资源简介

机械能及其转化
考点一　动能和势能
项目 动能 势能
重力势能 弹性势能
物体由于①　　　　而具有的能 在地球表面附近,物体由于受到重力并处在一定②　　　　时具有的能 物体由于发生③　　　 而具有的能
(1)与物体的④　　　　和运动的⑤　　　　有关; (2)质量相同的物体,运动的速度越大,它的动能越⑥　　　 (3)运动速度相同的物体,质量越⑦　　　　,它的动能也越大 (1)与物体的质量和所处的高度有关; (2)质量相同时,位置越⑧　　　　,它的重力势能越大; (3)高度相同时,物体的质量越大,它的重力势能越⑨　　　 (1)与物体发生弹性形变的大小有关; (2)弹性限度内,物体的弹性形变越大,它具有的弹性势能就越⑩　　　
动能和重力势能都受质量的影响。分析动能和重力势能时首先分析物体质量的变化,注意隐含条件,如“洒水、喷洒农药、抛掉油箱”等现象,质量都减小。
考点二　机械能及其转化
定义 动能、重力势能和弹性势能统称为　　　
转化 一个物体可以同时具有　　　　和　　　　。物体在运动过程中动能和势能可以相互转化
守恒 如果只有动能和势能相互转化,机械能的总和　　　　,或者说机械能是　　　　的
生活 联系 自然界的流水和风都是具有大量　　　　能的天然资源
(1)机械能的转化与守恒
重力
势能弹性
势能
(2)机械能守恒的条件是物体系统内只有重力或弹力做功。
物体水平匀速运动时,动能和重力势能不一定不变,如无人机喷洒农药,速度、高度不变,质量变小,所以动能和重力势能均变小。
(教材素材改编题)如图所示,滚摆下降过程中,滚摆的　　　　能转化为　　　　能。滚摆上下往复运动过程中,其每次上升所能达到的高度越来越低,滚摆在运动过程中的机械能　　　　(选填“增加”“减少”或“不变”)。
(教材素材改编题)如图所示的单摆,让小球从A点静止释放,小球从A点向B点摆动的过程中,小球的动能　　　 　,重力势能　 　　　,小球到达最低点B点后,能够继续向C点摆动,此时
　　　　能转化为　　　　能。
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)。做好后将它从不太陡的斜面滚下。铁罐先由慢到快、后由快到慢滚到最低点;罐的　　　　势能转化为罐的　　　　能,罐的　　　　能再转化为橡皮筋的　　　　
能;从最低处滚上斜面时,铁罐先由慢到快、后由快到慢滚到最高点,橡皮筋的　　　　能和铁罐的　　　　能转化为　　　　　能。
重难点　机械能及其转化
025年4月30日,神舟十九号航天员乘组稳稳降落于东风着陆场。在神舟十九号飞船返回舱开伞后,速度从200 m/s降至8 m/s,再经过匀速降落至距离地面仅剩1米时,反推发动机同时点火,使返回舱在反推力的作用下平稳着陆。下列说法正确的是 (　　)
A.打开伞减速阶段,返回舱动能转化为重力势能
B.在匀速下降阶段,返回舱的机械能不变
C.在最后1米下降过程中,返回舱的机械能减小
D.在整个返回过程中,返回舱的重力势能一直向动能转化
分析动能和势能相互转化的一般步骤
(1)明确要研究的对象和所要研究的过程。
(2)根据物体在初始状态的位置、速度、形变情况,确定物体具有的机械能类型及大小。
(3)根据物体在最终状态的位置、速度、形变情况,确定物体具有的机械能类型及大小。
(4)能量总是从逐渐减小的那种向逐渐增加的那种转化。
(2025·邯郸馆陶县二模)巡航导弹是导弹的一种,具有突防能力强、难以拦截的优点。如图所示为某巡航导弹的飞行路线,发射升空段,发动机点火,导弹以极快的速度穿出大气层升至高空;俯冲加速段,发动机处于关闭状态,导弹向下俯冲,会被加速到极高的速度;巡航阶段,主发动机的推力与阻力平衡,弹翼的升力与重力平衡,可以实现远距离“巡航状态”,最后精确打击目标。忽略空气阻力和导弹质量变化,从F点到I点的过程中,重力势能　　　　,动能　　　　。(两空均选填“变大”或“变小”)
实验　探究物体的动能跟哪些因素有关
实验装置图
实验器材
质量不同的钢球、木块、斜面等。
实验方法
(1)转换法:通过木块　　　　　　　　来反映钢球动能的大小。
(2)控制变量法
①探究动能的大小与速度的关系:让同一钢球从斜面的　　　　　　由静止释放,观察木块被推动的距离。
②探究动能的大小与质量的关系:让质量不同的钢球从斜面的　　　　　　由静止释放,观察木块被推动的距离。
实验结论
在物体的运动速度相同时,物体的质量越大,动能　　　　;在物体的质量相同时,物体的速度越大,动能　　　　。
交流与反思
(1)控制钢球从斜面同一高度由静止释放:使钢球到达水平面时的　　　　相同。
(2)若水平面绝对光滑:木块将做　　　　运动,无法比较被推动的距离,不能得出实验结论。
(3)钢球在水平面上不能立即停下的原因:钢球具有　　　　。
(4)木块最终停止的原因:受到摩擦力的作用(力是改变物体运动状态的原因)。
(5)能量的转化:钢球从斜面某高度处运动到底端的过程中,　　　　　　能转化为动能;从斜面底端直至停止的过程中,动能转化为　　　　能。
在“探究物体动能的大小与哪些因素有关”的实验中,小欣同学设计了如图甲、乙、丙所示的三次实验。让铁球从同一斜面上某处由静止开始向下运动,然后与放在水平面上的纸盒相碰,铁球与纸盒在水平面上共同移动一段距离后静止。
甲
乙
丙
【基础设问】
(1)要探究动能大小与物体质量的关系,应保证铁球达到水平面的　　　　相同,为了达到这一目的,所采取的具体操作方法是使铁球　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)选用甲、丙两次实验可以得出的结论是当物体质量相同时,　　　　　　　　　　　　。
(3)三次实验中,碰撞前动能最小的是图　　　(选填“甲”“乙”或“丙”)中的铁球,原因是　。
(4)小欣同学联想到“探究阻力对物体运动的影响”时,也用到了斜面,让小车从斜面顶端由静止滑下,比较在不同表面滑行的距离,如表所示,小车在三个表面克服摩擦力做功　　　　(选填“相等”或“不相等”);若水平面绝对光滑,小车将做　　　　　运动。
表面 毛巾 棉布 木板
摩擦力 最大 较大 最小
小车运动距离 最近 较远 最远
【补充设问】
(5)(意外现象分析)若在进行图丁、戊实验时,木块被撞后滑出木板掉落,为防止此类现象发生,在不改变木板长度的情况下,下列改进方法可行的是　　　　(填选项字母)。
A.换用表面更光滑的木板
B.换用一个质量较大的小球
C.换用质量较小的木块
D.降低小球滚下时的高度且保持图丁、戊高度相同
丁　　　　　　　　戊
(6)(横向实验拓展)若想接着探究阻力对物体运动的影响,在现有实验器材的基础上,必须增加的器材是　　　　　　　　(选填“倾斜程度不同的斜面”或“粗糙程度不同的水平面”)。
(7)(装置创新)还有其他小组用图己所示装置探究动能大小的影响因素,如图己所示为同一金属球由静止释放撞击同一物块的场景。
①该实验中金属球的动能由　　　　转化而来,探究的是物体的动能与　　　　(选填“速度”或“质量”)的关系。
②该装置相比图甲装置的优点是　　　　　　　　　　　　。
己
【新考法】
(8)(横向实验拓展)完成以上实验后,小组同学又将木块上表面粘上砝码,重复图甲的实验,发现木块移动距离小于s1,该现象能　　　　(选填“能”或“不能”)说明滑动摩擦力与压力大小的关系。
(9)(解决实际问题)实验结束后,同学们想知道汽车的“超载”与“超速”哪个造成的危害更严重,于是又做了进一步测定,得到数据如表格所示:
实验序号 小球的质量m/g 小球撞击木块时的速度v/(cm·s-1) 木块被撞后运动的距离s/cm
1 30 2 4
2 30 4 16
3 60 2 8
分析数据,我们可以粗略知道:　　　　对物体动能的影响更大,即当发生交通事故时,　　　　造成的危害更严重。
命题点　机械能及其转化
(2025·河北)如图为河北丰宁抽水蓄能电站(目前世界装机容量最大)的示意图。用电低谷时,通过电力将水从下水库抽到上水库;用电高峰时,再由上水库放水至下水库发电。下列说法正确的是(　　)
A.水从下水库被抽到上水库,重力势能减小
B.物料运输车沿盘山路行驶,速度增大时,动能减小
C.放水发电时,水由上水库至下水库,水的机械能变大
D.水沿自流排水洞自动向下流动时,重力势能转化为动能
(2024·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。正在运输货物的无人机如图,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
(2022·河北)2022年5月14日,一架国产C919大飞机(如图所示)从浦东机场起飞,经过三个多小时的飞行后安全降落,这标志着即将交付的首架C919大飞机首飞试验成功。下列说法正确的是(　　)
A.飞机在升空过程中,飞行员的重力势能逐渐增大
B.飞机从起飞到安全降落的整个过程中,飞行员的动能一直保持不变
C.飞机从起飞到安全降落的整个过程中,飞机的机械能一直保持不变
D.飞机降落后,在水平跑道上滑行过程中,飞机的动能转化为重力势能
(2023·河北节选)如图所示,在硬币上方沿着与桌面平行的方向用力吹一口气,硬币跳过木块。跳起的硬币在上升过程中重力势能越来越　　　　,下降过程中动能越来越　　　　。
(2021·河北)如图所示是一幅撑竿跳高的图片。关于撑竿跳高运动涉及的物理知识,回答下列问题。
请从机械能角度提出一个问题并回答。
问题: 　
回答: 　。
【详解答案】
教材考点·深度梳理
①运动　②高度　③弹性形变　④质量　⑤速度　⑥大　⑦大　⑧高　⑨大　⑩大
机械能　动能　势能　不变
守恒　机械
对应练习
1.重力势　动　减少
2.增大　减小　动　重力势
3.重力　动　动　弹性势　弹性势　动　重力势
重点难点·提升训练
重难点
例　C　解析:打开伞减速阶段,返回舱动能减小,重力势能也减小,动能没有转化为重力势能,故A错误;在匀速下降阶段,返回舱的动能不变,重力势能减小,机械能减小,故B错误;在最后1米下降过程中,返回舱的动能减小,重力势能减小,机械能减小,故C正确;在整个返回过程中,返回舱的重力势能一直减小,一部分转化为内能,不是全部转化为动能,故D错误。
变式训练
变小　变大
解析:忽略空气阻力,从F点到I点的过程中,导弹的质量不变,高度降低,速度增大,重力势能变小,动能变大。
重点实验·完全突破
实验
3.(1)被推动的距离
(2)①不同高度　②同一高度
4.越大　越大
5.(1)速度　(2)匀速直线　(3)惯性
(5)重力势　内
即时演练
(1)速度　从斜面的同一高度由静止滚下
(2)速度越大,动能越大
(3)丙　纸盒被推动的距离最近
(4)相等　匀速直线
(5)D
(6)粗糙程度不同的水平面
(7)①重力势能　速度　②阻力对实验结果的影响较小
(8)能　(9)速度　超速
河北中考·考向体验
1.D　解析:水从下水库被抽到上水库,质量不变,高度增大,重力势能增大,故A错误;物料运输车沿盘山路行驶,质量不变,速度增大时,动能增大,故B错误;放水发电时,水由上水库至下水库,克服摩擦做功,机械能减小,故C错误;水沿自流排水洞自动向下流动时,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,故D正确。
2.B　解析: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错误;无人机水平匀速飞行时,货物的质量不变,速度不变,高度不变,货物的机械能不变,故B正确;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错误;无人机下降过程中,若速度变小,则货物的动能变小,故D错误。
3.A　解析:飞机在升空过程中,飞行员的质量不变,高度变大,重力势能逐渐增大,故A正确;飞机从起飞到安全降落的整个过程中,飞行员的质量不变,速度发生了变化,动能发生了变化,故B错误;飞机从起飞到安全降落的整个过程中,质量不变,速度先变大后变小,则动能先变大后变小,高度先变大后变小,则重力势能先变大后变小,机械能先变大后变小,故C错误;飞机降落后,在水平跑道上滑行过程中,飞机的质量不变,高度不变,重力势能不变,速度变小,动能减小,不是动能转化为重力势能,故D错误。
4.大　大　解析:跳起的硬币在上升过程中,质量不变,高度变大,重力势能越来越大;下降过程中硬币的质量不变,速度变大,动能越来越大。
5.在运动员从最高点下落的过程中,运动员的重力势能怎样变化　在运动员从最高点下落的过程中,重力势能不断减小(答案不唯一)
解析:在运动员从最高点下落的过程中,运动员的质量不变,但高度不断降低,所以重力势能不断减小。

展开更多......

收起↑