11.4　機(jī)械能及其轉(zhuǎn)化課件 2024~2025學(xué)年人教版（2024）八年級(jí)下冊(cè)物理

第4節(jié)機(jī)械能及其轉(zhuǎn)化第十一章

功和機(jī)械能基礎(chǔ)過關(guān)全練知識(shí)點(diǎn)1

機(jī)械能及其轉(zhuǎn)化1.下列關(guān)于機(jī)械能的說法,正確的是

()A.機(jī)械能是動(dòng)能與彈性勢(shì)能的總和B.做勻速運(yùn)動(dòng)的物體,機(jī)械能一定守恒C.做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體,機(jī)械能一定守恒D.物體只發(fā)生動(dòng)能和重力勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化時(shí),物體的機(jī)械能

守恒D解析在物理學(xué)中,把動(dòng)能、重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能統(tǒng)稱為機(jī)

械能,故A錯(cuò)誤。做勻速運(yùn)動(dòng)的物體,機(jī)械能不一定守恒,例如

人坐電梯時(shí),人隨電梯一起豎直向上做勻速直線運(yùn)動(dòng),速度不

變,高度增加,人的動(dòng)能不變,重力勢(shì)能增大,機(jī)械能會(huì)增加,故

B錯(cuò)誤。在豎直平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體,具有的動(dòng)能

不變,重力勢(shì)能發(fā)生改變,機(jī)械能發(fā)生改變,故C錯(cuò)誤。物體只

發(fā)生動(dòng)能和重力勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化時(shí),物體的機(jī)械能守恒,故D

正確。2.(跨體育與健康·蹦床運(yùn)動(dòng))如圖所示,是運(yùn)動(dòng)員做蹦床運(yùn)動(dòng)

的情景,他離開蹦床向上運(yùn)動(dòng)到一定高度又落在蹦床上,直至

最低點(diǎn)的過程中(不計(jì)空氣阻力和碰撞時(shí)的能量損失),下列

說法正確的是

()A.下落到剛接觸蹦床時(shí),運(yùn)動(dòng)員速度最大B.下落到最低點(diǎn)時(shí),運(yùn)動(dòng)員速度為零,受平衡力DC.從最高點(diǎn)下落到最低點(diǎn)的過程中,運(yùn)動(dòng)員的機(jī)械能保持不變D.從最高點(diǎn)下落到最低點(diǎn)的過程中,運(yùn)動(dòng)員減小的重力勢(shì)能

等于蹦床增加的彈性勢(shì)能解析運(yùn)動(dòng)員剛接觸蹦床時(shí),彈力小于重力,所以運(yùn)動(dòng)員的速

度會(huì)變大,故A錯(cuò)誤;下落到最低點(diǎn)時(shí),運(yùn)動(dòng)員速度為零,此時(shí)

蹦床的彈力要大于重力,受到的不是平衡力,故B錯(cuò)誤;不計(jì)空

氣阻力,運(yùn)動(dòng)員在接觸蹦床前,機(jī)械能是守恒的,接觸蹦床后,

運(yùn)動(dòng)員的機(jī)械能會(huì)轉(zhuǎn)化為蹦床的彈性勢(shì)能,機(jī)械能會(huì)減小,故

C錯(cuò)誤;從最高點(diǎn)下落到最低點(diǎn)的過程中,不計(jì)空氣阻力,運(yùn)動(dòng)

員和蹦床的總機(jī)械能不變,到最低點(diǎn)時(shí),運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)能為0,則

運(yùn)動(dòng)員減小的重力勢(shì)能全部轉(zhuǎn)化為蹦床增加的彈性勢(shì)能,故

D正確。3.(新獨(dú)家原創(chuàng))如圖,小明同學(xué)將籃球擲向地面,經(jīng)過A位置后碰到地面上的B位置,接著向上反彈經(jīng)過C位置(忽略空氣阻力)。(1)籃球由A位置到B位置過程中,

能轉(zhuǎn)化為

能,由B位置到C位置過程中,

能轉(zhuǎn)化為

能。重力勢(shì)動(dòng)動(dòng)重力勢(shì)(2)已知籃球在A位置的機(jī)械能是7J、動(dòng)能是4J,在C位置的

機(jī)械能是6J、動(dòng)能是1J,則籃球與地面碰撞過程損失的機(jī)械

能為

J,在C位置時(shí)的重力勢(shì)能為

J。15解析(1)籃球由A位置運(yùn)動(dòng)到B位置的過程中,籃球的質(zhì)量

不變、高度減小、速度增大,所以籃球具有的重力勢(shì)能減

小、動(dòng)能增大,重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能;籃球由B位置運(yùn)動(dòng)到C

位置的過程中,籃球的質(zhì)量不變、高度增大、速度減小,所以

籃球具有的重力勢(shì)能增大、動(dòng)能減小,動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)

能。(2)籃球在從A運(yùn)動(dòng)到C的過程中機(jī)械能由7J變?yōu)?J,忽

略空氣阻力的影響,說明籃球與地面碰撞過程損失的機(jī)械能

為1J;籃球在C位置時(shí)機(jī)械能為6J,其中動(dòng)能為1J,所以在C位

置時(shí)的重力勢(shì)能為5J。4.(新中考·分析論證)如圖甲所示,小靜觀看臺(tái)球比賽時(shí)發(fā)現(xiàn):

有時(shí)運(yùn)動(dòng)的白球去撞擊一個(gè)靜止的球后,白球會(huì)立即靜止在

碰撞時(shí)的位置,而被撞的球似乎接替了白球,沿白球原來的運(yùn)

動(dòng)方向,以幾乎相同的速度向前運(yùn)動(dòng),小靜據(jù)此設(shè)計(jì)了如圖乙

所示的實(shí)驗(yàn)裝置,探究動(dòng)能與勢(shì)能轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移時(shí)的規(guī)律。請(qǐng)你回答以下問題。(1)A球從斜面滑下的過程中,

能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能。(2)B球由靜止變?yōu)檫\(yùn)動(dòng)是因?yàn)锽球在碰撞中獲得了

能。重力勢(shì)動(dòng)(3)小靜在實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn):撞擊后,B球在斜面上能達(dá)到的最高高

度h2小于A球原有的下落高度h1。她猜想這可能是小球運(yùn)動(dòng)

過程中克服

做功造成的。為了驗(yàn)證這一猜想,小

靜操作如下:A.控制A球從斜面上的

自由滾下;B.改變導(dǎo)軌的粗糙程度,并記錄B球在斜面上上升的最高高

度h2。摩擦力同一高度小靜在多次實(shí)驗(yàn)后發(fā)現(xiàn):導(dǎo)軌越光滑,h2越接近h1。由此可推

論得出:在動(dòng)能與勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化過程中,若沒有摩擦阻力影響,物體的機(jī)械能將

(選填“變小”“不變”或

“變大”)。不變解析(1)A球從斜面滑下的過程中,高度減小,速度增大,重

力勢(shì)能減小,動(dòng)能增大,重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能;(2)B球由靜止變

為運(yùn)動(dòng),速度增大了,獲得了動(dòng)能;(3)B球在斜面上能達(dá)到的最

高高度h2小于A球原有的下落高度h1,說明出現(xiàn)了機(jī)械能的損

失,是因?yàn)榇嬖诳諝庾枇?且導(dǎo)軌不光滑,存在摩擦力,球需要

克服摩擦力做功;根據(jù)控制變量法,控制小球從斜面上的同一

高度自由滾下,使其到達(dá)導(dǎo)軌底端的速度相同;若沒有摩擦阻

力影響,只有動(dòng)能和勢(shì)能的轉(zhuǎn)化,此過程機(jī)械能守恒。知識(shí)點(diǎn)2水能和風(fēng)能的利用5.(跨語文·古詩詞)(2024遼寧遼陽期末)唐詩中有“黃河遠(yuǎn)上

白云間”“不盡長(zhǎng)江滾滾來”,前一句生動(dòng)形象地表明黃河

儲(chǔ)藏著大量的

能,后一句表明長(zhǎng)江具有大量的

能。重力勢(shì)動(dòng)解析“黃河遠(yuǎn)上白云間”可看出黃河由于具有一定的高

度而儲(chǔ)藏著大量的重力勢(shì)能;“不盡長(zhǎng)江滾滾來”可看出長(zhǎng)

江之水在流動(dòng),由于運(yùn)動(dòng)而具有動(dòng)能。6.(新特色·現(xiàn)代科技)(2024河北中考,19,★★☆)2024年5月7日,河北省首條低空無人機(jī)物流運(yùn)輸航線試航成功。如圖為

正在運(yùn)輸貨物的無人機(jī),下列說法正確的是

()A.無人機(jī)上升過程中,貨物的重力勢(shì)能可能減小B.無人機(jī)水平勻速飛行時(shí),貨物的機(jī)械能保持不變能力提升全練BC.無人機(jī)在某一高度懸停時(shí),貨物的機(jī)械能一定為零D.無人機(jī)下降過程中,貨物的動(dòng)能一定增大解析無人機(jī)上升的過程中,貨物質(zhì)量不變,高度增加,重力

勢(shì)能增加,A錯(cuò)誤;無人機(jī)水平勻速飛行過程中,貨物質(zhì)量不

變,高度不變,速度不變,所以動(dòng)能和重力勢(shì)能都不變,則機(jī)械

能不變,B正確;無人機(jī)在某一高度懸停時(shí),貨物速度為零,動(dòng)

能為零,但是有一定的高度,所以有一定的重力勢(shì)能,機(jī)械能

不為零,C錯(cuò)誤;無人機(jī)有動(dòng)力系統(tǒng),下降的過程中貨物速度不

一定增大,所以動(dòng)能不一定增大,D錯(cuò)誤。7.(新課標(biāo)·科學(xué)推理)(2024山西交口期末,6,★★☆)小明積極

參加體育鍛煉,如圖所示,這是他某次參加足球比賽時(shí)足球的

運(yùn)動(dòng)軌跡,關(guān)于其能量轉(zhuǎn)化,下列說法正確的是

()A.足球上升過程中,重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能B.足球上升過程中,機(jī)械能先增大后減小C.足球在最高點(diǎn)時(shí)機(jī)械能最大D.足球在空中運(yùn)動(dòng)過程中機(jī)械能逐漸減小D解析足球上升過程中,質(zhì)量不變,速度變小,動(dòng)能變小;高度

變大,重力勢(shì)能變大,動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能,故A錯(cuò)誤;由于存

在空氣阻力,足球在運(yùn)動(dòng)的過程中具有的機(jī)械能逐漸減小,足

球在起始位置時(shí)具有的機(jī)械能最大,故B、C錯(cuò)誤,D正確。8.(新課標(biāo)·科學(xué)推理)(2023湖南株洲中考,15,★★☆)投出的

鉛球在空中飛行,它在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中的動(dòng)能Ek與距離地面

的高度h的關(guān)系如圖所示。已知鉛球出手高度h為2m,鉛球

落到地面時(shí)重力勢(shì)能為零,不計(jì)空氣阻力,由圖可知,鉛球出

手時(shí)其重力勢(shì)能為

()A.80J

B.100J

C.180J

D.280JA解析因?yàn)椴挥?jì)空氣阻力,機(jī)械能守恒,鉛球運(yùn)動(dòng)過程中只有

重力勢(shì)能和動(dòng)能的相互轉(zhuǎn)化,鉛球落到地面時(shí)重力勢(shì)能為零,

由圖可知?jiǎng)幽茏畲笾禐?80J。當(dāng)鉛球到最高點(diǎn),即距離地面

2.5m時(shí),動(dòng)能為180J,則重力勢(shì)能最大值為100J;已知鉛球出

手高度為2m,所以其重力勢(shì)能小于100J。故選A。9.(新中考·創(chuàng)新實(shí)驗(yàn))(2024甘肅臨夏中考,13,★★☆)某科技

興趣小組用兩個(gè)輸液用的葡萄糖瓶子,從瓶口以下約6cm處

截?cái)?將截?cái)嗵幱媚z水黏合在一起,再從瓶口的橡膠塞中心穿

一根長(zhǎng)約20cm的細(xì)木棒,用兩條懸線拴住木棒的兩端,將懸

線固定在支架上,就構(gòu)成了如圖所示的滾擺。當(dāng)滾擺從上到

下運(yùn)動(dòng)的過程中重力勢(shì)能主要轉(zhuǎn)化為

能;滾擺每

次上升的高度逐漸減小,說明滾擺的機(jī)械能

(選填

“變大”“變小”或“不變”)。動(dòng)變小解析滾擺從上到下運(yùn)動(dòng)的過程中質(zhì)量不變,高度減小,重力

勢(shì)能減小,滾動(dòng)的速度增加,動(dòng)能增加,因此是重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化

為動(dòng)能;滾擺每次上升的高度逐漸減小,運(yùn)動(dòng)過程中滾擺需要

克服阻力做功,因此機(jī)械能減小。10.(2023河北邢臺(tái)、邯鄲一模,16,★★☆)如圖是小明用螺絲

帽模擬“蹦極”的簡(jiǎn)化示意圖,彈性繩一端系住螺絲帽,另一

端固定在鐵架臺(tái)的O點(diǎn)。螺絲帽由靜止開始自由下落,A點(diǎn)處

彈性繩正好處于原長(zhǎng);B點(diǎn)處螺絲帽受到的重力與彈性繩對(duì)

螺絲帽的拉力大小相等;C點(diǎn)處是螺絲帽到達(dá)的最低點(diǎn)。(整

個(gè)過程忽略空氣阻力和摩擦,彈性繩的自重不計(jì))(1)從O點(diǎn)到A點(diǎn)的過程中,螺絲帽的機(jī)械能

。(2)從A點(diǎn)到C點(diǎn)的過程中,彈性繩的彈性勢(shì)能

,螺

絲帽的動(dòng)能

。(均選填“增大”“減小”“不

變”或“先增大后減小”)。不變?cè)龃笙仍龃蠛鬁p小解析(1)從O點(diǎn)到A點(diǎn)的過程中,螺絲帽沒有受到彈性繩的

拉力,螺絲帽動(dòng)能和勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化,忽略空氣阻力和摩擦,機(jī)

械能不變;(2)從A點(diǎn)到C點(diǎn)的過程中,彈性繩的伸長(zhǎng)量增大,彈

性勢(shì)能增大,剛開始彈性繩的拉力小于重力,合力方向向下,

螺絲帽做加速運(yùn)動(dòng),動(dòng)能增大,當(dāng)彈力大于重力后,合力方向

向上,螺絲帽做減速運(yùn)動(dòng),動(dòng)能減小,故螺絲帽的動(dòng)能先增大

后減小。11.(跨學(xué)科·物理學(xué)與工程實(shí)踐)(2023湖南常德鼎城期末,28,

★★☆)應(yīng)某公司邀請(qǐng),兩位建筑師參與某火車站進(jìn)站段鐵路

工程的設(shè)計(jì),最后上交了圖甲、乙所示的設(shè)計(jì)方案圖,請(qǐng)問應(yīng)

選用哪種設(shè)計(jì)方案?用所學(xué)的物理知識(shí)簡(jiǎn)要說明理由。解析乙圖中火車進(jìn)站時(shí)高度下降,會(huì)有一部分重力勢(shì)能轉(zhuǎn)

化為動(dòng)能,火車的速度會(huì)增大,難以剎車,所以乙圖的設(shè)計(jì)不

合理。甲圖中火車進(jìn)站時(shí)高度上升,火車的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力

勢(shì)能,車速減小,便于剎車,出站時(shí)還可以將重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為

動(dòng)能,所以甲圖的設(shè)計(jì)方案合理。12.(新課標(biāo)·中華優(yōu)秀傳統(tǒng)文化)如圖所示是《天工開物》中

記載的水碾,可用來加工谷物,使谷物脫殼或粉碎,流動(dòng)的水

能帶動(dòng)石磨轉(zhuǎn)動(dòng)。請(qǐng)你回答下列問題:(1)請(qǐng)從能量轉(zhuǎn)化的角度分析水碾工作的原理。(2)若要使水流沖擊下面的輪盤時(shí)能帶動(dòng)質(zhì)量更大的磨盤,請(qǐng)你提出一個(gè)改進(jìn)的方案。素養(yǎng)探究全練解析(1)從高處流下的水,質(zhì)量不變,高度降低,速度增大,水

的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為水的動(dòng)能,流動(dòng)的水會(huì)對(duì)輪盤產(chǎn)生力的作

用,輪盤帶動(dòng)石磨轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)行工作,因此整個(gè)過程中水的重力勢(shì)

能轉(zhuǎn)化為石磨的動(dòng)能;(2)若要使水流沖擊輪盤時(shí)能帶動(dòng)質(zhì)量

更大的磨盤轉(zhuǎn)動(dòng),水的動(dòng)能應(yīng)更大,物體具有的動(dòng)能與物體的

質(zhì)量和運(yùn)動(dòng)速度有關(guān),因而可以將水碾安置在更低的位置,通

過增大水的落差來增大水的流速,或把水碾安置在水流量更

大的位置,通過增大水的質(zhì)量來增大水的動(dòng)能。13.(新課標(biāo)·科學(xué)推理)如圖所示,質(zhì)量為m的小球從A點(diǎn)靜止

釋放,在沒有空氣阻力的情況下,沿光滑軌道運(yùn)動(dòng)(其中BC段

水平)。已知重力勢(shì)能為Ep=mgh(h為小球離軌道BC的高度,

當(dāng)小球運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí),h=0),動(dòng)能為Ek=

mv2(v為小球運(yùn)動(dòng)的速度)。(1)小球在A點(diǎn)的機(jī)械能E=

(用題目所給物理量符

號(hào)表示)。(2)小球從A點(diǎn)靜止釋放,到達(dá)B點(diǎn)時(shí)的速度為vB。①請(qǐng)根據(jù)題目所給信息,推導(dǎo)出vB=

;mgh②根據(jù)vB=

,推測(cè)vB與小球的質(zhì)量m是否有關(guān)。③現(xiàn)有形狀、大小相同,質(zhì)量不等的小球,請(qǐng)寫出驗(yàn)證你的推

測(cè)的實(shí)驗(yàn)步驟(若有需要,可補(bǔ)充器材)。見解析解析(1)小球在A點(diǎn)時(shí)是靜止的,不具有動(dòng)能,但具有重力勢(shì)

能,由題意可知,小球在A點(diǎn)具有的重力勢(shì)能Ep=mgh,則小球在

A點(diǎn)具有的機(jī)械能E=Ep+Ek=mgh;(2)①小球從A點(diǎn)靜止釋放,

到達(dá)B點(diǎn)時(shí)的速度為vB;由于不計(jì)空氣阻力且軌道光滑,小球

的機(jī)械能是守恒的,且小球在A點(diǎn)的機(jī)械能E=m