人教版初中物理同步11.4 機械能及其轉(zhuǎn)化（考點解讀）（原卷版）

11.4\o"11.4機械能及其轉(zhuǎn)化"機械能及其轉(zhuǎn)化（考點解讀）（原卷版）知識導航知識導航知識點講解知識點講解1、機械能的概念（1）動能和勢能之和稱為機械能。

動能和勢能都屬于機械能，動能是物體運動時具有的能量，勢能是存儲著的能量，動能和勢能是機械能的兩種表現(xiàn)形式。

（2）機械能大?。簞幽芎蛣菽艿目偤?。2、動能和勢能的轉(zhuǎn)化與機械能守恒（1）動能和重力勢能之間可以相互轉(zhuǎn)化。動能和重力勢能之間的相互轉(zhuǎn)化一般發(fā)生在只受重力作用下的運動過程中，例如滾擺在下降的過程中，越轉(zhuǎn)越快，它的重力勢能越來越小，動能越來越大，重力勢能轉(zhuǎn)化為動能；滾擺在上升過程中，越轉(zhuǎn)越慢，它的重力勢能越來越大，動能越來越小，動能轉(zhuǎn)化為重力勢能；（2）動能和彈性勢能之間也可以相互轉(zhuǎn)化。它可以發(fā)生在同一物體上，也可以發(fā)生在不同物體之間，例如，從高處落下的皮球與地面撞擊的過程中，由于皮球發(fā)生彈性形變，皮球的動能轉(zhuǎn)化為彈性勢能，皮球在恢復(fù)形變的過程中，它的彈性勢能轉(zhuǎn)化為動能．拉彎的弓把箭射出去的過程中，拉彎的弓具有彈性勢能，射出去的箭具有動能，這是弓的彈性勢能轉(zhuǎn)化為箭的動能；（3）機械能守恒：如果只有動能和勢能的相互轉(zhuǎn)化，機械能的總和不變，或者說，機械能是守恒的。

做功角度：只有重力或彈力做功，無其它力做功；其它力不做功或其它力做功的代數(shù)和為零；系統(tǒng)內(nèi)如摩擦阻力對系統(tǒng)不做功。

能量角度：首先只有動能和勢能之間能量轉(zhuǎn)化，無其它形式能量轉(zhuǎn)化；只有系統(tǒng)內(nèi)能量的交換，沒有與外界的能量交換?！鶛C械能守恒一般都是理想狀態(tài)下才發(fā)生的，物體能量的轉(zhuǎn)化一般都不太可能只有機械能的轉(zhuǎn)化，還有其他能量的轉(zhuǎn)化。3、\o"機械能和其他形式能的轉(zhuǎn)化"機械能和其他形式能的轉(zhuǎn)化各種形式的能量都可以相互轉(zhuǎn)化，如電能可以轉(zhuǎn)化為光能和內(nèi)能；太陽能可以轉(zhuǎn)化為電能等，動能和勢能的相互轉(zhuǎn)化只是能量相互轉(zhuǎn)化中的一種形式，能量轉(zhuǎn)化過程中一種能量減少，另一種能量增加。典例分析＋變式訓練考點1機械能的概念【典例1-1】2022年11月21日世界杯正式開賽，世界優(yōu)秀的足球運動員齊聚卡塔爾，他們頑強拼搏，展現(xiàn)出了足球運動獨特的魅力。如圖所示為決賽中梅西的一腳勁射，踢出去的足球在空中飛行的過程中，會受到空氣阻力的作用，則下列分析中正確的是（）A．踢出去的足球在空中上升過程中，它的機械能保持不變 B．踢出去的足球在空中下降過程中，它的機械能逐漸增大 C．踢出去的足球在空中上升到最高點時，動能為0 D．踢出去的足球落到草地上滾動的過程中，機械能減小【典例1-2】如圖，國產(chǎn)大飛機C919加速起飛時，以地面塔臺為參照物，它是（選填“運動”或“靜止”）的，此過程飛機受的是（選填“平衡力”或“非平衡力”），飛機的機械能（選填“增大”、“不變”或“減小”）。【變式1-1】為了提高全校師生的身體素質(zhì)，學校買回了乒乓球發(fā)球機，如圖甲所示。如果乒乓球發(fā)球機在同一高度以相同的初速度朝不同方向分別發(fā)出a、b、c三個球，如圖乙。若不計空氣阻力，則下列說法正確的是（）A．a(chǎn)球上升過程中，動能增大，重力勢能減小 B．b球到達最高點時，重力勢能最大，動能為0 C．a(chǎn)、b兩球在最高點時機械能相等 D．a(chǎn)、b、c球到達乒乓球案的速度大小關(guān)系vb＞vc＞va【變式1-2】2022年2月27日11時許，伴隨著一陣山呼海嘯般的巨響，長征八號遙二運載火箭搭載著22顆衛(wèi)星，在我國文昌航天發(fā)射場一飛沖天，創(chuàng)造了我國“一箭多星”即單次發(fā)射衛(wèi)星數(shù)量最多的紀錄，由此開啟了我國新的共享火箭“拼車”模式?；鸺谏仙倪^程中的機械能。（選填“增大”“減小”或“不變”）?？键c2動能和勢能的轉(zhuǎn)化與機械能守恒【典例2-1】圖中（a）、（b）、（c）依次對應(yīng)跳高項目中運動員加速助跑、起跳離地、躍過橫桿三個狀態(tài)，不計空氣阻力。根據(jù)圖示信息，關(guān)于跳高過程的描述中，下列說法正確的是（）A．在助跑過程，運動員的動能保持不變 B．躍過橫桿時，運動員處于平衡狀態(tài) C．從（b）到（c）的過程，運動員的動能轉(zhuǎn)化為重力勢能 D．從（a）到（c）的過程，運動員的機械能一直在減少【典例2-2】如甲圖AOB是光滑軌道，A點的高度為H，B點的高度為h，h小于H，A、B兩點水平距離為s，讓一個小球由A點靜止開始自由滑下，沿軌道AOB到達B點后離開軌道，不計空氣阻力。則小球從A點運動到B點時，它經(jīng)O點的動能是由能轉(zhuǎn)化而來。小球離開B點后的運動軌跡a、b、c、d，最符合題意的是軌跡（選填“a”或“b”或“c”或“d”）。如圖乙所示，若右側(cè)的光滑軌道也足夠高，則小球（選填“能”或“不能”）達到與A等高的A′位置。如圖丙所示，在豎直平面內(nèi)用輕質(zhì)細線懸掛一個小球，將小球拉至A點，使細線處于拉直狀態(tài)，由靜止開始釋放小球，不計摩擦，小球可在A、B兩點間來回擺動。當小球擺到B點時，細線恰好斷開，則小球?qū)⒀兀ㄟx填“BE”“BD”或“BC”）方向運動?！咀兪?-1】足球是同學們喜愛的運動。如圖1所示是卡塔爾世界杯賽中，某球員傳球后足球在空中飛行的一段運動軌跡，圖2是該足球落地后彈跳的過程。關(guān)于以上兩過程下列說法正確的是（）A．圖1中足球從A點移動至B點的過程中，球員對球做了功 B．圖1中足球在A點的重力勢能小于B點的重力勢能 C．圖2中A、B兩點為同一高度，該足球在這兩點機械能相等 D．圖2中足球在從最高點D點移動至最低點C點過程中，足球的動能轉(zhuǎn)化為重力勢能【變式2-2】小亮在某科技頻道播出的節(jié)目中看到一個實驗——無限跳臺。實驗過程是讓一個鐵球從圖中的A點由靜止釋放，球經(jīng)過軌道右側(cè)的最高點C點在空中沿著弧線飛躍到平臺上的D點，然后又滾動到A點，如此循環(huán)往復(fù)，整個過程不借助任何外力，且D點高于A點。你覺得該實驗是（選填“科學”或“不科學”）的，請從機械能的角度進行解釋：?？键c3機械能和其他形式能的轉(zhuǎn)化【典例3-1】如圖展示的過程中，內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能的是（）A．B．C．D．【典例3-2】如圖為游樂園過山車的軌道，過山車從高處滑下的過程中，軌道對車的支持力（選填“不”或“要”）做功；過山車軌道斜坡的高度依次（選填“減小”“相同”或“增大”），這是因為車輪與軌道之間有摩擦，導致過山車的機械能不斷減小，減小的機械能轉(zhuǎn)化為能?！咀兪?-1】2022年4月16日，神舟十三號返回艙在東風著陸場預(yù)定區(qū)域成功著陸，如圖所示。關(guān)于返回艙，下列說法中正確的是（）A．返回艙進入大氣層后形成一個“火球”，在這個過程中將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能 B．為避免返回艙與大氣劇烈摩擦而被燒壞，在表面涂有燒蝕材料，利用材料的熔化、汽化等方式散熱 C．返回艙降落傘打開后，降落傘對返回艙的拉力大于返回艙對降落傘的拉力 D．返回艙著陸后，返回艙對地面的壓力和地面對返回艙的支持力是一對平衡力【變式3-2】（多選）如圖所示，小球從左側(cè)斜面的P點由靜止釋放，在右側(cè)斜面上能到達的最高位置是Q點，M、N是小球運動過程中先后通過的兩個等高點，下列關(guān)于該過程的說法中正確的是（）A．小球在左側(cè)斜面向下運動的過程中，重力勢能全部轉(zhuǎn)化為動能 B．小球從P點向Q點運動的過程中，機械能減小 C．小球從P點向Q點運動的過程中，所受支持力不做功 D．小球通過M、N兩點時的速度大小相等【變式3-3】2022年4月16日，神舟十三號飛船返回艙帶著航天員和所搭載物品成功著陸安全返回地球，在進入大氣層的時候，返回艙以數(shù)千米每秒的速度與大氣層發(fā)生劇烈摩擦，燃起2000多度高溫的火焰，變成燃燒的火球（如圖）。這是因為飛船返回艙的底部在進入大氣層后會強烈壓縮空氣，返回艙的機械能轉(zhuǎn)化為空氣的內(nèi)能，導致飛船周圍的空氣溫度急劇上升，達到上千攝氏度。為了避免飛船被燒毀，返回艙的外部會涂有燒蝕材料，雖然返回艙周圍的溫度非常高，但是飛船內(nèi)卻很舒適，宇航員不會受到影響，所以大家不需要擔心。鞏固訓練一、選擇題。1．（2022秋?雁塔區(qū)校級期末）從流光溢彩的“冰立方”到晶瑩剔透的“冰雪五環(huán)”，北京冬奧會開幕式把中國科技與文化自信展現(xiàn)得淋漓盡致?！氨⒎健焙汀氨┪瀛h(huán)”都由LED呈現(xiàn)，“冰雪五環(huán)”藏在“冰立方”內(nèi)部，像從盒子里抽出紙巾一樣，在43s內(nèi)被拉高13m，如圖所示。下列分析正確的是（）A．“冰雪五環(huán)”上升過程中平均速度為0.03m/s B．“冰雪五環(huán)”上升過程中機械能不變 C．“冰雪五環(huán)”上升過程中只受重力作用 D．“冰雪五環(huán)”上升過程中相對“冰立方”是運動的2．（2023?三江縣校級一模）如圖是一名運動員投擲飛鏢時的場景，他將飛鏢按圖示虛線方向投出，整個過程不計空氣阻力，則下列說法正確的是（）A．飛鏢在空中會一直沿虛線方向飛行，擊中P點 B．飛鏢在空中飛行過程中，運動員對飛鏢做了功 C．飛鏢在空中飛行過程中，機械能先增大后減小 D．飛鏢在空中飛行過程中，機械能保持不變3．（2022秋?建鄴區(qū)期末）被豎直上拋的籃球，離開手至落地前，經(jīng)歷上升、下降兩個過程。其中在A、B兩點位置時的動能和重力勢能如下表所示。下列判斷正確的是（）籃球位置A點B點動能/J48重力勢能/J72A．球在A點的高度一定小于B點的 B．球在A點的速度一定大于B點的 C．球在A點時一定處于上升過程 D．球在B點時一定處于下落過程4．（2022秋?靖江市期末）如圖所示，完全相同的兩個小球A、B分別與輕質(zhì)棉線和輕質(zhì)彈簧連接，將兩球拉高使棉線與彈簧在同一水平方向上，此時彈簧處于原長狀態(tài)，且彈簧原長長度（O'B）小于棉線長度（OA），由靜止釋放后，兩球運動到最低點時在同一水平面上（不計空氣阻力），關(guān)于小球A、B在這一段運動過程能量變化的描述，下面說法正確的是（）A．兩個小球A、B的機械能保持不變，最低點時兩球的動能相等 B．兩個小球A、B的機械能保持不變，最低點時A球的動能大于B球的動能 C．兩個小球A、B的機械能保持不變，最低點時A球的動能小于B球的動能 D．A球的機械能不變，B球的機械能減少，最低點時A球的動能大于B球的動能5．（2023?定遠縣校級一模）如圖所示的滾擺，上下往復(fù)運動幅度越來越小，最終停在最低點。則下列說法中錯誤的是（）A．滾擺的動能與重力勢能可以相互轉(zhuǎn)化 B．滾擺下降時重力勢能減小、動能增大 C．滾擺在最高點時，處于平衡狀態(tài) D．滾擺上下往復(fù)的過程中，其機械能不斷減小6．（2022秋?廣陵區(qū)期末）2022年卡塔爾世界杯足球賽已圓滿落幕，如圖是某次比賽中足球落地后又彈起的示意圖，圖中B為第一次彈起的最高點，不計空氣阻力。分析可知，足球（）A．在B點時受力平衡 B．在B點時，若所受力全部消失，將靜止不動 C．在A、C兩點動能可能相等 D．在整個運動過程中，足球的機械能守恒7．（2022秋?汕尾期末）如圖所示，用手托著兩個雞蛋勻速升高1m。下列說法正確的是（）A．雞蛋的重力勢能不變 B．雞蛋的機械能守恒 C．雞蛋處于非平衡狀態(tài) D．手對雞蛋做了功8．（2023?三江縣校級一模）下列圖形中，屬于內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能的是（）A．做功沖程 B．彎折鐵絲 C．滑下滑梯 D．壓縮點火9．（2022?東勝區(qū)一模）如圖所示，質(zhì)量一定的木塊放在由同種材料制成的粗糙程度均勻的水平桌面上。木塊在水平拉力F作用下從A點由靜止開始運動，運動得越來越快；當木塊到達B點時，撤去拉力F，木塊持續(xù)滑動，運動得越來越慢，最后停在C點。下列說法正確的是（）A．木塊在AB段所受的摩擦力小于在BC段所受的摩擦力 B．木塊在AB段運動得越來越快，說明力能維持物體運動 C．木塊在AB段運動得越來越快，木塊具有的慣性越來越大 D．木塊在BC段運動得越來越慢，木塊的機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能10．（2022春?房山區(qū)期中）（多選）如圖所示，質(zhì)量一定的木塊放在由同種材料制成的粗糙程度均勻的水平桌面上，木塊在水平拉力F作用下從A點由靜止開始運動，運動得越來越快；當木塊到達B點時，撤去拉力F，木塊繼續(xù)滑動，運動得越來越慢，最后停在C點。已知AB＝BC，則下列說法中正確的是（）A．木塊在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．木塊在AB段的動能越來越大 D．木塊在B點的機械能大于在C點的機械能11．（2023?明山區(qū)校級模擬）（多選）2022年潘帕斯雄鷹阿根廷隊取得世界杯冠軍，梅西贏得大滿貫。下列關(guān)于比賽中情景說法正確的是（）A．球員用力蹬地奔跑，利用了物體間力的作用是相互的 B．足球離腳后上升過程中，由于受到慣性，速度越來越小 C．足球在空中加速下落，機械能的轉(zhuǎn)化情況是重力勢能轉(zhuǎn)化為動能 D．場邊記者肩扛攝像機靜止時，記者受到的重力和支持力是平衡力二、填空題。12．（2023?湖北模擬）2022年4月16日9時56分，神舟十三號載人飛船返回艙在東風著陸場成功著陸。如圖，當飛船返回艙下降到一定高度后打開降落傘，返回艙減速下落。此過程中，返回艙和降落傘受到的阻力與重力（選填“平衡”或“不平衡”），返回艙的機械能（選填“增大”“減小”或“不變”）。為達到更好的緩沖效果，在返回艙距離地面1m時，返回艙上的四臺發(fā)動機同時（選填“向上”或“向下”）噴出高溫燃氣進一步減緩下落速度，從而實現(xiàn)平穩(wěn)著陸。13．（2022秋?淮陰區(qū)期末）在足球比賽中，足球離腳在空中飛行的過程中，運動員（填“一定”、“一定不”、“可能”）對足球做功。如果不計空氣阻力，足球在空中下落的過程中，其動能將（填“變大”、“不變”、“變小”），實質(zhì)是重力勢能轉(zhuǎn)化為動能。14．（2022秋?徐州期末）如圖所示，撐桿