广陵区期末）2022年卡塔尔世界杯足球赛已圆满落幕，如图是某次比赛中足球落地后又弹起的示意图，图中B为第一次弹起的最高点，不计空气阻力。分析可知，足球（）A．在B点时受力平衡 B．在B点时，若所受力全部消失，将静止不动 C．在A、C两点动能可能相等 D．在整个运动过程中，足球的机械能守恒7．（2022秋•汕尾期末）如图所示，用手托着两个鸡蛋匀速升高1m。下列说法正确的是（）A．鸡蛋的重力势能不变 B．鸡蛋的机械能守恒 C．鸡蛋处于非平衡状态 D．手对鸡蛋做了功8．（2023•三江县校级一模）下列图形中，属于内能转化为机械能的是（）A．做功冲程 B．弯折铁丝 C．滑下滑梯 D．压缩点火9．（2022•东胜区一模）如图所示，质量一定的木块放在由同种材料制成的粗糙程度均匀的水平桌面上。木块在水平拉力F作用下从A点由静止开始运动，运动得越来越快；当木块到达B点时，撤去拉力F，木块持续滑动，运动得越来越慢，最后停在C点。下列说法正确的是（）A．木块在AB段所受的摩擦力小于在BC段所受的摩擦力 B．木块在AB段运动得越来越快，说明力能维持物体运动 C．木块在AB段运动得越来越快，木块具有的惯性越来越大 D．木块在BC段运动得越来越慢，木块的机械能转化为内能10．（2022春•房山区期中）（多选）如图所示，质量一定的木块放在由同种材料制成的粗糙程度均匀的水平桌面上，木块在水平拉力F作用下从A点由静止开始运动，运动得越来越快；当木块到达B点时，撤去拉力F，木块继续滑动，运动得越来越慢，最后停在C点。已知AB＝BC，则下列说法中正确的是（）A．木块在AB段所受的摩擦力等于在BC段所受的摩擦力 B．拉力F在AB段做的功等于在BC段做的功 C．木块在AB段的动能越来越大 D．木块在B点的机械能大于在C点的机械能11．（2023•明山区校级模拟）（多选）2022年潘帕斯雄鹰阿根廷队取得世界杯冠军，梅西赢得大满贯。下列关于比赛中情景说法正确的是（）A．球员用力蹬地奔跑，利用了物体间力的作用是相互的 B．足球离脚后上升过程中，由于受到惯性，速度越来越小 C．足球在空中加速下落，机械能的转化情况是重力势能转化为动能 D．场边记者肩扛摄像机静止时，记者受到的重力和支持力是平衡力二、填空题。12．（2023•湖北模拟）2022年4月16日9时56分，神舟十三号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆。如图，当飞船返回舱下降到一定高度后打开降落伞，返回舱减速下落。此过程中，返回舱和降落伞受到的阻力与重力（选填“平衡”或“不平衡”），返回舱的机械能（选填“增大”“减小”或“不变”）。为达到更好的缓冲效果，在返回舱距离地面1m时，返回舱上的四台发动机同时（选填“向上”或“向下”）喷出高温燃气进一步减缓下落速度，从而实现平稳着陆。13．（2022秋•淮阴区期末）在足球比赛中，足球离脚在空中飞行的过程中，运动员（填“一定”、“一定不”、“可能”）对足球做功。如果不计空气阻力，足球在空中下落的过程中，其动能将（填“变大”、“不变”、“变小”），实质是重力势能转化为动能。14．（2022秋•徐州期末）如图所示，撑杆