资源简介

专题18 机械能及其转化
知识点一机械能及其转化
1.机械能
(1)在物理学中，动能、重力势能和弹性势能统称为机械能。机械能是和物体的机械运动紧密联系的能量。机械能的单位是焦耳(J)。
(2)机械能大小的决定因素：质量、速度、高度、弹性形变量等。
2.动能和重力势能的相互转化
(1)单摆实验(可看成荡秋千模型)
如图11-4-1所示，摆球在竖直平面内摆动，在a、b时最高，在c点时最低，所以摆球的运动可分为下降段和上升段。其能量转化情况见下表。
运动过程 高度 重力 势能 速度 动能 能的转化
a到c 降低 减小 变大 增大 重力势能转化为动能
c到b 升高 增大 变小 减小 动能转化为重力势能
b到c 降低 减小 变大 增大 重力势能转化为动能
c到a 升高 增大 变小 减小 动能转化为重力势能
(2)滚摆实验
如图11-4-3所示，将滚摆挂起来，捻动滚摆，使悬线缠绕在轴上，当滚摆上升到最高点后，放开手，滚摆会下降和上升，能量变化的分析过程如下表所示。
运动过程 高度变化→重力势能变化 速度变化→动能变化 能的转化
下降 降低→减小 变大→增大 重力势能转化为动能
上升 升高→增大 变小→减小 动能转化为重力势能
3.动能和弹性势能的相互转化
如图11-4-4所示，一个木球从高处滚下来，撞到弹簧片上。
研究的过程 球的 速度 动能 弹簧片形变程度 弹性 势能 能的转化
木球压弯弹簧片 不断减小直至为零 不断减小直至为零 由小变大 不断 增大 动能转化为弹性势能
弹簧片把木球弹回 由零不断增大 由零不断增大 由大变小 不断减 小直至为零 弹性势能转化为动能
探究归纳：动能和势能在一定条件下是可以相互转化的，转化过程就是一种形式的能量转化为另一种形式的能量的过程。
注意
动能和弹性势能之间发生转化时，可以发生在同一个物体上，也可以发生在不同的物体之间。如由高处落下的皮球在撞击地面发生弹性形变的过程中，皮球的动能转化为自身的弹性势能，动能和弹性势能在一个物体上相互转化。运动员进行蹦床比赛时，运动员刚被弹起时，蹦床的弹性势能转化为运动员的动能，动能和弹性势能在两者间相互转化。
例题：跳远是广州市的中考体育项目之一。如图为跳远运动的几个阶段，整个过程不考虑空气阻力。起跳后，运动员（　　）
A．能继续往前是由于受到地面弹力的作用
B．在空中运动时，运动员受力不平衡
C．运动员机械能先减小后增大
D．若在最高点时运动员受的一切力都消失，则运动员静止在最高点
解：A、由于运动员具有惯性，所以运动员起跳后能继续向前运动，故A错误；
B、运动员在空中运动时，运动状态发生了变化，受到了非平衡力的作用，故B正确；
C、考虑空气阻力，起跳后，运动员的机械能守恒，故C错误；
D、在最高点时有水平方向的速度，若运动员受的一切力都消失，则运动员做匀速直线运动，故D错误；
故选：B。
知识点二机械能的守恒
1.机械能守恒
大量研究结果表明，如果只有动能和势能相互转化，尽管动能、势能的大小会变化，但动能和势能的总和不变，或者说，机械能是守恒的。
机械能守恒是有条件的，若考虑摩擦阻力等，机械能的总量就会变小，这是因为机械能转化成了其他形式的能，如图11-4-6,落地的乒乓球越跳越低，最后静止在地面上，机械能的总量在减小。
这个实验最早是由意大利科学家托里拆利做的，故称为托里拆利实验。点播
科学思维——理想化模型
机械能守恒是一种“理想化”的情况，如果有重力(或弹力)以外的力对物体做功，机械能不守恒。运动的物体受到摩擦力或者空气阻力，机械能会转化成其他形式的能，机械能减小。例如，从滑梯上滑下的小朋友、匀速下降的跳伞运动员等。
2.判断机械能是否变化的方法
(1)无外力(除重力、弹力之外的力)情况下的机械能转化：机械能守恒，动能和势能中一种能量减少，另一种能量必然增加。
(2)存在除重力、弹力外其他外力情况下的机械能变化，由“机械能=动能+势能”判断。若质量和速度不变，高度增加，则动能不变，重力势能增大，机械能增大。例如，一辆汽车匀速驶上斜坡，在这个过程中，汽车的质量和速度都不变，动能不变，但高度增加，重力势能增大，汽车的机械能增大，因为汽车的牵引力对汽车做了功。
注意
(1)若有“不计能量损失”“不计空气阻力、摩擦”等条件时，机械能守恒。
(2)看到“下落”或“上升”,很容易习惯性认为重力势能和动能间发生了转化。但当物体匀速下落或上升时，速度不变，动能不变，而重力势能发生了变化，机械能不守恒。
3.人造地球卫星的能量转化
人造地球卫星围绕地球沿椭圆轨道运行的过程中，不受空气阻力，只有动能与势能相互转化，卫星的机械能守恒。如图11-4-7所示，是人造地球卫星绕地球沿椭圆轨道运行时的能量转化。
例题：2025年4月5日，中国男子职业篮球联赛季后赛首场开打。忽略空气阻力，关于某次投篮过程的说法不正确的是（　　）
A．篮球离开手后继续向上运动的过程中，动能转化为重力势能
B．篮球投出后，斜向上飞行到最高点时重力势能最大，动能为零
C．篮球撞在篮板上被反弹的过程中，弹性势能转化为动能
D．篮球下落的过程中机械能保持不变
解：A、投篮时，篮球离开手后继续向上运动的过程中，质量不变，速度变小，动能变小；质量不变，高度变大，重力势能变大，动能是转化为重力势能，故A正确；
B、篮球投出后，斜向上飞行到最高点时，质量不变，高度增加，重力势能逐渐增大，但速度不为零，所以动能不为零，故B错误；
C、篮球撞在篮板上被弹回的过程中，弹性势能转化为动能，故C正确；
D、篮球下落的过程中忽略空气阻力没有能量损耗，机械能守恒，故D正确。
故选：B。
知识点三水能和风能的利用
1.水能
流动的水具有动能，高处的水具有重力势能，水所具有的机械能统称为水能。水能的大小由流量、流速和水位差决定。
2.风能
空气在流动过程中所具有的机械能叫作风能。风能的大小由风速和流动空气的质量决定。
注意
(1)水能、风能都属于自然界中的机械能。
(2)水力发电修建很高的拦河坝，自的是提高水位，从而提高水的重力势能，流下时转化为更多的动能，发出更多的电。
3.风能与水能的利用
我国是利用风能最早的国家之一，现在人们在风力大的地方建造风力发电站，风能是一种永不枯竭的清洁能源。水力发电是水库上游的水冲击水轮机叶片时，把部分动能传递给水轮机，使水轮机转动起来，由此带动发电机发电。水力发电的过程是水能转化为电能的过程。
◎拓展
潮汐能
潮汐也有巨大的能量。人们在潮汐发电方面的研究已经取得了成功，利用海水涨潮和退潮时濑水的动能带动水轮机工作，为开发新能源开辟了新的道路。
例题：如图甲所示，压力传感器能够测量出其表面受到的压力大小，与电脑连接后，放置在水平地面上，将一排球从正上方某一高度处由静止释放，落到传感器上后再竖直弹起上升，反复多次后静止在传感器上。传感器测得的弹力F的大小随时间t变化情况如图乙所示，A、B、C三点对应的时刻是t1、t2、t3，下列说法中正确的是（　　）
A．t2时刻排球的重力势能最小
B．t2～t3时间内，排球的重力势能转化为动能
C．排球t1时刻的动能等于t3时刻的动能
D．整个过程中，排球的机械能守恒
解：A、t2时刻压力最大，故此时排球下降到最低点，排球的重力势能最小，故A正确；
B、t2～t3时间内，排球向上运动，排球的动能转化为重力势能，故B错误；
CD、排球运动过程有能量损失，故排球t1时刻的动能大于t3时刻的动能，排球运动过程中，机械能减小，故CD错误。
故选：A。
1．滑雪运动是一项既有趣又对身体有益的活动，图甲中滑雪者从A点出发，先后经过B、C、D、E点。图乙是滑雪者在B、C、D、E点的动能和重力势能大小的示意图，下列说法正确的是（　　）
A．全过程滑雪者的动能在E点时最大
B．全过程滑雪者的重力势能一直在减小
C．B点重力势能的大小等于E点动能的大小
D．全过程滑雪者的机械能保持不变
【答案】C
【解答】解：A、由图乙可知，全过程滑雪运动员的动能在C点时最大，故A错误；
B、滑雪运动员质量不变，从B点到C点高度降低，重力势能减小，从C点到D点高度升高，重力势能增大，从D点到E点高度降低，重力势能减小，故B错误；
C、由图乙可知，滑雪运动员在B点的重力势能等于E点的动能，故C正确；
D、在这个过程中，由于存在摩擦等阻力，滑雪运动员的机械能会有部分转化为内能，机械能减小，故D错误。
故选：C。
2．2025年4月24日，搭载神舟二十号载人飞船的长征二号F遥二十运载火箭在酒泉卫星发射中心成功发射。在火箭加速升空的过程中，神舟二十号载人飞船的（　　）
A．惯性增大 B．运动状态不变
C．质量变大 D．机械能增大
【答案】D
【解答】解：A、在火箭加速升空的过程中，神舟二十号载人飞船的质量不变，惯性不变，故A错误；
B、在火箭加速升空的过程中，神舟二十号载人飞船的运动速度越来越快，因此其运动状态改变，故B错误；
C、在火箭加速升空的过程中，神舟二十号载人飞船的位置在发生变化，但质量不变，故C错误；
D、在火箭加速升空的过程中，神舟二十号载人飞船的质量不变，速度和高度变大，动能变大，重力势能变大，因此机械能变大，故D正确。
故选：D。
3．2025年4月5日，中国男子职业篮球联赛季后赛首场开打。忽略空气阻力，关于某次投篮过程的说法不正确的是（　　）
A．篮球离开手后继续向上运动的过程中，动能转化为重力势能
B．篮球投出后，斜向上飞行到最高点时重力势能最大，动能为零
C．篮球撞在篮板上被反弹的过程中，弹性势能转化为动能
D．篮球下落的过程中机械能保持不变
【答案】B
【解答】解：A、投篮时，篮球离开手后继续向上运动的过程中，质量不变，速度变小，动能变小；质量不变，高度变大，重力势能变大，动能是转化为重力势能，故A正确；
B、篮球投出后，斜向上飞行到最高点时，质量不变，高度增加，重力势能逐渐增大，但速度不为零，所以动能不为零，故B错误；
C、篮球撞在篮板上被弹回的过程中，弹性势能转化为动能，故C正确；
D、篮球下落的过程中忽略空气阻力没有能量损耗，机械能守恒，故D正确。
故选：B。
4．如图所示是撑竿跳高时的情景，运动员从助跑到越过横杆的过程中，用到了很多物理知识，从起跳到越过横杆过程中以下有关能量转换正确说法的是（　　）
A．起跳时动能全部转换成重力势能
B．撑杆跳高比普通跳高跳的高的原因主要是撑杆跳高在空中还消耗了人自身的能量最终转化成了人体的机械能
C．人体在最高点时动能为0
D．若忽略空气的阻力，人在撑杆跳高的过程中人体的机械能是守恒的
【答案】B
【解答】解：A、起跳时，撑杆发生了弹性形变，人的动能会转化为重力势能和撑杆的弹性势能，故A错误；
B、撑杆跳高比普通跳高跳的高，其原因主要是人在起跳时，人体更多的化学能转为了撑杆的弹性势能，撑杆的弹性势能转化为人的机械能，故B正确；
C、人体在最高点时在水平方向上有一定的速度，动能不为0，故C错误；
D、若忽略空气的阻力，人在撑杆跳高的过程中人体的机械能会转化为撑杆的弹性势能，所以人的机械能是不守恒的，故D错误。
故选：B。
5．立定跳远是某地初中毕业体育考试项目之一，小明在立定跳远考试中蓄力、起跳、落地的几个阶段如图所示（不考虑空气阻力）。下列说法正确的是（　　）
A．蹬地起跳时小强对地面没有摩擦力
B．小强在最高点受力平衡
C．小强能在空中继续运动是受到惯性的作用
D．小强从最高点到落地的过程中，重力势能转化为动能
【答案】D
【解答】解：A．蹬地起跳时，小强具有向后的运动趋势会受到向前的摩擦力，由于力的作用是相互的，因此地面会受到小强施加的摩擦力，故A错误；
B．不考虑空气阻力，小强在最高点只受重力的作用，因此不是平衡力，故B错误；
C．惯性是物体的属性，不是力，不能说“受到惯性的作用”，故C错误；
D．小强从最高点到落地的过程中，质量不变，高度降低，重力势能减小，速度增加，动能增加，由重力势能转化为动能，故D正确。
故选：D。
6．为提高掷实心球技术，小海利用频闪相机记录了某次训练时实心球的运动轨迹，如图所示。实心球在运动过程中，下列说法正确的是（　　）
A．从a点到b点，是由于受到了惯性力
B．若在b点所受力全部消失，球将静止
C．从b点到c点，重力势能转化为动能
D．到d点停止，说明运动需要力来维持
【答案】C
【解答】解：A、惯性不是力，不能说物体受到惯性力的作用，故A错误；
B、在b点，羽毛球具有水平方向的速度，突然所受力全部消失，根据牛顿第一定律可知，球将做匀速直线运动，故B错误；
C、从b点到c点的下落过程中，球的质量不变，高度变小，重力势能变小；速度变大，动能变大，重力势能转化为动能，故C正确；
D、实心球到d点停止，是因为受到了阻力的作用，力是改变物体运动状态的原因，运动不需要力来维持，故D错误。
故选：C。
7．2024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。如图为运输货物的无人机正吊着货物一同匀速上升，有关此现象说法正确的是（　　）
A．货物的重力势能增大
B．货物的动能转化为货物的重力势能
C．货物受到的合力是竖直向上的
D．绳对货物的向上的拉力与绳对无人机向下的拉力是一对平衡力
【答案】A
【解答】解：A、无人机正吊着货物一同匀速上升，货物的质量不变，速度不变，动能不变，高度增加，重力势能增大，所以在该过程中，动能没有转化为重力势能，故A正确、B错误；
C、货物随无人机做匀速直线运动，货物受到的合力为零，故C错误；
D、绳对货物的向上的拉力与绳对无人机向下的拉力，受力物体不同，不是一对平衡力，故D错误。
故选：A。
8．如图所示，是神舟十九号载人飞船搭载三名航天员从我国酒泉卫星发射中心发射升空的场景，不计燃料燃烧导致的火箭质量变化，下列有关火箭发射升空说法正确的是（　　）
A．动能减小，重力势能增大，机械能守恒
B．动能减小，重力势能增大，机械能增大
C．动能增大，重力势能减小，机械能守恒
D．动能增大，重力势能增大，机械能增大
【答案】D
【解答】解：飞船在离地加速上升的过程中，飞船的质量不变，速度变大，动能变大；质量不变，高度变大，重力势能变大；因机械能等于动能与势能之和，所以机械能变大，故ABC错误，D正确。
故选：D。
9．将球斜向上抛出，先后经过ABCDE五个位置，其在空中不同位置时的能量变化借助电脑技术统计情况如图所示，下列判断错误的是（　　）
A．经过B、D两位置时小球的高度相同
B．C位置可能为小球到达的最高点
C．经C、E两位置时小球的机械能一定相等
D．经过B、E两位置时小球的速度大小相同
【答案】C
【解答】解：A、由图可知，B、D位置的重力势能相同，小球的质量不变，所以B、D位置的高度相同，故A不符合题意；
B、重力势能的大小与质量和高度有关，由图可知，C位置的重力势能最大，质量不变，C位置可能为最高点，故B不符合题意；
C、E点的动能、重力势能的和小于C点的动能、重力势能的和，这说明小球在运动过程中一部分机械能转化为了其它形式的能量，所以小球中E位置的机械能小于C位置的机械能，故C符合题意；
D、动能的大小与质量和速度有关，由图可知，BE位置的动能相同，质量不变，所以经过BE两位置时小球的速度大小相同，故D不符合题意。
故选：C。
10．如图所示，质量为m的小球从某一高度处静止下落，竖直落到直立于地面的轻弹簧上，在A点小球开始与弹簧接触，到B点时小球受到的重力与弹簧的弹力大小相等，C点是小球到达的最低点（不计空气阻力）。下列说法正确的是（　　）
A．到达B点时，小球的动能最大
B．到达C点时，小球的动能为零，受到的重力等于弹簧的弹力
C．下落过程中，小球重力势能减小、动能增大、小球与弹簧机械能守恒
D．下落过程中，小球重力势能减小、动能先增大后减小、小球与弹簧机械能不守恒
【答案】A
【解答】解：A．小球由静止到A点时，小球只受重力作用，速度不断增大；小球从A点运动到B点时，受到竖直向下重力和竖直向上弹力的作用，重力大于弹力，合力竖直向下，小球加速；小球在B点时，受到竖直向下重力和竖直向上弹力的作用，重力等于弹力；小球从B点运动到C点时，受到竖直向下重力和竖直向上弹力的作用，重力小于弹力，合力竖直向上，小球减速；所以从A点到C的过程小球先加速后减速，在B点时，小球受到的重力与弹簧的弹力大小相等，此时的小球速度最大，质量不变，动能最大，故A选项正确；
B．小球达到C点时，小球的速度为零，动能为零，受到的重力小于弹力，故B选项错误；
CD．下落过程中，小球的质量保持不变，高度不断减小，重力势能不断减小；小球从A点到C点，速度先增大后减小，小球的质量保持不变，小球的动能先增大后减小，不考虑空气阻力，小球和弹簧的机械能守恒，故CD选项错误。
故选：A。
11．在2024年全国田径锦标赛上，周厚成、马佳并列男子跳高冠军。如图是运动健儿在跳高比赛中的场景。关于跳高运动员的能量，下列说法正确的是（　　）
A．助跑过程中，动能减小
B．助跑过程中，机械能总量保持不变
C．起跳后的上升过程中，重力势能增大
D．越过横杆后的下降过程中，动能保持不变
【答案】C
【解答】解：A、动能的大小与物体的质量和运动速度有关，助跑过程中，人体的质量不变，速度增大，所以动能应该变大，故A错误；
B、动能和势能的总和叫机械能，助跑过程中，速度增大，动能变大，势能不变，机械能应该变大，故B错误；
C、重力势能与物体的质量和高度有关，起跳后的上升过程中，质量不变，高度升高，重力势能变大，故C正确；
D、动能的大小与物体的质量和运动速度有关，越过横杆后的下降过程中，人体的质量不变，速度增大，所以动能应该变大，故D错误。
故选：C。
12．如图甲过山车是一项惊险刺激的娱乐项目。如图乙所示是过山车轨道的示意图，过山车沿弧形轨道从a点运动到b点后进入竖直圆形轨道经过c点，然后通过d点（不计空气阻力），下列说法不正确的是（　　）
A．过山车里面的游客相对于过山车是静止的
B．过山车经过b、c两点时，由于b点低于c点，说明b机械能小于c机械能
C．过山车到达c点时，动能不为零
D．过山车从a点运动到d点，部分机械能转化成了内能
【答案】B
【解答】解：A、过山车里面的游客相对于过山车，他们之间没有相对位置的变化，所以游客相对于过山车是静止的，故A正确，不符合题意。
B、不计空气阻力，过山车在运动过程中只有重力做功，机械能守恒。所以过山车经过b、c两点时，机械能是相等的，而不是b点机械能小于c点机械能，故B错误，符合题意。
C、过山车到达c点时，虽然速度可能会比在最低点时小，但它仍然在运动，所以动能不为零，故C正确，不符合题意。
D、在实际情况中，过山车从a点运动到d点，由于车轮与轨道之间存在摩擦，会有部分机械能转化为内能，故D正确，不符合题意。
故选：B。
13．用小球和轻质橡皮筋等器材进行了如下实验探究（不考虑空气阻力）。
将一根橡皮筋一端系一质量为m的小球，另一端固定在O点，A点是橡皮筋不系小球自然下垂时下端所在的位置，B点是橡皮筋系小球自然下垂静止时的位置，C点是小球从O点自由下落所能到达的最低点，让小球从某悬挂点O的正下方P点由静止释放，如图甲所示，整个下落过程中，橡皮筋所受弹力F与小球下落高度h的关系如图乙所示：小球下落的速度与下落高度h的关系如图丙所示，已知该轻质橡皮筋每受到0.1N的拉力就伸长1cm，经测量小球从P点下落到A、B、C三点的距离分别为：ha＝0.4m，hb＝0.5m，hc＝0.6m，则（　　）
A．小球从点A运动到点C的过程中，小球下落速度的变化情况是先变小后变大
B．小球从点A运动到点B的过程中，小球受到的弹力大于小球的重力
C．当橡皮筋的伸长量最大时，小球处于平衡状态
D．实验中所用小球的重力为1N
【答案】D
【解答】解：A、小球在下落过程中，从A点到B点，橡皮筋逐渐伸长，弹力逐渐增大，但此过程中重力大于弹力，小球所受合力向下，小球加速下落；从B点到C点，弹力继续增大，当弹力大于重力时，小球所受合力向上，小球开始减速下落。所以小球从A点运动到C点的过程中，速度变化情况是先变大后变小，故A错误。
B、由A选项的分析可知，从A点到B点，重力大于弹力，故B错误。
C、当橡皮筋伸长量最大时，即C点，此时小球速度为0，但小球受到的弹力大于重力，合力不为0，小球处于非平衡状态，故C错误。
D、在B点时，小球速度达到最大，此时重力等于弹力。已知橡皮筋每受到0.1N的拉力就伸长1cm，从P点到B点，橡皮筋伸长了hb﹣ha＝0.5m﹣0.4m＝0.1m＝10cm，则弹力F＝0.1N/cm×10cm＝1N，所以小球重力G＝F＝1N，故D正确。
故选：D。
14．将小球从离地某一高度O点处水平抛出，球落地后又弹起，它的部分运动轨迹如图所示，下列说法正确的是（　　）
A．小球经过相同高度的A、B两点时动能相等
B．小球第一次反弹后到达最高点P点时速度为零
C．小球在D点时的机械能小于在C点时的机械能
D．小球从O点运动到A点的过程中，减少的重力势能全部转化为动能
【答案】C
【解答】解：A．由图可知，每次小球反弹后到的最高点都比上一次的最高点要低，说明小球受到空气阻力作用或与地面碰撞过程有机械能损失，总机械能逐渐变小，在A点的机械能大于在B点的机械能，
机械能是物体动能与势能的总和，在AB两点高度相同则重力势能相同，所以在A点的动能大于在B点的动能，故A错误；
B．从轨迹来看，小球既有水平方向的速度又有竖直方向的速度，小球在最高点时，竖直方向速度为零，但是仍然能往右运动，说明小球还具有水平方向速度，故B错误；
C．每次小球反弹后到的最高点都比上一次的最高点要低，说明小球的运动过程中机械能逐渐变小，C点在D点之前，故在D点的机械能小于在C点的机械能，故C正确；
D．小球运动过程中可能受到空气阻力作用，机械能逐渐变小，因此小球从O点运动到A点的过程中，减少的重力势能除部分转化为动能，还有一部分转化为内能，故D错误。
故选：C。
15．如图是丰子恺的书画作品，生动描绘了儿童学种瓜的场景，下列说法错误的是（　　）
A．儿童提水前行中，后脚受到的摩擦力方向是向后的
B．风吹枝弯，说明力可以改变物体的形状
C．提水桶时感到桶在拉手，说明力的作用是相互的
D．儿童提水在平坦的草地上匀速前行，机械能不变
【答案】A
【解答】解：A、人鞋底受到的摩擦力是人前进的动力，所以儿童提水前行中，后脚受到的摩擦力方向是水平向前的；故A错误；
B、风吹枝弯，树枝的形状发生变化，说明力可以改变物体的形状；故B正确；
C、提水桶时感到桶在拉手，说明力的作用是相互的，故C正确；
D、儿童提水在平坦的草地上匀速前行，质量不变，高度不变，则重力势能不变，速度不变，则动能不变，故机械能不变；故D正确。
故选：A。
16．2025年2月28日，成都首条跨区域商业低空物流航线正式常态化运行。如图所示，一架无人机搭载30公斤的货物，仅用时20分钟就到达18km外的分拣中心。下列说法正确的是（　　）
A．无人机匀速上升过程中，货物的重力势能不变
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，货物的机械能为零
D．无人机下降时，货物的动能一定增大
【答案】B
【解答】解：A、无人机匀速上升过程中，货物的高度变高，故货物的重力势能变大，故A错误；
B、无人机水平匀速飞行时，货物的动能与重力势能不变，故机械能保持不变，故B正确；
C、无人机在某一高度悬停时，货物的机械能不为零，故C错误；
D、无人机下降时，货物的动能不一定增大，故D错误。
故选：B。
17．如图甲所示是同学们训练乒乓球用的发球机，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．三个球到达乒乓球案的速度大小关系va＞vb＞vc
【答案】C
【解答】解：A、a球上升过程中，质量不变，速度变小，高度增加，故动能减小，重力势能增大，故A错误；
B、b球到达最高点时，速度不为0，所以动能也不为0，故B错误；
CD、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，则机械能是相同的；不计空气阻力，三个小球的机械能是守恒的，所以三个小球到达桌面时的机械能相同，由于高度相同，重力势能相同，则动能也相同，所以三球到达乒乓球台的速度相同，故C正确，D错误。
故选：C。
18．如图为运动员撑竿跳高的场景，他通过助跑将撑竿压弯后起跳，越过横杆，松手后撑竿恢复原状。下列说法正确的是（　　）
A．运动员助跑可以获得更大的惯性
B．上升阶段运动员所受重力和弹力平衡
C．使撑竿弯曲的力是撑竿的形变产生的
D．上升阶段撑竿的弹性势能转化为运动员的机械能
【答案】D
【解答】解：A、惯性的影响因素是质量，助跑时质量不变惯性不变，故A错误；
B、当运动员腾跃到最高点时，只受重力的作用，受力不平衡，故B错误；
C、撑竿由于发生弹性形变，要向恢复原状的方向产生一个向上的弹力，即是运动员所受的弹力，故C错误；
D、撑竿向上恢复原状时，弹性势能减小，运动员上升，重力势能增大，速度变大，动能变大，撑竿的弹性势能转化为运动员的机械能，故D正确。
故选：D。
19．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．罐子从A点滚到D点的过程中，动能先增大后减小
B．罐子从D点滚到C点过程中，弹性势能全部转化为动能
C．第一次来回滚动过程中，两次经过C点的动能大小相同
D．罐子滚动过程中，机械能总量保持不变
【答案】A
【解答】解：A、罐子从A点滚到C点的过程中，重力势能转化为动能，动能逐渐变大，从C点到D点过程，物体需要克服阻力做功，速度逐渐变小，最后为0，故动能先增大后减小，故A正确；
B、罐子从D点滚到C点过程中，一部分弹性势能全部转化为动能，另一部分克服阻力做功，故B错误；
CD、罐子来回滚动过程，需要克服阻力做功，机械能减小，故第一次来回滚动过程中，两次经过C点的动能大小不同，故CD错误。
故选：A。
20．如图所示，在粗糙的水平台面上，一轻弹簧左端固定在墙壁上，右端固定在金属滑块上，O点是弹簧保持原长时滑块的位置。开始时用力推滑块压缩弹簧到A位置，释放滑块，B是滑块滑到的最右端，AO＞OB，滑块从A位置滑到B位置过程中（此题中滑块到达某一位置是指滑块中心到达该位置上方），以下说法中正确的有（　　）
A．物体在O点的左侧和右侧运动，弹簧对物体的弹力方向相同
B．物体在O点位置时可能受2对平衡力的作用
C．物体在B点位置时弹性势能最大
D．物体在AB间的某点速度最大
【答案】D
【解答】解：A、金属滑块从A运动到O的过程中，因弹簧处于压缩状态而对滑块有水平向右的弹力；滑块从O运动到B的过程中，因弹簧处于伸长状态而对滑块有水平向左的弹力，故A错误；
B、物体在O点时，弹簧形变量为0，弹簧产生的弹力为零，所以物体在O点时，不受弹簧的弹力，即只受到竖直方向上的一对平衡力，故B错误；
C、由于A点为弹簧压缩的形变量最大点，B点为弹簧伸长的形变量最大点，O点为弹簧原长位置，且AO＞BO，所以物体在A点时，弹簧产生的弹力最大，故C错误；
D、金属滑块从A运动到O的过程中，因弹簧处于压缩状态而对滑块有水平向右的弹力；开始时，弹力大于摩擦力，滑块做加速运动；当弹力等于摩擦力时，滑块的速度最大；继续运动到O的过程中，弹力小于摩擦力，滑块做减速运动；滑块从O运动到B的过程中，因弹簧处于伸长状态而对滑块有水平向左的弹力，则滑块的速度不断减小，所以速度最块的位置在AO之间，故D正确。
故选：D。
（多选）21．如图所示，是我们常见的圆珠笔，它通常由笔头、笔夹、笔套、笔尖、弹簧构成。下列关于圆珠笔说法正确的是（　　）
A．笔尖有细小钢珠，书写时钢珠与纸面间是滚动摩擦
B．笔套用粗糙的橡胶主要目的是增加使用时手与笔的摩擦力
C．笔夹与笔杆间夹着纸，纸张越厚，在弹性限度内，笔夹与纸张间的压力越小
D．笔头按下时，笔尖伸出，此时弹簧的弹性势能转化为笔尖的动能
【答案】AB
【解答】解：A、笔尖有细小钢珠，书写时钢珠在滚动，故与纸面间是滚动摩擦，故A正确；
B．压力一定时，增大接触面的粗糙程度可以增大摩擦力，笔套用粗糙的橡胶主要目的是增加使用时手与笔的摩擦力，故B正确；
C．笔夹与笔杆间夹着纸，纸张越厚，形变越大，在弹性限度内，笔夹与纸张间的压力越大，故C错误；
D．笔头按下时压力做功，笔尖的动能转化为弹簧的弹性势能，故D错误。
故选：AB。
（多选）22．奋力拼搏，为国争光。下列说法正确的是（　　）
A．图甲是运动员获胜后站立在水平赛场中央欢呼的情形，运动员站立时受到冰面的支持力和他对冰面的压力是一对平衡力
B．图乙中举重运动员抓举杠铃前手搓镁粉是为了增大摩擦力
C．图丙中运动员在蹦床上能跃起是由于弹力对运动员做功把蹦床的弹性势能转化为运动员的机械能
D．如图丁运动员拉弓射箭时，弓拉得越满，箭射出的速度越大，其惯性越大
【答案】BC
【解答】解：A、平衡力是作用在同一个物体上的两个力，大小相等、方向相反且作用在同一直线上。运动员站立时受到冰面的支持力，受力物体是运动员；他对冰面的压力，受力物体是冰面。这两个力分别作用在不同的物体上，是一对相互作用力，而不是平衡力，故A错误。
B、举重运动员抓举杠铃前手搓镁粉，是因为碳酸镁质量很轻，具有很强的吸湿作用，能吸取运动员手上的汗液，同时增加接触面的粗糙程度，从而增大摩擦力，防止打滑，故B正确。
C、运动员在蹦床上时，蹦床发生弹性形变具有弹性势能，当它恢复原状时，弹力对运动员做功，将蹦床的弹性势能转化为运动员的机械能，使运动员能够跃起，故C正确。
D、惯性大小只与物体的质量有关，与速度无关。运动员拉弓射箭时，弓拉得越满，箭射出的速度越大，但箭的质量不变，其惯性也不变，故D错误。
故选：BC。
（多选）23．北方的冬季，冰雪会成为很多人的娱乐项目，如图所示，是小朋友坐在冰车上加速下滑的场景。则下滑过程中（　　）
A．重力对小朋友做功
B．重力势能逐渐增大
C．动能逐渐增大
D．机械能的总量保持不变
【答案】AC
【解答】解：
A．小朋友受到的重力的方向竖直向下，而小朋友沿斜面加速下滑，他在重力的方向上有移动距离，因此他所受的重力做功，故A正确；
B．小朋友沿斜面加速下滑，高度降低，重力势能减小，故B错误；
C．小朋友沿斜面加速下滑，他的质量不变，速度越来越大，则他的动能逐渐增大，故C正确；
D．小朋友的机械能等于他的动能和重力势能之和，下滑过程中重力势能转化为动能和内能（摩擦力做功），他的机械能减小，故D错误。
故选：AC。
（多选）24．如图是利用无人机配送外卖的情景。在某次配送中，将快递箱固定在无人机上，并控制无人机以相同的速度匀速上升、匀速水平飞行至目标地点、匀速下降到指定位置。关于本次配送过程，下列说法中正确的是（　　）
A．匀速下降的过程中，若以无人机为参照物，则地面是运动的
B．匀速水平飞行的过程中，快递箱的重力做功
C．匀速下降的过程中，快递箱动能小于匀速上升的动能
D．匀速上升的过程中，快递箱的机械能增大
【答案】AD
【解答】解：A、匀速下降的过程中，若以无人机为参照物，地面相对于地面有位置的变化，则地面是运动，故A正确；
B、匀速水平飞行的过程中，快递箱沿重力方向没有距离，故的重力不做功，故B不正确；
C、匀速下降与匀速上升阶段，速度不确定，故不能比较动能的大小，故C不正确；
D、匀速上升阶段，速度不变，动能不变，因高度变大，重力势能变大，则快递箱的机械能增大，故D正确；
故选：AD。
（多选）25．运动员正在垫起排球，如图所示。不考虑空气阻力，下列相关说法正确的是（　　）
A．垫球时排球的运动状态发生改变，可能是以地面为参照物判断的
B．垫球时手臂对排球的作用力和排球对手臂的作用力是一对相互作用力
C．排球在上升的过程中速度不断减小，是因为受到惯性的作用
D．排球在下落的过程中速度不断变大，机械能也在不断变大
【答案】AB
【解答】解：
A．垫球时排球的运动状态发生改变，可能是以地面为参照物判断的，故A正确；
B．垫球时手臂对排球的作用力和排球对手臂的作用力是一对相互作用力，故B正确；
C．排球在上升的过程中速度不断减小，是因为受到重力的作用，而不是惯性，故C错误；
D．排球在下落的过程中速度不断变大，如果不考虑空气阻力，机械能是不变的，故D错误；
故选：AB。
（多选）26．如图所示，关闭动力拉下制动后，高铁列车沿水平轨道缓慢减速驶入北京西站。下列说法正确的是（　　）
A．列车受到的重力和阻力是一对平衡力
B．列车受到的重力和铁轨对它的支持力是一对平衡力
C．慢速运行的列车对铁轨的压力小于铁轨对列车的支持力
D．关闭动力拉下制动后，列车的机械能减少，内能增加
【答案】BD
【解答】解：
A、列车受到的重力方向竖直向下，阻力方向是水平方向的，两力不在同一直线上，不是一对平衡力，故A错误；
B、列车受到的重力和铁轨对它的支持力大小相等、方向相反、同一直线，作用在同一个物体上，是一对平衡力，故B正确；
C、车慢速运行时可看作是静止状态，根据压力与重力的关系可知，慢速运行的列车对铁轨的压力等于铁轨对列车的支持力，故C错误；
D、关闭动力拉下制动后，列车在靠惯性运动的过程中需要克服阻力做功，会有一部分机械能转化为内能，所以机械能减少，内能增加，故D正确。
故选：BD。
（多选）27．一物块在高3.0m、长5.0m的斜面顶端从静止开始沿斜面下滑，其重力势能和动能随下滑距离s的变化如图中直线I、Ⅱ所示。则下列分析正确的是（　　）
A．物块的最大重力势能是40J
B．物块下滑过程中机械能不守恒
C．物块从静止开始沿斜面下滑到底端的过程中，克服摩擦力做功20J
D．当物块下滑2.0m时，机械能损失了18J
【答案】BC
【解答】解：A、当开始时重力势能最大为30J，故A错误；
B、开始时动能最小为0，机械能为30J+0J＝30J；最终动能为10J，重力势能为0，机械能减小了，不守恒，故B正确；
C、物块从静止开始沿斜面下滑到底端的过程中，克服摩擦力做功等于机械能的减小量，即30J﹣10J＝20J，故C正确；
D、当物块下滑2.0m时，机械能为4J+18J＝22J，机械能的减小量为30J﹣22J＝8J，故D错误。
故选：BC。
（多选）28．如图所示，小球甲在O点从静止开始下落，先后经过A、B两点。已知OA＝AB。小球乙在P点从静止开始下落，先后经过C、D两点，已知小球乙经过PC段所用的时间与经过CD段所用的时间相等（不考虑空气阻力）。则下列说法正确的是（　　）
A．小球甲在下落过程中速度越来越大是由于有重力作用
B．小球甲通过OA段重力做功多，通过AB段重力做功少
C．小球乙在下落过程中动能变大，重力势能变小
D．两个小球下落的过程中机械能均不守恒
【答案】AC
【解答】解：
A、空中的小球受到重力的作用，小球甲在下落过程中速度越来越大，是由于重力改变了它的运动状态；故A正确；
B、小球甲的重力不变，通过的距离OA＝AB，根据W＝Gh可知，小球甲通过OA段和AB段重力做的功相同；故B错误；
C、小球乙在下落过程中质量不变，速度变大，高度减小，所以其动能变大，重力势能变小。故C正确；
D、因为不考虑空气阻力，小球下落过程只有动能和重力势能的相互转化，故机械能守恒。故D错误。
故选：AC。
（多选）29．2025年2月9日，亚冬会自由式滑雪空中技巧比赛中，鞍山姑娘徐梦桃获得金牌，如图是比赛时的场景，不计空气阻力，下列描述正确的是（　　）
A．在助滑跑道上加速下滑时，运动员惯性大小不变
B．离开跳台后，是重力改变运动员运动状态
C．在空中上升过程中，动能转化为重力势能
D．到达最高点时，运动员处于平衡状态
【答案】ABC
【解答】解：A、惯性大小只与物体的质量有关，与运动速度大小无关，运动员下滑过程中质量不变，其惯性不变，故A错正确；
B、离开跳台后，运动员受到重力，力可以改变运动员的运动状态，故B正确；
C、运动员上升的过程中，质量不变、速度减小、高度增大，动能减小、重力势能增大，动能转化为重力势能，故C正确；
D、运动员在空中时，运动的速度大小和方向都发生着变化，所以处于非平衡状态，故D错误。故选：ABC。
（多选）30．如图所示，一小球从A点沿水平桌面运动并滚落，其运动轨迹如虚线所示，C、F两点等高，D为小球与水平地面的接触点，不计空气阻力，下列说法正确的是（　　）
A．小球在C点和F点的机械能相等
B．小球在E点和F点的机械能相等
C．从D点到E点的过程中，动能转化为重力势能
D．从E点到F点的过程中，重力势能转化为动能
【答案】BCD
【解答】解：
A、小球从C点运动到F点的过程，由于小球与地面发生碰撞，且上升的高度E点低于B点，机械能有损失，小球在C点的机械能大于在F点的机械能，故A错误；
BD、小球从E点到F点过程中，小球的质量不变，速度变大，高度减小，则小球的重力势能转化为动能，又因为不计空气阻力，所以机械能守恒，故BD正确；
C、从D点到E点的过程中，小球的质量不变，速度变小，高度增大，则小球的动能转化为重力势能，故C正确。
故选：BCD。
31．将小球水平抛出，其部分运动轨迹如图甲所示，小球在运动过程中经过A、B两点，在这两点的动能和重力势能的关系如图乙所示，若A、B两点为图甲中“①、②、③”点中的某两点，则B点可能是其中的　①　（选填“①”、“②”或“③”）点；整个能量转化的过程中，能的总量　守恒　（选填“守恒”或“不守恒”）。
【答案】①；守恒。
【解答】解：由图可知，小球起跳的高度越来越低，所以机械能是逐渐减小的，损失的机械能转化为内能，总能量守恒；
根据图乙可知，小球在A点时的机械能为：，重力势能为200J；
小球在B点时的机械能为：，重力势能为500J×40%＝200J；A、B两点的重力势能，即高度相同，小球在B点时的机械能大于在A点的机械能，因而B点是①位置。故答案为：①；守恒。
32．无链条电动自行车有省力、灵活、安静等优点，此车可以通过骑行者踩脚踏板获得能量，踩脚踏板获得的能量存储在自行车框架中的锂电池内，这个过程是将　机械能　转化为电能；小军在骑车时突然撞到路旁的护栏向前扑出，这是因为小军具有　惯性　。
【答案】机械能；惯性。
【解答】解：由题意知，此车可以通过骑行者踩脚踏板获得电能，因此这一过程是将机械能转化为电能；
小军在骑车时突然撞到路旁的护栏，车子停止，而人由于惯性继续保持原来的运动状态，所以会向前扑出。
故答案为：机械能；惯性。
33．如图甲所示，是学校安装的乒乓球发球机。如图乙所示，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，三个球在运动过程中机械能　不守恒　（选填“守恒”或“不守恒”）；若不计空气阻力，三个球到达乒乓球台的速度　一样大　（选填“a最大”“b最大”“c最大”或“一样大”）。
【答案】不守恒；一样大。
【解答】解：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，三个球在运动过程中，由于空气有阻力，机械能转化为内能，机械能不守恒；
若不计空气阻力，机械能守恒，发射时的速度相等，高度相等，质量相同，故机械能相等，三个球到达乒乓球台的机械能仍相等，故速度一样大。
故答案为：不守恒；一样大。
34．如图所示，将铁丝在同一位置快速弯折50次，然后迅速把铁丝弯曲的部分放在蜡烛上，蜡烛接触铁丝的部位立刻形成一个凹槽。弯折铁丝时，机械能转化为　内能　。
【答案】内能。
【解答】解：弯折铁丝，对铁丝做功，机械能转化为内能，铁丝内能增大。
故答案为：内能。
35．从2022年北京冬奥会到2025年哈尔滨亚冬会，中国冰雪热传遍了大江南北。
（1）滑雪板做得比较宽大，这是通过增大　受力面积　的方法来减小对雪地的压强。
（2）小聪在滑雪场用双板滑雪时，他向后撑雪杖就会向前加速滑动，这是利用了物体间力的作用是　相互　的。
（3）如图所示，小明用单板滑雪，从C点由静止自由滑下，经过B点到达最低点O，然后到达另一侧与B点等高的A点时速度刚好为零。则由C点到B点的过程中，其　重力势　能转化为动能；从C点到A点的过程中，其机械能的总量　变小　（选填“变大”“变小”或“不变”）。
【答案】（1）受力面积；（2）相互；（3）重力势；变小。
【解答】解：（1）滑雪板做得比较宽大，是在压力一定时，通过增大受力面积的方法来减小对雪地的压强。
（2）小聪在滑雪场用双板滑雪时，他向后撑雪杖，雪杖给雪地向后的力，由于力的作用是相互的，雪地给雪杖向前的力，使小聪向前加速滑动。
（3）小明由C点到B点的过程中，质量不变、速度变大，动能变大；质量不变、高度变小，重力势能变小，其重力势能转化为动能；
从C点到A点的过程中，动能不变，重力势能变小，机械能的总量变小。
故答案为：（1）受力面积；（2）相互；（3）重力势；变小。
36．目前在轨的中国空间站的轨道高度是：远地点346.9km，近地点319.6km，如图所示，从远地点到近地点的过程中，其运动速度　变大　，重力势能逐渐　变小　，机械能　不变　（均选填“变大”、“变小”或“不变”）。
【答案】变大；变小；不变。
【解答】解：空间站沿椭圆轨道由远地点向近地点运行的过程中，空间站的质量不变，速度变大，动能变大；空间站所处的高度变小、质量不变，重力势能变小，在太空运行过程中没有阻力，没有能量的损失，机械能不变。
故答案为：变大；变小；不变。
37．2025年1月3日全球最快列车“CR450”在京沪线正式下线，最高时速可达450km/h，从北京到上海只需2.5小时。如图所示是“CR450”列车正减速进站的情景，其机械能　减小　（选填“增大”、“减小”或“不变”）。以运行的“CR450”为参照物，站在站台的列车员是　运动　（选填“运动”或“静止”）的。
【答案】减小；运动。
【解答】解：机械能包括动能和势能，列车减速进站的过程中，速度变小，质量不变，所以动能减小，又因为高度不变，所以重力势能不变，可知动车的机械能减小；
以运行的“CR450”为参照物，站在站台的列车员的位置发生变化，所以列车员是运动的。
故答案为：减小；运动。
38．如图，瀑布在地质学上叫跌水，是一种壮观的自然景观。瀑布落差越大，瀑布具有的　重力势　能越大，下落到底部时转化的　动　能就越大，底部的水流越湍急。
【答案】重力势；动。
【解答】解：瀑布是水的重力势能转化为动能，瀑布落差越大，水的重力势能越大，转化的动能就越大，所以底部的水流越湍急。
故答案为：重力势；动。
39．如图所示的是我国古代的一种攻击武器——床弩。被拉弯的弩弦具有　弹性势　能，射出的箭斜向上运动时动能转化为　重力势　能。
【答案】弹性势；重力势。
【解答】解：拉弯的弓，发生了弹性形变，从而具有了弹性势能。射出的箭斜向上运动时，箭的质量不变，高度变大，重力势能变大，速度变小，动能变小，是动能转化重力势能。
故答案为：弹性势；重力势。
40．在2024年巴黎奥运会上中国跳水梦之队包揽了跳水项目的全部金牌。如图所示，运动员在起跳前，跳板的　弹性势能　转化为运动员的动能。从刚离开跳板到向下落水的过程，运动员动能的变化情况是　先减小后增大　。
【答案】弹性势能；先减小后增大。
【解答】解：当运动员站在跳板上向下压跳板时，跳板发生弹性形变储存弹性势能，当运动员起跳时，跳板恢复原状，跳板的弹性势能转化为运动员的动能。
运动员离开跳板后，具有向上的初速度，由于重力作用，运动员向上做减速运动，速度逐渐减小，动能逐渐减小，高度逐渐增加，重力势能逐渐增大，此过程动能转化为重力势能；到达最高点后，运动员开始向下做加速运动，速度逐渐增大，动能逐渐增大，高度逐渐降低，重力势能逐渐减小，此过程重力势能转化为动能。即从刚离开跳板到向下落水的过程，运动员动能的变化情况是先减小后增大。
故答案为：弹性势能；先减小后增大。专题18 机械能及其转化
知识点一机械能及其转化
1.机械能
(1)在物理学中，动能、重力势能和弹性势能统称为机械能。机械能是和物体的机械运动紧密联系的能量。机械能的单位是焦耳(J)。
(2)机械能大小的决定因素：质量、速度、高度、弹性形变量等。
2.动能和重力势能的相互转化
(1)单摆实验(可看成荡秋千模型)
如图11-4-1所示，摆球在竖直平面内摆动，在a、b时最高，在c点时最低，所以摆球的运动可分为下降段和上升段。其能量转化情况见下表。
运动过程 高度 重力 势能 速度 动能 能的转化
a到c 降低 减小 变大 增大 重力势能转化为动能
c到b 升高 增大 变小 减小 动能转化为重力势能
b到c 降低 减小 变大 增大 重力势能转化为动能
c到a 升高 增大 变小 减小 动能转化为重力势能
(2)滚摆实验
如图11-4-3所示，将滚摆挂起来，捻动滚摆，使悬线缠绕在轴上，当滚摆上升到最高点后，放开手，滚摆会下降和上升，能量变化的分析过程如下表所示。
运动过程 高度变化→重力势能变化 速度变化→动能变化 能的转化
下降 降低→减小 变大→增大 重力势能转化为动能
上升 升高→增大 变小→减小 动能转化为重力势能
3.动能和弹性势能的相互转化
如图11-4-4所示，一个木球从高处滚下来，撞到弹簧片上。
研究的过程 球的 速度 动能 弹簧片形变程度 弹性 势能 能的转化
木球压弯弹簧片 不断减小直至为零 不断减小直至为零 由小变大 不断 增大 动能转化为弹性势能
弹簧片把木球弹回 由零不断增大 由零不断增大 由大变小 不断减 小直至为零 弹性势能转化为动能
探究归纳：动能和势能在一定条件下是可以相互转化的，转化过程就是一种形式的能量转化为另一种形式的能量的过程。
注意
动能和弹性势能之间发生转化时，可以发生在同一个物体上，也可以发生在不同的物体之间。如由高处落下的皮球在撞击地面发生弹性形变的过程中，皮球的动能转化为自身的弹性势能，动能和弹性势能在一个物体上相互转化。运动员进行蹦床比赛时，运动员刚被弹起时，蹦床的弹性势能转化为运动员的动能，动能和弹性势能在两者间相互转化。
例题：跳远是广州市的中考体育项目之一。如图为跳远运动的几个阶段，整个过程不考虑空气阻力。起跳后，运动员（　　）
A．能继续往前是由于受到地面弹力的作用
B．在空中运动时，运动员受力不平衡
C．运动员机械能先减小后增大
D．若在最高点时运动员受的一切力都消失，则运动员静止在最高点
知识点二机械能的守恒
1.机械能守恒
大量研究结果表明，如果只有动能和势能相互转化，尽管动能、势能的大小会变化，但动能和势能的总和不变，或者说，机械能是守恒的。
机械能守恒是有条件的，若考虑摩擦阻力等，机械能的总量就会变小，这是因为机械能转化成了其他形式的能，如图11-4-6,落地的乒乓球越跳越低，最后静止在地面上，机械能的总量在减小。
这个实验最早是由意大利科学家托里拆利做的，故称为托里拆利实验。点播
科学思维——理想化模型
机械能守恒是一种“理想化”的情况，如果有重力(或弹力)以外的力对物体做功，机械能不守恒。运动的物体受到摩擦力或者空气阻力，机械能会转化成其他形式的能，机械能减小。例如，从滑梯上滑下的小朋友、匀速下降的跳伞运动员等。
2.判断机械能是否变化的方法
(1)无外力(除重力、弹力之外的力)情况下的机械能转化：机械能守恒，动能和势能中一种能量减少，另一种能量必然增加。
(2)存在除重力、弹力外其他外力情况下的机械能变化，由“机械能=动能+势能”判断。若质量和速度不变，高度增加，则动能不变，重力势能增大，机械能增大。例如，一辆汽车匀速驶上斜坡，在这个过程中，汽车的质量和速度都不变，动能不变，但高度增加，重力势能增大，汽车的机械能增大，因为汽车的牵引力对汽车做了功。
注意
(1)若有“不计能量损失”“不计空气阻力、摩擦”等条件时，机械能守恒。
(2)看到“下落”或“上升”,很容易习惯性认为重力势能和动能间发生了转化。但当物体匀速下落或上升时，速度不变，动能不变，而重力势能发生了变化，机械能不守恒。
3.人造地球卫星的能量转化
人造地球卫星围绕地球沿椭圆轨道运行的过程中，不受空气阻力，只有动能与势能相互转化，卫星的机械能守恒。如图11-4-7所示，是人造地球卫星绕地球沿椭圆轨道运行时的能量转化。
例题：2025年4月5日，中国男子职业篮球联赛季后赛首场开打。忽略空气阻力，关于某次投篮过程的说法不正确的是（　　）
A．篮球离开手后继续向上运动的过程中，动能转化为重力势能
B．篮球投出后，斜向上飞行到最高点时重力势能最大，动能为零
C．篮球撞在篮板上被反弹的过程中，弹性势能转化为动能
D．篮球下落的过程中机械能保持不变
知识点三水能和风能的利用
1.水能
流动的水具有动能，高处的水具有重力势能，水所具有的机械能统称为水能。水能的大小由流量、流速和水位差决定。
2.风能
空气在流动过程中所具有的机械能叫作风能。风能的大小由风速和流动空气的质量决定。
注意
(1)水能、风能都属于自然界中的机械能。
(2)水力发电修建很高的拦河坝，自的是提高水位，从而提高水的重力势能，流下时转化为更多的动能，发出更多的电。
3.风能与水能的利用
我国是利用风能最早的国家之一，现在人们在风力大的地方建造风力发电站，风能是一种永不枯竭的清洁能源。水力发电是水库上游的水冲击水轮机叶片时，把部分动能传递给水轮机，使水轮机转动起来，由此带动发电机发电。水力发电的过程是水能转化为电能的过程。
◎拓展
潮汐能
潮汐也有巨大的能量。人们在潮汐发电方面的研究已经取得了成功，利用海水涨潮和退潮时濑水的动能带动水轮机工作，为开发新能源开辟了新的道路。
例题：如图甲所示，压力传感器能够测量出其表面受到的压力大小，与电脑连接后，放置在水平地面上，将一排球从正上方某一高度处由静止释放，落到传感器上后再竖直弹起上升，反复多次后静止在传感器上。传感器测得的弹力F的大小随时间t变化情况如图乙所示，A、B、C三点对应的时刻是t1、t2、t3，下列说法中正确的是（　　）
A．t2时刻排球的重力势能最小
B．t2～t3时间内，排球的重力势能转化为动能
C．排球t1时刻的动能等于t3时刻的动能
D．整个过程中，排球的机械能守恒
1．滑雪运动是一项既有趣又对身体有益的活动，图甲中滑雪者从A点出发，先后经过B、C、D、E点。图乙是滑雪者在B、C、D、E点的动能和重力势能大小的示意图，下列说法正确的是（　　）
A．全过程滑雪者的动能在E点时最大
B．全过程滑雪者的重力势能一直在减小
C．B点重力势能的大小等于E点动能的大小
D．全过程滑雪者的机械能保持不变
2．2025年4月24日，搭载神舟二十号载人飞船的长征二号F遥二十运载火箭在酒泉卫星发射中心成功发射。在火箭加速升空的过程中，神舟二十号载人飞船的（　　）
A．惯性增大 B．运动状态不变
C．质量变大 D．机械能增大
3．2025年4月5日，中国男子职业篮球联赛季后赛首场开打。忽略空气阻力，关于某次投篮过程的说法不正确的是（　　）
A．篮球离开手后继续向上运动的过程中，动能转化为重力势能
B．篮球投出后，斜向上飞行到最高点时重力势能最大，动能为零
C．篮球撞在篮板上被反弹的过程中，弹性势能转化为动能
D．篮球下落的过程中机械能保持不变
4．如图所示是撑竿跳高时的情景，运动员从助跑到越过横杆的过程中，用到了很多物理知识，从起跳到越过横杆过程中以下有关能量转换正确说法的是（　　）
A．起跳时动能全部转换成重力势能
B．撑杆跳高比普通跳高跳的高的原因主要是撑杆跳高在空中还消耗了人自身的能量最终转化成了人体的机械能
C．人体在最高点时动能为0
D．若忽略空气的阻力，人在撑杆跳高的过程中人体的机械能是守恒的
5．立定跳远是某地初中毕业体育考试项目之一，小明在立定跳远考试中蓄力、起跳、落地的几个阶段如图所示（不考虑空气阻力）。下列说法正确的是（　　）
A．蹬地起跳时小强对地面没有摩擦力
B．小强在最高点受力平衡
C．小强能在空中继续运动是受到惯性的作用
D．小强从最高点到落地的过程中，重力势能转化为动能
6．为提高掷实心球技术，小海利用频闪相机记录了某次训练时实心球的运动轨迹，如图所示。实心球在运动过程中，下列说法正确的是（　　）
A．从a点到b点，是由于受到了惯性力
B．若在b点所受力全部消失，球将静止
C．从b点到c点，重力势能转化为动能
D．到d点停止，说明运动需要力来维持
7．2024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。如图为运输货物的无人机正吊着货物一同匀速上升，有关此现象说法正确的是（　　）
A．货物的重力势能增大
B．货物的动能转化为货物的重力势能
C．货物受到的合力是竖直向上的
D．绳对货物的向上的拉力与绳对无人机向下的拉力是一对平衡力
8．如图所示，是神舟十九号载人飞船搭载三名航天员从我国酒泉卫星发射中心发射升空的场景，不计燃料燃烧导致的火箭质量变化，下列有关火箭发射升空说法正确的是（　　）
A．动能减小，重力势能增大，机械能守恒
B．动能减小，重力势能增大，机械能增大
C．动能增大，重力势能减小，机械能守恒
D．动能增大，重力势能增大，机械能增大
9．将球斜向上抛出，先后经过ABCDE五个位置，其在空中不同位置时的能量变化借助电脑技术统计情况如图所示，下列判断错误的是（　　）
A．经过B、D两位置时小球的高度相同
B．C位置可能为小球到达的最高点
C．经C、E两位置时小球的机械能一定相等
D．经过B、E两位置时小球的速度大小相同
10．如图所示，质量为m的小球从某一高度处静止下落，竖直落到直立于地面的轻弹簧上，在A点小球开始与弹簧接触，到B点时小球受到的重力与弹簧的弹力大小相等，C点是小球到达的最低点（不计空气阻力）。下列说法正确的是（　　）
A．到达B点时，小球的动能最大
B．到达C点时，小球的动能为零，受到的重力等于弹簧的弹力
C．下落过程中，小球重力势能减小、动能增大、小球与弹簧机械能守恒
D．下落过程中，小球重力势能减小、动能先增大后减小、小球与弹簧机械能不守恒
11．在2024年全国田径锦标赛上，周厚成、马佳并列男子跳高冠军。如图是运动健儿在跳高比赛中的场景。关于跳高运动员的能量，下列说法正确的是（　　）
A．助跑过程中，动能减小
B．助跑过程中，机械能总量保持不变
C．起跳后的上升过程中，重力势能增大
D．越过横杆后的下降过程中，动能保持不变
12．如图甲过山车是一项惊险刺激的娱乐项目。如图乙所示是过山车轨道的示意图，过山车沿弧形轨道从a点运动到b点后进入竖直圆形轨道经过c点，然后通过d点（不计空气阻力），下列说法不正确的是（　　）
A．过山车里面的游客相对于过山车是静止的
B．过山车经过b、c两点时，由于b点低于c点，说明b机械能小于c机械能
C．过山车到达c点时，动能不为零
D．过山车从a点运动到d点，部分机械能转化成了内能
13．用小球和轻质橡皮筋等器材进行了如下实验探究（不考虑空气阻力）。
将一根橡皮筋一端系一质量为m的小球，另一端固定在O点，A点是橡皮筋不系小球自然下垂时下端所在的位置，B点是橡皮筋系小球自然下垂静止时的位置，C点是小球从O点自由下落所能到达的最低点，让小球从某悬挂点O的正下方P点由静止释放，如图甲所示，整个下落过程中，橡皮筋所受弹力F与小球下落高度h的关系如图乙所示：小球下落的速度与下落高度h的关系如图丙所示，已知该轻质橡皮筋每受到0.1N的拉力就伸长1cm，经测量小球从P点下落到A、B、C三点的距离分别为：ha＝0.4m，hb＝0.5m，hc＝0.6m，则（　　）
A．小球从点A运动到点C的过程中，小球下落速度的变化情况是先变小后变大
B．小球从点A运动到点B的过程中，小球受到的弹力大于小球的重力
C．当橡皮筋的伸长量最大时，小球处于平衡状态
D．实验中所用小球的重力为1N
14．将小球从离地某一高度O点处水平抛出，球落地后又弹起，它的部分运动轨迹如图所示，下列说法正确的是（　　）
A．小球经过相同高度的A、B两点时动能相等
B．小球第一次反弹后到达最高点P点时速度为零
C．小球在D点时的机械能小于在C点时的机械能
D．小球从O点运动到A点的过程中，减少的重力势能全部转化为动能
15．如图是丰子恺的书画作品，生动描绘了儿童学种瓜的场景，下列说法错误的是（　　）
A．儿童提水前行中，后脚受到的摩擦力方向是向后的
B．风吹枝弯，说明力可以改变物体的形状
C．提水桶时感到桶在拉手，说明力的作用是相互的
D．儿童提水在平坦的草地上匀速前行，机械能不变
16．2025年2月28日，成都首条跨区域商业低空物流航线正式常态化运行。如图所示，一架无人机搭载30公斤的货物，仅用时20分钟就到达18km外的分拣中心。下列说法正确的是（　　）
A．无人机匀速上升过程中，货物的重力势能不变
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，货物的机械能为零
D．无人机下降时，货物的动能一定增大
17．如图甲所示是同学们训练乒乓球用的发球机，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．三个球到达乒乓球案的速度大小关系va＞vb＞vc
18．如图为运动员撑竿跳高的场景，他通过助跑将撑竿压弯后起跳，越过横杆，松手后撑竿恢复原状。下列说法正确的是（　　）
A．运动员助跑可以获得更大的惯性
B．上升阶段运动员所受重力和弹力平衡
C．使撑竿弯曲的力是撑竿的形变产生的
D．上升阶段撑竿的弹性势能转化为运动员的机械能
19．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．罐子从A点滚到D点的过程中，动能先增大后减小
B．罐子从D点滚到C点过程中，弹性势能全部转化为动能
C．第一次来回滚动过程中，两次经过C点的动能大小相同
D．罐子滚动过程中，机械能总量保持不变
20．如图所示，在粗糙的水平台面上，一轻弹簧左端固定在墙壁上，右端固定在金属滑块上，O点是弹簧保持原长时滑块的位置。开始时用力推滑块压缩弹簧到A位置，释放滑块，B是滑块滑到的最右端，AO＞OB，滑块从A位置滑到B位置过程中（此题中滑块到达某一位置是指滑块中心到达该位置上方），以下说法中正确的有（　　）
A．物体在O点的左侧和右侧运动，弹簧对物体的弹力方向相同
B．物体在O点位置时可能受2对平衡力的作用
C．物体在B点位置时弹性势能最大
D．物体在AB间的某点速度最大
（多选）21．如图所示，是我们常见的圆珠笔，它通常由笔头、笔夹、笔套、笔尖、弹簧构成。下列关于圆珠笔说法正确的是（　　）
A．笔尖有细小钢珠，书写时钢珠与纸面间是滚动摩擦
B．笔套用粗糙的橡胶主要目的是增加使用时手与笔的摩擦力
C．笔夹与笔杆间夹着纸，纸张越厚，在弹性限度内，笔夹与纸张间的压力越小
D．笔头按下时，笔尖伸出，此时弹簧的弹性势能转化为笔尖的动能
（多选）22．奋力拼搏，为国争光。下列说法正确的是（　　）
A．图甲是运动员获胜后站立在水平赛场中央欢呼的情形，运动员站立时受到冰面的支持力和他对冰面的压力是一对平衡力
B．图乙中举重运动员抓举杠铃前手搓镁粉是为了增大摩擦力
C．图丙中运动员在蹦床上能跃起是由于弹力对运动员做功把蹦床的弹性势能转化为运动员的机械能
D．如图丁运动员拉弓射箭时，弓拉得越满，箭射出的速度越大，其惯性越大
（多选）23．北方的冬季，冰雪会成为很多人的娱乐项目，如图所示，是小朋友坐在冰车上加速下滑的场景。则下滑过程中（　　）
A．重力对小朋友做功
B．重力势能逐渐增大
C．动能逐渐增大
D．机械能的总量保持不变
（多选）24．如图是利用无人机配送外卖的情景。在某次配送中，将快递箱固定在无人机上，并控制无人机以相同的速度匀速上升、匀速水平飞行至目标地点、匀速下降到指定位置。关于本次配送过程，下列说法中正确的是（　　）
A．匀速下降的过程中，若以无人机为参照物，则地面是运动的
B．匀速水平飞行的过程中，快递箱的重力做功
C．匀速下降的过程中，快递箱动能小于匀速上升的动能
D．匀速上升的过程中，快递箱的机械能增大
（多选）25．运动员正在垫起排球，如图所示。不考虑空气阻力，下列相关说法正确的是（　　）
A．垫球时排球的运动状态发生改变，可能是以地面为参照物判断的
B．垫球时手臂对排球的作用力和排球对手臂的作用力是一对相互作用力
C．排球在上升的过程中速度不断减小，是因为受到惯性的作用
D．排球在下落的过程中速度不断变大，机械能也在不断变大
（多选）26．如图所示，关闭动力拉下制动后，高铁列车沿水平轨道缓慢减速驶入北京西站。下列说法正确的是（　　）
A．列车受到的重力和阻力是一对平衡力
B．列车受到的重力和铁轨对它的支持力是一对平衡力
C．慢速运行的列车对铁轨的压力小于铁轨对列车的支持力
D．关闭动力拉下制动后，列车的机械能减少，内能增加
（多选）27．一物块在高3.0m、长5.0m的斜面顶端从静止开始沿斜面下滑，其重力势能和动能随下滑距离s的变化如图中直线I、Ⅱ所示。则下列分析正确的是（　　）
A．物块的最大重力势能是40J
B．物块下滑过程中机械能不守恒
C．物块从静止开始沿斜面下滑到底端的过程中，克服摩擦力做功20J
D．当物块下滑2.0m时，机械能损失了18J
（多选）28．如图所示，小球甲在O点从静止开始下落，先后经过A、B两点。已知OA＝AB。小球乙在P点从静止开始下落，先后经过C、D两点，已知小球乙经过PC段所用的时间与经过CD段所用的时间相等（不考虑空气阻力）。则下列说法正确的是（　　）
A．小球甲在下落过程中速度越来越大是由于有重力作用
B．小球甲通过OA段重力做功多，通过AB段重力做功少
C．小球乙在下落过程中动能变大，重力势能变小
D．两个小球下落的过程中机械能均不守恒
（多选）29．2025年2月9日，亚冬会自由式滑雪空中技巧比赛中，鞍山姑娘徐梦桃获得金牌，如图是比赛时的场景，不计空气阻力，下列描述正确的是（　　）
A．在助滑跑道上加速下滑时，运动员惯性大小不变
B．离开跳台后，是重力改变运动员运动状态
C．在空中上升过程中，动能转化为重力势能
D．到达最高点时，运动员处于平衡状态
（多选）30．如图所示，一小球从A点沿水平桌面运动并滚落，其运动轨迹如虚线所示，C、F两点等高，D为小球与水平地面的接触点，不计空气阻力，下列说法正确的是（　　）
A．小球在C点和F点的机械能相等
B．小球在E点和F点的机械能相等
C．从D点到E点的过程中，动能转化为重力势能
D．从E点到F点的过程中，重力势能转化为动能
31．将小球水平抛出，其部分运动轨迹如图甲所示，小球在运动过程中经过A、B两点，在这两点的动能和重力势能的关系如图乙所示，若A、B两点为图甲中“①、②、③”点中的某两点，则B点可能是其中的 　 　 （选填“①”、“②”或“③”）点；整个能量转化的过程中，能的总量 　 　 （选填“守恒”或“不守恒”）。
32．无链条电动自行车有省力、灵活、安静等优点，此车可以通过骑行者踩脚踏板获得能量，踩脚踏板获得的能量存储在自行车框架中的锂电池内，这个过程是将　 　 转化为电能；小军在骑车时突然撞到路旁的护栏向前扑出，这是因为小军具有　 　 。
33．如图甲所示，是学校安装的乒乓球发球机。如图乙所示，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，三个球在运动过程中机械能　 　 （选填“守恒”或“不守恒”）；若不计空气阻力，三个球到达乒乓球台的速度　 　 （选填“a最大”“b最大”“c最大”或“一样大”）。
34．如图所示，将铁丝在同一位置快速弯折50次，然后迅速把铁丝弯曲的部分放在蜡烛上，蜡烛接触铁丝的部位立刻形成一个凹槽。弯折铁丝时，机械能转化为 　 　 。
35．从2022年北京冬奥会到2025年哈尔滨亚冬会，中国冰雪热传遍了大江南北。
（1）滑雪板做得比较宽大，这是通过增大 　 　 的方法来减小对雪地的压强。
（2）小聪在滑雪场用双板滑雪时，他向后撑雪杖就会向前加速滑动，这是利用了物体间力的作用是 　 　 的。
（3）如图所示，小明用单板滑雪，从C点由静止自由滑下，经过B点到达最低点O，然后到达另一侧与B点等高的A点时速度刚好为零。则由C点到B点的过程中，其 　 　 能转化为动能；从C点到A点的过程中，其机械能的总量 　 　 （选填“变大”“变小”或“不变”）。
36．目前在轨的中国空间站的轨道高度是：远地点346.9km，近地点319.6km，如图所示，从远地点到近地点的过程中，其运动速度 　 　 ，重力势能逐渐 　 　 ，机械能 　 　 （均选填“变大”、“变小”或“不变”）。
37．2025年1月3日全球最快列车“CR450”在京沪线正式下线，最高时速可达450km/h，从北京到上海只需2.5小时。如图所示是“CR450”列车正减速进站的情景，其机械能 　 　 （选填“增大”、“减小”或“不变”）。以运行的“CR450”为参照物，站在站台的列车员是 　 　 （选填“运动”或“静止”）的。
38．如图，瀑布在地质学上叫跌水，是一种壮观的自然景观。瀑布落差越大，瀑布具有的　 　 能越大，下落到底部时转化的　 　 能就越大，底部的水流越湍急。
39．如图所示的是我国古代的一种攻击武器——床弩。被拉弯的弩弦具有　 　 能，射出的箭斜向上运动时动能转化为　 　 能。
40．在2024年巴黎奥运会上中国跳水梦之队包揽了跳水项目的全部金牌。如图所示，运动员在起跳前，跳板的　 　 转化为运动员的动能。从刚离开跳板到向下落水的过程，运动员动能的变化情况是　 　 。

展开更多......

收起↑