專題11.2 動能、勢能和機械能講和練
1.了解：機械能概念。
2.會：解釋生活中利用動能或勢能的現象。
3.理解：動能和勢能的概念。
4.掌握：影響物體動能和勢能大小的因素；機械能守恆定律。
1.（2017•廣元）如圖甲所示是小張「探究物體的動能與哪些因素有關」的實驗裝置。
（1）小張讓大小不同的實心鋼球從同一斜面上相同的高度處由靜止滾下，在水平面上運動並推動木塊移動，是為了探究動能大小與 的關係；
（2）同班同學小紅髮現，木塊被鋼球撞擊後移動的距離沒有其他同學的明顯，認為是木塊太重導致滑動摩擦力過大的原因造成。為了驗證猜測，小紅設計了如圖乙所示「探究滑動摩擦力與壓力大小關係」的實驗，當接觸面粗糙程度不變，用彈簧測力計拉動木塊勻速直線運動時，通過多次實驗得到了表格中的相關數據，請你根據表中數據幫她分析並得出，滑動摩擦力f與壓力F之間的數量關係式為 。
實驗次數
1
2
3
4
5
木塊對木板壓力F/N
2
3
4
5
6
彈簧測力計讀數f/N
0.6
0.9
1.2
1.5
1.8
2.（2017•揚州）揚州城區的高層建築越來越多，但高空拋物卻存在巨大的安全隱患，因為高處的物體具有較大的（ ）。
A．彈性勢能 B．重力勢能 C．體積 D．阻力
3．（2018·臨沂）如圖所示，單擺中的小球在ABC間不停地往復運動，如果不考慮阻力的影響，以下說法錯誤的是（ ）
A．小球在A、C處的勢能最大；
B．小球在B處只受重力作用；
C．小球由A到B過程中，重力勢能轉化為動能；
D．小球運動到C處時，如果受到的外力全部消失，將保持靜止
4．（2018·濰坊）某同學在探究彈性勢能大小與形變量的關係時，猜測彈性勢能可能與形變量x成正比，也可能與形變量的平方x2成正比。用如圖裝置進行探究，將彈簧套在光滑豎直杆上且底端固定在水平面上，刻度尺與杆平行，進行了如下操作：
①彈簧處於自由狀態時，讀出其上端距水平面的高度h0；
②將中間有孔的小鐵塊套在光滑杆上放於彈簧上端，豎直向下按壓鐵塊，讀出此時彈簧上端到水平面的高度h1；
③釋放小鐵塊，當鐵塊上升到最大高度時，讀出鐵塊下端到水平面的高度h2；
④改變彈簧的壓縮長度，重複步驟②③，將測出的數據記錄在表格中，並計算出彈簧的形變量x、形變量的平方x2和小鐵塊上升的距離△h
實驗次數
h0/m
h1/m
h2/m
x/m
X2/m2
△h/m
1
0.50
0.40
0.55
0.40
0.01
0.15
2
0.50
0.30
0.90
0.20
0.04
0.60
3
0.50
0.20
1.55
0.30
0.09
1.35
4
0.50
0.15
2.00
0.35
0.12
1.85
（1）實驗中彈簧的形變量x= （用所測物理量符號表示）；
（2）本實驗中，彈簧彈性勢能大小是通過 來間接反映的；
A．h1 B．h2 C．h2﹣h0 D．h2﹣h1
（3）該同學根據表中數據分別做出圖甲△h﹣x和圖乙△h﹣x2圖象，由此得到的結論是彈簧彈性勢能的大小與 成正比
5.（2017•眉山）如圖所示，人造衛星沿橢圓形軌道繞地球運行，下列說法正確的是（ ）。
A．衛星在近地點時，動能最大，機械能最大；
B．衛星在遠地點時，勢能最大，機械能最大；
C．衛星從近地點向遠地點運行時，動能逐漸減小，勢能逐漸增大，機械能不變；
D．衛星從遠地點向近地點運行時，動能逐漸減小，勢能逐漸增大，機械能不變
6.（2017•廣州）電梯勻速上升過程中，電梯的（ ）。
A.動能保持不變 B.機械能保持不變 C.重力勢能保持不變 D.動能轉化為重力勢能
7.（2017•綿陽）2017年4月20日19點41分在文昌航天發射場，長徵七號重型運載火箭搭載天舟一號貨運飛船發射升空。該型號火箭以液氧煤油為燃料，在火箭加速上升過程中（ ）。
A. 液氧煤油燃燒放出的熱量全部轉化為火箭和天舟一號的機械能；
B. 液氧煤油燃燒放出的熱量全部轉化為火箭和天舟一號的動能；
C.天舟一號的動能和重力時能都增大；
D.天舟一號的動能轉化為重力勢能
一、動能
1.什麼是動能：物體由於 而具有的能。如圖（1）所示，物體都具有動能。
圖（1）運動的物體
2.影響動能的因素
物體動能的大小與兩個因素有關：一是物體的 ，二是物體運動的 大小。當物體的質量一定時，物體運動的速度越大其動能 ，物體的速度越小其動能 ；具有相同運動速度的物體，質量越大動能 ，質量越小動能 。
3.動能是「由於運動」而產生的，一定不要把它理解成「運動的物體具有的能量叫動能」，不運動的物體也具有能量，但不具有動能。例如在空中飛行的飛機，不但有動能而且還具有其它形式的能量。
二、勢能
1.重力勢能：物體由於被舉高而具有的能量，叫做 。
（1）重力勢能的大小與 和 有關。物體的質量越大，被舉得越高，則它的重力勢能 。
（2）重力勢能是「被舉高」這個原因而產生的，一定不要把它理解成「被舉高的物體具有的能量叫重力勢能」，被舉高的物體具有重力勢能，同時也具有其他形式能量。例如在空中飛行的飛機，不但有重力勢能而且還具有其它形式的能量。
2.彈性勢能：物體由於發生彈性形變，而具有的能叫做 。如圖（2）所示，撐杆跳高時彎曲的杆、拉開的弓箭都具有彈性勢能。
彈性勢能的大小與彈性形變的程度有關；形變程度越大，其彈性勢能 。
撐杆跳高
拉開的弓箭
三、機械能及其轉化
1.動能、重力勢能和彈性勢能統稱為 。
2.動能與勢能的相互轉化
（1）在一定的條件下，動能和重力勢能之間可以 。如將一塊小石塊，從低處拋向高處，再從高下落的過程中，先是動能轉化為重力勢能，後又是重力勢轉化為動能。
（2）在一定的條件下，動能和彈性勢能之間可以 。如跳水運動員，在起跳的過程中，壓跳板是動能轉化為彈性勢能，跳板將運動員反彈起來是彈性勢能轉化為動能。
（3）機械能守恆：如果一個過程中，只有動能和勢能相互轉化，機械能的總和就保持不變，這個規律叫做 。
（4）水能和風能的利用：自然界的流水和風能都是具有大量機械能的天然資源。利用水能發電，一定量的水，上、下水位差越大，水的重力勢能越大，能發出的電就越多。利用風能發電，在風力資源豐富的地區，可以同時安裝幾十臺到幾百颱風力發電機，組成「風車田」聯在一起供電。
考點一：動能
【經典例題】（2019·濰坊）無人機已被應用於諸多領域，如圖所示是一款四翼無人機。在無人機勻速上升過程中，對其分析正確的是（ ）。
A．質量增加
B．動能增加
C．重力勢能增加
D．機械能不變
【趁熱打鐵】
1．（2019·綿陽）2019年1月3日，嫦娥四號實現了人類探測器首次成功在月球背面軟著陸。嫦娥四號探測器在距離月球表面100米高處懸停，對月球表面識別，並自主避障，選定相對平坦的區域後，開始緩慢地豎直下降，最後成功軟著陸。從距離月球表面100米到軟著陸在月球表面的過程中，嫦娥四號探測器的重力勢能________，機械能________。（選填「增加」或「不變」或「減少」）
2.（2019·湖州）打網球已成為我國青少年喜歡的體育運動項目，如圖甲為快速飛行的網球遇到迎面而來的球拍時的三個瞬間，圖乙為用頻閃相機拍攝的網球離開球拍後在空中飛行過程的照片。
（1）網球遇到球拍時，球和球拍都變形了，這說明______（寫兩點）。
（2）球遇到球拍後的某一瞬間，網球的速度剛好變為零，則該瞬間網球所受的力是否平衡？______
（3）網球表面比較粗糙，在空中飛行時所受空氣阻力不可忽略。圖乙中，網球從A點經過最高點B飛行到C點的過程中，下列說法正確的是______（選填序號）。
①在A、B、C三點，網球在A點機械能最大
②位於最高點B時，網球的動能為零
③在該飛行過程中，網球的勢能先增大後減小
3．（2018•南京）2018年5月21日凌晨，「鵲橋」號中繼星在我國西昌衛星發射中心成功發射升空（如圖所示）。「鵲橋」號中繼星在隨火箭加速上升過程中，重力勢能 （選填「變大」、「變小」或「不變」，下同），動能 。
4．（2019·白銀市靖遠縣中考二模）下列敘述正確的是（ ）。
A．物體的內能與溫度有關，只要溫度不變，物體的內能就一定不變；
B．用水平推力推桌子，桌子沒動，是因為推力等於摩擦力；
C．做勻速圓周運動的物體受到平衡力的作用；
D．運動的物體所具有的能叫動能
5.（2017•紹興）探究「水平拋出物體飛行的距離a與物體質量m、拋出高度H、拋出時的速度v的關係」時，設計並進行了如圖甲實驗。
實驗一：質量不同的A、B球在斜面同一高度處由靜止滑下，下落到不同高度的地面。
實驗二：質量不同的A、B球在斜面不同高度處由靜止滑下，下落到同一高度的地面。
實驗得到表一、表二兩組數據：
表一
mA=100克，mB=50克，h=0.2米
次數
球
桌面離地高度H/米
落地點與拋出點水平距離s/米
1
A
0.5
2
A
1.0
0.74
3
A
1.5
0.90
4
B
0.5
0.53
5
B
1.0
0.74
6
B
1.5
0.91
表二
mA=100克，mB=50克，H=1.2米
次數
球
桌面離地高度H/米
落地點與拋出點水平距離s/米
1
A
0.1
0.59
2
A
0.2
0.81
3
A
0.3
0.99
4
B
0.1
0.58
5
B
0.2
0.81
6
B
0.3
1.00
(1)如圖乙所示，是A球從斜面高h=0.2米處下落時，測量球落地點與拋出點水平距離的示意圖，該距離是 米。
(2)實驗一，球在斜面的同一高度靜止釋放，是為了保持小球離開桌面時的 相同。
(3)根據實驗數據，可得出的結論是 。
6.（2019·保定市初三模擬衝刺追補）如圖所示。小球A靜止在木塊上。將鋼球B從高為h的位置由靜止釋放，與木塊發生碰撞，木塊向右運動，小球A落到正下方。鋼球B下落過程中動能________(選填「增大」、「不變」或「減小」)；木塊被撞出後，由於小球A由於具有________沒有隨木塊一起運動。
考點二：勢能
【經典例題】（2019·綿陽）2019年1月3日，嫦娥四號實現了人類探測器首次成功在月球背面軟著陸。嫦娥四號探測器在距離月球表面100米高處懸停，對月球表面識別，並自主避障，選定相對平坦的區域後，開始緩慢地豎直下降，最後成功軟著陸。從距離月球表面100米到軟著陸在月球表面的過程中，嫦娥四號探測器的重力勢能________，機械能________。（選填「增加」或「不變」或「減少」）
【趁熱打鐵】
1.（2017·深圳）關於功和能，下列描述正確的是（ ）。
A．機械錶上發條是增加了發條的彈性勢能；
B．深圳大亞灣核電站是把電能轉化為核能；
C．汽車加油後，以原來的速度繼續勻速行駛它的動能會降低；
D．「飛流直下三千尺」中水的動能轉化為重力勢能
2.（2019·天津）小明同學在探究重力勢能的大小與什麼因素有關時，提出了如下猜想：
猜想一：物體的重力勢能與物體的質量有關
猜想二：物體的重力勢能與物體所在高度有關
為了驗證上述猜想，他計劃利用小桌、沙子、質量不同的鐵塊和刻度尺進行實驗：如圖所示，將小桌桌腿朝下放在平整的沙面上，把鐵塊從距桌面某一高度由靜止釋放，撞擊在桌面的中心部位，記錄桌腿進入沙子的深度。
按上述方案進行實驗，其實驗數據如下表所示。
實驗序號
鐵塊質量m/g
鐵塊距桌面高度H/cm
桌腿進入沙子的深度h/cm
①
20
20
1.9
②
20
30
2.9
③
20
40
3.8
④
30
20
2.9
⑤
40
20
4.1
（1）實驗中通過比較______來判斷物體重力勢能的大小；
（2）為了驗證猜想一，需選擇表中______（填實驗序號）三組數據進行分析；
（3）分析表中①②③的實驗數據，可得出的結論是：______。
3．（2019·泰安市新泰市中考一模）如圖是小朋友玩跳跳床的情景，對他們在上升和下落過程中分析正確的是（ ）。
A．小朋友在空中上升的過程中動能轉化為重力勢能；
B．小朋友從接觸跳跳床到下落到最低處的過程中彈性勢能轉化為動能；
C．小朋友從空中下落，是由於慣性作用；
D．小朋友被跳跳床彈起時，若以地面為參照物，小朋友是靜止的
4.（2019·武漢市武昌區中考一模）如圖，是高空跳介運動員跳傘表演中下降過程中的一個畫面，跳傘運動員從飛機上跳出，經過一段時間加速後，在離地面7km時開始以5m/s的速度勻速下降至地面。在運動員從7km高空下落至地面的過程中，______能轉化為______能，需要時間______S。
考點三：機械能及其轉化
【典型例題】（2017•龍東）（多選題）為了更好的推進習總書記提出的「一帶一路」發展戰略，我國計劃發射十八顆通信衛星，為沿線國家提供服務。下列關於人造衛星說法中，正確的是（ ）。
A．衛星運動到近地點時，動能最大，重力勢能最小；
B．衛星運動到遠地點時，動能最大，重力勢能最小；
C．衛星由近地點向遠地點運動，重力勢能轉化為動能；
D．衛星由遠地點向近地點運動，重力勢能轉化為動能
【趁熱打鐵】
1. （2018·聊城）2018年2月12日13時03分,我國在西昌衛星發射中心用長徵三號乙運載火箭，以「一箭雙星」方式成功發射第二十八、二十九顆北鬥導航衛星，如圖所示的衛星沿橢圓軌道繞地球運行，離地球最近的一點叫近地點，最遠的一點叫遠地點，它在大氣層外運行，不受空氣阻力，則下列說法正確的是（ ）。
A.衛星從遠地點運行到近地點，重力勢能減小，動能增大，機械能守恆；
B.衛星從遠地點運行到近地點，重力勢能增大，動能減小，機械能守恆；
C.衛星從近地點運行到遠地點，重力勢能增大，動能增大，機械能不守恆；
D.衛星從近地點運行到遠地點、重力勢能減小，動能減小，機械能不守恆
2．（2018•玉林）2018年世界盃正在俄羅斯舉行，如圖所示，是正在加速下降的足球，在此過程中，對其機械能的變化情況，下列分析正確的是（ ）。
A．動能增大，重力勢能減小 B．動能減小，重力勢能增大
C．動能增大，重力勢能增大 D．動能減小，重力勢能減小
3.（2018•淄博）如圖所示，彎曲的跳板把人彈至高處，這個過程中人的動能和重力勢能的變化情況是（ ）。
A．動能減小，重力勢能增大； B．動能增大，重力勢能減小；
C．動能先增大後減小，重力勢能增大；D．動能先減小後增大，重力勢能減小
4.（2019·遂寧）如圖是老師設計的探究機械能轉化的實驗裝置，將一彈簧下端固定於帶槽的斜面底端，彈簧上端處於斜面A點處；將一小球從斜面頂端釋放，小球經過斜面A點後壓縮彈簧，在斜面C點停止；然後在彈力的作用下小球再向上運動到斜面的D點，接看再向下運動；如此往復幾次後小球在斜面的B點靜止，那麼小球第一次下降經過斜面的______（選填「A「「B「「C」「D」「O」）點時動能最大；小球上升時不能再回到O點的原因主要是小球克服摩擦做功，將部分機械能轉化成了______。
5．（2019·濟南市歷城區中考一模）如圖1所示，小明在玩蹦蹦杆，在小明將蹦蹦杆中的彈簧向下壓縮的過程中，小明的重力勢能、彈簧的彈性勢能的變化是（ ）。
A．重力勢能減小，彈性勢能增大；B．重力勢能增大，彈性勢能增大；
C．重力勢能減小，彈性勢能減小；D．重力勢能增大，彈性勢能減小
6．（2019·臨沂市平邑縣中考二模）圖所示是一種在少年兒童中廣泛流行的有趣玩具﹣﹣「悠悠球」（也稱「溜溜球」），它實際上是滾擺的變形。當「悠悠球」由最低點上升時，它的（ ）。
A．動能轉化為勢能，速度越來越小；B．動能轉化為勢能，速度越來越大；
C．勢能轉化為動能，速度越來越小；D．勢能轉化為動能，速度越來越大
7．（2019·貴港市覃塘區中考一模）2018年12月8日，嫦娥四號探測器在西昌衛星發射中心成功發射。隨後，嫦娥四號成功在月球背面著陸，嫦娥四號減速著陸過程中其機械能 （選填「增加」、「減少」或「不變」）；月球車「玉兔二號」到達月面開始巡視探測。2019年1月11日，嫦娥四號著陸器與玉兔二號巡視器完成兩器互拍，互拍的影像利用 （選填「超聲波」「電磁波」）發送回地球，達到工程既定目標，標誌著嫦娥四號任務圓滿成功。
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