3.2 機(jī)械能（解析版）

3.2機(jī)械能學(xué)習(xí)目錄學(xué)習(xí)目錄目錄模塊一知己知彼 1模塊二知識(shí)掌握 2知識(shí)點(diǎn)一、動(dòng)能 2知識(shí)點(diǎn)二、勢(shì)能 4知識(shí)點(diǎn)三、動(dòng)能和勢(shì)能的轉(zhuǎn)化 6模塊三鞏固提高 13知識(shí)重點(diǎn)知識(shí)重點(diǎn)模塊一知己知彼學(xué)習(xí)目標(biāo)目標(biāo)解讀1.會(huì)識(shí)別動(dòng)能、重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能。2.知道決定物體的動(dòng)能、重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能的因素并能判斷其變化。3.初步學(xué)會(huì)用控制變量法探究物體動(dòng)能、重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能的大小的方法。4.理解動(dòng)能與勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化。5.描述機(jī)械能守恒的含義，能利用機(jī)械能守恒解釋簡(jiǎn)單的現(xiàn)象。解讀1:利用控制變量法、轉(zhuǎn)換法等探究動(dòng)能大小跟質(zhì)量、速度的定性關(guān)系，重力勢(shì)能大小跟質(zhì)量、舉高高度的定性關(guān)系，彈性勢(shì)能大小跟彈性形變的定性關(guān)系，常見題型為實(shí)驗(yàn)探究題，難度適中。解讀2:舉例說出動(dòng)能和勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系，能判斷機(jī)械能是否守恒并能解釋簡(jiǎn)單的現(xiàn)象，常見題型為選擇題和填空題，難度較難。解讀3:會(huì)分析彈簧彈性勢(shì)能與物體機(jī)械能之間的變化關(guān)系,常見題型為選擇題、解答題，難度較大。模塊二知識(shí)掌握知識(shí)點(diǎn)一、動(dòng)能（一）動(dòng)能的概念物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能量叫做動(dòng)能。一切做機(jī)械運(yùn)動(dòng)的物體都具有動(dòng)能。例如:飛翔的小鳥、行走的人、行駛的汽車、流動(dòng)的水和空氣等，都具有動(dòng)能。

（二）探究影響動(dòng)能大小的因素(1)提出問題:動(dòng)能的大小與哪些因素有關(guān)?(2)猜想與假設(shè):物體動(dòng)能大，表示物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能量大，所以動(dòng)能可能與物體的運(yùn)動(dòng)速度有關(guān)，還可能與物體的質(zhì)量有關(guān)。(3)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)與制訂計(jì)劃:讓小車從斜面上滑下，碰到一個(gè)木塊上，推動(dòng)木塊做功。在同樣的水平面上，通過木塊被推動(dòng)的距離大小，判斷出小車動(dòng)能的大小。①探究動(dòng)能大小與速度的關(guān)系:讓同一小車從不同高度滑下，看哪次木塊被推得遠(yuǎn)②探究動(dòng)能大小與質(zhì)量的關(guān)系:換用質(zhì)量不同小車，讓它們從同一高度滑下，看哪個(gè)小車把木塊推得遠(yuǎn)

(4)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)與收集證據(jù):①同一小車從不同高度滑下，小車碰撞木塊時(shí)的速度不同。高度越高，小車滑下時(shí)速度越大，木塊被推得越遠(yuǎn)，說明物體動(dòng)能的大小與物體的速度有關(guān)。②不同小車從同一高度滑下，小車碰撞木塊時(shí)的速度相同。質(zhì)量大的小車將木塊推得遠(yuǎn)，說明物體動(dòng)能的大小與物體的質(zhì)量有關(guān)。(5)實(shí)驗(yàn)結(jié)論:物體動(dòng)能的大小與物體的質(zhì)量和運(yùn)動(dòng)速度有關(guān)。質(zhì)量相同的物體，運(yùn)動(dòng)的速度越大，它的動(dòng)能越大；運(yùn)動(dòng)速度相同的物體，質(zhì)量越大，它的動(dòng)能也越大。（三）在探究和理解動(dòng)能大小與哪些因素有關(guān)時(shí)，應(yīng)注意以下兩點(diǎn)(1)因動(dòng)能的大小與物體的質(zhì)量、運(yùn)動(dòng)的速度兩個(gè)因素有關(guān)，所以要用控制變量的方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。(2)一切運(yùn)動(dòng)的物體都具有動(dòng)能，物體的動(dòng)能由物體的質(zhì)量和其速度的大小共同決定，在比較物體的動(dòng)能大小或分析物體動(dòng)能大小的變化時(shí)，要同時(shí)考慮到物體的質(zhì)量和物體的速度兩個(gè)因素，不能只考慮其中的一個(gè)方面。例如:一顆子彈的速度大于火車的速度，并不能說明子彈的動(dòng)能就一定比火車的動(dòng)能大，因?yàn)樽訌椀馁|(zhì)量比火車的質(zhì)量小得多；也不能因?yàn)榛疖嚨馁|(zhì)量比子彈的質(zhì)量大得多，就認(rèn)為火車的動(dòng)能就一定比子彈的動(dòng)能大，因?yàn)榛疖嚨乃俣缺茸訌椥〉枚??！灸芰ν卣埂竣偃魏挝矬w都有質(zhì)量，無論固體、液體還是氣體，只要它是運(yùn)動(dòng)的，它就具有動(dòng)能。②本實(shí)驗(yàn)主要運(yùn)用了控制變量法(控制物體的質(zhì)量或物體的速度相同)和轉(zhuǎn)換法(根據(jù)小車將木塊推動(dòng)的距離遠(yuǎn)近來判斷小車具有的動(dòng)能大小)。（2023?上城區(qū)一模）灑水車在清潔龍港市街道衛(wèi)生環(huán)境中起到了很重要的作用，灑水車在水平路面上進(jìn)行酒水作業(yè)時(shí)保持勻速行駛，則灑水車發(fā)動(dòng)機(jī)的牽引力如何改變，灑水車的動(dòng)能將如何改變（）A．牽引力不變，動(dòng)能不變 B．牽引力減小，動(dòng)能減小 C．牽引力減小，動(dòng)能不變 D．牽引力不變，動(dòng)能減小【解答】解：當(dāng)灑水車工作時(shí)，自身重力不斷減小，對(duì)地面的壓力不斷減小，那么它受到的摩擦力不斷減小。當(dāng)它做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，牽引力和摩擦力相互平衡，因此牽引力減??；灑水的過程中，速度不變，質(zhì)量減小，因此動(dòng)能減小；故B正確。故選：B。（2022秋?永康市期末）“跳遠(yuǎn)”是一項(xiàng)常見的體育運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)員在比賽中都是先助跑一段距離后才起跳，這樣做是為了（）A．增大運(yùn)動(dòng)員的慣性 B．減小運(yùn)動(dòng)員的機(jī)械能 C．減小運(yùn)動(dòng)員的勢(shì)能 D．增大運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)能【解答】解：運(yùn)動(dòng)員在比賽中都是先助跑一段距離后才起跳，這是為了利用人的慣性，可提高成績(jī)，但由于人的質(zhì)量不變，所以慣性不變；提高了運(yùn)動(dòng)員的速度，可增大運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)能。故選：D。（2023春?濱江區(qū)校級(jí)月考）如圖1，大小相同的水平拉力F分別拉著物體M、N在甲、乙兩個(gè)水平地面上以相同速度做勻速直線運(yùn)動(dòng)，乙地面比甲地面更粗糙。M的動(dòng)能隨時(shí)間變化如圖3。（1）物體M受到的摩擦力等于物體N受到的摩擦力，物體M的質(zhì)量大于物體N的質(zhì)量（以上兩空選填“大于”、“等于”或“小于”）。（2）請(qǐng)?jiān)趫D2中大致畫出此過程N(yùn)的動(dòng)能隨時(shí)間變化的圖像?！窘獯稹拷猓海?）已知大小相同的水平拉力F分別拉著物體M、N在不同的水平地面上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則物體在水平方向上受到的拉力和滑動(dòng)摩擦力是一對(duì)平衡力，大小相等，可知物體M受到的摩擦力等于物體N受到的摩擦力，又乙地面比甲地面更粗糙，則物體M的質(zhì)量大于物體N的質(zhì)量；（2）物體M與物體N的速度大小相等，而物體M的質(zhì)量大于物體N的質(zhì)量，所以物體M的動(dòng)能大于物體N的動(dòng)能，N的動(dòng)能隨時(shí)間變化的圖像如圖所示：故答案為：（1）等于；大于；（2）見解答圖。知識(shí)點(diǎn)二、勢(shì)能（一）重力勢(shì)能(1)定義:物體由于被舉高而具有的能量叫做重力勢(shì)能。判斷一個(gè)物體是否具有重力勢(shì)能，關(guān)鍵是看此物體相對(duì)某一個(gè)平面有沒有被舉高，即相對(duì)此平面有沒有一定的高度。若有，則物體具有重力勢(shì)能；若沒有，則物體不具有重力勢(shì)能。(2)探究影響重力勢(shì)能大小的因素的實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)原理金屬小球的重力勢(shì)能由被金屬小球所撞出的沙坑的深度和大小來表示，撞出的沙坑越深越大，表明金屬小球的重力勢(shì)能越大實(shí)驗(yàn)過程a.探究重力勢(shì)能與高度的關(guān)系:從不同高度自由釋放同一金屬小球，觀察并記錄金屬小球所撞出沙坑的深度和大?。籦.探究重力勢(shì)能與質(zhì)量的關(guān)系:從同一高度自由釋放質(zhì)量不同的金屬小球，觀察并記錄金屬小球所撞出沙坑的深度和大小實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象a.同一個(gè)金屬小球，下落高度越高，金屬小球所撞出的沙坑越深越大；b.下落相同的高度，質(zhì)量越大的金屬小球撞出的沙坑越深越大分析現(xiàn)象得出結(jié)論a.在質(zhì)量相同時(shí)，物體被舉得越高，它具有的重力勢(shì)能越大；b.物體被舉高的高度相同，物體的質(zhì)量越大，它具有的重力勢(shì)能就越大(3)物體的重力勢(shì)能大小與物體的質(zhì)量和被舉高的高度有關(guān)。物體的質(zhì)量越大，被舉得越高，它具有的重力勢(shì)能就越大。

（二）彈性勢(shì)能(1)定義:物體由于發(fā)生彈性形變而具有的能量叫做彈性勢(shì)能。例如，張開的弓、拉長(zhǎng)的橡皮條、卷緊的鐘表發(fā)條、壓彎的桿等都是由于發(fā)生形生彈性形變而具有了彈性勢(shì)能。判斷一個(gè)物體是否具有彈性勢(shì)能，關(guān)鍵是看物體是否發(fā)生了彈性形變，若物體發(fā)生了彈性形變，則此物體具有彈性勢(shì)能。(2)影響彈性勢(shì)能大小的因素:彈性勢(shì)能的大小與物體彈性形變的大小有關(guān)。物體的彈性形變?cè)酱?，彈性?shì)能就越大。例如，射箭時(shí)手拉弓弦使弓的彈性形變?cè)酱?，彈性?shì)能就越大，箭就射得越遠(yuǎn)。同樣，機(jī)械表內(nèi)發(fā)條卷得越緊，彈性形變?cè)酱?，彈性?shì)能就越大，機(jī)械表走動(dòng)的時(shí)間就越長(zhǎng)?！灸芰ν卣埂吭跊]有特別指明的情況下，“高度”一般是相對(duì)于地面而言的，在初中階段通常認(rèn)為地面上的物體具有的重力勢(shì)能為零。彈性勢(shì)能說明：(1)不是所有發(fā)生形變的物體都具有彈性勢(shì)能，如橡皮泥發(fā)生形變就不具有彈性勢(shì)能，因?yàn)樗l(fā)生形變后不能恢復(fù)原狀，屬于塑性形變。具有彈性的物體也不一定具有彈性勢(shì)能，若彈簧被拉伸，超出彈性限度，不能恢復(fù)原狀，此時(shí)彈簧就不具有彈性勢(shì)能。(2)要判斷物體的彈性勢(shì)能是否發(fā)生了變化，關(guān)鍵是要看此物體的形變程度有沒有發(fā)生改變。若物體的形變程度變大，則物體的彈性勢(shì)長(zhǎng)能變大；若物體的形變程度變小，則物體的彈性勢(shì)能變小。（2021秋?長(zhǎng)興縣期中）2021年3月1日，最新刑法修正案生效，“高空拋物”正式入刑。高空拋物存在巨大的安全隱患，因?yàn)楦咛幍奈矬w具有較大的（）A．重力 B．動(dòng)能 C．重力勢(shì)能 D．彈性勢(shì)能【解答】解：由題意可知，高空拋物現(xiàn)象之所以存在巨大的安全隱患，是因?yàn)槲矬w被舉高后具有了重力勢(shì)能，而且物體的質(zhì)量越大、高度越高，重力勢(shì)能越大，因此高空拋物會(huì)造成很大的危害。故選：C。（2020春?江北區(qū)月考）在下列情況中，物體既具有動(dòng)能又具有勢(shì)能的是（）A．海面上航行的輪船 B．空中飛行的子彈 C．吊在天花板上的電燈 D．拉長(zhǎng)的橡皮條【解答】解：A、海上航行的輪船，只具有動(dòng)能，故該選項(xiàng)不符合題意；B、空中飛行的子彈，既具有動(dòng)能又具有重力勢(shì)能，故該選項(xiàng)符合題意；C、吊在天花板上的電燈，只具有重力勢(shì)能，故該選項(xiàng)不符合題意；D、拉開的弓，具有彈性勢(shì)能，故該選項(xiàng)不符合題意。故選：B。知識(shí)點(diǎn)三、動(dòng)能和勢(shì)能的轉(zhuǎn)化（一）動(dòng)能和重力勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化動(dòng)能和重力勢(shì)能之間可以相互轉(zhuǎn)化，一般發(fā)生在重力作用下的運(yùn)動(dòng)過程中。(1)擺錘的擺動(dòng):在擺錘向下擺動(dòng)的過程中，高度越來越低，速度越來越大，重力勢(shì)能減小，動(dòng)能增大，重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能:在擺錘擺過中點(diǎn)向上擺動(dòng)的過程中，高度越來越高，速度越來越小，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)滾擺的運(yùn)動(dòng):在滾擺下降的過程中，高度越光越低，速度越來越大，重力勢(shì)能減小，動(dòng)能增大，重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能；在滾擺上升的過程中，高度越來越高，速度越來越小，重力勢(shì)能增大，動(dòng)能減小，動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能。(3)高處滾下的小球:小球在最高點(diǎn)運(yùn)動(dòng)速度是零，不具有動(dòng)能，只具有重力勢(shì)能；到最低點(diǎn)只具有動(dòng)能；之間既有動(dòng)能又有重力勢(shì)能。最高點(diǎn)開始小球在滾動(dòng)過程中，重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能；最低點(diǎn)開始動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能。（二）動(dòng)能和彈性勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化一個(gè)木球從高處滾下來，撞擊到彈簧片上。研究的過程球的速度動(dòng)能彈簧片形變程度彈性勢(shì)能能的轉(zhuǎn)化木球壓彎彈簧片不斷減小直至為零不斷減小直至為零由小變大不斷增大動(dòng)能轉(zhuǎn)化為彈性勢(shì)能彈簧片把木球彈回由零不斷增大由零不斷增大由大變小不斷減小，直至為零彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能（三）機(jī)械能守恒動(dòng)能和勢(shì)能之和稱為機(jī)械能。物體的動(dòng)能和勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化，而且在轉(zhuǎn)化過程中，如果只有動(dòng)能和勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化,機(jī)械能的總量就保持不變，即機(jī)械能守恒。（四）動(dòng)能和勢(shì)能轉(zhuǎn)化的應(yīng)用動(dòng)能和勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化有著廣泛的應(yīng)用。如撐桿跳高運(yùn)動(dòng)員起跳后，身體不斷上升，撐竿劇烈彎曲，動(dòng)能轉(zhuǎn)化為運(yùn)動(dòng)員的重力勢(shì)能和撐竿的彈性勢(shì)能。當(dāng)上升到一定高度時(shí)，動(dòng)能變得很小。此后，撐竿的彈性勢(shì)能將逐漸轉(zhuǎn)化為運(yùn)動(dòng)員的重力勢(shì)能。水力發(fā)電站是利用水的勢(shì)能轉(zhuǎn)化為水的動(dòng)能，再轉(zhuǎn)化為葉輪的動(dòng)能，進(jìn)而帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電的?！灸芰ν卣埂空_分析動(dòng)能和勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化，可分以下幾步進(jìn)行:(1)明確研究對(duì)象和所要研究的過程。(2)物體在起始位置所具有的動(dòng)能、勢(shì)能。(3)在運(yùn)動(dòng)過程中，物體的位置、形狀、速度是否發(fā)生變化，如何變化，物體的重力勢(shì)能、彈性勢(shì)能、動(dòng)能是否變化。(4)得出結(jié)論:減小的一種形式的能必定轉(zhuǎn)化為增大的另一種形式的能。（2023?湖州模擬）如圖是物體在空中飛行過程中動(dòng)能Ek隨時(shí)間t變化的曲線，運(yùn)動(dòng)的物體可能是（）A．由靜止下落的乒乓球 B．豎直向上墊起的排球 C．離開腳后在地上滾動(dòng)的足球 D．從肩上斜向上投擲出去的鉛球【解答】解：分析圖象可知，動(dòng)能先減小再增大。A、由靜止下落的乒乓球質(zhì)量不變，速度不斷變大，故其動(dòng)能始終在增大，故A不合題意；B、豎直向上墊起的排球，排球質(zhì)量不變，速度先減小后增大，所以動(dòng)能先減小后增大，但排球運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)速度為0，動(dòng)能為0，故B不合題意；C、離開腳后在地上滾動(dòng)的足球，足球滾動(dòng)的越來越慢，動(dòng)能越來越小，故C不合題意；D、斜向上投擲出去的鉛球在整個(gè)飛行過程中，質(zhì)量不變，一直在運(yùn)動(dòng)，動(dòng)能不為零（處于最高點(diǎn)時(shí)豎直方向速度為0，但水平方向仍然有速度，因此動(dòng)能不為0）。從出手到最高點(diǎn)過程中速度減小，此過程動(dòng)能減小；在下落的過程中，速度不斷增大，到達(dá)地面最大，此過程動(dòng)能增大。整個(gè)過程動(dòng)能先減小再增大。故D符合題意；故選：D。（2023?龍灣區(qū)模擬）撐桿跳高時(shí)，運(yùn)動(dòng)員先加速助跑，起跳后，他的身體不斷上升，撐桿劇烈彎曲，促使運(yùn)動(dòng)員繼續(xù)上升，最后，撐桿離手，運(yùn)動(dòng)員越過橫桿下落。若整個(gè)過程中不考慮空氣阻力、人和撐桿之間的摩擦產(chǎn)生的能量損耗，從開始助跑到落地前，下列有關(guān)能量隨時(shí)間變化正確的是（）A． B． C． D．【解答】解：運(yùn)動(dòng)員先加速助跑，速度變大，質(zhì)量不變，動(dòng)能先變大；質(zhì)量不變，高度不變，重力勢(shì)能不變；起跳后，他的身體不斷上升，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，桿發(fā)生了彈性形變，人的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為桿的彈性勢(shì)能，使得人的機(jī)械能減小，然后桿的彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為人的機(jī)械能，人的機(jī)械能增大；到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)，重力勢(shì)能最大，動(dòng)能最小（但不為0）；下落過程中，質(zhì)量不變，速度變大，高度變小，動(dòng)能變大，重力勢(shì)能變??；不考慮空氣阻力、人和撐桿之間的摩擦產(chǎn)生的能量損耗，從開始助跑到落地前，機(jī)械能先增大后不變；根據(jù)四個(gè)選項(xiàng)可知，C正確。故選：C。（2023春?余杭區(qū)月考）如圖所示為某市輕軌車站的設(shè)計(jì)方案，與站臺(tái)連接的軌道有一個(gè)小坡度，這樣能有效地提高能量的利用率，對(duì)此，下面有關(guān)說法正確的是（）A．列車進(jìn)站過程動(dòng)能減小，勢(shì)能減小 B．列車進(jìn)站過程動(dòng)能增大，勢(shì)能增大 C．列車出站過程動(dòng)能減小，勢(shì)能增大 D．列車出站過程動(dòng)能增大，勢(shì)能減小【解答】解：由題意可知，列車進(jìn)站時(shí)，是由低處向高處運(yùn)動(dòng)，高度增大，速度減小，列車的動(dòng)能轉(zhuǎn)化成重力勢(shì)能；列車出站時(shí)，是由高處向低處運(yùn)動(dòng)，高度減小，速度增大，重力勢(shì)能又轉(zhuǎn)化成了動(dòng)能。所以ABC錯(cuò)誤，D正確。故選：D。（2022秋?鄞州區(qū)期末）跳遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)的幾個(gè)階段如圖所示，則運(yùn)動(dòng)員（）A．在助跑階段，動(dòng)能保持不變 B．在起跳時(shí)，機(jī)械能最小 C．在最高點(diǎn)時(shí)，動(dòng)能最大 D．從起跳到最高點(diǎn)的過程中，部分動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能【解答】解：A、在助跑階段，速度越來越快，所以動(dòng)能不斷增大，故A錯(cuò)誤；B、在起跳時(shí)，人的速度達(dá)到最大，此時(shí)機(jī)械能最大，故B錯(cuò)誤；C、在最高點(diǎn)時(shí)，重力勢(shì)能最大，由于速度不是最快，所以動(dòng)能不是最大，故C錯(cuò)誤；D、從起跳到最高點(diǎn)的過程中，速度減小，高度增加，部分動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能，故D正確。故選：D。（2022秋?鄞州區(qū)期末）如圖所示，粗糙的弧形軌道豎直固定于水平面，一小球由A點(diǎn)以度v沿軌道滾下，依次經(jīng)過等高的A點(diǎn)和C點(diǎn)。下列關(guān)于小球滾動(dòng)過程的分析正確的是（）A．小球在B點(diǎn)的動(dòng)能大于C點(diǎn)動(dòng)能 B．小球在B點(diǎn)的機(jī)械能等于C點(diǎn)的機(jī)械能 C．小球不可能到達(dá)D點(diǎn)，因?yàn)檐壍朗谴植诘?D．小球從A點(diǎn)到B點(diǎn)的過程中，減少的重力勢(shì)能都轉(zhuǎn)化為球的動(dòng)能【解答】解：AB、弧形軌道是粗糙的，小球運(yùn)動(dòng)過程中要克服摩擦做功，整個(gè)過程中小球的機(jī)械能逐漸減小，所以小球在B點(diǎn)的機(jī)械能大于C點(diǎn)的機(jī)械能；A點(diǎn)和C點(diǎn)等高，小球的質(zhì)量不變，所以A點(diǎn)和C點(diǎn)的重力勢(shì)能相同，則A點(diǎn)的動(dòng)能大于C點(diǎn)的動(dòng)能，故A正確、B錯(cuò)誤；C、由于小球的機(jī)械能逐漸減小，但小球具有一定的初始動(dòng)能，所以小球可能到達(dá)D點(diǎn)，故C錯(cuò)誤；D、小球從A點(diǎn)到B點(diǎn)的過程中，一部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，減少的重力勢(shì)能沒有全部轉(zhuǎn)化為球的動(dòng)能，故D錯(cuò)誤。故選：A。（2023?杭州三模）如圖所示，完全相同的兩個(gè)小球A、B分別與輕質(zhì)細(xì)線和輕質(zhì)彈簧連接，將兩球拉高使細(xì)線與彈簧在同一水平方向上，且彈簧長(zhǎng)度小于細(xì)線長(zhǎng)度。由靜止釋放后，兩球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)在同一水平面上（不計(jì)空氣阻力）vA＞vB（填“＞”“＜”或“＝”），你判斷的理由是：A和B的最終高度相同，當(dāng)A球擺動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)，它的重力勢(shì)能全部轉(zhuǎn)化為動(dòng)能；B球在下降的過程中，重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能和彈簧的彈性勢(shì)能，因此A球的動(dòng)能大，速度大?！窘獯稹拷猓簝蓚€(gè)小球質(zhì)量相同，且開始時(shí)處于同一高度，因此它們具有的重力勢(shì)能相等，也就是機(jī)械能相等。由題意可知，兩球下降的高度相等，則兩球的重力勢(shì)能減小量相等，即兩球損失的重力勢(shì)能相等。不計(jì)空氣阻力，當(dāng)A球擺動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)，它的重力勢(shì)能全部轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，即動(dòng)能等于原來的重力勢(shì)能；B球在下降的過程中，重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能和彈簧的彈性勢(shì)能，因此A球的動(dòng)能大，由于A和B的質(zhì)量相同，所以A的速度大。故答案為：＞；A和B的最終高度相同，當(dāng)A球擺動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)，它的重力勢(shì)能全部轉(zhuǎn)化為動(dòng)能；B球在下降的過程中，重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能和彈簧的彈性勢(shì)能，因此A球的動(dòng)能大，速度大。（2023?余杭區(qū)二模）如圖甲所示，在一個(gè)罐子的蓋和底各開兩個(gè)小洞，將小鐵塊用細(xì)繩綁在橡皮筋的中部穿入罐中，橡皮筋兩端穿過小洞用竹簽固定，如圖乙為其截面圖。做好后如圖丙所示，將該罐子從斜面A點(diǎn)由靜止釋放，滾到水平面D點(diǎn)停止，然后返回，自行滾上斜面的B點(diǎn)停止后又滾下斜面……如此往返，最后停在水平面上。橡皮筋在D點(diǎn)（選填字母）的彈性勢(shì)能最大；若罐內(nèi)沒有橡皮筋和小鐵塊，罐子不能（選填“可能”或“不能”）返回滾上斜面；第一次返回斜面，向上滾動(dòng)的過程中，罐子整體在C點(diǎn)時(shí)的機(jī)械能大于（選填“大于”、“小于”或“等于”）在B點(diǎn)時(shí)的機(jī)械能。【解答】解：（1）罐子在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中的質(zhì)量不變，在A點(diǎn)時(shí)的高度最高，重力勢(shì)能最大；罐子從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到D點(diǎn)，橡皮筋發(fā)生了彈性形變，在D點(diǎn)時(shí)的形變程度最大，所以在D點(diǎn)的彈性勢(shì)能最大；（2）若罐內(nèi)沒有橡皮筋和小鐵塊，罐子的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和罐子的動(dòng)能，罐子不具有彈性勢(shì)能，所以不會(huì)返回斜面；（3）第一次返回斜面，向上滾動(dòng)的過程中，由于一部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為了內(nèi)能，所以罐子整體在C點(diǎn)時(shí)的機(jī)械能大于在B點(diǎn)時(shí)的機(jī)械能。故答案為：D；不能；大于。（2022秋?瑞安市校級(jí)期末）圖甲是小科所做的課外興趣實(shí)驗(yàn)，他將小球從同一個(gè)位置以相同速度拋出，不斷改變發(fā)射角度θ，發(fā)現(xiàn)發(fā)射角度θ越大，小球上升的最高高度越高。忽略空氣阻力，請(qǐng)?jiān)谝覉D中畫出小球到達(dá)最高處的速度與發(fā)射角度θ的大致變化曲線，并結(jié)合所學(xué)知識(shí)進(jìn)行分析?！窘獯稹拷猓阂阎l(fā)射角度θ越大，小球上升的最高高度越高，小球在空氣中運(yùn)動(dòng)的過程中，忽略空氣阻力，小球的機(jī)械能是守恒的；小球上升的最高高度越高，小球的質(zhì)量不變，重力勢(shì)能越大，由于小球的機(jī)械能守恒，所以小球的動(dòng)能越小，速度越小，由此可知，發(fā)射角度θ越大，小球到達(dá)最高處時(shí)的速度就越小，當(dāng)角度為90°時(shí)，小球到達(dá)最高點(diǎn)的速度為0，小球到達(dá)最高處的速度與發(fā)射角度θ的大致變化曲線如下圖所示：。模塊三鞏固提高（2023?越城區(qū)模擬）共享單車為廣大市民提供了“低碳環(huán)?！钡某鲂蟹绞健Ｏ铝嘘P(guān)于自行車結(jié)構(gòu)及使用中，正確的是（）A．自行車勻速轉(zhuǎn)彎時(shí)受到平衡力的作用 B．增大座墊面積能減小坐墊對(duì)人的壓強(qiáng) C．自行車勻速下坡過程中自行車機(jī)械能守恒 D．把手的花紋是為了增大接觸面積，從而增大摩擦力【解答】解：A、自行車轉(zhuǎn)彎時(shí)其運(yùn)動(dòng)方向發(fā)生了改變，不是平衡狀態(tài)，所以不是受到平衡力的作用，故A錯(cuò)誤；B、增大座墊面積可以在壓力一定時(shí)，減小坐墊對(duì)人的壓強(qiáng)，故B正確；C、下坡時(shí)自行車克服地面的摩擦力做功，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，勻速下坡，動(dòng)能不變，重力勢(shì)能減小，機(jī)械能減小，機(jī)械能不守恒，故C錯(cuò)誤；D、把手的花紋是在壓力一定時(shí)，通過增大接觸面的粗糙程度來增大摩擦力，故D錯(cuò)誤。故選：B。（2023?龍灣區(qū)二模）某跳傘運(yùn)動(dòng)員從飛機(jī)上跳下，一段時(shí)間后打開降落傘，最后安全著地。跳傘過程中下降的速度與時(shí)間的關(guān)系如圖所示。下列說法正確的是（）A．OA段：動(dòng)能增大 B．AB段：勢(shì)能不變 C．BC段：動(dòng)能不變 D．CD段：機(jī)械能不變【解答】解：在整個(gè)過程中，運(yùn)動(dòng)員的質(zhì)量不變；根據(jù)圖示可知，OA段運(yùn)動(dòng)員的速度變大，所以動(dòng)能增大；AB段速度不變，動(dòng)能大小不變，但高度變低，重力勢(shì)能變小；BC段速度變小，動(dòng)能變小；CD段的速度不變，動(dòng)能不變，高度變小，重力勢(shì)能變小，所以機(jī)械能減?。痪C上所述，A正確。故選：A。（2023春?義烏市期中）強(qiáng)大的國(guó)防力量，捍衛(wèi)著我國(guó)主權(quán)和領(lǐng)土，也保障著我國(guó)人民安居樂業(yè)。如圖所示是我國(guó)高超音速導(dǎo)彈“東風(fēng)17”從起飛到擊中目標(biāo)的軌跡示意圖，如果把大氣層邊緣看作水面，導(dǎo)彈飛行時(shí)就像在水面上“打水漂”，因此它突防能力強(qiáng)，難以攔截。下列說法正確的是（）A．導(dǎo)彈運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)時(shí)，不受重力作用 B．導(dǎo)彈飛出大氣層后，仍受到慣性作用 C．導(dǎo)彈從a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)至b點(diǎn)，重力勢(shì)能不變 D．從起飛點(diǎn)到攻擊點(diǎn)的過程中，導(dǎo)彈的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變【解答】解：A、地球附近的物體都受重力，所以導(dǎo)彈運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)時(shí)仍受重力作用，故A錯(cuò)誤；B、導(dǎo)彈飛出大氣層后仍然有慣性，但慣性不是力，不能說受到慣性的作用，故B錯(cuò)誤；C、導(dǎo)彈從a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)至b點(diǎn)，質(zhì)量不變，高度減小，導(dǎo)彈的重力勢(shì)能減小，故C錯(cuò)誤；D、導(dǎo)彈從起飛點(diǎn)到攻擊點(diǎn)的過程中，導(dǎo)彈的速度大小和運(yùn)動(dòng)方向不斷變化，所以運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變，故D正確。故選：D。（2023?杭州二模）如圖甲是某運(yùn)動(dòng)員正在做蹦極運(yùn)動(dòng)。如圖乙所示，運(yùn)動(dòng)員從高處O點(diǎn)開始下落，OA段的長(zhǎng)度是彈性繩的自由長(zhǎng)度，在B點(diǎn)時(shí)他所受彈性繩彈力恰好等于其重力，C點(diǎn)是第一次下落到達(dá)的最低點(diǎn)。運(yùn)動(dòng)員所受彈性繩彈力F的大小隨時(shí)間t變化的情況如圖丙所示（蹦極過程視為豎直方向的運(yùn)動(dòng)）。下列判斷正確的是（）A．t0時(shí)刻運(yùn)動(dòng)員正好在B點(diǎn)位置 B．運(yùn)動(dòng)員重力大小等于F0 C．從O點(diǎn)到B點(diǎn)過程中運(yùn)動(dòng)員動(dòng)能增大 D．蹦極的整個(gè)過程，運(yùn)動(dòng)員的機(jī)械能保持不變【解答】解：A、由圖可知，t0時(shí)刻的彈力最大，彈性繩形變程度最大，是C點(diǎn)位置，故A錯(cuò)誤；B、由圖知，最后繩的彈性勢(shì)能幾乎不變，說明此時(shí)運(yùn)動(dòng)員已經(jīng)靜止下來，此時(shí)拉力與重力平衡，由圖象知，彈力小于F0，則重力小于F0，故B錯(cuò)誤；C、運(yùn)動(dòng)員從O到A的過程中，質(zhì)量不變，高度變小，重力勢(shì)能變小，速度變大，動(dòng)能變大；從A點(diǎn)到B點(diǎn)過程中，運(yùn)動(dòng)員受到的彈力小于重力，所以運(yùn)動(dòng)員向下做加速運(yùn)動(dòng)，速度變大，質(zhì)量不變，動(dòng)能變大，故C正確；D、從O到A，運(yùn)動(dòng)員向下運(yùn)動(dòng)，彈性繩沒有發(fā)生形變，運(yùn)動(dòng)員機(jī)械能不變；A到B的過程中，運(yùn)動(dòng)員的一部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為彈性勢(shì)能；最終靜止時(shí)，人的一部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為了彈性勢(shì)能，所以整個(gè)過程中運(yùn)動(dòng)員的機(jī)械能是變化的，故D錯(cuò)誤。故選：C。（2023?溫州）如圖是滾擺完成一次下降和上升的示意圖。該過程中，滾擺處于甲、乙位置時(shí)（）A．重力勢(shì)能不同，動(dòng)能相同 B．重力勢(shì)能不同，動(dòng)能不同 C．重力勢(shì)能相同，動(dòng)能相同 D．重力勢(shì)能相同，動(dòng)能不同【解答】解：整體過程中，滾擺的質(zhì)量不變，由圖可知，滾擺起點(diǎn)位置的高度大于滾擺上升的最高高度，由重力勢(shì)能影響因素可知，滾擺起點(diǎn)位置的重力勢(shì)能大于滾擺上升到最高位置的重力勢(shì)能，而這兩個(gè)位置時(shí)的速度為零，由動(dòng)能影響因素可知，這兩個(gè)位置時(shí)的動(dòng)能為零，而機(jī)械能等于重力勢(shì)能加動(dòng)能，因此滾擺起點(diǎn)位置的機(jī)械能大于滾擺上升到最高位置的機(jī)械能，說明滾擺在運(yùn)動(dòng)的過程中機(jī)械能在不斷的減小，因此滾擺乙位置時(shí)的機(jī)械性能小于在甲位置時(shí)的機(jī)械能，由于甲、乙兩位置滾擺的高度相同，由重力勢(shì)能影響因素可知，滾擺在甲、乙兩位置時(shí)的重力勢(shì)能相等，因此滾擺在乙位置時(shí)的動(dòng)能小于在甲位置時(shí)動(dòng)能，即該過程中，滾擺處于甲、乙位置時(shí)重力勢(shì)能相同，動(dòng)能不同，故D正確。故選：D。（2023?鎮(zhèn)海區(qū)模擬）原長(zhǎng)為l的橡皮筋一端固定在O點(diǎn)，另一端懸掛一個(gè)小鋼球，將鋼球從O點(diǎn)釋放，鋼球運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)后開始向上返回，O、A兩點(diǎn)間距離為2l，如圖所示。則能反映鋼球從O點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)的過程中，其動(dòng)能Ek隨運(yùn)動(dòng)距離s變化的關(guān)系圖象可能是（）A． B． C． D．【解答】解：橡皮筋長(zhǎng)為l，小球從初始狀態(tài)下降至l過程中，重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，小球做加速運(yùn)動(dòng)，動(dòng)能逐漸變大；小球從l繼續(xù)下降至2l過程中，受到橡皮筋向上的拉力作用；當(dāng)拉力小于重力時(shí)，合力向下，小球仍加速，動(dòng)能仍然增大；當(dāng)拉力大于重力時(shí)，合力向上，小球做減速運(yùn)動(dòng)，動(dòng)能逐漸減小，最后變?yōu)榱?；?duì)照選項(xiàng)中的圖象可知，只有D選項(xiàng)符合題意。故選：D。（2023?杭州）小金將小球豎直向上拋出，小球先上升后下落，不計(jì)空氣阻力。小球從離開手后到落回手中之前，此過程中能量變化的分析，正確的是（）A．動(dòng)能先增大后減小 B．勢(shì)能先減小后增大 C．機(jī)械能先減小后增大 D．機(jī)械能保持不變【解答】解：將小球豎直向上拋出，小球先上升后下落，上升的過程中，高度變大，速度變小，故重力勢(shì)能變大，動(dòng)能變?。幌侣涞倪^程中，重力勢(shì)能變小，動(dòng)能變大；因不計(jì)空氣阻力，小球的機(jī)械能守恒。故選：D。（2023?瑞安市模擬）乒乓球發(fā)球機(jī)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(gè)球，若不計(jì)空氣阻力，則落到水平桌面時(shí)三者的速度大小關(guān)系是（）A．va＞vb＞vc B．va＜vb＜vc C．va＞vc＞vb D．va＝vb＝vc【解答】解：乒乓球發(fā)球機(jī)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(gè)球，由于高度和速度都相同，則機(jī)械能是相同的；不計(jì)空氣阻力，三個(gè)小球的機(jī)械能是守恒的，所以三個(gè)小球到達(dá)桌面時(shí)的機(jī)械能相同，由于高度相同，重力勢(shì)能相同，則動(dòng)能相同，速度相同。故選：D。（2023?西湖區(qū)模擬）一中間有孔的木塊套有光滑桿，用手將該木塊按壓至距桌面H0處（如圖甲），松手后，木塊將上升到最大高度H（如圖乙）。若摩擦忽略不計(jì)，則木塊上升過程中（）A．彈簧的彈性勢(shì)能逐漸增大 B．彈簧的彈性勢(shì)能先增大后不變 C．木塊的機(jī)械能逐漸增大 D．木塊的機(jī)械能先增大后不變【解答】解：AB、在木塊上升的過程中，彈簧逐漸恢復(fù)原來形狀，即形變程度逐漸減小，因此彈性勢(shì)能逐漸減小，故AB錯(cuò)誤；CD．在彈簧恢復(fù)原來形狀的過程中，彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為木塊的機(jī)械能，此時(shí)機(jī)械能逐漸增大。當(dāng)彈簧恢復(fù)原來長(zhǎng)度后，由于不計(jì)摩擦，因此木塊沒有機(jī)械能的損失，則它的機(jī)械能保持不變，故C錯(cuò)誤、D正確。故選：D。（2023?蕭山區(qū)校級(jí)二模）過山車是杭州樂園里一項(xiàng)刺激有趣的項(xiàng)目。過山車會(huì)由機(jī)械將車體送至左側(cè)高臺(tái)上，推出高臺(tái)后便不再提供動(dòng)力，下列過山車模型中，一定無法到達(dá)右邊平臺(tái)的是（）A． B． C． D．【解答】解：在過山車運(yùn)動(dòng)過程中，發(fā)生動(dòng)能和勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化，下降時(shí)重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，上升時(shí)動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能，不考慮摩擦和空氣阻力時(shí)，過山車的機(jī)械能守恒；在實(shí)際運(yùn)行中由于摩擦和空氣阻力的存在，克服摩擦做功，部分機(jī)械能會(huì)轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，導(dǎo)致過山車的機(jī)械能逐漸減少；設(shè)左側(cè)平臺(tái)的高度為h0；A、圖中過山車在出發(fā)點(diǎn)速度v0＝v，不考慮摩擦和空氣阻力時(shí)，過山車在運(yùn)行過程中能夠達(dá)到的最大高度必超過h0，在圖中過山車整個(gè)運(yùn)行過程中的任意一點(diǎn)的高度均小于h0，所以物體在整個(gè)運(yùn)行過程中，動(dòng)能不為零，速度均不為零，物體能夠順利到達(dá)右邊平臺(tái)；在實(shí)際運(yùn)行中由于存在摩擦和空氣阻力，會(huì)有部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，導(dǎo)致運(yùn)行過程中機(jī)械能持續(xù)減少，如果損失的機(jī)械能不多，則依然有可能過山車順利到達(dá)右邊平臺(tái)，故A錯(cuò)誤；B、圖中過山車在出發(fā)點(diǎn)速度為零，不考慮摩擦和空氣阻力時(shí)，過山車在運(yùn)行過程中能夠達(dá)到的最大高度為h0，在圖中過山車整個(gè)運(yùn)行過程中的任意一點(diǎn)的高度均小于h0，所以物體在整個(gè)運(yùn)行過程中，動(dòng)能不為零，速度均不為零，物體能夠順利到達(dá)右邊平臺(tái)；在實(shí)際運(yùn)行中由于存在摩擦和空氣阻力，會(huì)有部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，導(dǎo)致運(yùn)行過程中機(jī)械能持續(xù)減少，如果損失的機(jī)械能不多，則依然有可能過山車順利到達(dá)右邊平臺(tái)，故B錯(cuò)誤；C、圖中過山車在出發(fā)點(diǎn)速度v0＝v，不考慮摩擦和空氣阻力時(shí)，過山車在運(yùn)行過程中能夠達(dá)到的最大高度大于h0，圖中過山車運(yùn)行過程中的最高點(diǎn)超過h0，但只要過山車速度足夠大，過山車依然能夠通過最高點(diǎn)，到達(dá)右邊平臺(tái)；在實(shí)際運(yùn)行中由于存在摩擦和空氣阻力，會(huì)有部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，導(dǎo)致運(yùn)行過程中機(jī)械能持續(xù)減少，如果損失的機(jī)械能不多，則依然有可能過山車順利到達(dá)右邊平臺(tái)，故C錯(cuò)誤；D、圖中過山車在出發(fā)點(diǎn)速度為零，不考慮摩擦和空氣阻力時(shí)，過山車在運(yùn)行過程中能夠達(dá)到的最大高度為h0，在圖中過山車運(yùn)行過程中的最高點(diǎn)為h0，過山車到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)的速度為零，由于慣性，過山車仍然能夠經(jīng)過最高點(diǎn)；在實(shí)際運(yùn)行中由于存在摩擦和空氣阻力，會(huì)有部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，導(dǎo)致運(yùn)行過程中機(jī)械能持續(xù)減少，則過山車在到達(dá)最高點(diǎn)之前速度已經(jīng)為零，過山車將不能通過最高點(diǎn)，一定無法到達(dá)右邊平臺(tái)，故D正確。故選：D。（2023?濱江區(qū)二模）蹦床是集藝術(shù)性和競(jìng)技性于一身的運(yùn)動(dòng)，深受廣大青少年喜愛。蹦床公園應(yīng)運(yùn)而生，圖甲為蹦床運(yùn)動(dòng)的簡(jiǎn)化示意圖，O點(diǎn)是小濱由靜止開始自由落下的起始位置，C點(diǎn)是小濱到達(dá)的最低點(diǎn)。從高處開始下落到彈回的整個(gè)過程中，他的運(yùn)動(dòng)速度隨時(shí)間變化的圖象如圖乙所示（速度為負(fù)值，表示運(yùn)動(dòng)方向向上。整個(gè)過程忽略空氣阻力）。（1）從O點(diǎn)下落到A點(diǎn)的過程中，小濱的機(jī)械能不變（填“增大”“減小”“不變”“先增大后減小”或“先減小后增大”，下同），從A點(diǎn)下落到C點(diǎn)的過程中，蹦床的彈性勢(shì)能變大。（2）小濱下落過程中動(dòng)能增大的時(shí)間段為