资源简介

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九上科学3.2机械能
教学内容 机械能
教学目标 让学生熟练掌握上述学习目标的内容
教学重点 机械能的分析
教学难点 蹦极，弹簧问题
课程难度 中等
一.知识归纳
动能和势能的转化
1．机械能：动能和势能的和称为 。
2．动能转化为重力势能时，物体的速度不断 ，高度不断 ；重力势能转化为动能时，高度 ，速度 。
3．动能转化为弹性势能时，速度 ，弹性形变 ；弹性势能转化为动能时，弹性形变 ，速度 。
4．判断动能和势能相互转化的步骤：①明确研究对象和要研究的过程；②明确物体在起始位置所具有的动能和势能；③在运动过程中物体的位置、形状、速度是否发生变化，相应物体的重力势能、弹性势能和动能是否发生变化；④得出结论：一种形式的能减少，其他形式的能必定增加。
机械能守恒
1．物体通常既具有 ，又具有 。
2．当物体只受重力和弹性力时（不受 时），机械能总量 。即动能 了多少，势 能就增加多少；势能减小了多少，动能就 多少。
3．滚摆在下降过程中，会越转越快，则增加的 是由减小的 转化而来；滚摆在上升的过程 中，速度会越来越小， 减小， 增加， 转化为 。
4．如果存在 ，动能和势能在相互转化的过程中，机械能的总量会减小。减小的机械能转化为摩擦产生的 。
特别提醒：动能和势能的转化可以发生在同一个物体上，也可以发生在不同的物体间，因此在运用机械能守恒定律时要注意研究对象的选取。例如压缩的弹簧将物体弹起的过程中，弹簧的弹性势能转化为物体的动能，对弹簧和物体而言机械能是守恒的，但对该受力物体而言，机械能并不守恒。
二.课堂练习
题型一.动能势能的分析判断
例1.跳水运动中蕴含着许多物理知识，如图所示，运动员站立在跳台上的A点，然后保持直立姿势从跳台上竖直向上弹跳后腾空，至最高点后自由下落，至C点落入水中。若不计空气阻力，运动员从离开跳台到落水前的过程中，下列关于其动能、势能和机械能的大小分别随时间变化的曲线中，正确的是（　　）
A．①③④ B．②③④ C．①④ D．③④
例2.如图所示，将乒乓球置于装有适量水的杯子中，一起从甲处静止释放，杯子落地后乒乓球弹起经过乙，最后到达丙。乒乓球处于乙点与甲点相比，说法正确的是（　　）
A．动能减小，惯性变大 B．动能减小，惯性不变
C．动能增加，惯性变大 D．动能增加，惯性不变
变式训练1.如图是物体在空中飞行过程中动能Ek随时间t变化的曲线，运动的物体可能是（　　）
A．由静止下落的乒乓球
B．竖直向上垫起的排球
C．离开脚后在地上滚动的足球
D．从肩上斜向上投掷出去的铅球
变式训练2.多功能雾炮车又称抑尘车、雾霾车、农药喷洒车，今年2020疫情突降，又多了个名字叫多功能消毒车。这些天消毒车活跃在各个城市和小区，为阻止病毒蔓延也立下了汗马功劳。在水平路面上匀速行驶的消毒车作业时，消毒车受到地面的摩擦力如何改变，消毒车的动能将如何改变（　　）
A．摩擦力不变，动能不变
B．摩擦力减小，动能减小
C．摩擦力减小，动能不变
D．摩擦力不变，动能减小
变式训练3.在北京冬奥会自由式滑雪女子大跳台的比赛中，中国选手谷爱凌挑战超高难度动作成功，奇迹般夺冠。现将谷爱凌的这一次跳台运动部分轨迹简化，如图所示，其中A点为她运动的最高点。下列说法正确的是（　　）
A．运动员在A点时受到平衡力的作用
B．运动员在A点时重力势能最大，动能为零
C．运动员到达A点时也有惯性
D．运动员在B点的机械能大于在A点的机械能
变式训练4.如图所示，原长为L的橡皮筋一端固定在O点，另一端悬挂一个小钢球，将钢球从O点自由释放，钢球运动到A点后开始向上返回，不计空气阻力，O、A两点间距离为2L。则能反映钢球从O点运动到A点的过程中，其动能E随运动距离s变化的关系图象可能是（　　）
A． B．
C． D．
题型2.机械能守恒判断
例1.用细绳把摆锤悬挂起来，将摆锤拉到某一高度后释放，摆锤做如图所示的运动。当摆锤处于甲、乙位置时，关于摆锤具有的重力势能和动能的描述，正确的是（　　）
A．重力势能不同，动能相同
B．重力势能不同，动能不同
C．重力势能相同，动能相同
D．重力势能相同，动能不同
例2.投掷实心球是中考体育选考项目之一。图甲为实心球出手后的运动示意图，其中v0是实心球出手瞬间的速度，θ是出手角度，h是出手高度。图乙为投掷距离s随出手角度θ变化的图像。下列说法不正确的是（　　）
A．实心球离手后至落地过程中，实心球的动能先减小后增大
B．实心球在运动到最高点时，如果一切外力消失，实心球将做匀速直线运动
C．实心球的投掷距离s随角度θ增大而先增大后减小，角度θ＝40°时，投掷距离s最大
D．若要探究实心球投掷距离s是否与出手高度h有关，只需控制出手角度θ相同即可
变式训练1.跳台滑雪是一项深受许多人喜爱的体育运动。如图是跳台滑雪区和某运动员的运动轨迹简化示意图，运动员从A点出发，最终在E点停下。下列说法正确的是（　　）
A．运动员的滑雪板长而宽，可以减小运动员落地时对雪地的压力
B．从A到B的过程中，运动员的动能变大，惯性大小也变大
C．从B点到C点的过程中，重力势能转化为动能
D．若忽略空气阻力，C点到D点（着陆前）过程中，运动员和滑雪板的总机械能守恒
变式训练2.如图所示，人们修筑拦河坝来提高上游的水位，在坝底安装水轮机带动发电机发电。上游一定量的水，经水轮机流到下游的过程中，下列说法正确的是（　　）
A．水的机械能不变
B．水的机械能变小
C．水的重力势能增大，动能减小
D．水轮机带动发电机发电，电能转化成机械能
变式训练3.如图所示，一足够长的轻绳一端连接重物A，另一端通过定滑轮连接物体B，物体B质量小于重物A质量。将重物A由静止释放下落至地面的过程中，不计绳重和摩擦，下列说法正确的是（　　）
A．重物A的动能保持不变
B．物体B的机械能保持不变
C．重物A的重力势能完全转化为B的重力势能
D．重物A和物体B的机械能之和不变
变式训练3.如图，同一小球在同一高度以相同速度向三个不同方向抛出（不计空气阻力和摩擦），设小球刚落地时的速度分别为v1、v2、v3，则（　　）
A．v1＞v2＞v3 B．v1＜v2＜v3 C．v1＝v2＝v3 D．v1＜v3＜v2
25．荡秋千是一种喜闻乐见的运动，在越荡越高的欢乐中，享受的是激情与健身的欢欣。如图所示，晨光同学在荡秋千。他从A点自由出发，经过最低点B和与A点等高的C点，到达右侧最高点D返回。经测量，D点高于A点和C点。晨光同学从A到D的过程中，下列判断正确的是（　　）
A．A点和D点机械能相等
B．到达B点时，受力平衡
C．在此过程中，只有机械能与内能之间相互转化
D．从A点到D点，其机械能增加
变式训练4.小衢在操场上将一篮球抛出，篮球被抛出后的运动轨迹如图所示，a、c两点处于同一高度。则下列判断中正确的是（　　）
A．皮球在b点时的机械能最大
B．皮球在a、c两点时动能相等
C．皮球由a到b时，动能逐渐增大
D．皮球由c到d时，机械能一直减小
变式训练5.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。由静止释放，不计空气阻力，小球可在A、C两点间来回摆动，B点是小球运动轨迹中的最低点，如图所示。下列分析正确的是（　　）
A．从A运动到C的过程中，小球的机械能减小
B．小球运动到C点时，小球速度为0，处于平衡状态
C．小球运动到B点时，若细线断开，之后小球的重力势能先增大后减小
D．小球运动到C点时，若细线断开，小球将竖直下落
题型3.弹簧，蹦极等问题分析
例1.如图是小应玩蹦蹦床的情景，A点是蹦床不发生形变时的原位置，B点是小应受到的重力与蹦床对小应的弹力相等处，C点是小应到达的最低点，下列分析不正确的是（　　）
A．当小应在最高点0时处于非平衡状态
B．小应在空中下落到A点的过程中重力势能转化为动能
C．小应下落到B点时的动能最大
D．从A点到C点的过程中，小应的动能增大
例2.“反向蹦极”是一项比蹦极更刺激的运动。如图所示，弹性轻绳的上端固定在O点，拉长后将下端固定在体验者的身上，并与固定在地面上的扣环相连。打开扣环，人从A点由静止释放，像火箭一样被“竖直发射”，上升到最高位置C点，其中在B点时速度最快，上下震荡后静止在空中。对此过程，下列描述正确的是（　　）
A．到达B点时，弹性绳处于原长位置
B．最低点A和最高点C弹性绳的弹性势能一样大
C．人上升和下降时最大速度相同，所处位置也相同
D．人从A点到B点的过程中，人的重力势能和动能都增加
变式训练1.将一只乒乓球从O点由静止释放，竖直下落撞击到升降台上，弹起的最高点为M；若只将升降台升高至图乙位置，乒乓球下落弹起后到达的最高点为N，不计碰撞过程中的能量损失。则N点（　　）
A．在M点的下方 B．与M点重合
C．在M点和O点之间 D．与O点重合
变式训练2.如图甲所示，质量不计的弹簧竖直固定在水平面上，t＝0时刻，将一金属小球从弹簧正上方某一高度处由静止释放，小球落到弹簧上压缩弹簧到最低点，然后又被弹起离开弹簧，上升到一定高度后再下落，如此反复．通过安装在弹簧下端的压力传感器，测出这一过程弹簧弹力F随时间t变化的图象如图乙所示，则（　　）
A．t1～t2时刻小球所受合力方向一直竖直向下
B．在t1～t2间的某个时刻小球动能最大
C．在t3时刻，弹簧的弹性势能最大
D．t1～t2这段时间内，小球速度一直变大
变式训练3.某运动员做蹦极运动，如图甲所示，从高处O点开始下落，A点是弹性绳的自由长度，在B点运动员所受的弹力恰好等于重力，C点是第一次下落到达的最低点，运动员所受弹性绳弹力F的大小随时间t变化的情况如图乙所示（蹦极过程视为竖直方向的运动）。下列判断正确的是（　　）
A．从A点到B点过程中运动员加速下落
B．从B点到C点过程中运动员匀速下落
C．t0时刻运动员刚好位于B点
D．运动员重力大小等于F0
变式训练4.如图甲所示，一轻质弹簧一端系在墙上的O点，自由伸长到B点，现将一小物块M连在弹簧上，并把弹簧压缩到A点，然后由静止释放，小物体能运动到C点静止，物体与水平地面间的摩擦力恒定。在图乙中画出小物体运动过程中动能变化的大致曲线，并结合图像分析各过程能量的转化。
三.课后作业
1.对如下四幅图的分析，正确的是（　　）
A．图①摆锤从A点运动到O点的过程中动能转化为重力势能
B．图②运动员起跳后上升到最高点时势能最大，动能为零
C．图③高处滚下的小球在C点动能达到最大值
D．图④卫星在近地点动能最大，远地点势能最大，机械能守恒
2.如图所示，小朋友沿着滑梯匀速下滑的过程中，下列说法中正确的是（忽略空气阻力）（　　）
A．他受重力、支持力、下滑力和摩擦力的共同作用
B．他的重力势能转化成了动能和内能
C．他的重力势能减小，动能增大，机械能不变
D．他受重力、支持力和摩擦力的共同作用
3.小金将小球竖直向上抛出，小球先上升后下落，不计空气阻力。小球从离开手后到落回手中之前，此过程中能量变化的分析，正确的是（　　）
A．动能先增大后减小 B．势能先减小后增大
C．机械能先减小后增大 D．机械能保持不变
4.2023年杭州亚运会蹦床男子个人赛中，中国选手严浪宇夺金。如图为比赛时的场景，当他从空中下落至蹦床，从刚好接触蹦床到刚好离开蹦床的过程中，有关能量变化叙述正确的是（　　）
A．严浪宇的机械能始终不变
B．严浪宇的机械能先增大后减小
C．蹦床的弹性势能始终不变
D．蹦床的弹性势能先增大后减小
5.2019年5月17日时48分，我国在西昌卫星发射中心用长征三号丙运载火箭，成功发射第45颗北斗导航卫星，如图1所示是北斗卫星在随火箭加速上升的情景。人造地球卫星沿椭圆轨道绕地球运行时，离地球最近的一点叫近地点，最远的一点叫远地点，如图2所示。下列说法正确的是（　　）
A．如图1北斗卫星上升过程中，重力势能变大，动能变小
B．如图2人造地球卫星运行中，重力势能变大，动能变大
C．如图2人造地球卫星运行中，从近地点向远地点运动时，速度减小
D．如图1、2中卫星的机械能都不变
6.如图甲轻质弹簧原长为2L，将弹簧竖直放置在地面上，在其顶端将一质量为m的物体由静止释放，当弹簧被压缩到静止时，弹簧长度为L，如图乙现将该弹簧水平放置，一端固定在A点，另一端与物块P接触但不连接，AB是长度为5L的光滑水平轨道，B端与半径为L的光滑半圆轨道B、C、D相切，用外力推动物块P，将弹簧压缩至长度L，然后释放，P开始沿轨道运动，问：
（1）从竖直放置在地面上的弹簧顶端，静止释放物块P，至弹簧被压缩后静止，物块P的重力势能转化为弹簧的 。（填能量形式）
（2）将弹簧压缩至长度L，然后放开，P开始沿轨道运动，能否到达“D”点？ （填“能”或“否”）。物块P达到最高点时的机械能大小为 焦耳。
7.滑板是深受青少年喜欢的一项体育运动。如图是U型滑台和运动员姿势的简化示意图。运动员在滑台A处下滑，仅依靠滑行，滑到与A相同高度的滑台B处时静止。请回答下列问题：
（1）整个过程中动能最大的位置是 （填“A”、“O”或“B”）。
（2）若想滑到C点，小科提出只要增加“用力竖直向上跳起段高度”这个操作即可实现，则在图中哪一位置起跳有可能达到该目的？ 。（填字母代号）
A.仅在A点
B.仅在O点
C.仅在B点
D.在A点或O点均可
8.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，则过山车的动能在 点最大，B点机械能的大小 E点机械能的大小（填“＞”、“＝”或“＜”），在整个过程中，过山车的机械能是 （填“变化”或“不变”）的。
9.跳台滑雪被称为勇敢者的运动，其基本技术动作分为5个部分：助滑、起跳、空中飞行、着陆、滑行至终止区。如图所示为滑雪运动员滑雪过程的示意图。
资料1：滑雪赛道表面雪的厚度达到6～8m。雪内有很多小孔，小孔内充满空气。滑雪时，运动员踏着滑雪板压，在雪上时，雪内的空气被逼出。
资料2：助滑时，运动员把身体缩成“蹲状”的姿势，通过一个凹形轨道助滑后，在起跳的瞬间用力一蹬伸展身体，调整好姿势在空中飞行，飞行至顶端时身体与滑板构成上表面凸起的流线型。
资料3：运动员着陆时，要让滑雪板的板后跟略领先于板尖着地；落地后，调整好姿势继续滑行到终止区。
结合上述信息并运用所学知识，对赛道的设置以及滑雪运动员的5个基本技术动作蕴含的科学道理作出解释。
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九上科学3.2机械能
教学内容 机械能
教学目标 让学生熟练掌握上述学习目标的内容
教学重点 机械能的分析
教学难点 蹦极，弹簧问题
课程难度 中等
一.知识归纳
动能和势能的转化
1．机械能：动能和势能的和称为 机械能 。
2．动能转化为重力势能时，物体的速度不断 减小 ，高度不断 增加 ；重力势能转化为动能时，高度 减小 ，速度 增大 。
3．动能转化为弹性势能时，速度 减少 ，弹性形变 变大 ；弹性势能转化为动能时，弹性形变 变小 ，速度 增大 。
4．判断动能和势能相互转化的步骤：①明确研究对象和要研究的过程；②明确物体在起始位置所具有的动能和势能；③在运动过程中物体的位置、形状、速度是否发生变化，相应物体的重力势能、弹性势能和动能是否发生变化；④得出结论：一种形式的能减少，其他形式的能必定增加。
机械能守恒
1．物体通常既具有 动能 ，又具有 势能 。
2．当物体只受重力和弹性力时（不受 阻力 时），机械能总量 保持不变 。即动能 减小 了多少，势 能就增加多少；势能减小了多少，动能就 增加 多少。
3．滚摆在下降过程中，会越转越快，则增加的动能是由减小的重力势能转化而来；滚摆在上升的过程 中，速度会越来越小，动能减小，重力势能增加，动能转化为重力势能。
4．如果存在摩擦阻力，动能和势能在相互转化的过程中，机械能的总量会减小。减小的机械能转化为摩擦产生的内能。
特别提醒：动能和势能的转化可以发生在同一个物体上，也可以发生在不同的物体间，因此在运用机械能守恒定律时要注意研究对象的选取。例如压缩的弹簧将物体弹起的过程中，弹簧的弹性势能转化为物体的动能，对弹簧和物体而言机械能是守恒的，但对该受力物体而言，机械能并不守恒。
二.课堂练习
题型一.动能势能的分析判断
例1.跳水运动中蕴含着许多物理知识，如图所示，运动员站立在跳台上的A点，然后保持直立姿势从跳台上竖直向上弹跳后腾空，至最高点后自由下落，至C点落入水中。若不计空气阻力，运动员从离开跳台到落水前的过程中，下列关于其动能、势能和机械能的大小分别随时间变化的曲线中，正确的是（　　）
A．①③④ B．②③④ C．①④ D．③④
【分析】（1）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。
（2）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。
（3）不计空气阻力，只有动能和势能的相互转化，机械能是守恒的。
【解答】解：①②运动员上升的过程中，速度越来越小，动能越来越小，当上升到最高点时，速度最小，动能最小，下落的过程中，速度越来越大，动能越来越大。所以动能是先减小，上升到最高点速度最小，动能最小，后又增大，当上升到最高点时，速度最小，但不为零，动能不为零，故图①错误，图②正确；
③小球上升的过程中，高度越来越大，重力势能越来越大，当上升到最高点时，高度最高，重力势能最大，下落的过程中，高度越来越小，最后落地，重力势能越来越小，直到为零。所以重力势能是先增大，上升到最高点重力势能最大，后又减小，最后为零。故图③正确；
④由于此时不计空气阻力，所以机械能是守恒的，故机械能不变，图④正确。
故选B。
例2.如图所示，将乒乓球置于装有适量水的杯子中，一起从甲处静止释放，杯子落地后乒乓球弹起经过乙，最后到达丙。乒乓球处于乙点与甲点相比，说法正确的是（　　）
A．动能减小，惯性变大 B．动能减小，惯性不变
C．动能增加，惯性变大 D．动能增加，惯性不变
【分析】动能的大小与质量、速度有关；惯性的大小只与质量有关。
【解答】解：乒乓球在运动的过程中，质量不变，惯性大小不变；水和杯子一起向下运动，落地瞬间杯子由于受到阻力停止运动，水由于惯性要继续运动，所以水对杯底要产生一个压力，因为物体间的作用力是相互的，所么用杯底对水一个反作用力，乒乓球在水的作用力的方向上移动距离，所以水对乒乓球做了功，使得乒乓球的机械能增大，到达乙位置时的机械能大于甲位置的机械能，甲、乙高度相同，重力势能相同，所以乙位置的动能大于甲位置的动能，故D正确。
故答案为：D。
变式训练1.如图是物体在空中飞行过程中动能Ek随时间t变化的曲线，运动的物体可能是（　　）
A．由静止下落的乒乓球
B．竖直向上垫起的排球
C．离开脚后在地上滚动的足球
D．从肩上斜向上投掷出去的铅球
【分析】动能大小的影响因素：质量和速度。质量一定时，速度增大，动能增大；速度一定时，质量增大，动能增大。
【解答】解：分析图象可知，动能先减小再增大。
A、由静止下落的乒乓球质量不变，速度不断变大，故其动能始终在增大，故A不合题意；
B、竖直向上垫起的排球，排球质量不变，速度先减小后增大，所以动能先减小后增大，但排球运动到最高点时速度为0，动能为0，故B不合题意；
C、离开脚后在地上滚动的足球，足球滚动的越来越慢，动能越来越小，故C不合题意；
D、斜向上投掷出去的铅球在整个飞行过程中，质量不变，一直在运动，动能不为零（处于最高点时竖直方向速度为0，但水平方向仍然有速度，因此动能不为0）。
从出手到最高点过程中速度减小，此过程动能减小；在下落的过程中，速度不断增大，到达地面最大，此过程动能增大。整个过程动能先减小再增大。故D符合题意；
故选：D。
变式训练2.多功能雾炮车又称抑尘车、雾霾车、农药喷洒车，今年2020疫情突降，又多了个名字叫多功能消毒车。这些天消毒车活跃在各个城市和小区，为阻止病毒蔓延也立下了汗马功劳。在水平路面上匀速行驶的消毒车作业时，消毒车受到地面的摩擦力如何改变，消毒车的动能将如何改变（　　）
A．摩擦力不变，动能不变
B．摩擦力减小，动能减小
C．摩擦力减小，动能不变
D．摩擦力不变，动能减小
【分析】摩擦力大小跟压力大小、接触面粗糙程度有关，据此判断摩擦力的变化；动能的大小与质量和速度有关。
【解答】解：在水平路面上匀速行驶的消毒车作业时，其质量减小，重力减小，所以对地面的压力减小，由于接触面的粗糙程度不变，所以摩擦力会变小；
质量变小，速度不变，则动能变小。
故选：B。
变式训练3.在北京冬奥会自由式滑雪女子大跳台的比赛中，中国选手谷爱凌挑战超高难度动作成功，奇迹般夺冠。现将谷爱凌的这一次跳台运动部分轨迹简化，如图所示，其中A点为她运动的最高点。下列说法正确的是（　　）
A．运动员在A点时受到平衡力的作用
B．运动员在A点时重力势能最大，动能为零
C．运动员到达A点时也有惯性
D．运动员在B点的机械能大于在A点的机械能
【分析】（1）平衡力大小相等，方向相反，作用在一条直线上，作用在同一物体上。
（2）惯性是物体保持原来运动状态不变的特性，一切物体在任何情况下都有惯性。
（3）机械能包括动能与势能，其中动能的影响因素是质量与速度，重力势能的影响因素是质量与高度，弹性势能的影响因素是弹性形变量。
（4）空气阻力做功，机械能减小。
【解答】解：A．运动员在 A 点时，受到重力和空气阻力，二力不在一条直线上，不是一对平衡力，处于非平衡状态，故A错误；
B．运动员在 A 点高度最高，重力势能最大，但此时具有水平方向的速度，所以，动能不为零，故B错误；
C．惯性是物体保持原来运动状态不变的性质，是物体固有的属性，惯性和物体的运动状态无关，故C正确。
D．运动员由A到B的过程需要克服摩擦力做功，机械能减小，即运动员在 B 点的机械能小于在A 点的机械能，故D错误。
故选：C。
变式训练4.如图所示，原长为L的橡皮筋一端固定在O点，另一端悬挂一个小钢球，将钢球从O点自由释放，钢球运动到A点后开始向上返回，不计空气阻力，O、A两点间距离为2L。则能反映钢球从O点运动到A点的过程中，其动能E随运动距离s变化的关系图象可能是（　　）
A． B．
C． D．
【分析】小球下降过程，重力势能转化为动能的过程；小球拉动橡皮筋，小球动能转化为橡皮筋的弹性势能，动能逐渐变小，据此分析小球动能随移动距离变化并做出判断。
【解答】解：橡皮筋长为L，小球从初始状态下降至L过程中，重力势能转化为动能，小球做加速运动，动能逐渐变大；
小球从L继续下降至2L过程中，受到橡皮筋向上的拉力作用；当拉力小于重力时，合力向下，小球仍加速，动能仍然增大；当拉力大于重力时，合力向上，小球做减速运动，动能逐渐减小，最后变为零；对照选项中的图象可知，只有B选项符合题意。
故选：B。
题型2.机械能守恒判断
例1.用细绳把摆锤悬挂起来，将摆锤拉到某一高度后释放，摆锤做如图所示的运动。当摆锤处于甲、乙位置时，关于摆锤具有的重力势能和动能的描述，正确的是（　　）
A．重力势能不同，动能相同
B．重力势能不同，动能不同
C．重力势能相同，动能相同
D．重力势能相同，动能不同
【分析】摆锤摆动过程中，由于要克服摩擦阻力，机械能减小；
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。
【解答】解：摆锤摆动过程中，由于要克服摩擦阻力，机械能减小，甲、乙位置，高度相同，故重力势能相同，但是由于机械能减小故甲位置的动能大于乙位置的动能，故D正确。
故选：D。
例2.投掷实心球是中考体育选考项目之一。图甲为实心球出手后的运动示意图，其中v0是实心球出手瞬间的速度，θ是出手角度，h是出手高度。图乙为投掷距离s随出手角度θ变化的图像。下列说法不正确的是（　　）
A．实心球离手后至落地过程中，实心球的动能先减小后增大
B．实心球在运动到最高点时，如果一切外力消失，实心球将做匀速直线运动
C．实心球的投掷距离s随角度θ增大而先增大后减小，角度θ＝40°时，投掷距离s最大
D．若要探究实心球投掷距离s是否与出手高度h有关，只需控制出手角度θ相同即可
【分析】（1）动能的大小与质量、速度有关；
（2）根据牛顿第一定律分析；
（3）根据图乙分析投掷距离和投掷角度的关系；
（4）根据控制变量法分析。
【解答】解：
A、实心球离手后，在上升过程中，质量不变，速度变小，动能变小，在下降过程中，速度变大，质量不变，动能变大，所以实心球的动能先减小后增大，故A正确；
B、实心球在运动到最高点时，水平方向上有一定的速度，如果一切外力消失，根据牛顿第一定律可知，实心球将做匀速直线运动，故B正确；
C、根据图乙可知，投掷距离随θ的增大先变大后变小，当θ＝40°时，投掷距离s是最大的，故C正确；
D、若要探究实心球投掷距离s是否与出手高度h有关，需要改变出手的高度，控制实心球的质量、球的初速度、出手角度θ相同，故D错误。
故选：D。
变式训练1.跳台滑雪是一项深受许多人喜爱的体育运动。如图是跳台滑雪区和某运动员的运动轨迹简化示意图，运动员从A点出发，最终在E点停下。下列说法正确的是（　　）
A．运动员的滑雪板长而宽，可以减小运动员落地时对雪地的压力
B．从A到B的过程中，运动员的动能变大，惯性大小也变大
C．从B点到C点的过程中，重力势能转化为动能
D．若忽略空气阻力，C点到D点（着陆前）过程中，运动员和滑雪板的总机械能守恒
【分析】（1）减小压强的方法：在压力一定时，增大受力面积；在受力面积一定时，减小压力；
（2）动能与质量和速度有关，物体保持原来运动状态不变的性质叫惯性，与速度无关；
（3）根据能的转化分析；
（4）机械能转化时，不受阻力，机械能守恒。
【解答】解：A、运动员的滑雪板长而宽，是在压力一定时，通过增大受力面积来减小对雪地的压强，故A错误；
B、从A到B的过程中，运动员加速下滑，动能变大，惯性与质量有关，与速度无关，因而大小不变，故B错误；
C．从B点到C点的过程中，高度升高，重力势能变大，而速度减小，故动能转化为重力势能，故C错误；
D．若忽略空气阻力，C点到D点（着陆前）过程中，机械能转化且不受阻力，运动员和滑雪板的总机械能守恒，故D正确。
故选：D。
变式训练2.如图所示，人们修筑拦河坝来提高上游的水位，在坝底安装水轮机带动发电机发电。上游一定量的水，经水轮机流到下游的过程中，下列说法正确的是（　　）
A．水的机械能不变
B．水的机械能变小
C．水的重力势能增大，动能减小
D．水轮机带动发电机发电，电能转化成机械能
【分析】（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）有能量转化时，必定会有一种形式的能量减少，另一种形式的能量增加；
（3）要明白消耗能量、利用能量或获得能量的过程就是能量的相互转化和转移的过程，能在具体情景中分析能量形式的转化。
【解答】解：ABC、上游一定量的水，经水轮机流到下游的过程中，水的质量不变，高度变小，重力势能变小，速度变大，动能变大，由于水会克服阻力做功，使得一部分机械能转化为内能，所以水的机械能减小，故AC错误、B正确；
D、水轮机带动发电机发电时，水的机械能转化为电能，故D正确。
故选：B。
变式训练3.如图所示，一足够长的轻绳一端连接重物A，另一端通过定滑轮连接物体B，物体B质量小于重物A质量。将重物A由静止释放下落至地面的过程中，不计绳重和摩擦，下列说法正确的是（　　）
A．重物A的动能保持不变
B．物体B的机械能保持不变
C．重物A的重力势能完全转化为B的重力势能
D．重物A和物体B的机械能之和不变
【分析】（1）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。
（2）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。
（3）只有重力做功时，机械能才守恒。
【解答】解：A、物体B质量小于重物A质量，则将重物A由静止释放下落至地面的过程中，A的速度会变大，所以其动能增加，故A错误。
B、A的速度会变大，则B的速度也变大，B的高度也变大，则B的动能和重力势能都增加，所以其机械能增大，故B错误。
C、重物A的重力势能一部分转化为自身和B的动能，一部分转化为B的重力势能，故C错误。
D、不计绳重和摩擦，这个系统中只有重力做功，所以重物A和物体B的机械能之和不变，故D正确。
故选：D。
变式训练3.如图，同一小球在同一高度以相同速度向三个不同方向抛出（不计空气阻力和摩擦），设小球刚落地时的速度分别为v1、v2、v3，则（　　）
A．v1＞v2＞v3 B．v1＜v2＜v3 C．v1＝v2＝v3 D．v1＜v3＜v2
【分析】抓住题目中的条件﹣﹣不计空气阻力和摩擦，势能和动能转化时，机械能守恒；小球抛出和落地时的机械能相等，也就是落地时的动能相等，然后判断出速度相等。
【解答】解：小球从抛出到落地，发生了重力势能和动能的转化；在不计空气阻力和摩擦的条件下，转化过程中，机械能守恒，即机械能的总和不变。小球抛出时的机械能与小球落地时的机械能相等；而小球落地时的势能为零，故机械能大小等于动能大小，即动能相等，所以速度相同，v1＝v2＝v3。
故选：C。
25．荡秋千是一种喜闻乐见的运动，在越荡越高的欢乐中，享受的是激情与健身的欢欣。如图所示，晨光同学在荡秋千。他从A点自由出发，经过最低点B和与A点等高的C点，到达右侧最高点D返回。经测量，D点高于A点和C点。晨光同学从A到D的过程中，下列判断正确的是（　　）
A．A点和D点机械能相等
B．到达B点时，受力平衡
C．在此过程中，只有机械能与内能之间相互转化
D．从A点到D点，其机械能增加
【分析】（1）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。
（2）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。
（3）机械能是动能和势能的和；不靠外力做功，而秋千越荡越高，是因为消耗了人体的化学能；
（4）物体受平衡力时保持静止状态或匀速直线运动状态。
【解答】解：
ACD、由题意和图示可知，他从A点自由出发（初速度为0、动能为0），经过最低点B和与A点等高的C点，到达右侧最高点D，D点高度大于A点，则此时人的重力势能大于A点时的重力势能，且人在D点时速度也为0、动能为0，因机械能等于动能与势能之和，所以可知A点和D点机械能不相等，且人在D点时机械能更大，故A错误；
人站在秋千上，不靠外力做功，而秋千越荡越高，是因为荡秋千的人不断调节了重心的位置（最低点时蹲下、最高点时站起来），并将人体的化学能转化为机械能，所以从A点到D点，人的机械能增加；整个过程中，有化学能、机械能与内能之间相互转化，故C错误，D正确；
B、到达B点时，晨光同学运动方向在改变，不是平衡状态，受力不平衡，故B错误。
故选：D。
变式训练4.小衢在操场上将一篮球抛出，篮球被抛出后的运动轨迹如图所示，a、c两点处于同一高度。则下列判断中正确的是（　　）
A．皮球在b点时的机械能最大
B．皮球在a、c两点时动能相等
C．皮球由a到b时，动能逐渐增大
D．皮球由c到d时，机械能一直减小
【分析】（1）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。
（2）重力势能的大小与物体的质量和高度有关，即质量越大，高度越高，重力势能越大；
（3）动能和势能统称为机械能。
【解答】解：A、由图可知，篮球弹起的高度逐渐减小，这说明篮球在空中运动时受到了空气阻力，与地面碰撞时受到摩擦力，使得一部分机械能损失了，所以，篮球在a点（出手时的位置）的机械能最大，故A错误；
B、篮球在a、c两点时，高度相同，重力势能相同；由于运动过程中存在机械能损失，所以，篮球在a处的机械能大于在c处的机械能，则篮球在a处的动能大于在c处的动能，故B错误；
C、篮球由a到b时，其质量不变，速度减小，则动能逐渐减小，故C错误；
D、篮球在c到d的过程中，会克服空气阻力做功，机械能减小，故D正确。
故选：D。
变式训练5.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。由静止释放，不计空气阻力，小球可在A、C两点间来回摆动，B点是小球运动轨迹中的最低点，如图所示。下列分析正确的是（　　）
A．从A运动到C的过程中，小球的机械能减小
B．小球运动到C点时，小球速度为0，处于平衡状态
C．小球运动到B点时，若细线断开，之后小球的重力势能先增大后减小
D．小球运动到C点时，若细线断开，小球将竖直下落
【分析】（1）不计阻力，机械能转化过程总量保持不变；
（2）二力平衡的条件是同体、等值、共线、反向；
（3）当物体不受力时，会保持静止状态或匀速直线运动状态；
（4）物体在非平衡力的作用下运动状态发生改变。
【解答】解：A、不计阻力，从A到C过程中，小球的动能与势能相互转化，机械能的总量不变，故A错误；
B、小球摆到C点时，受重力与绳子的拉力，二力不在一条直线上，则受到的不是一对平衡力，故B错误；
C、摆到B点时，若细线断开，小球由于惯性会向右运动，同时受到重力作用会向下运动，因此，小球将向右下方做曲线运动，重力势能始终减小，故C错误；
D、小球运动到C点时，处于静止状态，若细线断开，小球只受重力的作用，因此小球将竖直下落，故D正确。
故选：D。
题型3.弹簧，蹦极等问题分析
例1.如图是小应玩蹦蹦床的情景，A点是蹦床不发生形变时的原位置，B点是小应受到的重力与蹦床对小应的弹力相等处，C点是小应到达的最低点，下列分析不正确的是（　　）
A．当小应在最高点0时处于非平衡状态
B．小应在空中下落到A点的过程中重力势能转化为动能
C．小应下落到B点时的动能最大
D．从A点到C点的过程中，小应的动能增大
【分析】（1）动能的大小与质量、速度有关；重力势能的大小与质量、高度有关；弹性势能的大小与物体弹性形变程度的大小有关。
（2）当重力大于弹性绳对小应拉力时，小应做加速运动；当弹性绳对小应拉力大于重力时，小应做减速运动。
【解答】解：A、当小应在最高点0时只受到重力作用，说明小应处于非平衡状态，故A正确；
B．从O点下落到A点的过程中，运动员自由下落，其重力势能转化为动能，故B正确；
CD．A点到B点的过程中，重力大于蹦床对运动员弹力，因此速度越来越大，动能越来越大；经过B点后，弹力大于重力，运动员做减速运动，动能减小，所以运动员的动能先增大后减小；从A到C，蹦床的弹性形变程度逐渐变大，弹性势能逐渐变大，故C正确，D错误。
故选：D。
例2.“反向蹦极”是一项比蹦极更刺激的运动。如图所示，弹性轻绳的上端固定在O点，拉长后将下端固定在体验者的身上，并与固定在地面上的扣环相连。打开扣环，人从A点由静止释放，像火箭一样被“竖直发射”，上升到最高位置C点，其中在B点时速度最快，上下震荡后静止在空中。对此过程，下列描述正确的是（　　）
A．到达B点时，弹性绳处于原长位置
B．最低点A和最高点C弹性绳的弹性势能一样大
C．人上升和下降时最大速度相同，所处位置也相同
D．人从A点到B点的过程中，人的重力势能和动能都增加
【分析】影响弹性势能的因素是弹性形变的程度，弹性形变程度越大，弹性势能越大；
影响动能的因素有：质量和速度，质量一定时，速度越大，动能越大；
影响重力势能的因素有：质量和高度，质量一定时，高度越高，重力势能越大；
机械能等于动能和势能的总和，如果有摩擦阻力，机械能转化时总量减小。
【解答】解：A、人在B点时速度最快，此时弹力与人的重力相等，此时弹性绳对人还有弹力，则不是绳的原长位置，故A错误；
B、扣环打开前，弹性绳的弹性形变程度最大，弹性势能最大，最高点C弹性绳没有形变，没有弹性势能，故B错误；
C、上下震荡后静止在空中，说明受到了空气阻力，因而整个过程机械能逐渐减小，因而人上升和下降时最大速度不同，故C错误；
D、从A到B的过程中，人的质量不变、高度增大，重力势能增加；质量不变、速度逐渐变大，动能变大，所以机械能增大，故D正确。
故选：D。
变式训练1.将一只乒乓球从O点由静止释放，竖直下落撞击到升降台上，弹起的最高点为M；若只将升降台升高至图乙位置，乒乓球下落弹起后到达的最高点为N，不计碰撞过程中的能量损失。则N点（　　）
A．在M点的下方 B．与M点重合
C．在M点和O点之间 D．与O点重合
【分析】小球在上升下降过程要克服摩擦阻力做功。
【解答】解：由图甲、乙可知，刚开始的位置相同，故机械能相同，但是两图对比可知，乙图中小球与升降台的距离小，故在上升下降过程，克服摩擦阻力做功比甲图中的小球做功少，故比甲图中的小球上升的高，由于要克服摩擦消耗机械能，故不可能回到原来的位置，故N点在M点和O点之间，故ABD错误，C正确。
故选：C。
变式训练2.如图甲所示，质量不计的弹簧竖直固定在水平面上，t＝0时刻，将一金属小球从弹簧正上方某一高度处由静止释放，小球落到弹簧上压缩弹簧到最低点，然后又被弹起离开弹簧，上升到一定高度后再下落，如此反复．通过安装在弹簧下端的压力传感器，测出这一过程弹簧弹力F随时间t变化的图象如图乙所示，则（　　）
A．t1～t2时刻小球所受合力方向一直竖直向下
B．在t1～t2间的某个时刻小球动能最大
C．在t3时刻，弹簧的弹性势能最大
D．t1～t2这段时间内，小球速度一直变大
【分析】根据小球的受力分析确定合力与速度大小的变化，
动能的大小与质量、速度有关；弹性势能的大小与物体弹性形变程度的大小有关；
弹力大小与弹性形变的大小有关。
【解答】解：ABD、由题意和图示可知，t1时刻小球刚接触弹簧，此时弹力为0；小球继续向下运动，弹力逐渐变大，但开始一段时间内弹力小于重力（合力方向向下），所以小球先做加速运动，动能变大；当弹力等于重力，此时的速度最大，动能最大；继续向下运动，弹力大于重力（合力方向向上），则小球做减速运动；在t2时刻弹力最大，弹簧的形变程度最大（小球在最低点），此时小球的速度为0，所以小球动能最大处在t1时刻到t2时刻之间，故AD错误，B正确；
C、弹性势能的大小与物体弹性形变程度的大小有关；t2时刻弹簧的形变程度最大，弹性势能最大，故C错误。
故选：B。
变式训练3.某运动员做蹦极运动，如图甲所示，从高处O点开始下落，A点是弹性绳的自由长度，在B点运动员所受的弹力恰好等于重力，C点是第一次下落到达的最低点，运动员所受弹性绳弹力F的大小随时间t变化的情况如图乙所示（蹦极过程视为竖直方向的运动）。下列判断正确的是（　　）
A．从A点到B点过程中运动员加速下落
B．从B点到C点过程中运动员匀速下落
C．t0时刻运动员刚好位于B点
D．运动员重力大小等于F0
【分析】（1）（3）动能和物体的运动速度、质量有关；
（2）根据弹力与重力的关系分析；
（4）运动员最后静止的位置，重力与弹力相等的位置。
【解答】解：A、由题知，在B点运动员所受弹力恰好等于重力，运动员从A点到B点过程中，由于重力大于弹力，所以人的运动速度增大，向下做加速运动，故A正确；
B、从B点到C点过程中，绳子的长度越来越长，弹性越来越大，弹力大于重力，运动员做减速运动，故B错误；
C、由图乙可知，t0时刻弹力最大，则绳子的弹性形变是最大的，所以运动员应达到了最低点C，此时速度为零，动能最小为零，故C错误；
D、由图乙可知，最后绳的弹力几乎不变，说明此时运动员已经静止下来，此时弹力与重力平衡，由图象可知，运动员的重力小于F0，故D错误。
故选：A。
变式训练4.如图甲所示，一轻质弹簧一端系在墙上的O点，自由伸长到B点，现将一小物块M连在弹簧上，并把弹簧压缩到A点，然后由静止释放，小物体能运动到C点静止，物体与水平地面间的摩擦力恒定。在图乙中画出小物体运动过程中动能变化的大致曲线，并结合图像分析各过程能量的转化。
【分析】根据弹力与弹性形变大小有关，结合弹力与摩擦力大小分析速度的变化，得出动能的变化。
【解答】解：物体从A到B弹力越来越小而摩擦力大小不变，因此物体从A到B先加速后减速，所以动能先增大后减小，假设D点是弹力等于摩擦力，AD加速，弹簧的弹性势能转化为小球的动能和内能，DB过程，小球的动能和弹簧的弹性势能转化为内能，到过B点（含B点）后是弹力向左，在水平方向摩擦力和弹力方向相同，做减速运动，所以动能越来越小，此时动能转化为弹簧的弹性势能和内能。故图像如下：
；
故答案为：图像见解答，
A﹣D 弹簧的弹性势能转化为小球的动能和内能；
D﹣B 小球的动能和弹簧的弹性势能转化为内能；
B﹣C 小球的动能转化为弹簧的弹性势能和内能。
三.课后作业
1.对如下四幅图的分析，正确的是（　　）
A．图①摆锤从A点运动到O点的过程中动能转化为重力势能
B．图②运动员起跳后上升到最高点时势能最大，动能为零
C．图③高处滚下的小球在C点动能达到最大值
D．图④卫星在近地点动能最大，远地点势能最大，机械能守恒
【分析】（1）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；
（2）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；
（3）不计空气阻力时，机械能没有转化为内能，机械能守恒；
（4）能量之间可以相互转化，判断是哪种能量转化成了另一种能量的标准是：减小的转化为增大的。
【解答】解：
A、图①摆锤从A点运动到O点的过程中，质量不变，高度降低，重力势能减少，同时速度变大，动能增加，所以重力势能转化为动能，故A错误；
B、图②运动员起跳后上升到最高点时高度最高，故势能最大，但其在水平方向上速度不为零，所以动能不为零，故B错误；
C、图③小球在运动过程中，小球的质量不变，高度A点最高，所以小球在A点重力势能最大；小球从高处向低处运动时，小球的重力势能转化为小球的动能，小球在最低点时，小球的速度最大，所以小球在B点动能最大，故C错误；
D、在近地点，由于卫星的高度最小，它的重力势能最小，转化的动能最多，所以在近地点它的动能最大；相反，在远地点，卫星的动能最小，势能最大，因为太空中没有空气，所以机械能是守恒的，故D正确。
故选：D。
2.如图所示，小朋友沿着滑梯匀速下滑的过程中，下列说法中正确的是（忽略空气阻力）（　　）
A．他受重力、支持力、下滑力和摩擦力的共同作用
B．他的重力势能转化成了动能和内能
C．他的重力势能减小，动能增大，机械能不变
D．他受重力、支持力和摩擦力的共同作用
【分析】匀速下滑是一种平衡状态，平衡状态时受到的是平衡力，小朋友受到了重力、滑梯的支持力和摩擦力；
匀速下滑时，速度不变，动能不变，高度下降，重力势能减小，机械能减小；下滑时，克服摩擦做功，机械能转化为内能。
【解答】解：A、小朋友之所以下滑是因为受到了重力和支持力的作用，没有什么下滑力，所以A是错误的；
B、小朋友匀速下滑，重力势能减小，动能不变，克服摩擦力做功，内能增加，重力势能转化为内能，故B错误；
C、小朋友下滑，重力势能减小，动能不变，机械能减小，所以C是错误的；
D、小朋友受到三个力的作用，重力、支持力和摩擦力，所以D是正确的；
故选：D。
3.小金将小球竖直向上抛出，小球先上升后下落，不计空气阻力。小球从离开手后到落回手中之前，此过程中能量变化的分析，正确的是（　　）
A．动能先增大后减小 B．势能先减小后增大
C．机械能先减小后增大 D．机械能保持不变
【分析】质量相同时，高度越高（低），重力势能越大（小）；速度越大（小），动能越大（小）；不计空气阻力，小球的机械能守恒。
【解答】解：将小球竖直向上抛出，小球先上升后下落，上升的过程中，高度变大，速度变小，故重力势能变大，动能变小；下落的过程中，重力势能变小，动能变大；因不计空气阻力，小球的机械能守恒。
故选：D。
4.2023年杭州亚运会蹦床男子个人赛中，中国选手严浪宇夺金。如图为比赛时的场景，当他从空中下落至蹦床，从刚好接触蹦床到刚好离开蹦床的过程中，有关能量变化叙述正确的是（　　）
A．严浪宇的机械能始终不变
B．严浪宇的机械能先增大后减小
C．蹦床的弹性势能始终不变
D．蹦床的弹性势能先增大后减小
【分析】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；根据中国选手严浪宇的机械能和蹦床的弹性势能的相互转化分析。
【解答】解：中国选手严浪宇从接触蹦床到最低点的过程中，蹦床的形变程度逐渐变大，蹦床的弹性势能变大，中国选手严浪宇的机械能转化为蹦床的弹性势能，此过程中，中国选手严浪宇的机械能变小，蹦床的弹性势能增大；中国选手严浪宇从最低点上升到刚好离开蹦床的过程中，蹦床形变变小，弹性势能减小，弹性势能转化为人的机械能；所以整个过程中，中国选手严浪宇的机械能先变小后变大，蹦床的弹性势能先变大后减小，故D正确。
故选：D。
5.2019年5月17日时48分，我国在西昌卫星发射中心用长征三号丙运载火箭，成功发射第45颗北斗导航卫星，如图1所示是北斗卫星在随火箭加速上升的情景。人造地球卫星沿椭圆轨道绕地球运行时，离地球最近的一点叫近地点，最远的一点叫远地点，如图2所示。下列说法正确的是（　　）
A．如图1北斗卫星上升过程中，重力势能变大，动能变小
B．如图2人造地球卫星运行中，重力势能变大，动能变大
C．如图2人造地球卫星运行中，从近地点向远地点运动时，速度减小
D．如图1、2中卫星的机械能都不变
【分析】（1）影响动能的影响因素是物体的质量和物体运动的速度，影响重力势能的因素是物体的质量和物体的高度，其中动能和势能统称为机械能。在分析各个能量的变化时，根据各自的影响因素进行分析。
（2）不计空气阻力时，机械能没有转化为内能，机械能守恒。
【解答】解：A、北斗卫星在随火箭加速上升的过程中，北斗卫星质量不变，速度变大、高度增加，故动能和重力势能都变大。故A错误；
B、由图可知，卫星从远地点向近地点运行，重力势能转化为动能，所以重力势能减小，动能增大。故B错误；
C、卫星从近地点向远地点运动时，相动能转化为重力势能，所以重力势能变大，动能变小，速度减小。故C正确；
D、由A知，如图1北斗卫星在随火箭加速上升的过程中，动能和重力势能都变大，所以机械能变大；如图2，由于人造地球卫星在大气层外运行，不受空气阻力，机械能是守恒的。故D错误。
故选：C。
6.如图甲轻质弹簧原长为2L，将弹簧竖直放置在地面上，在其顶端将一质量为m的物体由静止释放，当弹簧被压缩到静止时，弹簧长度为L，如图乙现将该弹簧水平放置，一端固定在A点，另一端与物块P接触但不连接，AB是长度为5L的光滑水平轨道，B端与半径为L的光滑半圆轨道B、C、D相切，用外力推动物块P，将弹簧压缩至长度L，然后释放，P开始沿轨道运动，问：
（1）从竖直放置在地面上的弹簧顶端，静止释放物块P，至弹簧被压缩后静止，物块P的重力势能转化为弹簧的 　弹性势能　。（填能量形式）
（2）将弹簧压缩至长度L，然后放开，P开始沿轨道运动，能否到达“D”点？　否　（填“能”或“否”）。物块P达到最高点时的机械能大小为 　mgL　焦耳。
【分析】（1）当弹簧竖直放置且被压缩至长度为L时，对弹簧和物体组成的系统，根据机械能守恒定律求解弹簧长度为L时的弹性势能。
（2）根据光滑水平轨道与光滑半圆轨道，不受摩擦力，机械能守恒，根据弹簧的弹性势能最终转化为重力势能分析。
【解答】解：（1）当弹簧竖直放置且被压缩至长度为L时，弹簧发生弹性形变具有弹性势能；
（2）根据左图，弹簧和物体组成的系统，根据机械能守恒定律可得此时弹簧的弹性势能等于物体减小的重力势能，即Ep＝mgL；
由于光滑水平轨道与光滑半圆轨道，不受摩擦力，机械能守恒，弹性势能转化为动能，在上升全部转化为重力势能，因而最终的重力势能还是mgL，即物体达到的高度等于轨道半径L，即图中的C点，不能到达D点，此时只具有重力势能，为mgL。
故答案为：（1）弹性势能；（2）否；mgL。
7.滑板是深受青少年喜欢的一项体育运动。如图是U型滑台和运动员姿势的简化示意图。运动员在滑台A处下滑，仅依靠滑行，滑到与A相同高度的滑台B处时静止。请回答下列问题：
（1）整个过程中动能最大的位置是 　O　（填“A”、“O”或“B”）。
（2）若想滑到C点，小科提出只要增加“用力竖直向上跳起段高度”这个操作即可实现，则在图中哪一位置起跳有可能达到该目的？　D　。（填字母代号）
A.仅在A点
B.仅在O点
C.仅在B点
D.在A点或O点均可
【分析】（1）动能的大小与质量、速度有关；重力势能的大小与质量、高度有关；机械能为动能和势能的和；物体克服摩擦做功，机械能转化为内能；
（2）根据A、O、B点运动的运动状态分析。
【解答】解：（1）运动员在下滑的过程中，质量不变，高度变小，重力势能变小，速度变大，动能变大，是重力势能转化为动能，在O点时的重力势能最小，动能最大；
（2）运动员在B点时静止，用力竖直向上跳起一段高度，还会落在B点，不能到达C点；
运动员在A、O点时用力竖直向上跳起一段高度，此时运动员的机械能变大，到达B点后有一定的速度，能到达C点。
故答案为：（1）O；（2）D。
8.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，则过山车的动能在 　C　点最大，B点机械能的大小 　＞　E点机械能的大小（填“＞”、“＝”或“＜”），在整个过程中，过山车的机械能是 　变化　（填“变化”或“不变”）的。
【分析】（1）由图乙可知各点的动能大小和重力势能的大小关系；
（2）机械能等于动能和势能的总和。
【解答】解：（1）由图乙可知，过山车的动能在C点最大，在B点最小；B点的重力势能大小与E点的动能大小相等，B点机械能的大小大于E点机械能的大小；
（2）由于机械能等于动能和势能的总和，由图乙可知，从B到C点、再到D点、最后到达E点的过程中，重力势能与动能之和越来越小，所以在这个过程中，过山车的机械能是变化的。
故答案为：C；＞；变化。
9.跳台滑雪被称为勇敢者的运动，其基本技术动作分为5个部分：助滑、起跳、空中飞行、着陆、滑行至终止区。如图所示为滑雪运动员滑雪过程的示意图。
资料1：滑雪赛道表面雪的厚度达到6～8m。雪内有很多小孔，小孔内充满空气。滑雪时，运动员踏着滑雪板压，在雪上时，雪内的空气被逼出。
资料2：助滑时，运动员把身体缩成“蹲状”的姿势，通过一个凹形轨道助滑后，在起跳的瞬间用力一蹬伸展身体，调整好姿势在空中飞行，飞行至顶端时身体与滑板构成上表面凸起的流线型。
资料3：运动员着陆时，要让滑雪板的板后跟略领先于板尖着地；落地后，调整好姿势继续滑行到终止区。
结合上述信息并运用所学知识，对赛道的设置以及滑雪运动员的5个基本技术动作蕴含的科学道理作出解释。
【分析】（1）动能的影响因素是物体的质量和速度，质量越大，速度越大，动能越大；重力势能的影响因素是物体的质量和高度，质量越大，高度越高，重力势能越大；
（2）减小摩擦的方法：在接触面粗糙程度一定时，减小压力；在压力一定时，减小接触面的粗糙程度；使接触面脱离；用滚动代替滑动；
（3）物体间力的作用是相互的，力可以改变物体的运动状态；
（4）流体压强与流速的关系：流体流速越快的位置，压强越小；
（5）减小压强的方法：在压力一定时，通过增大受力面积来减小压强；在受力面积一定时，通过减小压力来减小压强；
（6）一切物体都有保持原来运动状态不变的性质，叫惯性。
【解答】答：①运动员在高处具有较大的重力势能，“蹲状”的姿势下滑时能将大部分重力势能转化为更多的动能．获得较大的速度。
②滑雪板压在雪面，空气被逼出时，形成气垫，滑雪板与地面脱离接触，减少了摩擦力。
③运动员起跳要用力蹬，因为力能改变物体的运动状态且力的作用是相互的，可以跳得更高。
④在空中形成表面凸起的流线型，减小了空气阻力，且上表面流速大于下表面，得到了大气向上的托力，可以飞行得更久。
⑤着陆时宽大的滑雪板增大受力面积，减小压强。
⑥滑雪板的板后跟略领先于板尖着地，可防止由于惯性向前倾倒。落地后由于惯性将继续向前运动。
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）

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