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第27讲　机械能及其转化与守恒
中考一轮复习
【课标内容要求】
学习内容 内容要求
4.1　能的形
式、转移与
转化 ①结合实例了解能的多种形式(机械能)。
②了解动能和势能的影响因素；知道动能和势能可以相互
转化，以及机械能守恒的含义。
考点梳理
一、动能的影响因素：物体的运动 和 (质量相同的物
体，运动的速度越大，它的动能就越 ；运动速度相同的物体，质量
越大，它的动能就越 )
速度
质量
大
大
精讲本P68
【实验回顾】探究动能大小的影响因素
（1）探究动能的大小与物体运动速度的关系
动能的大小
铁块被撞击的距离
转换法
速度的不同
同一钢球在不同的高度从静止下落
因变量
观测指标
自变量
实验操作
钢球从高处滚下，高度h越高，钢球运动到底部时越____(快、慢)，物体B被撞得越远。所以，质量相同时，钢球的速度越大，动能越 _____。
快
大
【实验结果记录】
【实验回顾】探究动能大小的影响因素
（2）探究动能的大小与物体质量的关系
转换法
因变量
观测指标
无关变量
实验操作
动能的大小
铁块被撞击的距离
速度的相同
让钢球在相同的高度从静止下落
速度相同时，质量越___的钢球能将物体B 撞得越远 。所以，钢球的速度相同时，质量越大，动能越 _____。
大
大
【实验结果记录】
【拓展提升】
根据数据推断，质量和速度相比，哪个因素对物体的动能影响更大？
速度
一些物体的动能 物体 动能/J 物体 动能/J
抛出去的篮球 约30 跑百米的运动员 约3×103
行走的牛 约60 飞行的步枪子弹 约5×103
从10m的高处落下的砖块 约2.5×102 行驶的小汽车 约2×105
动能的计算公式
小窍门:
纵向实验分层练
实验
探究物体的动能与哪些因素有关
一题多设问
例　小金认为车祸的危害程度与汽车的动能大小有关，那么汽车的动能大
小又与哪些因素有关呢？于是进行了如下探究：
(1)以下是小组同学结合实际做出的猜想：
生活实际 猜想
十次车祸九次快 猜想1：汽车动能可能与 有关
安全驾驶莫超载 猜想2：汽车动能可能与 有关
速度
质量
精讲本P70
实验准备的器材有：质量分别为m、2m的两个金属球、木块、斜面等.小
金进行了如图所示的模拟实验。
基础设问
(2)该实验模拟交通事故的严重程度是通过 来反映的.
(3)[操作细节]第一次实验的情景如图甲所示，在进行第二次实验前，应先
将撞出的木块 。
木块移动的距离
移回原位置
(4)比较甲、乙两图实验现象，可以初步得出的结论：物体的动能大小与
有关，此结论可解释汽车 (填“超速”或“超载”)带来的危害。
(5)根据 两图得出结论：物体的动能大小与质量有关。由此联
想到某段高速公路限速牌上标明“120”和“100”字样，则 (填“小
轿车”或“大货车”)的限速应该是100 km/h。
速度
超速
乙、丙
大货车
能力提升
(6)(2025金华模拟改编)小舟按照小金的方案进行实验时提出质疑：不
同质量的小钢球从同一倾斜滑轨相同高度由静止滚下，到达底部时速
度真的相同吗？他在倾斜滑轨的底部安装光控灯(当球滚过时，光控灯
会亮起)，进行三轨同步实验(如图丁所示)，使三个不同质量的小钢球
分别从三个相同倾斜轨道的 (填“不
同”或“相同”)高度由静止同时滚下，若出现
的现象，说明三个
小球到达斜面底部时速度相同。
相同
三个光控灯同时亮起
例题图丁
(7)[科学推理]假如水平面光滑且足够长， (填“能”或“不能”)达到
探究目的，被撞击后木块将做 直线运动。
不能
匀速
(8)[实践应用＋解决实际问题](2025宁波模拟)某些地方通过建立抽水蓄能
水电站(如图戊所示)，将晚上用不完的电能转化为水的重力势能储存起
来，再在白天重新发电。为了储存更多的能量，抽水蓄能电站进行选址
时，对上、下水库的高度差及水库容量要求是：
。
高度差大一些，容量大
一些
例题图戊
二、势能
1. 重力势能的影响因素：高度和 (高度相同的物体，质量越大，
物体的重力势能就越 ；质量相同的物体，高度越高，物体的重力势
能就越 )
质量
大
大
精讲本P68
（1）探究重力势能的大小与物体高度的关系
【实验回顾】探究重力势能大小的影响因素
转换法
因变量
观测指标
重力势能的大小
细沙凹陷程度
自变量
实验操作
无关变量
实验操作
物体高度
不同高度静止释放
物体质量
同一小球
（2）探究重力势能的大小与物体质量的关系
转换法
因变量
观测指标
重力势能的大小
细沙凹陷程度
自变量
实验操作
无关变量
实验操作
物体质量
不同质量小球
物体高度
同一高度静止释放
若用海绵来代替细沙进行实验，是否可行？请说出你的理由。
款式甲为实心小球，款式乙为空心小球。你认为应选择哪一款金属小球进行实验？请说出你的理由。
海绵被撞击后会回弹，不能准确测出撞击后的凹陷深度
质量不同的乙款小球体积相同，能较好控制小球落地时与沙的接触面积
【小结归纳】
影响重力势能的因素
物体被举高度一定，质量越大，重力势能越大；
物体质量一定，被举得越高，重力势能越大。
EP=mgh
重力势能的计算公式
[实验设计训练]若要利用如图所示的斜面和弹簧探究重力势能大小与物体质量的关系，请简要写出你的设计思及预期实验结论。
设计思路：将不同质量的铁球依次从斜面同一位置由静止释放后到压缩弹簧，记录铁球速度减为0时弹簧的长度。
预期实验结论：高度相同时，物体质量越大，重力势能越大。
转换法
因变量
观测指标
自变量
实验操作
无关变量
实验操作
3、弹性势能是物体由于发生弹性形变而具有的能量。同一物体在一定限度内弹性形变越大，弹性势能越大。在相同的形变程度下，不同的物体弹性势能不同。
三、机械能： 和 之和，动能和势能可以相互转化
动能
势能
1．动能和势能的转化 (1)动能和重力势能的转化
单摆
高度 重力势能 运动速度 动能
A—B
B—C
增大
减小
减小
增大
增大
增大
减小
减小
在A-B阶段： 转化为 。
在B-C阶段： 转化为 。
重力势能
动能
动能
重力势能
在A-B阶段： 转化为 。
在B-C阶段： 转化为 。
在C-B阶段： 转化为 。
在 B-D阶段： 转化为 。
A
B
C
D
重力势能
动能
动能
重力势能
重力势能
动能
动能
重力势能
【思考】C点小球速度为0吗？
1．动能和势能的转化 (1)动能和重力势能的转化
【小结归纳】
动能、重力势能和弹性势能统称为机械能。
1
机械能
动能
势能
重力势能
弹性势能
一个物体可以既有动能，又有势能。
2
相互转化
物体具有机械能的总量等于动能和势能两种能量之和。
3
动能和势能之间的转化
习题中出现“光滑”、“不计摩擦”、“不计空气阻力”等字样时，表示机械能守恒。
五、机械能守恒：如果只有动能和势能的相互转化，机械能的总量就保持
(注：运动过程中，所受摩擦为0)
不变
真实情境练考点
考点
机械能转化及其守恒[2025.18(1)第一空，2024.15]
方法指导
判断动能与势能相互转化的步骤
1. 明确研究对象及其运动过程
2. 明确物体在初、末位置所具有的能量
3. 抓住能量守恒定律，即所有形式能量总量保持不变
4. 抓住能量转化形式及量度：即一种形式的能减少，其他形式的能必定增
加，且变化总量是相同的
精讲本P68
模型1　滚摆
例1　如图是滚摆实验中滚摆完成一次下降和上升的示意图。该过程中，
分析正确的是(　D　)
例1题图
D
A. 滚摆处于甲、乙位置时，重力势能不同，动能相同
B. 滚摆处于甲、乙位置时，重力势能不
同，动能不同
C. 滚摆在下降的过程中机械能不变
D. 实验说明动能和重力势能可以相互转化
精讲本P68
模型2　单摆
例2　 (浙教图片改编题)小明用细绳把摆锤悬挂起来，将摆
锤从A点由静止释放，利用频闪照相技术拍摄摆锤在相同时间间隔的位置
(如图)。不计空气阻力，O为最低点，B为右侧最高点，请回答下列问题：
例2题图
精讲本P68
(1)小明发现摆锤从A→O的过程中，速度越来越 ，依据是
。同理，摆锤从O→B的过程中速度越来
越 。
大
相同时
间内相邻位置的间隔越来越大
小
(2)摆锤从A→O的过程中，动能变 ，重力势能变 。
(3)摆锤从O→B的过程中，动能变 ，重力势能变 。
(4)摆锤从A→B的过程中，摆锤在 点的重力势能最大，在 点的动能最大。
大
小
小
大
A和B
O
(5)摆锤从A→B的过程中，摆锤的机械能 (填“变大”“变小”或“不
变”)。
(6)若考虑空气阻力，则摆锤在B点的高度将 (填“大于”“小于”或
“等于”)A点的高度。
不变
小于
例2题图
模型3　斜面
例3　(2025温州模拟)如图所示，小球A沿着粗糙的曲面加速向下滚动的过
程中，小球A的(　B　)
例3题图
A. 动能不变，重力势能不变，机械能不变
B. 动能变大，重力势能变小，机械能变小
C. 动能变大，重力势能变小，机械能不变
D. 动能变大，重力势能变小，机械能变大
B
精讲本P69
[跳台滑雪运动](2025金华模拟)2025年亚冬会在哈尔滨顺利闭幕，如图为某次跳台滑雪比赛中运动员的运动轨迹，运动员从A点出发，最终在E点停下。
变式题图
精讲本P69
(1)在运动过程中，下列说法正确的是(　A　)
A. 运动员从A到B的过程中速度逐渐增大
B. 运动员从B到C的过程中动能不变
C. 运动员在A点和C点的重力势能相等
D. 整个滑行过程中，运动员的机械能守恒
A
(2)[易错题][图像分析](2025台州模拟)不计空气阻力时，运动员的各类能
量大致变化情况如图所示，分析正确的是(　A　)
A
例4　[易错题](2025嘉兴、金华模拟)如图为两个光滑的弧面和一段粗糙的
水平面相连接的装置。将质量为m的物体从左侧弧面的a点静止释放，a、
c两点距离水平面的高度均为h(忽略空气阻力)。下列有关说法正确的是
(　C　)
例4题图
C
A. 物体能到达c点
B. 经b点时，物体的动能最大
C. 物体在水平面运动时，内能增加
D. 物体从a点滑到b时，重力所做的功大于mgh
精讲本P68
模型4　弹簧
例5　 (2025绍兴模拟改编)“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，并与固定在地面的扣环相连。打开扣环，人从A点由静止像火箭一样被竖直“发射”，上升到最高位置D点，其中在B点时速度最快且C点为弹性轻绳原长。不计空气阻力，请回答以下问题：
精讲本P69
(1)从A→B：游客所受的重力 轻绳弹力，所以游客上升的速度
变 ，游客的动能逐渐变 ；游客所处位
置的高度变 ，游客的重力势能变 ；弹
性轻绳的弹力逐渐变 ，弹性轻绳的弹性势能
逐渐变 。B点时游客所受弹性轻绳的
拉力 受到的重力，此时游客的速度最快，
游客的 能最大。
小于
大
大
大
大
小
小
等于
动
(2)从C→D：游客只受到 力，游客上升的速度变 ，游客的动
能逐渐变 。游客的 能逐渐转化为 能。D点时游客
的 能最大。
(3)[易错题]到达D点时，若一切外力都消失，则
游客将处于 (填“静止”或“匀速直线运
动”)状态。
重
小
小
动
重力势
重力势
静止
例5题图
(4)从D→C：游客只受到 力，所以运动员
下降的速度变 ，游客的 能逐渐
转化为 能。
重
大
重力势
动
[图像分析](2025温州模拟)如图甲所示，将一根弹簧穿过铁架台的金属杆
AB并固定在底部，把一中间贯通的金属球套进AB金属杆。将小球提到B
端后松手，小球的高度随时间变化的情况如图乙所示。
变式题图
精讲本P70
(1)压缩的弹簧可以将小球向上弹起，说明发生弹性形变的物体具有 能。
弹
性势
(2)若小球在t1时刻的重力势能为E1，在t2时刻的重力势能为E2，则
E1 (填“＞”“＜”或“=”)E2。
(3)从乙图中可知此过程小球的机械能不守恒，
则判定的依据是 。
=
每次小球反弹的高度逐渐变小
浙江真题、模拟题精选及新考法
1. 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(　D　)
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
D
命题点
机械能转化及其守恒[2025.18(1)第一空，2024.15]
精讲本P71
2. (2025嘉兴模拟)将甲、乙、丙三个相同的小球，从光滑斜面的顶端A点
同时由静止滑下，如图所示。实验发现，乙小球第一个到达底部B点，丙
小球第二个到达底部B点，甲小球第三个到达底部B点，不计空气阻力，
小球通过底部时的速度正确的是(　D　)
A. v甲＞v乙＞v丙
B. v乙＞v甲＞v丙
C. v丙＞v乙＞v甲
D. v甲=v乙=v丙
第2题图
D
精讲本P71
3. (2025温州模拟)如图为游乐园中的“空中飞人”项目：甲躺在弹性垫上，
乙从高处的跳板跳下，通过垫子的弹性将甲弹起。为了提高甲弹起的高
度，以下方法无效的是(　B　)
A. 仅增加乙的体重
B. 仅增加甲的体重
C. 仅增加乙起跳速度
D. 仅增加跳板的高度
第3题图
B
精讲本P71
4. (2025温州模拟)为了研究小球运动时能量转化的关系，小明设计了如下
方案，使小球从左侧平台由静止沿光滑轨道运动，其中小球能沿轨道到达
右侧平台的是(　A　)
A
精讲本P71
5. (2024浙江15题3分)某同学通过斜面实验认识能量、运动和力的关系(如
图，A、B两点等高)。忽略摩擦及空气阻力，小滑块由静止滑下，下列说
法错误的是(　B　)
A. 小滑块下滑过程中机械能守恒
B. 小滑块上升过程中内能不断增加
C. 小滑块从A点静止滑下，能到达B点
D. 小滑块起始位置越高，到达斜面底端速度越大
第5题图
B
精讲本P71
6. [2025浙江18题(1)题第一空2分]近期，“不停站高铁”构想引起关注。有
一种方案是接驳车搭载乘客去对接行驶中的高铁，当接驳车与高铁同向并
行且速度相同时，乘客可在接驳车和高铁之间换乘。乘客换乘时，高铁的
动能比接驳车的大，是因为高铁的 比接驳车的大。
质量
精讲本P71

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