人教版八年级下册11.4 机械能及其转化教学设计及反思

第11章  功和机械能  第4节 机械能及其转化

1. 下列情况中，机械能发生变化的是（　　）

A. 跳伞运动员匀速降落

B. 物体从光滑斜面上自由滑下

C. 物体在光滑的水平面上匀速运动

D. 物体在真空中自由下落

【答案】A

【解析】

A. 跳伞运动员匀速降落时，其质量不变速度不变，动能不变；但所处高度降低，重力势能减小，所以其机械能减小，故A符合题意；B. 物体从光滑斜面上自由滑下时，重力势能转化为动能，没有摩擦生热现象，机械能守恒，机械能大小不变，故B不符合题意；C. 物体在光滑的水平面上匀速运动时，其质量、速度、所处高度都不变，所以其机械能不变，故C不符合题意；D. 物体在真空中自由下落时，也不会有能量的消耗，机械能守恒，机械能大小不变，故D不符合题意．故选A.

点睛：当系统只有重力做功或弹簧的弹力做功时，系统的动能和势能相互转化但总能量保持不变．判断机械能守恒的方法有两种：一是根据条件进行判断；二是根据能量的变化进行判断．

2. 小明发现荡秋千时如果不推的话，秋千会慢慢停下来，他用小球模拟荡秋千，如图所示，小球在A点由静止开始释放，向右侧摆动，B点是小球摆动的最低点，C点是小球摆到右侧的最高点，且A、C两点到B点的竖直距离hA＞hc．在此过程中，下列说法不正确的是（　　）

A. 从A点到B点时小球的重力势能有一部分转化为动能

B. 小球在B点时的机械能大于C点时的机械能

C. 绳的拉力对小球不做功

D. 小球在A点的动能大于C点的动能

【答案】D

【解析】

AB、小球在A点由静止开始释放，C点是小球摆到右侧的最高点，C点的高度小于A点的高度，这说明机械能减小了，这是由于小球与空气有摩擦，摆动过程中部分机械能转化为内能；所以，从A点到B点时小球的重力势能有一部分转化为动能，小球在B点时的机械能大于C点时的机械能；故AB正确；C. 细绳对小球有拉力，但小球在拉力的方向上没有移动距离，所以细绳的拉力对小球不做功；故C正确；D. 小球在A点和C点时的速度都为0，动能都为0，即小球在这两点的动能相等；故D错误．故选D.

点睛：①物体的运动状态包括速度和方向两个方面；②动能和势能合称机械能，由于克服空气阻力，一部分机械能会转化为内能；③做功包含两个必要因素：有力作用在物体上，物体在力的方向上通过一定的距离．

3. 跳远运动的几个阶段如图所示，则运动员（　　）

A. 起跳后升空的过程中，重力势能转化为动能

B. A点处的机械能小于最高点处的机械能

C. 经过最高点时动能为零

D. 落地点时重力势能最小

【答案】D

【解析】

试题分析：重力势能和物体被举高度和物体的重力有关，动能和物体运动的速度和物体的质量有关，物体在跳远过程中在最高点有水平的速度，故经过最高点时动能不为零，落地点时高度最小，重力势能最小．选项D正确．

考点：动能和重力势能

4. 下列物体机械能总量不发生改变的是（　　）

A. 从光滑斜面滑下来木块

B. 蹦床运动员从最高点落到蹦床最低点的过程中的运动员

C. 水平路面上匀速行驶正在洒水的洒水车

D. 草地上自由滚动的足球

【答案】A

【解析】

A. 从光滑斜面滑下来的木块，由于没有摩擦力，所以木块的机械能是守恒的，故A正确；B. 蹦床运动员从最高点落到蹦床最低点的过程中，由于要克服空气阻力做功，人接触蹦床后要克服蹦床的弹力做功，所以运动员的机械能会减小，故B错误；C. 匀速行驶的洒水车在洒水时，其质量减小，速度不变，动能减小，其机械能减小，故C错误；D. 草地上自由滚动的足球，由于受到草地的摩擦力的作用，动能逐渐减小，其机械能减小，故D错误．故选A.

点睛：根据机械能守恒的条件和机械能的概念分析答题；只有重力或弹力做功，机械能守恒；机械能是动能与势能之和．

5. 下面的例子中，属于物体的内能转化为机械能的过程是（　　）

A. 流星与空气摩擦生热、发光

B. 用火炉加热壶中的水

C. 两手相互摩擦手心变热

D. 气体膨胀做功，把管口的软木塞推出

【答案】D

【解析】

A. 流星与空气摩擦时，需要克服摩擦力做功，温度急剧升高而发光，因此是机械能转化为内能和光能；B. 用火炉加热壶中的水，水的温度升高，这是通过热传递的方式来改变物体的内能，是内能的转移；C. 两手相互摩擦时，克服摩擦力做功，使手的温度升高，是机械能转化为内能；D. 气体膨胀将木塞推出时，气体对木塞做功，气体的内能减小，转化为木塞运动时的机械能，是内能转化为机械能．故选D.

点睛：内能与机械能的转化主要表现在做功改变物体的内能上，内能增大的是机械能转化为内能，内能减少的是内能转化为机械能，而内能的变化主要体现在温度的变化上．

6. 不同的物理现象往往反映出相同的物理规律．下述现象中在能量转化方面的共同点是（　　）

①跳伞员在空中匀速下降；②风力发电；③制动后火车速度越来越慢，最后停在站台；④水力发电．

A. 物体的机械能转化为其他形式的能量

B. 物体的动能全部转化为重力势能

C. 其他形式的能量转化为物体的机械能

D. 物体的重力势能转化为其他形式的能量

【答案】A

【解析】

①跳伞员在空中匀速下降，需要克服摩擦做功，机械能转化成内能．②风力发电，机械能转化成电能．③制动后的火车最后停止，机械能转化成内能．④水力发电，机械能转化成电能．故A. 物体的机械能转化为其他形式的能量．由分析可知，正确．B. 物体的动能全部转化为重力势能，①②③④都不符合．C. 其他形式的能量转化为物体的机械能，①②③④都不符合．D. 物体的重力势能转化为其他形式的能量，①④符合，②③不符合．故选A.

7. 如图所示，轨道ABC光滑，弹簧固定在水平轨道末端，小球从A处由静止滚下，撞击弹簧，至弹簧压缩最大，在这过程中，机械能转化的情况是（　　）

A. 重力势能→动能

B. 重力势能→动能→弹性势能

C. 重力势能→动能→弹性势能→动能→重力势能

D. 小球机械能不断减小

【答案】B

【解析】

小球从斜面顶端由静止滚下，高度减小，重力势能减小，速度增大，动能增大，重力势能转化为动能；撞击弹簧，弹簧发生弹性形变，具有弹性势能，速度减小，动能减小，动能转化为弹性势能；所以能量的转化情况是：重力势能→动能→弹性势能．故选B．

8. 如图所示实验，观察到滚摆下降时转得越来越快，上升时转得越来越慢，且每次上升的高度逐渐减小，有关此实验的说法正确的是

A. 下降时动能转化成重力势能

B. 上升时重力势能转化成动能

C. 滚摆的机械能不断减少

D. 滚摆的机械能保持不变

【答案】C

【解析】

【分析】

【详解】A．滚摆下降时，越滚越快，质量不变、速度增大，动能增大；质量不变、高度减小，重力势能减小，故重力势能转化为动能，故A错误；

B．滚摆上升时，越滚越慢，质量不变、速度减小，动能减小；质量不变、高度增大，重力势能增大，故动能转化为重力势能，故B错误；

CD．滚摆运动时，与空气摩擦，将机械能转化为内能，故C正确，D错误。

故选C。

9. 中华文化五千年，诸子百家，唐诗宋词，先贤们源于生活改善生活的智慧为我们留下了宝贵的精神财富，例如在：“百川东到海，何时复西归，少壮不努力，老大徒伤悲．”诗句中小明的理解合理的是（　　）

A. “百川东到海”说江河水最后都流向了大海，水的重力势能转化成了动能

B. “百川东到海”说江河水最后都流向了大海，水的动能转化成了重力势能

C. “何时复西归”是因为重力的方向是向东的，所以水不能无条件返回西边

D. “何时复西归”是因为重力的方向是向上的，所以水一去不回如青春流逝，所以我要珍惜

【答案】A

【解析】

AB、“百川东到海”说江河水最后都流向了大海，是因为水是从高处流向低处的，水的重力势能转化为动能，故A正确，B错误；CD、重力的方向始终是竖直向下的，故CD错误．故选A.

点睛：动能大小的影响因素：质量、速度．质量越大，速度越大，动能越大．重力势能大小的影响因素：质量、被举得高度．质量越大，高度越高，重力势能越大．重力的方向是竖直向下的．

10. 如图所示，摆球从A位置摆动到B位置的过程中，忽略空气阻力，以下说法中正确的是

A. 从A摆动到B的过程中，摆球的机械能先变大后变小

B. 从O′摆动到B的过程中，摆球的动能转化为重力势能，机械能变小

C. 从A摆动到O′的过程中，摆球的重力对摆球做功，摆球的重力势能转化为动能

D. 从A摆动到O′的过程中，摆球的重力和细绳的拉力均对摆球做功，摆球的重力势能转化为动能

【答案】C

【解析】

AB、从A→O′→B的过程中，摆球的质量不变，高度先减小后增加、速度先增大后减小，所以重力势能先减小后增加，动能先增大后减小，在此过程中重力势能与动能相互转化，不计空气阻力，机械能守恒，故AB错误；C. A位置摆动到O′位置的过程中，摆球的质量不变，高度减小、速度增大，所以重力势能减小，动能增大，摆球的重力对摆球做功，摆球的重力势能转化为动能，故C正确；D. 细绳的拉力方向与小球的运动方向垂直，摆球沿拉力的方向没有移动距离，故拉力不做功，故D错误．故选C.

点睛：（1）影响动能大小的因素：质量和速度，质量越大，速度越大，动能越大．（2）影响重力势能大小的因素：质量和高度，质量越大，高度越高，重力势能越大．（3）机械能是动能和重力势能的和，在球运动的过程中，空气阻力忽略不计，所以机械能守恒．

11. 已知物体的重力势能表达式为EP=mgh，动能表达式为Ek=0.5mv2；其中m为物体的质量，h为物体距离水平地面的高度，v为物体的运动速度，g为常量，取10N/kg。如图所示，将一质量为0.4kg的物体从距离地面1.5m的高度沿水平方向以2m/s的速度抛出。不计空气阻力，物体从被抛出到落地的瞬间，整个过程中机械能守恒。求：

（1）物体被抛出时的重力势能EP和动能Ek1；

（2）物体从被抛出点至落地的过程中，其重力所做的功W；

（3）物体落地前瞬间的动能Ek2。

【答案】（1）6J， 0.8J；（2）6J；（3）6.8J

【解析】

【分析】

【详解】(1)物体被抛出时的重力势能

物体被抛出时的动能

(2)物体从被抛出点至落地的过程中，重力做功

(3)因为不计空气阻力，物体从被抛出到落地的瞬间，整个过程中机械能守恒．所以球落地前瞬间的动能

答：(1)物体被抛出时的重力势能为6J，动能为0.8J。

(2)其重力做功6J。

(3)物体落地前瞬间的动能Ek2为6.8J。

12. 探秘小实验里的大智慧．

（1）如图甲所示点燃蜡烛跷跷板的两端，发现跷跷板不停的往返摆动，原理是_____________．

（2）如图乙是能自动回转的“魔罐”，橡皮筋两头分别固定在罐子的顶部和底部，中间系一个钩码，当你将“魔罐”在水平地面上滚出后，它能自动滚回来的原因是_____能转化为_____能．

（3）如图丙所示，小华把铁球拉近刚好贴着自己的鼻子，松开手由静止释放，头保持不动，铁球由a点沿弧线abc运动到c点，然后从c点往回摆动，铁球_____（选填“可能”、“一定”或“一定不”）会碰到鼻子，你判断的依据______．

【答案】    (1). 杠杆的平衡条件（或杠杆原理）    (2). 弹性势    (3). 动    (4). 一定不    (5). 铁球摆动时会与空气摩擦消耗一部分机械能，铁球达不到a点

【解析】

 (1)点燃的蜡烛上下摆动,有一个支点、两个力、两个力臂,符合杠杆的五个要素,故其原理是杠杆的平衡条件(或杠杆原理).(2)魔罐在开始滚动的时候，具有动能，滚动的过程中，罐子的动能转化为橡皮筋的弹性势能，当动能为0时，弹性势能最大，魔罐开始向回滚动，在魔罐滚回来的过程中橡皮筋弹性势能减小，罐子动能增大，此过程中弹性势能转化为动能；(3)铁球摆动时会与空气摩擦消耗一部分机械能，铁球达不到a点，所以一定不会碰伤鼻子．

点睛：（1）点燃的蜡烛上下摆动，符合杠杆的五要素，因此符合杠杆原理；（2）动能的影响因素：质量和速度；弹性势能的影响因素：物体的形变程度；（3）动能和势能可以相互转化，在最高点时重力势能最大，在最低点时动能最大，物体在从最低点向最高点运动时，动能转化成重力势能，物体在从最高点向最低点运动时，重力势能转化成了动能．

13. 如图所示是一小球从高处落下，碰到地面后又被反弹回去的频闪照片．

（1）小球下落的速度越来越大，是因为 _______．

（2）小球每与地面碰撞一次，机械能总量会减少一些，是因为在碰撞中有一部分_____转化为_____能．

（3）在整个不断反弹的过程中，小明说：“小球的机械能变小了，说明能量可能消失”．这种说法______．因为小球在碰撞中有能量的转化，而能的总量会____．

【答案】    (1). 小球的重力势能转化为动能    (2). 机械能    (3). 内    (4). 错误    (5). 保持不变

【解析】

 (1)小球下落的过程中质量不变，高度降低，重力势能减小，转化为动能，所以小球的速度逐渐增大；(2)小球每与地面碰撞一次，在碰撞中有一部分机械能转化为内能，所以机械能总量会减少一些；(3)在整个不断反弹的过程中，小球的高度变小，小球的机械能变小了，但没有消失，此时减小的机械能通过摩擦转化成了内能；故该说法是错误的．

故答案为(1)小球的重力势能转化为动能;(2)机械能;内;(3)错误；保持不变．

点睛：（1）影响动能大小的因素是质量和速度；影响重力势能大小的因素是质量和高度；物体下落过程，重力势能转化为动能；（2）敲击、碰撞、摩擦等都是做功的过程，机械能转化为内能；（3）据能量的转化和守恒定律的分析即可判断．