人教版（2024）八年级下册（2024）第4节 机械能及其转化练习

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第十一章 功和机械能
专题24.机械能及其转化

1. 物理观念：
（1）理解机械能的概念。
（2）知道动能和势能之间可以相互转化，能举出实例说明如何转化的。
（3）理解机械能守恒定律，知道在只有动能和势能相互转化的情况下，机械能的总和是不变的。能够应用机械能守恒定律解决一些简单的实际问题，如计算物体在某个位置的速度或高度等。
2. 科学思维：知道物理量守恒的思想，能用守恒思想解决实际物理问题。
3. 科学探究：通过实验和观察，了解动能和势能之间可以相互转化的现象，并理解这种转化是如何发生的。
4. 科学态度与责任：培养观察、分析和解决问题的能力，提高实验能力和科学素养。

知识点1. 机械能及其转化
1.机械能概念：机械能的概念：动能和势能之和称为机械能。动能和势能都属于机械能，动能是物体运动时具有的能量，势能是存储着的能量，动能和势能是机械能的两种表现形式。机械能的单位是焦耳（J）。
2. 机械能及其转化
（1）动能和势能的可以相互转化
（2）动能和弹性势能的可以相互转化
（3）重力势能和弹性势能的转化：弹性势能和重力势能之间不能直接转化。只有伴随动能的转化才能实现弹性势能和重力势能的转化。如撑杆跳高，助跑踏杆时，动能转化为弹性势能；人上升跃杆时，弹性势能转化为动能和重力势能；跃杆后，重力势能转化为动能；落到垫子上，动能和重力势能转化为弹性势能。
知识点2. 机械能守恒定律
（1）机械能守恒定律∶如果只有动能和势能相互转化，尽管动能、势能的大小会变化，但机械能的总和不变，或者说，机械能是守恒的。
（2）机械能守恒的条件∶机械能守恒是有条件的，只有动能和势能相互转化时，或者说只有重力和弹力做功时，机械能才守恒。
（3）机械能不守恒的情况
①受到阻力作用的物体机械能不守恒。如果运动的物体受到摩擦或空气阻力，机械能就会转化为其他形式的能，从而使机械能逐渐减小，不再守恒。如落地的篮球越跳越低，最终静止在地面上，机械能逐渐减小。
②有重力或弹力以外的力对物体做功时，机械能不守恒。
知识点3. 水能和风能的利用
1.水能
（1）概述：水能属于自然界中具有大量机械能的天然资源，自然界中的瀑布、潮汐、河流都具有大量的水能。
（2）特点：无污染、蕴藏量大、可循环利用。
（3）利用：
①早期：人们利用水车来汲水，磨粉、碾谷等。
②到18世纪，人们利用大功率水车来带动纺织机械、冶金、鼓风机工作。
③近代，利用水力带动水能发动机发电。
2.风能
（1）概述：风是流动的空气，由于不同地区、不同时刻、不同高度的空气温度不同，压强也不同，空气就会流动起来，形成风。
（2）特点：资源丰富、无污染、不稳定、不便于储存。
（3）应用
①利用风能来驱动帆船航行；
②利用风能来推动风车做功；
③利用风能来发电。
对机械能守恒定律的理解模棱两可，导致分析思路错误。
1.机械能守恒：如果只有动能和势能相互转化，尽管动能、势能的大小会变化，但机械能的总和不变，或者说机械能守恒。机械能守恒的条件是只有动能和势能之间发生转化，没有其他形式的能参与转化。但在现实生活中，由于摩擦阻力的存在，动能和势能相互转化的过程中总要克服摩擦力做功，总有部分机械能转化为其他形式的能，机械能的总量减少。
2. 机械能守恒时，说明物体只受重力作用、或者只受弹力作用、或者只受重力和弹力作用，除此不受别的力。可以由容易分析的高度和形变大小先判断势能，再判断动能的变化。

考查角度1. 机械能
1.影响因素：物体的机械能由质量、速度、高度和弹性形变程度等共同决定。物体的质量越大、速度越大、所处的高度越高、弹性形变越大，物体的机械能就越大。
2.对机械能的理解：
（1）机械能是与物体机械运动紧密相关的能量。
（2）一个物体可以既有动能，又有势能。
（3）一个物体具有机械能时，可以表现为只有动能，没有势能；也可以表现为只有势能，没有动能。
（4）物体的机械能等于它的动能和势能（重力势能和弹性势能）之和。
【例题1】如图摩天轮直径达50米，有30个座舱，游客可以通过它看到沈阳的别样之美。若小明随座舱在竖直平面内匀速转动，则下列说法正确的是（ ）
A．以地面为参照物，小明是静止的
B．从最低点转动到最高点的过程中，小明的机械能变大
C．从最高点转动到最低点的过程中，小明的动能变大
D．从最高点转动到最低点的过程中，小明的重力势能变大
考查角度2. 机械能转化与机械能守恒定律
1.机械能转化判断方法：判断动能和势能的相互转化情况时，先运用动能和势能的影响因素分析得出物体所具有的动能和势能的大小变化情况，那么能的转化情况就是变小的那种形式的能转化成变大的那种形式的能。
2.机械能守恒：大量事实表明，若只有动能和势能相互转化，尽管动能、势能的大小会变化，但机械能的总量保持不变，即机械能守恒。
【例题2】如图在跳板跳水比赛中，运动员向下压跳板使之弯曲，跳板恢复原状时将运动员向上高高弹起，下列说法正确的是（ ）

A. 运动员对跳板的压力是跳板形变产生的
B. 运动员对跳板的压力与跳板对运动员的支持力是一对平衡力
C. 运动员起跳时的动能是由跳板的弹性势能转化而来的
D. 运动员在空中上升过程中，机械能逐渐增大
考查角度3. 水能和风能的利用
1. 水能：用水能发电，修筑拦河坝提高上游水位，水的重力势能越大，能发出的电就越多。
2. 风能：风能也可以用来发电，风吹动风车，可以带动发电机发电。
【例题3】从能量角度看，自然界中的流水和风都是具有大量 能的天然资源，19世纪人类开始利用水能发电，一定量的水上下水位差越大，水的 能就越大，发的电就越多。

1．《清明上河图》生动记录了中国十二世纪北宋都城东京（今河南开封）的城市面貌和当时社会各阶层人民的生活状况，是北宋时期都城汴京当年繁荣的见证，也是北宋城市经济情况的写照。如图所示为《清明上河图》中一个人正在荡秋千的场景，下列判断中正确的是（ ）
A．运动到最高点时，她的动能为零，重力势能最大
B．运动到最低点时，她的动能最大，重力势能也最大
C．从最高点到最低点的过程中，她的动能转化为重力势能
D．在荡秋千的整个过程中，她的机械能的总和不变
2． 跳水运动中蕴含着许多物理知识，如图所示，有关跳板跳水过程中能量变化的说法正确的是（ ）
A．运动员用力下压跳板的过程中，跳板的弹性势能减小
B．运动员被跳板向上弹起的过程中，重力势能减小
C．运动员离开跳板向上运动的过程中，动能减小
D．运动员从最高点下落的过程中，机械能增大
3．如图是神舟十八号载人飞船与长征二号F遥十八运载火箭组合体于2024年4月25日20时58分57秒在酒泉发射中心点火发射，飞船在加速升空过程中，下列说法正确的是（ ）
A．飞船在升空过程中只受重力的作用B．动能增加，重力势能增加，机械能增加
C．动能增加，重力势能减少，机械能不变D．飞船升空时机械能守恒
4．如图所示，一小球从固定轨道A处静止下滑，经过B处，再向上运动到轨道右端的最高点C处（图中并没画出，轨道足够长），整个过程只有动能和势能之间的转化。下列说法正确的是（ ）
A．C处离地高度等于A处离地高度
B．小球在A处的机械能大于在C处的机械能
C．小球在B处的机械能小于在C处的机械能
D．小球从A运动到B的过程是动能转化成重力势能
5．在学校足球比赛中，足球被运动员踢飞离开脚直到上升到最高点的过程如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．足球的重力势能不断减小B．足球的动能不断增大
C．足球的机械能不断减小D．运动员对足球做了功
6．如图所示，跳水运动员踏板时首先从高处落到处于自然状态的跳板上（A位置），不计空气阻力，然后随跳板一同向下运动到最低点（B位置）。从A位置到B位置的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．运动员的机械能保持不变
B．运动员到达位置B之前，所受到的合力是向下的
C．在这个过程中，运动员动能一直减小
D．在这个过程中，运动员减小的动能小于跳板增加的弹性势能
7. 我国是世界上水资源最丰富的国家之一，下列关于水能的说法中，不正确的是（ ）
A．水力发电时建造拦河大坝是为了防止水流太急冲坏发电机组
B．诗句“不尽长江滚滚来”， 描述的是长江水具有动能
C．诗句“黄河之水天上来”，描述的是黄河水具有重力势能
D．利用水能发电时，从上游奔腾而下的水既具有动能又具有重力势能
8．如图所示是荡秋千的简化模型。摆球从A点由静止释放，到达D点后返回，B、C两点等高。小球在B点时的动能 C点时的动能，小球由D点返回，最终到达左侧的最高点的高度 D点的高度。（以上两空均选填“等于”、“小于”或“大于” ）
9. 我国无人机技术世界领先，应用广泛。如图所示，送快递的无人机匀速下降时，它相对于地是______的，机械能______（选填“增大”“减小”或“不变”）。

10．如图所示，轻质弹簧一端固定，另一端连接一小木块，O点为弹簧在原长时物块的位置。木块由A点静止释放沿粗糙程度相同的水平面向右运动，最远到达B点。在从A到B的过程中，弹簧的弹性势能 ，弹簧和木块的机械能 （填变化情况）。

1. （2022黑龙江牡丹江）如图所示的情景中，属于动能转化为重力势能的是（ ）
A. 热气球匀速下降 B. 拉弓射箭 C. 渔网散开落下 D. 滑板车滑上坡顶
2.（2022河北省）2022年5月14日，一架国产C919大飞机（如图所示）从浦东机场起飞，经过3个多小时的飞行后安全降落，这标志着即将交付的首架C919大飞机首飞试验成功。下列说法正确的是（ ）
A. 飞机在升空过程中，飞行员的重力势能逐渐增大
B. 飞机从起飞到安全降落的整个过程中，飞行员的动能一直保持不变
C. 飞机从起飞到安全降落的整个过程中，飞机的机械能一直保持不变
D. 飞机降落后，在水平道上滑行过程中，飞机的动能转化为重力势能
3. （2023武汉）电动叉车托着质量为100kg的货物，在5s内沿着水平方向行驶10m，如图甲所示；接着在10s内把货物匀速竖直提升1m，如图乙所示。下列说法正确的是（ ）

A. 叉车水平行驶过程中，货物的重力做功为1×104J
B. 叉车提升货物过程中，克服货物的重力做功为1×103J
C. 叉车水平行驶过程中，叉车的重力势能转化为货物的动能
D. 叉车提升货物过程中，货物的动能转化为货物的重力势能
4. （2023山东枣庄）掉在地上的弹性小球会跳起，但是越跳越低。如图所示为小球在地面弹跳的频闪照片，下列说法不正确的是（ ）

A. 小球越跳越低，说明小球的机械能逐渐减少
B. 从A点运动到B点，小球的重力势能转化为动能
C. 经过相同高度的B、C两点时，小球的重力势能相同
D. 经过相同高度的B、C两点时，小球的动能相同
5．一辆汽车匀速上坡，关于它的动能、重力势能和机械能，下列说法正确的是（ ）
A．动能增加，重力势能增加，机械能增加
B．动能减少，重力势能不变，机械能不变
C．动能不变，重力势能增加，机械能增加
D．动能不变，重力势能减少，机械能减少
6. （2022四川乐山）2022年北京冬奥会单板滑雪男子大跳台决赛，17岁中国小将苏翊鸣摘得金牌，成为冬奥历史上该项目最年轻金牌获得者。比赛场地简化如图所示，AC为助滑道，B为AC的最低点。运动员某次从A点由静止开始下滑到达B点的过程中（不考虑一切阻力），重力势能转化______能，机械能______（选填“增大”、“减小”或“不变”）。
7. （2023齐齐哈尔）人造地球卫星沿椭圆轨道绕地球运行，如图所示，离地球最近的一点叫近地点，最远的一点叫远地点。已知卫星在运行过程中机械能保持不变，当卫星从远地点向近地点运动过程中，势能_______，速度_______。（均选填“增大”或“减小”）

8．小明依靠自身的重力挤压蹦蹦杆下端的弹簧时，原有的重力势能就以 的形式储存在弹簧中；当弹簧恢复原长后，在上升过程中， 转化为重力势能。
9. （2024甘肃临夏）某科技兴趣小组用两个输液用的葡萄糖瓶子，从瓶口以下约处截断，将截断处用胶水黏合在一起，再从瓶口的橡胶塞中心穿一根长约的细木棒，用两条悬线拴住木棒的两端，将悬线固定在支架上，就构成了如图所示的滚摆。当滚摆从上到下运动的过程中重力势能主要转化为________能；滚摆每次上升的高度逐渐减小，说明滚摆的机械能________（选填“变大”“变小”或“不变”）。
10. （2022辽宁锦州）同学们在电视上观看了神舟十三号载人飞船返回舱的着陆过程。返回舱以极大的速度进入大气层时，温度急剧升高，此时它表面的高分子固体材料发生物态变化使其降温；返回舱在距离地表10km时，打开降落伞减速，最后安全着陆。请你回答：
（1）电视机屏幕的彩色画面是由哪三种色光混合成的？
（2）高分子固体材料发生了什么物态变化？（写出一种即可）
（3）返回舱打开降落伞后，机械能如何变化？
11.（2022湖北随州）多米诺骨牌是一种用木制、骨制或塑料制成的长方体骨牌，起源于中国北宋时期，由意大利传教士带往欧洲。玩时将骨牌按一定间距排列成各种造型（如图甲），轻轻碰倒第一张骨牌，其余的骨牌就会产生连锁反应，依次倒下（如图乙）。多米诺骨牌效应的说法被广泛用来比喻许多社会现象。用物理学知识对多米诺骨牌效应发生过程进行分析：
（1）在骨牌依次击倒的过程中，骨牌的重心如何变化；
（2）骨牌依次击倒，从能量的角度分析，涉及到不同形式的能量间的转化，请分析其中的能量转化情况。