八年级上学期物理人教版第十一章功和机械能机械能及其转化《讲义教师版》Word下载.docx
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D、冰雪石块飞速涌下过程中质量不变，高度减小，所以重力势能减小；
速度增大，动能增大；
但同时部分动能转化为内能，所以机械能减小。
故D正确。
例2.
（2016∙大连一模）如图所示，小球从高处下落到竖直旋转的轻弹簧上并压缩弹簧。
从小球接触弹簧到将弹簧压缩到最短的过程中，下列说法正确的是（ ）
A．小球的速度逐渐变小
B．小球的机械能保持不变
C．小球所受的合力先变小后变大
D．小球所受的弹力先变大后变小
【答案】C
A、小球接触弹簧向下运动过程中，受到弹簧向上弹力的作用，但刚开始弹力小于重力，合力的方向仍然向下，小球做加速运动，故A错误；
B、小球接触弹簧向下运动过程中，小球的速度减小，小球的动能减小，小球的能转化为弹簧的弹性势能，同时小球的高度变低，所以重力势能减小，因此小球的机械能减小，故B错误；
C、小球在向下运动过程中，受到重力与弹簧弹力作用，在此过程中，向下的重力大小保持不变，刚开始弹力小于重力，合力的方向仍然向下，当弹簧被压缩到一定程度时，弹力等于重力时，合力为零，弹簧继续被压缩，弹力大于重力时，合力方向向上，小球所受的合力先变小后变大，故C正确；
D、在向下运动过程中，弹簧被小球压缩，向上的弹力逐渐增大，故D错误。
例3.
（2021∙惠山区校级一模）掷实心球是中考体育考试项目之一、掷出去的实心球从a点出手后，在空中的运动轨迹如图所示，球最终停在水平地面e点。
则以下说法正确的是（ ）
A．a、c两点动能相等
B．b、e两点动能均为零
C．d点的机械能大于e点的机械能
D．a、b、c三点机械能相等
A、从a点到b点再到c点过程中，由于球受到空气阻力作用，机械能减小；
故c点动能小于a点；
B、在d点的球具有向前的速度，故具有动能；
在e点球的速度为零，不具有动能；
故B错误；
C、球由d点运动到e点过程中，受到摩擦力作用，故机械能减小；
D、从a点到b点再到c点过程中，由于球受到空气阻力作用，机械能减小；
故D错误；
例4.
（2021∙海港区一模）如图所示，水平台面上放着质量为m的木块，将木块用细绳跨过定滑轮与质量为m0的钩码相连；
木块在细绳的拉力作用下做匀速直线运动，运动一段时间，钩码触地后木块继续滑动一段距离停在台面上。
绳重、轮与轴的摩擦力均忽略不计，下列说法中正确的是（ ）
A．木块匀速运动的过程中，钩码的机械能越来越小
B．钩码触地前木块滑动的过程中，木块的动能越来越小
C．钩码触地后木块继续滑动的过程中，木块所受摩擦力变大
D．若想用水平的力拉动木块匀速向左运动，拉力的大小为2m0g
【答案】
A、钩码触地之前的运动中，速度不变，动能不变；
但高度降低，所以重力势能变小，机械能等于动能+势能，所以钩码的机械能变小。
故A正确；
B、钩码触地前木块滑动的过程中，木块的质量不变，速度不变，所以动能不变。
C、在钩码的拉力作用下，木块沿桌面做匀速运动，此时木块受平衡力，水平方向的拉力与摩擦力是一对平衡力，大小相等，则f=m0g；
钩码触地后木块继续滑动的过程中，木块所受摩擦力大小仍为m0g．故C错误；
D、若想用水平的力拉动木块匀速向左运动，此时水平方向木块受到三个力的作用：
水平向左的拉力、水平向右的钩码的拉力、水平向右的桌面的摩擦力。
由上知，f=m0g，所以水平向左的拉力的大小为2m0g．故D正确。
例5.
（2021∙高密市一模）2015年7月31日，中国北京成功获得2022年第24届冬奥会主办权。
如图所示，是我国运动员在往届冬奥会上参加不同比赛项目时顽强拼搏的英姿。
下列说法中正确的是（ ）
A．
速度滑冰运动员在水平冰道上加速冲刺的过程中，其机械能增加
B．
自由滑雪空中技巧运动员从空中下落的过程中，重力做功越来越慢
C．
运动员将冰壶推出后，人不再对冰壶做功，冰壶的机械能会逐渐减小
D．
花样滑冰运动员在冰面上沿曲线滑行，是由于人具有惯性且所受合力为零
A、速度滑冰运动员在水平冰道上加速冲刺的过程中，质量不变，速度变大，动能变大，高度不断增大，重力势能不变，故它的机械能增大，故A正确；
B、自由滑雪空中技巧运动员从空中下落的过程中，运动员的重力不变，速度越来越快，由P=Gv可得，重力做功越来越快，故B错误；
C、运动员将冰壶推出后，冰壶在滑动时克服摩擦做功，机械能转化为内能，冰壶的机械能会逐渐减小，故C正确；
D、花样滑冰运动员在冰面上沿曲线滑行，运动员做曲线运动，因此远动员所受的合力不为零，故D错误。
例6.
（2021∙威海）如图所示，两个强磁环a、b套在竖直放置的光滑塑料杆上，小明将a用力下压，当松开手后，a被快速“弹起”（空气阻力不可忽略），下列说法正确的是（ ）
A．最终a静止不动时，a的机械能不为零
B．从弹起到最终静止的整个过程，a的机械能一直在减小
C．向上运动时，a受到合力的方向会发生变化
D．向上运动时，当a受到b的斥力与自身重力相等时，a将做匀速直线运动
A、小明将a用力下压，当松开手后，a被快速“弹起”由于a受到磁力，停在某一高度，由于重力势能，故最终a静止不动时，a的机械能不为零，故A正确；
B、因为a磁环弹起后，一开始磁力大于重力，a磁环会加速上行（因为合力方向向上与运动方向相同），速度变大，则a磁环动能变大，同时距离地面高度变大，则重力势能变大，所以a磁环的机械能变大，只不过向上的加速度越来越小，当磁力等于重力和空气阻力的和时，不再加速，越过这个位置，磁力小于重力开始减速，故B错误。
C、因为刚向上运动时，磁力大于重力和空气阻力的和，合力向下，随着距离的增大，磁力减小，当磁力等于重力与阻力之和时，合力为零，距离继续增大，磁力继续减小，磁力小于重力和阻力之和时，合力向下，即a受到合力的方向会发生变化，故C正确；
D、向上运动时，a受到b竖直向上的斥力、竖直向下的重力、竖直向下的空气阻力三个力的作用相等时，故当a受到b的斥力与自身重力相等时，受力不平衡，a将做变速直线运动，故D错误。
例7.
（2021∙苏州）2021年2月12日，我国用长征三号乙运载火箭发射了北斗全球卫星导航系统的第28、29颗卫星，到2020年，该系统将拥有5颗静止轨道卫星和30颗非静止轨道卫星，可在全球范围内为各类用户提供高精度的定位、导航、授时服务，并具有短报文通信能力。
（1）火箭加速上升的过程中，搭载的卫星的机械能____（选填“增大”、“减小”或“不变”）。
（2）卫星工作所需的能量，主要由太阳帆板提供，太阳帆板将_____转化为电能。
（3）静止轨道卫星离地面的高度约为3.6×
104km，地面控制中心通过_____向该卫星发送指令，指令从地面传到卫星所用的时间约为______s。
（1）增大；
（2）太阳能；
（3）电磁波；
0.12
（1）火箭加速上升的过程中，搭载的卫星的质量不变，速度增大，动能变大，同时高度增加，重力势能变大，而机械能为动能与势能之和，所以机械能增大；
（2）太阳能电池板（帆板）工作时，将太阳能转化为电能；
（3）电磁波可以在真空中传播且传播速度快，所以地面控制中心通过电磁波向该卫星发送指令；
根据v
可知，指令从地面传到卫星所用的时间约为：
t
0.12s。
例8.
（2021∙江西）如图所示，悬挂着两个静止的易拉罐，一个装满湿沙子，另一个是空的。
（1）用相同的力分别推这两个处于静止状态的易拉罐，哪个更难被推动？
为什么？
（2）用一个较大的力推装满湿沙子的易拉罐，使它来回摆动起来，假如易拉罐摆动到最高位置的瞬间，绳子突然断了，此刻，易拉罐具有哪种形式的机械能？
（1）悬挂着两个静止的易拉罐，一个装满湿沙子，另一个是空的，装满湿沙子的易拉罐质量大，%%
（2）当易拉罐达到最高时，可知速度为0，物体受到竖直向下的重力和绳子对其拉力，绳子断开后，拉力为0，只受到竖直向下的重力，综上，易拉罐只具有重力势能
物体保持运动状态不变的性质叫惯性，质量越大物体的惯性越大，所以更容易保持之前的静止状态，故用相同的力分别推这两个处于静止状态的易拉罐，装满湿沙子的易拉罐更难被推动；
机械能守恒条件
机械能守恒：
如果只有动能和势能的相互转化，机械能的总和不变，或者说，机械能是守恒的．
做功角度：
只有重力或弹力做功，无其它力做功；
其它力不做功或其它力做功的代数和为零；
系统内如摩擦阻力对系统不做功．
能量角度：
首先只有动能和势能之间能量转化，无其它形式能量转化；
只有系统内能量的交换，没有与外界的能量交换．
（2021∙广西模拟）下列情况中机械能不发生变化的是（ ）
A．汽车刹车后在水平地面上向前滑行
B．抛向空中正在上升的石块（不计空气阻力）
C．小孩从滑梯上匀速滑下
D．用滑轮组把物体匀速提高
【答案】B
A、刹车时由于摩擦力做功，消耗机械能转化为内能，故机械能减小，A错。
B、石块在空中不受阻力，则只有重力做功，故机械能守恒，B对。
C、小孩从滑梯上匀速滑下，动能不变，势能减小，故不守恒，C错。
D、物体被匀速提高，动能不变，势能增加，机械能不守恒，D错。
（2021∙禅城区一模）下列说法中正确的是（ ）
A．物体受平衡力作用时，机械能不一定守恒
B．二力平衡的结果是使物体保持静止
C．竖直上抛的小球运动到最高点时，它的速度为零，是二力平衡的结果
D．小阳乘电梯匀速上升时，他对电梯的压力和电梯对他的支持力二力平衡
A、物体受平衡力作用时，一定处于平衡状态，平衡状态有两种：
静止状态、匀速直线运动状态。
当物体处于静止状态时，物体的动能、势能都不变，所以机械能也不变；
当物体在水平方向上做匀速直线运动时，其动能、势能都不变，则机械能不变；
当物体在竖直方向上做匀速直线运动时，其动能不变，但其势能要发生变化，所以机械能也随之变化；
B、二力平衡的结果是使物体保持静止或匀速直线运动状态，故B错误；
C、竖直上抛的小球运动到最高点时，它的速度为零，但此时只受重力的作用，受力不平衡，故C错误；
D、他对电梯的压力是电梯受到的，电梯对他的支持力是小阳受到的，两个力没有作用在同一物体上，所以不是一对平衡力，而是一对相互作用力，故D错误。
（2021∙隆化县二模）小明把乒乓球由静止释放，球落地后会立即反弹。
多次操作后小明发现球反弹的高度总是小于开始下落时的高度。
（1）在整个过程中乒乓球的机械能____（选填“变大”、“变小”或“不变”）。
（2）若将乒乓球运动过程中受到的重力和阻力等效成一个力，则下落过程中等效力的大小____（选填“大于”、“小于”或“等于”）上升过程中等效力的大小，球反弹到最高点时，____（选填“是”或“不是”）平衡状态。
（3）要使球能弹跳到原来抛球的位置，可行的方法是___________。
（1）变小；
（2）小于；
不是；
（3）用力向下抛出乒乓球
（1）由题知，多次操作后小明发现球反弹的高度总是小于开始下落时的高度，这说明在整个过程中乒乓球受到空气阻力的作用，因此它的机械能变小；
（2）乒乓球上升时，受到向下的重力和空气阻力，二者方向相同，其等效力为二力之和；
下落时受到向下的重力和向上的空气阻力，其等效力为二力之差；
故下落过程中等效力小于上升过程中等效力；
球反弹到最高点时，虽然速度为0，但受到向下的重力作用（合力不为0），因此不是平衡状态。
（3）用力向下抛出乒乓球，就给了乒乓球一个初速度，也就有了初动能，在碰撞过程中会有能量的损失，但如果你给的初动能大于这个能量损失，即能量补给大于能量损失，那么球弹到原先高度时（这时重力势能与下落时是相同的），球仍具有能量，所以还会向上运动，弹到高出原来的高度。
（2021春∙唐河县期末）现在楼是越来越高了，高空抛物现象却成为城市的痛。
一个30g的鸡蛋从25楼抛下，可砸破行人的头骨使人当场死亡，由此可知鸡蛋的重力势能与______有关；
若每层楼高3m，则这个鸡蛋从25楼掉落到地面上重力做的功为______J（g=10N/kg）。
被举高度；
21.6
根据一个30g的鸡蛋从25楼抛下，可砸破行人的头骨使人当场死亡，可知高度越高，造成的后果越严重，说明高度越高鸡蛋具有的重力势能就越大，由此可知，鸡蛋的重力势能与被举高度有关。
一个鸡蛋的重力G=mg=0.03kg×
10N/kg=0.3N，25楼高度h=24×
3m=72m，这个鸡蛋从25楼掉落到地面上重力做的功W=Gh=0.3N×
72m=21.6J。
（2021∙邓州市一模）图是玩弹弓的情景。
经验表明，橡皮筋拉得越长，同样的“子弹”射得越远，这说明橡皮筋的弹性势能与__________有关；
若橡皮筋被拉的长度相同，而所用“子弹”的质量不同，则质量大的“子弹”射出的距离较小，原因是质量大的“子弹”刚射出时的____小。
橡皮筋伸长的长度；
速度
（1）橡皮筋弹性势能的影响因素是橡皮筋发生形变的程度，橡皮筋形变的程度越大，橡皮筋的弹性势能就越大；
“子弹”射得越远，说明橡皮筋的弹性势能越大，转化成的动能就越多，因此橡皮筋拉得越长，“子弹”射得越远，这说明橡皮筋的弹性势能与橡皮筋伸长的长度有关；
（2）当“子弹”射出时，“子弹”具有的动能是橡皮筋的弹性势能转化来的，橡皮筋被拉的长度相同，说明橡皮筋的弹性势能相同，在理想的情况下，转化成的动能也相同，根据动能的影响因素是质量和速度，在动能相同时，“子弹”的速度与质量成反比，因此“子弹”的质量越大，“子弹”的运动速度就越小。
（2021春∙固始县期末）建筑高楼大厦时首先要打好地基。
原相同高度的同种地桩，经打击后某一瞬间时三个地桩所处的位置如图所示，由此可知，打桩时，三个重锤中___锤的做功本领最大，如果A、B两锤的质量相同，则刚开始下落时，___锤的高度要低一些。
如果B、C两锤刚下落时的高度相同，则___锤的质量要大一些。
B；
A；
B
（1）木柱下陷的深度越深，表明重锤做功的本领越大，所以B锤的做功本领最大；
（2）A、B相比，A下陷的较浅，表明A锤的重力势能较小，如果A、B两锤的质量相同，则刚开始下落时，A锤的高度要低一些；
%%（3）B、C相比，B下落的更深，表明B锤的重力势能更大，如果B、C两锤刚下落时的高度相同，则B的质量要大一些。
动能与势能的转化
动能和重力势能之间可以相互转化．动能和重力势能之间的相互转化一般发生在只受重力作用下的运动过程中，例如滚摆在下降的过程中，越转越快，它的重力势能越来越小，动能越来越大，重力势能转化为动能；
滚摆在上升过程中，越转越慢，它的重力势能越来越大，动能越来越小，动能转化为重力势能．
动能和弹性势能之间也可以相互转化．它可以发生在同一物体上，也可以发生在不同物体之间，例如，从高处落下的皮球与地面撞击的过程中，由于皮球发生弹性形变，皮球的动能转化为弹性势能，皮球在恢复形变的过程中，它的弹性势能转化为动能．拉弯的弓把箭射出去的过程中，拉弯的弓具有弹性势能，射出去的箭具有动能，这是弓的弹性势能转化为箭的动能．
在动能和势能相互转化的过程中，如果没有机械能和其它形式的能量之间的相互转化，则机械能的总量保持不变．这就是机械能守恒定律．
（2021∙全椒县模拟）如果所示，一根不可伸缩的细线上端固定，下端系着一个小球。
小球可以从A点摆动到B点再摆动到C点。
其中小球从B点摆动到C点的过程中，其动能主要逐渐转化为______。
重力势能
小球从B点摆动到C点的过程中，高度变大，重力势能变大，速度减小，动能变小，动能转化为重力势能。
（2021∙承德模拟）冰壶比赛时（如图所示），投手用力将冰壶掷出后，由于冰壶具有____，它会继续沿着水平赛道向前滑行一段距离；
由于重力的方向是______的，因此重力对水平赛道上滑行的冰壶不做功；
但它滑行时受到摩擦阻力作用，因此它的动能会逐渐的转化为___能。
惯性；
竖直向下；
内
冰壶被掷出之后，冰壶受到向后阻力的作用，所以合力方向向后，是由于惯性向前运动；
重力的方向是竖直向下的；
由于冰壶被掷出之后，由于受到摩擦，其速度逐渐减小，所以动能减小，机械能减小，机械能转化为内能；
（2021∙绥宁县模拟）巴西世界杯足球赛正在火热地进行中。
如图是某球员传球时足球的一段运动轨迹，其中A点的重力势能____（填“大于”、“小于”或“等于”）B点的重力势能。
若不计空气阻力，足球在上升的过程中，动能转化为_____能，当足球运动至最高点时，动能_____（选填“为零”“不为零”）。
小于；
重力势；
不为零
（1）由图可见A点的高度小于B点的高度，球的质量不变，因此A点重力势能小于B点的重力势能；
（2）若不计空气阻力，足球在上升过程中，高度增大，重力势能增大；
速度减小，动能减小，因此由动能转化为重力势能，当足球运动至最高点时，速度不为，所以动能不为零。
（2021∙宣州区一模）一质量为m=1kg的物体从斜面滑下，到达斜面底端A处时速度为v=2m/s，然后在水平面上运动S=1m后停在B点。
已知物体具有的动能的表达式是Ek
mv2，单位为焦耳（J），且物体从A运动到B的过程中减少的动能有50%用来使物体温度升高物体的比热容为c=0.4×
103J/（kg∙℃），请计算：
（1）物体在A点时具有的动能；
（2）物体从A运动到B的过程中升高的温度。
（1）物体在A点时具有的动能是2J；
%%
（2）物体从A运动到B的过程中升高的温度2.5×
10-3℃
（1）物体在A点时具有的动能：
Ek
mv2
1kg×
（2m/s）2=2J；
（2）因为物体到达B点时静止，所以物体从A运动到B的过程中减少的动能为2J，已知减少的动能有50%用来使物体温度升高，则Q=η△Ek=50%×
2J=1J，根据Q=cm△t可得，物体从A运动到B的过程中升高的温度：
△t
2.5×
10-3℃。
（2021∙瑶海区三模）已知物体的重力势能表达式为Ep=mgh，动能表达式为Ek
mv2；
其中m为物体的质量，b为物体距离水平地面的高度，v为物体的运动速度，g=10N/kg。
如图，一小球从斜面底端以速度v沿光滑斜面向上运动。
不计空气阻力，小球在光滑的斜面上滑行时，机械能守恒。
请推导：
小球能运动到斜面上的最大高度h
见解析
根据题意：
小球从斜面底端沿光滑斜面向上运动的过程中机械能守恒；
小球到达斜面最高点时动能全部转化为重力势能；
Ek=Ep，即：
mv2=mgh，小球能运动到斜面上的最大高度h
。
（2021∙全椒县一模）已知物体的重力势能表达式为EP=mgh，动能表达式为Ek
mv2，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，滑雪场的弯曲滑道由AB、BC两部分组成，AB段高度H=20m，BC段高度h=10m。
总质量m=70kg的运动员从A点由静止开始沿AB滑道下滑，经过B点后沿BC滑道运动。
不计摩擦和空气阻力。
（1）求运动员在A点处的重力势能Ep。
（2）求运动员经过B点时的速度大小v。
%%（3）判断运动员到达C点时速度是否为零，请说明理由。
（1）运动员在A点处的重力势能为1.4×
104J。
%%
（2）运动员经过B点时的速度为20m/s。
%%（3）不为零；
不计摩擦和空气阻力，运动员在运动过程中机械能守恒，由于A点的高度大于C点的高度，所以，运动员在A点的重力势能大于在C点的重力势能，则运动员在C点还应具有动能，即运动员在C点的速度不为零
（1）运动员在A点处的重力势能：
Ep=mgH=70kg×
10N/kg×
20m=1.4×
104J；
（2）运动员从A到B的过程中，速度变大，高度变小，故动能变大，重力势能变小，重力势能转化为动能，不计摩擦和空气阻力，从A到B的过程中运动员的机械能守恒，则B处的动能等于A处的重力势能，故有：
mvB2=mgH，则运动员经过B点时的速度：
vB
20m/s。
（3）不计摩擦和空气阻力，运动员在运动过程中机械能守恒，由于A点的高度大于C点的高度，所以，运动员在A点的重力势能大于在C点的重力势能，则运动员在C点还应具有动能，即运动员在C点的速度不为零。
机械能与其他形式的能转化
各种形式的能量都可以相互转化．如电能可以转化为光能和内能；
太阳能可以转化为电能等．动能和势能的相互转化只是能量相互转化中的一种形式．能量转化过程中一种能量减少，另一种能量增加．
（2021∙龙岩二模）如图所示，掉在地上的弹性小球会跳起，但是越跳越低，它减少的机械能转化为（ ）
A．动能
B．重力势能
C．弹性势能
D．内能
【答案】D
因小球在弹跳的过程中克服摩擦做功，一部分机械能机械能转化内能，机械能逐渐减小，内能逐渐在增多。
（2021春∙江阴市期中）如图所示的四个现象中，属于机械能转化为内能的是（ ）
汽油机的做功冲程
热水袋里水温降低
弯折的铁丝发热
烧水时水温升高
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