初中物理沪科版（2024）八年级全册（2024）机械能转化及其应用学案设计

这是一份初中物理沪科版（2024）八年级全册（2024）机械能转化及其应用学案设计，共10页。学案主要包含了题型导航，重难题型讲解，能力培优练，链接中考，典例1-1，典例1-2，典例2-1，典例2-2等内容，欢迎下载使用。
TOC \ "1-3" \h \z \u \l "_Tc6902" 【重难题型讲解】 PAGEREF _Tc6902 \h 1
\l "_Tc11532" 题型1 机械能及其转化 PAGEREF _Tc11532 \h 1
\l "_Tc29278" 题型2 机械能守恒 PAGEREF _Tc29278 \h 3
\l "_Tc18052" 【能力培优练】 PAGEREF _Tc18052 \h 5
\l "_Tc11494" 【链接中考】26
【重难题型讲解】
题型1 机械能及其转化
1.机械能：动能、重力势能和弹性势能统称为机械能.
2.一个物体具有的机械能是动能和势能之和。
3.动能和重力势能的相互转化。
观察滚摆的运动，讨论滚摆在运动过程中动能和势能的相互转化
把滚摆从某一高度释放，开始释放滚摆时，滚摆在最高点静止，此时滚摆只有重力势能，没有动能。理想情况下，每次应上升到原来的高度，因空气阻力，每次上升的高度都比上次低。
（1）滚摆在下降时：它的高度变小，速度变大，即重力势能减小，动能增大。滚摆的重力势能转化为动能。
（2）滚摆在上升时：它的高度变大，速度变小，即重力势能增大，动能减小。滚摆的动能转化为重力势能。
结论:滚摆的动能和重力势能可以相互转化。
观察单摆的运动，讨论摆球在运动过程中动能和势能的相互转化。
如上图所示，摆球在A点时静止，此时摆球只有重力势能，没有动能。
（1）摆球从A点摆到B点时：它的高度减小，速度变大，即重力势能减小，动能增大。摆球的重力势能转化为动能。
（2）摆球摆到最低点B点时，重力势能最小，动能最大
（3）摆球从B点摆到点C时：它的高度变大，速度变小，即重力势能增大，动能减小。摆球的动能转化为重力势能。
由以上分析可知，摆球的动能和重力势能可以相互转化。
【典例1-1】如图是人造地球卫星的轨道示意图。卫星在大气层外运行，不受空气阻力，只有动能和势能的转化，因此机械能守恒。卫星在远地点时 能最大，从远地点向近地点运动时， 能转化为 能。
【典例1-2】一个圆环穿在竖直放置的固定光滑曲杆上，从A点处由静止释放后沿曲杆运动，A、B、C、D位置关系如图所示。不计空气阻力（ ）
A．运动至B点时，圆环的机械能最大
B．圆环不一定能到达D点
C．圆环离开D点时的速度大于圆环在B点的速度
D．AB段增加的动能大于BC段增加的势能
跟踪训练1在如图所示的滚摆上升、下降的实验中，以下说法正确的是（ ）
A．上升时，滚摆机械能在增加
B．上升时，滚摆动能转化为重力势能
C．下降时，滚摆动能转化为重力势能
D．上升、下降时，其他形式的能转化为机械能
跟踪训练2弹跳杆运动是一项广受欢迎的运动。其结构如图甲所示。图乙是小金玩弹跳杆时由最低位置上升到最高位置的过程，其中b是弹簧处在原长的状态，针对此过程分析正确的是（ ）
A．a→b，小金的机械能不断增加，在b时重力势能最大
B．b→c，弹簧的弹性势能转化为小金的重力势能
C．a在状态时弹簧的弹性势能最大，人的动能最小
D．c在状态时小金受力平衡，故速度为零
题型2 机械能守恒
（1）在以上单摆、滚摆事例中，动能和势能相互转化的过程中，由于不可避免地要克服阻力对外做功，消耗一部分自身的机械能，所以机械能总量会变小，直至全部转化为其他形式的能。

（2）机械能守恒：如果只有动能和势能的转化，即机械能未与其他形式的能量发生相互转化时，机械能的总量保持不变。在理想情况下(忽略对外所做的功)，可以认为在动能和势能相互转化过程中，机械能的总量保持不变。
点拨 1.机械能总量不变，不代表机械能守恒。如水平面匀速行驶的汽车，有牵引力和摩擦力这些外力做功，机械能不守恒。但是因为动能不变，重力势能不变，机械能的总量不变。
2.机械能不守恒的情况：实际生活中，在机械能的相互转化过程中，往往要克服摩擦力，机械能总和减小。
（1）机械能转化为其他能。例如：滚摆在摆动时与空气摩擦，机械能转化为空气的内能，最后会停下来。
（2）其他能转化为机械能。例如：火箭升空，燃料的能量转化为机械能。
【典例2-1】如图所示，一名运动员投掷铅球的过程示意图。铅球在b点离手，c点是铅球运动的最高点，不计空气阻力。在a到d的整个过程中，下列说法不正确的是（ ）
A．只有在a到b的过程中，运动员对铅球做了功
B．在b到c的过程中，铅球的动能减少
C．在c到d的过程中，铅球的重力势能减少
D．在b到d的过程中，铅球的机械能先增加后减
【典例2-2】中国女篮获世界杯亚军，振奋全国人民。如图1所示，离手后的篮球在空中依次从A点运动到D点 点动能最大。图2为它在等高点B和D的能量柱状图，则篮球在B点的机械能 （填“大于”“等于”或“小于”）在D点的机械能。整个过程机械能 （填“守恒”或“不守恒”）。
跟踪训练1图是某城市铁路车站的设计方案，进站和出站的轨道都与站台构成一个缓坡、火车进站时靠惯性就能冲上缓坡，把 能转化成重力势能，使速度 （选填“增大”“减小”或“不变”）；出站时，又把储存的 能转化成动能，有效地利用了能量。
跟踪训练2如图所示，金属小球从光滑轨道中的A点处由静止滑下，经过B点，到达最低点C后，再沿轨道向上运动。若不计空气阻力，则下列说法中正确的是（ ）
A．小球不能沿轨道向上运动到E点处
B．小球从A点加速下滑到C点时，重力没有对小球做功
C．小球到达C点时，它的动能最小，重力势能最大
D．小球到达D点时的机械能大于它到达B点时的机械能
【能力培优练】
1．《清明上河图》记录了中国十二世纪北宋都城汴京（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。下图为《清明上河图》中荡秋千的场景，下列判断中正确的是（ ）
A．运动到最高点时，人的动能为零、重力势能最大
B．运动到最低点时，人的动能最大、人的惯性最大
C．运动到最低点时，人对秋千的压力大于秋千对人的支持力
D．荡秋千的整个过程中，人的机械能总和保持不变
2．如图甲为乒乓球发球机，某次发出一个乒乓球在空中的运动轨迹先后经过a、b位置如图乙所示，乒乓球的能量情况如图丙。下列说法正确的是（ ）
A．乒乓球能继续飞行是受到惯性作用
B．a至b之间有力改变乒乓球的运动状态
C．乒乓球在空中运动的过程中机械能保持不变
D．乒乓球到达最高点时的动能为零
3．如图所示，舰载机在“山东舰”航母上起飞，其在加速上升过程中（ ）
A．动能减小，重力势能增大，机械能不变
B．动能增大，重力势能减小，机械能不变
C．动能增大，重力势能增大，机械能增大
D．动能减小，重力势能减小，机械能减小
4．如图所示，跳台滑雪运动中，运动员从助滑开始，直到下落至着陆坡的运动过程中经过了各个不同的位置。不考虑摩擦和空气阻力，则运动员动能最大的位置为（ ）
A．位置AB．位置BC．位置CD．位置D
5．无人驾驶扫地车在平直的路面上匀速前进，并将地面上的垃圾吸入车内，在此过程中，扫地车整体的（ ）
A．动能不变，机械能不变B．动能不变，机械能增大
C．动能增大，机械能增大D．动能增大，机械能不变
6．在体育课上，小康用胳膊将排球向上垫起后，排球上升过程中运动得越来越慢。下列说法中正确的是（ ）
A．排球在脱离胳膊后的上升过程中，动能逐渐减小
B．排球在脱离胳膊后的上升过程中，受到方向向上的力
C．排球在脱离胳膊后的上升过程中，重力势能逐渐减小
D．排球上升到最高点时，速度为零，合力为零
7．如图甲是运动员在自由式滑雪大跳台训练的情景。运动员从60米高的跳台上的A点自由滑下，从B点冲出，如图乙所示，下列说法正确的是（ ）
A．运动员在空中上升到最高点时，处于平衡状态
B．运动员从高处加速滑下是由于受到惯性的作用
C．运动员从高处下滑的过程中，重力对运动员做功，运动员动能增加
D．运动员在空中运动的过程中，能达到和A点等高的C处
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，下列说法正确的是（ ）
A．球到达D点时处于平衡状态
B．球在B、C两点的重力势能相等，动能也相等
C．球从A点到O点的过程中，重力势能全部转化为动能
D．球从O点到D点的过程中，动能和重力势能之和在减少
9．如图所示，物体A从光滑的斜面上滑到光滑的水平面上，在这个过程中，物体A在a、b、三点的速度大小关系是（ ）
A．B．
C．D．
10．如图所示，弧形轨道，段光滑无摩擦，BC段有摩擦，轨道竖直固定于水平面上，小球由A点以速度v沿轨道滚下，经过右侧等高点B后到达最高点C，下列分析正确的是（ ）
A．小球由A点到点的过程中，动能先减小后增大
B．小球从点到点的过程中，机械能不断减小
C．小球在A、B、C三点的机械能相同
D．小球在C点时的重力势能最小
11．在某学校举办的“以体育人，成为更好的自己”主题活动中，学生进行了蹲踞式跳远专项训练。如图所示，学生助跑后单脚起跳，起跳腿屈膝前摆在空中形成蹲踞式，然后小腿自然前伸落地。关于该跳远训练，下列说法正确的是（ ）
A．学生起跳前助跑是为了增大自己的惯性
B．学生从最高点到落地过程中动能转化为重力势能
C．学生的运动状态改变是因为受到惯性力的作用
D．学生跳到最高点时若力全部消失，学生将做匀速直线运动
12．2024年8月，我国运动员郑钦文夺得巴黎奥运会网球女单冠军。如图是某次网球落地后又弹起的频闪照片，A、C两点高度相同。分析可知（ ）
A．在B点时网球的动能为零
B．在A、C两点网球的动能相等
C．小球最终静止时，重力势能为零
D．网球在此运动过程中，只有动能和重力势能的相互转化
13．很多游乐场都有儿童蹦床。如图所示是儿童从最高点A下落至蹦床平面B点后最后到达最低点C的简化图，不计空气阻力，下列关于此过程的相关分析，正确的是（ ）
A．儿童下落到B点时，动能最大
B．儿童从A点到C点的整个过程中机械能不变
C．儿童从A点到C点的过程中，儿童的机械能转化为蹦床的弹性势能
D．儿童从B点到C点的过程中，儿童的动能转化为儿童的重力势能和蹦床的弹性势能
14．如图所示，在模拟“蹦极”的实验中，将一根橡皮筋一端系一个小球，另一端固定在点，点是橡皮筋不系小球自然下垂时所在的位置，点是小球从点静止释放后所能达到的最低点，不考虑空气阻力。关于小球从点运动到点的过程，下列说法正确的是（ ）
A．小球从点下落到点的过程中，机械能不变
B．小球从点下落到点的过程中，受到重力和弹力的作用
C．小球从点下落到点的过程中，速度一直减小
D．小球从点下落到点的过程中，动能转化为重力势能
二、多选题
15．扔实心球是淄博市初中学生体育考试的项目之一，小强将球抛出后，球运动的轨迹如图所示，不忽略空气阻力。则下列说法正确的是（ ）
A．球在上升的过程中，重力势能增大
B．球在下落的过程中，重力势能转化为动能
C．球在空中运动的整个过程中，机械能守恒
D．球在空中运动的整个过程中，小强对球做了功
16．如图，一款铁皮弹跳青蛙玩具内部有一个发条机制。当发条上紧时，它会通过齿轮带动曲柄旋转，从而使青蛙的后腿摆动，产生跳跃的动作。下列说法正确的是（ ）
A．发条上紧时，发条弹簧被压缩，弹簧具有了弹性势能
B．青蛙的后腿摆动时，弹性势能转化为动能
C．青蛙向上跳动时，动能转化为重力势能
D．青蛙弹跳一会后静止了，此时青蛙的机械能最大
三、填空题
17．2025年4月20日，我国完全自主研制的大型水陆两栖灭火飞机AG600“鲲龙”，圆满完成从研制到“市场准入”的关键跨越。该飞机：
(1)在水平跑道上静止时，飞机所受的重力与地面对它的 是一对平衡力。轮胎上的花纹是通过增大接触面的粗糙程度来 摩擦的。
(2)在跑道上加速运动时，飞行员的动能 。同时飞行员的身体向后倾斜，这是由于飞行员具有 。
(3)飞行时机翼获得升力的原因：流体流速越大的位置压强越 。
18．抖空竹是中国传统游戏（图甲），早在宋代的《梦粱录》中便有详细记载。空竹以竹木制成，外侧分布着若干方形哨口（图乙），哨口内藏有大小各异的气腔（图丙），空竹转动时发出悦耳的嗡嗡声。玩家操控绳索，可让空竹做多样动作，尽显物理之美。
(1)抖动空竹转动时，空竹发出嗡嗡声是由于气腔内的空气 产生的，转动的越快，发出声音的音调越 ；
(2)当空竹被抛向高处的过程中，空竹的 能逐渐减小，重力势能逐渐 ；到达最高处，空竹处于 （选填“平衡”或“非平衡”）状态。
(3)停止抖动绳子，空竹仍能持续转动一段时间，这是由于空竹具有 。
19．如题图所示，鹊桥二号中继卫星在环月大椭圆冻结轨道上从远月点向近月点运动时，机械能 ，势能 ，卫星的速度 （选填“变大”“变小”或“不变”）。
20．如图所示是我国自主研制的大型水陆两栖飞机“鲲龙”AG600。它装有4台国产WJ6涡轮螺旋桨发动机，是国家为满足森林灭火和水上救援的迫切需要，研制的大型特种用途民用飞机，它能从空中下落，停留在水面上，也能从水面上起飞，上升到高空，当然也能在陆地上起降，是一艘会飞的船。在AG600飞机执行森林灭火的投水任务中，飞机投水位置应选着火点的 （选填“前方”、“正上方”或“后方”）投放，在喷水过程中飞机在空中水平匀速飞行，则飞机的机械能 （选填“变大”、“不变”或“变小”）。
21．嫦娥五号返回器关闭发动机后，用“打水漂”的方式着陆地球，其着陆过程的轨迹简化为如图所示，进入大气层后到达A点，接着由B点离开大气层，再由C点进入大气层，随后经过D点后着陆。段返回器的动能 （选填“增大”“减小”或“不变”，下同）；段返回器的机械能 ，段重力势能 。
22．极限跳伞是一项惊险体育运动。如图所示，跳伞员从高空匀速下落过程中，他的惯性 ，机械能 （均选填“变大”“变小”或“不变”）。
23．甲、乙、丙是三个完全相同的网球，如图所示，在同一高度以大小相等的速度，将甲球竖直向下抛出、乙球竖直向上抛出，丙球斜向上抛出，不计空气阻力。落地前的运动过程中，甲球的动能 （增大/不变/减小），乙、丙两球上升的最大高度 （相等/不相等）。
24．如图所示是运动员在进行蹦床比赛时的情景。在比赛过程中，运动员借助弹力床的弹力将身体弹向空中，在空中做各种体操动作和翻筋斗的竞技运动。
(1)当运动员从高处落向蹦床（未接触蹦床）的过程中，将 能转化为 能。
(2)当运动员落在蹦床上后，蹦床逐渐向下凹陷，说明力可以改变物体的 ；当蹦床被压到最低位置时，蹦床具有最大的 能。
(3)离开蹦床向上运动时，运动员克服重力做功的功率逐渐变小，表示做功在逐渐变 。
25．如图是过山车运行的情景，过山车要从高处的站台出发，是为了利用过山车的 能；过山车在从高处向下运动的过程中，由于 力做功，过山车的速度越来越快。
26．如图所示是《天工开物》中古代炼铁工艺的示意图，匠人在打铁成型时，会将手中的重锤高高举起，然后重重落下这一过程中，重锤的重力势能转化为 ，使得铁器在受到重锤打击时能够发生形变，达到成型的目的。同时，这种反复的打击也能够增加铁器的密度和硬度，提高其使用性能。重锤在A、B两点时的机械能 （选填：“A点更大”“B点更大”或“一样大”）
27．南水北调穿黄工程是人类历史上最宏大的穿河水利工程，如图所示，进水口、穿黄隧洞和出水口 （选填“能”或“不能”）构成一个连通器，隧洞中水流的动能由水的 能转化而来。黄河堤坝设计成上窄下宽，是因为液体压强与 有关。
28．如图所示为蹦床运动简化示意图，运动员在点时速度为零，点是蹦床不发生形变时的原位置，点是运动员受到的重力与蹦床对运动员的弹力相等处，点是运动员到达的最低点。若整个过程忽略空气阻力，则：
(1)从点下落到点的过程中，运动员的重力势能转化为 能；
(2)从点到点的过程中，蹦床的弹性势能 （选填“增大”“减小”或“不变”），在 （选填“A”“B”或“C”）点时运动员的机械能最大。
29．将小球水平抛出，其部分运动轨迹如图甲所示，小球在运动过程中经过A、B两点，在这两点的动能和重力势能的关系如图乙所示，在A点的动能 （选填“大于”“等于”或“小于”）在B点的动能；若A、B两点为图甲中“①、②、③”点中的某两点，则A点可能是其中的 （选填“①”“②”或“③”）点。
30．如图所示，两个相同的光滑弧形槽，一个为A1B1C1凸形，一个为A2B2C2凹形，两个相同小球进入两弧形槽的速度都为v，运动到槽的末端速度也都为v，小球通过凸形槽的时间为t1，通过凹形槽的时间为t2，则t1 t2（选填“>”“