人教版（2024）八年級(jí)下冊(cè)11.4 機(jī)械能及其轉(zhuǎn)化復(fù)習(xí)練習(xí)題

這是一份人教版（2024）八年級(jí)下冊(cè)11.4 機(jī)械能及其轉(zhuǎn)化復(fù)習(xí)練習(xí)題，共35頁(yè)。
1.了解機(jī)械能概念；
2.會(huì)分析動(dòng)能和勢(shì)能之間的轉(zhuǎn)化過(guò)程；
3.會(huì)利用機(jī)械能分析生活中常見(jiàn)動(dòng)能與勢(shì)能之間的轉(zhuǎn)化；
4.了解機(jī)械能守恒定律。
【知識(shí)導(dǎo)圖】
【基礎(chǔ)知識(shí)】
知識(shí)點(diǎn)一、機(jī)械能及其轉(zhuǎn)化
1.機(jī)械能
（1）定義：動(dòng)能、重力勢(shì)能、彈性勢(shì)能統(tǒng)稱(chēng)為機(jī)械能。機(jī)械能是和物體運(yùn)動(dòng)緊密聯(lián)系的能量。機(jī)械能的單位是焦耳（J）。
（2）對(duì)機(jī)械能的理解
一個(gè)物體可以只有動(dòng)能，也可以只有勢(shì)能，還可以既有動(dòng)能又有勢(shì)能，都稱(chēng)為物體具有機(jī)械能。
物體只有動(dòng)能，如在水平路面上行駛的汽車(chē)；
物體只有勢(shì)能，如懸掛在空中靜止的物體、射箭時(shí)發(fā)生彈性形變的弓；
物體同時(shí)具有動(dòng)能和勢(shì)能，如在空中飛行的飛機(jī)、小鳥(niǎo)等。
2.動(dòng)能和勢(shì)能的轉(zhuǎn)化
（1）實(shí)驗(yàn)探究：動(dòng)能和重力勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化
（2）實(shí)驗(yàn)探究：動(dòng)能和彈性勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化
【進(jìn)行實(shí)驗(yàn)】一個(gè)木球以一定的速度v0撞到彈簧片上。
【分析論證】
【歸納總結(jié)】在一定條件下，動(dòng)能和彈性勢(shì)能可以互相轉(zhuǎn)化。
【典例1】2020年11月24日，探月工程嫦娥五號(hào)探測(cè)器成功發(fā)射，探測(cè)器在加速上升過(guò)程中（ ）。
A. 動(dòng)能不變，勢(shì)能增大B. 動(dòng)能增大，勢(shì)能增大
C. 動(dòng)能不變，勢(shì)能不變D. 動(dòng)能增大，勢(shì)能不變
3.機(jī)械能守恒
（1）機(jī)械能守恒
大量研究結(jié)果證明，如果只有動(dòng)能和勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化，盡管動(dòng)能、勢(shì)能的大小會(huì)變化，但機(jī)械能的總和不變，或者說(shuō)機(jī)械能守恒。
（2）判斷機(jī)械能如何變化
①當(dāng)物體的機(jī)械能守恒時(shí)，動(dòng)能和勢(shì)能中一種形式的能量減少，另一種形式的能量必然增加。
②物體受外力作用機(jī)械能不守恒時(shí)，可先分析動(dòng)能和勢(shì)能的變化情況，再結(jié)合“機(jī)械能=動(dòng)能+勢(shì)能”來(lái)判斷。
③人造衛(wèi)星運(yùn)行時(shí)的機(jī)械能轉(zhuǎn)化
人造衛(wèi)星繞地球橢圓軌道運(yùn)行過(guò)程中，不受空氣阻力，只有動(dòng)能與勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化，故衛(wèi)星的機(jī)械能守恒。如圖所示，它離地球中心最遠(yuǎn)的一點(diǎn)叫遠(yuǎn)地點(diǎn)，離地球中心最近的一點(diǎn)叫近地點(diǎn)，衛(wèi)星在兩點(diǎn)間運(yùn)行時(shí)能量轉(zhuǎn)化情況如圖所示。
【典例2】如圖所示，小明在做模擬“蹦極”“的小實(shí)驗(yàn)，一根橡皮筋一端系一個(gè)小石塊，另一端固定在A(yíng)點(diǎn)。B點(diǎn)是橡皮筋不系小石塊自然下垂時(shí)下端所在的位置，C點(diǎn)是小石塊從A點(diǎn)自由釋放后所能達(dá)到的最低點(diǎn)，關(guān)于小石塊從A點(diǎn)到C點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，下列說(shuō)法中正確的是（ ）。
A．小石塊在B點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能最大；
B．小石塊在C點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能最大；
C．從A點(diǎn)下落到C點(diǎn)的過(guò)程中，小石塊的動(dòng)能一直在增大；
D．從B點(diǎn)下落到C點(diǎn)的過(guò)程中，小石塊的動(dòng)能先增大后減小
【典例3】如圖所示，小球從左側(cè)斜面的P點(diǎn)由靜止釋放，在右側(cè)斜面上能到達(dá)的最高位置是Q點(diǎn)，M、N是小球運(yùn)動(dòng)過(guò)程中先后通過(guò)的兩個(gè)等高點(diǎn)，下列關(guān)于該過(guò)程的說(shuō)法中正確的是（ ）。
A．小球在左側(cè)斜面向下運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，重力勢(shì)能全部轉(zhuǎn)化為動(dòng)能；
B．小球從P點(diǎn)向Q點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，機(jī)械能保持不變；
C．小球從P點(diǎn)向Q點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，所受支持力不做功；
D．小球通過(guò)M、N兩點(diǎn)時(shí)的速度大小相等
知識(shí)點(diǎn)二、水能和風(fēng)能
1.水能：流動(dòng)的水具有動(dòng)能，高處的水具有勢(shì)能，水所具有的機(jī)械能統(tǒng)稱(chēng)為水能。
2.風(fēng)能：風(fēng)是流動(dòng)的空氣，風(fēng)具有的機(jī)械能叫風(fēng)能。
3.風(fēng)能和水能的利用
【典例4】如圖所示，這是水電站的示意圖。
（1）我們知道水電站是利用水能資源的一項(xiàng)重大工程。那么，水電站到底是怎樣“發(fā)電”的？其實(shí)它是利用能量的轉(zhuǎn)化來(lái)“發(fā)電”的：把水庫(kù)里的水蓄高后，打開(kāi)水壩導(dǎo)管的閘門(mén)，水就會(huì)沿著導(dǎo)管瀉下，推動(dòng)水輪機(jī)把“電”發(fā)出來(lái)。請(qǐng)你根據(jù)以上的文字說(shuō)明，試從能量轉(zhuǎn)化的角度來(lái)說(shuō)明水電站的工作原理。
（2）建設(shè)水電站選址時(shí)，從能量的利用來(lái)看，你將選擇圖中的（A）址還是（B）址？請(qǐng)說(shuō)說(shuō)你的看法。
【方法幫】
題型一：動(dòng)能和重力勢(shì)能間的轉(zhuǎn)化
【角度1】動(dòng)能與重力勢(shì)能間的轉(zhuǎn)化
★易錯(cuò)警示
看到下落，學(xué)生就容易習(xí)慣性的認(rèn)為重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，當(dāng)當(dāng)物體勻速下落時(shí)，速度不變，物體的動(dòng)能不變，此時(shí)重力勢(shì)能沒(méi)有轉(zhuǎn)化為動(dòng)能。
【典例5】跳水運(yùn)動(dòng)是奧運(yùn)會(huì)的正式比賽項(xiàng)目，我國(guó)運(yùn)動(dòng)員在該項(xiàng)目上一直處于國(guó)際領(lǐng)先地位。比賽中，跳水運(yùn)動(dòng)員騰空跳起向上運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)后再向下落人水中，若不計(jì)空氣阻力，在整個(gè)空中運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，運(yùn)動(dòng)員的（ ）。
A. 動(dòng)能先減小后增大，重力勢(shì)能先增大后減??；
B. 動(dòng)能先增大后減小，重力勢(shì)能先增大后減??；
C. 動(dòng)能先減小后增大，重力勢(shì)能先減小后增大；
D. 動(dòng)能先增大后減小，重力勢(shì)能先減小后增大
【角度2】動(dòng)能與彈性勢(shì)能間的轉(zhuǎn)化

解答此類(lèi)問(wèn)題的關(guān)鍵是確定哪個(gè)階段物體做加速運(yùn)動(dòng)，哪個(gè)階段小球做減速運(yùn)動(dòng)。
（1）加速運(yùn)動(dòng)時(shí)：彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能；
（2）減速運(yùn)動(dòng)時(shí)：動(dòng)能轉(zhuǎn)化為彈性勢(shì)能。
【典例6】如圖，彈簧的左端固定，右端連接一個(gè)小球，把它們套在光滑的水平桿上，a是壓縮彈簧后小球靜止釋放的位置，b是彈簧原長(zhǎng)時(shí)小球的位置，c是小球到達(dá)最右端的位置。則小球從a運(yùn)動(dòng)到c的過(guò)程中，在______（選填“a”、“b”或“c”）位置動(dòng)能最大；從b到c的過(guò)程中，小球的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為彈簧的______，小球從a運(yùn)動(dòng)到b的過(guò)程機(jī)械能總量______（選填“變大”、“變小”或“不變”）。
【角度3】動(dòng)能、重力勢(shì)能、彈性勢(shì)能間的轉(zhuǎn)化

不計(jì)空氣阻力時(shí)，物體的機(jī)械能守恒。
在分析動(dòng)能、重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能之間的轉(zhuǎn)化時(shí)，根據(jù)物體運(yùn)動(dòng)情況，可以把物體的運(yùn)動(dòng)的整個(gè)過(guò)程進(jìn)行分段?？紤]每段運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，物體運(yùn)動(dòng)速度的變化情況，物體的形變情況，即可分析重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能的變化規(guī)律，以及動(dòng)能與重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能之間的轉(zhuǎn)化。
【典例7】如圖甲所示，輕彈簧豎直固定在水平面上，時(shí)刻，將一重為G的金屬小球從彈簧正上方某一髙度處?kù)o止釋放，小球落到彈簧上壓縮彈簧到最低點(diǎn)，然后被彈簧彈起，上升到一定高度后再下落，如此反復(fù)，通過(guò)安裝在彈簧下端的壓力傳感器，測(cè)出這一過(guò)程彈簧彈力F隨時(shí)間t變化的圖象如圖乙所示，則（ ）。
A．時(shí)刻小球的動(dòng)能最大；
B．時(shí)刻小球的重力勢(shì)能最大；
C．時(shí)刻小球的機(jī)械能等于時(shí)刻小球的機(jī)械能；
D．從開(kāi)始下落到第一次到達(dá)最低點(diǎn)，小球內(nèi)能的增加量小于這兩個(gè)時(shí)刻小球機(jī)械能的減少量
題型二：對(duì)機(jī)械能守恒的理解
判斷機(jī)械能是否守恒的關(guān)鍵
（1）從能量角度：若整個(gè)過(guò)程只有動(dòng)能和勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化，沒(méi)有其他形式的能參與轉(zhuǎn)化，則機(jī)械能守恒；
（2）從受力角度：若物體只受重力、彈力作用，而沒(méi)有其他力的作用，則可認(rèn)為機(jī)械能守恒。
【典例8】如圖所示，2021年6月17日搭載聶海勝、劉伯明和湯洪波三名航天員的神舟十二號(hào)飛船加速升空時(shí)的情景，下列說(shuō)法正確的是（ ）。
A．火箭的重力勢(shì)能變大，動(dòng)能變大，機(jī)械能不變；
B．火箭的重力勢(shì)能變大，動(dòng)能減小，機(jī)械能不變；
C．火箭的重力勢(shì)能變大，動(dòng)能變大，機(jī)械能變大；
D．火箭的重力勢(shì)能變大，動(dòng)能減小，機(jī)械能減小
題型三：機(jī)械能守恒和圖像綜合
【典例9】如圖a、b為豎直向上拋出的小石塊在上升過(guò)程中動(dòng)能和重力勢(shì)能隨高度變化的圖線(xiàn)（不計(jì)阻力），其中 ______ 是動(dòng)能-高度關(guān)系圖線(xiàn)，小石塊上升到5m時(shí)的機(jī)械能為 ______J。
【中考幫】
考點(diǎn)一：機(jī)械能轉(zhuǎn)化與守恒
【典例10】打籃球是很多同學(xué)喜愛(ài)的運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目，某次打籃球過(guò)程中，籃球的部分運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示。下列說(shuō)法正確的是（ ）。
A. 籃球經(jīng)過(guò)相同高度的B、C兩點(diǎn)時(shí)，機(jī)械能相等；
B. 籃球第一次反彈后到達(dá)最高點(diǎn)D時(shí)，動(dòng)能為0；
C. 籃球經(jīng)過(guò)B、E兩點(diǎn)時(shí)，動(dòng)能可能相等；
D. 籃球在整個(gè)過(guò)程中機(jī)械能守恒
中考考題要求同學(xué)們能初步具有能量的觀(guān)念，能從能量轉(zhuǎn)化的視角解釋運(yùn)動(dòng)中各種能量的轉(zhuǎn)化情況。這是物理核心素養(yǎng)的物理觀(guān)念的體現(xiàn)。
【作業(yè)幫】
一、基礎(chǔ)練（知識(shí)鞏固）
1．開(kāi)學(xué)返校途中，好學(xué)的小強(qiáng)對(duì)路上看到的現(xiàn)象進(jìn)行思考，其中分析正確的是（ ）。
A．貨車(chē)勻速上坡時(shí)，車(chē)輛機(jī)械能不守恒；
B．小汽車(chē)在公路上勻速轉(zhuǎn)彎時(shí)，車(chē)子受力平衡；
C．大貨車(chē)安裝很多輪了，可以增大受力面積從而增加地面之間的摩擦；
D．高速公路上車(chē)輛不能超速，是因?yàn)檐?chē)輛超速后慣性變大不易停下
2．小明在體育課上擲鉛球，擲出去的鉛球從a處出手后，在空中的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示，球最終停在水平地面e點(diǎn)處，不計(jì)空氣阻力，則鉛球（ ）。
A．從a處到b處動(dòng)能減小，重力勢(shì)能增大；
B．從b處到c處動(dòng)能增大，機(jī)械能增大；
C．a(chǎn)處的機(jī)械能小于c處的機(jī)械能；
D．在d、e處機(jī)械能相等
3．如圖所示是蕩秋千的簡(jiǎn)化模型。擺球從A點(diǎn)由靜止釋放，到達(dá)D點(diǎn)后返回，B、C兩點(diǎn)等高。下列說(shuō)法正確的是（ ）。
A．球在B、C兩點(diǎn)的動(dòng)能相等；
B．繩的拉力對(duì)小球做了功；
C．球從B點(diǎn)到O點(diǎn)的過(guò)程中機(jī)械能減少；
D．球從O點(diǎn)到C點(diǎn)的過(guò)程中重力勢(shì)能減少
4．如圖所示，摩天輪勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)“觀(guān)光屋”勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，下列說(shuō)法正確的是（ ）。
A．觀(guān)光屋上升時(shí)重力勢(shì)能增加、動(dòng)能減?。?br>B．觀(guān)光屋上升到最高點(diǎn)，如果所有外力突然消失，觀(guān)光屋繼續(xù)做圓周運(yùn)動(dòng)；
C．由于是勻速圓周運(yùn)動(dòng)，觀(guān)光屋內(nèi)的人運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變；
D．摩天輪靜止時(shí)，纜繩對(duì)觀(guān)光屋的拉力和觀(guān)光屋的總重力為一對(duì)平衡力
5．撐竿跳高是一項(xiàng)對(duì)壓竿和起跳技術(shù)要求很高的體育運(yùn)動(dòng)。如圖所示是運(yùn)動(dòng)員在一次比賽中的情景，從竿處于最大彈性形變到運(yùn)動(dòng)員松開(kāi)竿的過(guò)程中（不考慮空氣阻力）（ ）。
A．竿的彈性勢(shì)能增大，運(yùn)動(dòng)員的機(jī)械能減??；
B．竿的彈性勢(shì)能增大，運(yùn)動(dòng)員的機(jī)械能增大；
C．竿的彈性勢(shì)能減小，運(yùn)動(dòng)員的機(jī)械能減小；
D．竿的彈性勢(shì)能減小，運(yùn)動(dòng)員的機(jī)械能增大
6．如圖所示，質(zhì)量為m的小球從靜止下落，落在與A點(diǎn)等高處、豎直放置靜止的輕彈簧上，到達(dá)與B點(diǎn)等高處時(shí)小球重力與彈簧的彈力大小相等，圖中與C點(diǎn)等高處是小球到達(dá)的最低點(diǎn)（不計(jì)空氣阻力）。下列說(shuō)法正確的是（ ）。
A．到達(dá)A點(diǎn)時(shí)，小球的動(dòng)能最大；
B．下落過(guò)程中，小球重力勢(shì)能一直減小、動(dòng)能先增大后減小、小球與彈簧機(jī)械能守恒；
C．到達(dá)C點(diǎn)時(shí)，小球的動(dòng)能為零，受到的重力與彈簧的彈力是一對(duì)平衡力；
D．從A到B，小球減少的重力勢(shì)能等于增加的動(dòng)能
7．如圖為某商場(chǎng)內(nèi)的自動(dòng)扶梯，若小明同學(xué)站在以1m/s速度勻速向上運(yùn)行的自動(dòng)扶梯上，通過(guò)10m的路程，需_____s，運(yùn)行過(guò)程中他的動(dòng)能將_____，機(jī)械能將______。（后兩空選填“增加”、“不變”或“減少”）
8．從離地20m高的A點(diǎn)斜向上拋出重1N的小球，其運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示。小球離開(kāi)手時(shí)的動(dòng)能為20J，則當(dāng)它運(yùn)動(dòng)到與A點(diǎn)等高的B點(diǎn)時(shí)具有的動(dòng)能是_____J，剛接觸地面時(shí)的動(dòng)能是______J。（不計(jì)空氣阻力）
9．如圖2020年7月23日，我國(guó)發(fā)射首個(gè)火星探測(cè)器“天問(wèn)一號(hào)”，將一次性完成“繞、落、巡”三大任務(wù)，這在世界航天史上從未有過(guò)先例。探測(cè)器沿橢圓軌道繞火星運(yùn)動(dòng)時(shí)，不受空氣阻力，只發(fā)生動(dòng)能和勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化，由近火點(diǎn)向遠(yuǎn)火點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，探測(cè)器的動(dòng)能_________，機(jī)械能_______（填“變大”、“變小”或“不變”）。
10．2016年8月16日，我國(guó)用長(zhǎng)征二號(hào)運(yùn)載火箭成功將世界首顆量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星（簡(jiǎn)稱(chēng)“量子衛(wèi)星”）“墨子號(hào)”發(fā)射升空，如圖所示，火箭在加速上升的過(guò)程中，量子衛(wèi)星的動(dòng)能______，重力勢(shì)能______，機(jī)械能______。（選填“增大”或“不變”或“減小”）
二、綜合練（能力提升）
11．如圖，輕質(zhì)彈簧豎直放置，下端固定于地面，上端位于O點(diǎn)時(shí)彈簧恰好不發(fā)生形變?，F(xiàn)將一小球放在彈簧上端，再用力向下把小球壓至圖中A位置后由靜止釋放，小球?qū)⒇Q直向上運(yùn)動(dòng)并脫離彈簧，不計(jì)空氣阻力，則小球（ ）。
A．運(yùn)動(dòng)至最高點(diǎn)時(shí)，速度為0m/s，所以受平衡力作用；
B．被釋放瞬間，所受重力大于彈簧彈力；
C．從A點(diǎn)向上運(yùn)動(dòng)O點(diǎn)的過(guò)程中，速度一直增大；
D．從A點(diǎn)向上運(yùn)動(dòng)O點(diǎn)的過(guò)程中，速度先增大后減小
12．如圖所示，小明在做模擬“蹦極”的小實(shí)驗(yàn)，一根橡皮筋一端系一個(gè)小石塊，另一端固定在 A 點(diǎn)，B 點(diǎn)是橡皮筋不系小石塊自然下垂時(shí)下端所在的位置，C 點(diǎn)是小石塊從 A 點(diǎn)自由釋放后所能達(dá)到的最低點(diǎn)。關(guān)于小石塊從 A 點(diǎn)到 C 點(diǎn)運(yùn)動(dòng)過(guò)程的說(shuō)法，正確的是（ ）。
A．整個(gè)過(guò)程中小石塊重力勢(shì)能的減小量等于它動(dòng)能的增加量；
B．從 A 點(diǎn)下落到 B 點(diǎn)的過(guò)程中，小石塊受到重力和彈力的作用；
C．從 B 點(diǎn)下落到 C 點(diǎn)的過(guò)程中，小石塊的速度先增大后減小；
D．小石塊在 C 點(diǎn)時(shí)，受到平衡力的作用
13．頻閃照相是研究物體運(yùn)動(dòng)的重要手段之一，如圖是頻閃照片記錄豎直下落的小球每隔相等時(shí)間的位置（不計(jì)空氣阻力），則在下落過(guò)程中，小球（ ）。
A．動(dòng)能逐漸減小B．a(chǎn) 位置沒(méi)有能量
C．重力在 bc 段做功比在 cd 段慢D．重力在 ab 段做功比在 bc 段多
14．如圖所示，質(zhì)量為1 kg的滑塊在傾角為30°的光滑斜面上，從a點(diǎn)由靜止開(kāi)始下滑，到b點(diǎn)開(kāi)始?jí)嚎s輕彈簧，到c點(diǎn)時(shí)達(dá)到最大速度。到d點(diǎn)（圖中未畫(huà)出）開(kāi)始彈回，返回b點(diǎn)離開(kāi)彈簧，恰能再回到a點(diǎn)。則：
（1）物體從a到b點(diǎn)，物體的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為_(kāi)__________能；
（2）物體從c到d點(diǎn)，彈簧的________能變大；
（3）物體在d點(diǎn)___________ （選填“是平衡狀態(tài)”或“不是平衡狀態(tài)”）。
三、培優(yōu)練（挑戰(zhàn)自我）
15．將表面涂墨（墨充足）的皮球從離地某一高度水平拋出，球落地后又彈起，如圖所示是小球在地面彈跳的頻閃照片，A、B兩點(diǎn)高度相同，小球在A(yíng)點(diǎn)的重力勢(shì)能 ______（選填“大于”、“小于”或“等于”）B點(diǎn)的重力勢(shì)能，小球在A(yíng)點(diǎn)的動(dòng)能 ______（選填“大于”、“小于”或“等于”）B點(diǎn)的動(dòng)能；皮球先后三次在地面D、E、F著地并留下黑色墨跡，墨跡逐漸 ______（填“變小”、“變大”或“不變”）。
16．閱讀短文，回答后面問(wèn)題：
天問(wèn)一號(hào)火星探測(cè)器
天問(wèn)一號(hào)火星探測(cè)器于2020年7月23日在文昌航天發(fā)射場(chǎng)發(fā)射升空，于2021年2月10日被火星捕獲，進(jìn)入環(huán)繞火星軌道，2021年5月，火星探測(cè)器上的著陸巡視器與環(huán)繞器分離，著陸巡視器軟著陸于火星烏托邦平原南部預(yù)選區(qū)，成功降落于火星表面，而后祝融號(hào)火星車(chē)駛離著陸平臺(tái)，開(kāi)展巡視探測(cè)等工作；
（1）如圖1，火星探測(cè)器進(jìn)入環(huán)火軌道，在火星引力作用下做環(huán)繞火星的運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)軌道上有一個(gè)近火點(diǎn)（距離火星最近的點(diǎn)）和遠(yuǎn)火點(diǎn)（距離火星最遠(yuǎn)的點(diǎn)），那么，火星探測(cè)器在 ______火點(diǎn)的動(dòng)能較大；從近火點(diǎn)到遠(yuǎn)火點(diǎn)的過(guò)程中，火星探測(cè)器的機(jī)械能 ______（選填“增大”、“減少”或“守恒”）；
（2）火星直徑約為地球的一半，物體在火星地表所受重力約為地球地面上的五分之二；地球地表上的g地取10N/kg，則火星地表上的g約為 ______N/kg，由此可知：
①如圖2，質(zhì)量為240kg的祝融號(hào)火星車(chē)從高度為1.2m的著陸平臺(tái)上沿斜梯駛離到火星地面上，則重力對(duì)火星車(chē)所做的功為 ______J；
②火星地表大氣壓強(qiáng)約為680Pa，在火星地表做托里拆利實(shí)驗(yàn)，如圖3，則水銀柱高度h約為 ______mm；（水銀密度為13.6×103kg/m3）
③假設(shè)火星地面上存在一個(gè)由液態(tài)水形成的湖泊，某同學(xué)穿上宇航服跳入湖中并保持不動(dòng)；已知此同學(xué)穿上宇航服后的總質(zhì)量為80kg、體積0.25m3，液態(tài)水的密度，則此同學(xué)在湖水中所受的浮力大小為 ______N、浸入水中的體積為 ______m3。
單擺實(shí)驗(yàn)
滾擺實(shí)驗(yàn)
圖示
現(xiàn)象
將小球拉至A點(diǎn)釋放，小球加速擺向B點(diǎn)，然后擺向C點(diǎn)，速度越來(lái)越小，到C點(diǎn)的速度為零，之后再經(jīng)過(guò)B點(diǎn)回到A點(diǎn)，不斷往復(fù)（因?yàn)橛锌諝庾枇?，?shí)際上不能回到A點(diǎn)）
捻動(dòng)滾擺的軸，使?jié)L擺上升至某一高度后松開(kāi)，滾擺開(kāi)始旋轉(zhuǎn)下降，轉(zhuǎn)速越來(lái)越大，到最低點(diǎn)后，開(kāi)始纏繞懸線(xiàn)上升，轉(zhuǎn)速逐漸變小，最終再次上升到原來(lái)的高度，之后再次下降，不斷重復(fù)（因?yàn)橛锌諝庾枇?，滾擺不能回答原來(lái)的高度）
能量轉(zhuǎn)化情況分析
單擺的運(yùn)動(dòng)可分為上升段和下降段。其動(dòng)能和重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化情況見(jiàn)下表。
運(yùn)動(dòng)
階段
高度
重力勢(shì)能
速度
動(dòng)能
能的
轉(zhuǎn)化
下降段
A→B
C→B
降低
減小
變大
增大
重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能
上升段
B→A
B→C
升高
增大
變小
減小
動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能
滾擺的運(yùn)動(dòng)也可分為上升段和下降段。其動(dòng)能和重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化情況見(jiàn)下表。
運(yùn)動(dòng)
階段
高度
重力勢(shì)能
速度
動(dòng)能
能的
轉(zhuǎn)化
下降段
降低
減小
變大
增大
重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能
上升段
升高
增大
變小
減小
動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能
探究歸納
在一定條件下，動(dòng)能和重力勢(shì)能可以互相轉(zhuǎn)化。
探究過(guò)程
球的速度
球的動(dòng)能
彈簧片形變程度
彈簧片的彈性勢(shì)能
能的轉(zhuǎn)化
木球壓彎彈簧片
不斷減小，直至為零
不斷減小，直至為零
由小變大
不斷增大
動(dòng)能轉(zhuǎn)化為彈性勢(shì)能
彈簧片把木球彈回
由零不斷增大
由零不斷增大
由大變小
不斷減小，直至為零
彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能
★特別提醒
動(dòng)能和彈性勢(shì)能的之間的轉(zhuǎn)化，可以發(fā)生在同一物體上，也可以發(fā)生在不同物體之間。例如，由高處落下的籃球在撞擊地面發(fā)生了彈性形變過(guò)程中，球的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為自身的彈性勢(shì)能；球在恢復(fù)原狀的過(guò)程中，球的彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為自身的動(dòng)能，動(dòng)能和彈性勢(shì)能在一個(gè)物體上相互轉(zhuǎn)化。運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行蹦床表演時(shí)，運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)能和蹦床的彈性勢(shì)能在兩個(gè)物體間相互轉(zhuǎn)化。
★特別提醒
機(jī)械能守恒的條件是只有動(dòng)能和勢(shì)能之間發(fā)生轉(zhuǎn)化，沒(méi)有其他形式的能參與轉(zhuǎn)化。但在現(xiàn)實(shí)生活中，由于摩擦阻力的存在，動(dòng)能和勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化的過(guò)程中總要克服摩擦力做功，總有部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為其他形式的能，機(jī)械能的總量減少。
▲拓展培優(yōu)能量轉(zhuǎn)化的普遍性
自然界中，各種形式的能量都可以相互轉(zhuǎn)化，能量轉(zhuǎn)化過(guò)程中總是一種形式的能量減少，另一種形式的能量增加動(dòng)能和勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化只是各種能量轉(zhuǎn)化的一種。
示例（忽略空氣阻力和摩擦導(dǎo)致的機(jī)械能損失）
判斷依據(jù)
能的轉(zhuǎn)化
速度
高度
形變
滾擺上升時(shí)
減小
增大
——
動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能
過(guò)山車(chē)下降時(shí)
增大
減少
——
重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能
運(yùn)動(dòng)的小球壓縮彈簧時(shí)
減小
——
增大
動(dòng)能轉(zhuǎn)化為彈性勢(shì)能
彎弓射箭時(shí)
增大
——
減小
彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能
示例
動(dòng)能變化
勢(shì)能變化
機(jī)械能
水平路面上加速運(yùn)動(dòng)的小車(chē)
增大
不變
增大
水平路面上減速運(yùn)動(dòng)的小車(chē)
減小
不變
減小
勻速上升的熱氣球
不變
增大
增大
勻速下降的熱氣球
不變
減小
減小
斜面上減速下滑的滑塊
減小
減小
減小
汽車(chē)加速?zèng)_上斜面
增大
增大
增大
水能
風(fēng)能
本質(zhì)
機(jī)械能
特點(diǎn)
無(wú)污染、蘊(yùn)藏量大、可循環(huán)利用
資源豐富、無(wú)污染、不穩(wěn)定、不便于儲(chǔ)存
利用
（1）早期，人們利用水流沖擊水輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)汲水、磨粉、碾谷；
（2）到18世紀(jì)，人們利用大功率水輪機(jī)來(lái)帶動(dòng)紡織機(jī)、冶金鼓風(fēng)機(jī)工作；
（3）近代，利用水輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電
（1）利用風(fēng)能來(lái)驅(qū)動(dòng)帆船航行；
（2）利用風(fēng)能來(lái)推動(dòng)風(fēng)車(chē)做功；
（3）利用風(fēng)能來(lái)發(fā)電
課時(shí)11.4 機(jī)械能及其轉(zhuǎn)化（幫課堂）（解析版）
【學(xué)習(xí)目標(biāo)】
1.了解機(jī)械能概念；
2.會(huì)分析動(dòng)能和勢(shì)能之間的轉(zhuǎn)化過(guò)程；
3.會(huì)利用機(jī)械能分析生活中常見(jiàn)動(dòng)能與勢(shì)能之間的轉(zhuǎn)化；
4.了解機(jī)械能守恒定律。
【知識(shí)導(dǎo)圖】
【基礎(chǔ)知識(shí)】
知識(shí)點(diǎn)一、機(jī)械能及其轉(zhuǎn)化
1.機(jī)械能
（1）定義：動(dòng)能、重力勢(shì)能、彈性勢(shì)能統(tǒng)稱(chēng)為機(jī)械能。機(jī)械能是和物體運(yùn)動(dòng)緊密聯(lián)系的能量。機(jī)械能的單位是焦耳（J）。
（2）對(duì)機(jī)械能的理解
一個(gè)物體可以只有動(dòng)能，也可以只有勢(shì)能，還可以既有動(dòng)能又有勢(shì)能，都稱(chēng)為物體具有機(jī)械能。
物體只有動(dòng)能，如在水平路面上行駛的汽車(chē)；
物體只有勢(shì)能，如懸掛在空中靜止的物體、射箭時(shí)發(fā)生彈性形變的弓；
物體同時(shí)具有動(dòng)能和勢(shì)能，如在空中飛行的飛機(jī)、小鳥(niǎo)等。
2.動(dòng)能和勢(shì)能的轉(zhuǎn)化
（1）實(shí)驗(yàn)探究：動(dòng)能和重力勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化
（2）實(shí)驗(yàn)探究：動(dòng)能和彈性勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化
【進(jìn)行實(shí)驗(yàn)】一個(gè)木球以一定的速度v0撞到彈簧片上。
【分析論證】
【歸納總結(jié)】在一定條件下，動(dòng)能和彈性勢(shì)能可以互相轉(zhuǎn)化。
【典例1】2020年11月24日，探月工程嫦娥五號(hào)探測(cè)器成功發(fā)射，探測(cè)器在加速上升過(guò)程中（ ）。
A. 動(dòng)能不變，勢(shì)能增大B. 動(dòng)能增大，勢(shì)能增大
C. 動(dòng)能不變，勢(shì)能不變D. 動(dòng)能增大，勢(shì)能不變
【答案】B。
【解析】探測(cè)器在加速上升過(guò)程中，探測(cè)器的質(zhì)量不變，速度增大，動(dòng)能增大；
探測(cè)器在加速上升過(guò)程中，探測(cè)器的質(zhì)量不變，高度增大，重力勢(shì)能增大，探測(cè)器沒(méi)有發(fā)生彈性形變，不具有彈性勢(shì)能，故勢(shì)能增大；
所以探測(cè)器在加速上升過(guò)程中，動(dòng)能增大，勢(shì)能增大，故B正確，ACD錯(cuò)誤。
故選：B。
3.機(jī)械能守恒
（1）機(jī)械能守恒
大量研究結(jié)果證明，如果只有動(dòng)能和勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化，盡管動(dòng)能、勢(shì)能的大小會(huì)變化，但機(jī)械能的總和不變，或者說(shuō)機(jī)械能守恒。
（2）判斷機(jī)械能如何變化
①當(dāng)物體的機(jī)械能守恒時(shí)，動(dòng)能和勢(shì)能中一種形式的能量減少，另一種形式的能量必然增加。
②物體受外力作用機(jī)械能不守恒時(shí)，可先分析動(dòng)能和勢(shì)能的變化情況，再結(jié)合“機(jī)械能=動(dòng)能+勢(shì)能”來(lái)判斷。
③人造衛(wèi)星運(yùn)行時(shí)的機(jī)械能轉(zhuǎn)化
人造衛(wèi)星繞地球橢圓軌道運(yùn)行過(guò)程中，不受空氣阻力，只有動(dòng)能與勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化，故衛(wèi)星的機(jī)械能守恒。如圖所示，它離地球中心最遠(yuǎn)的一點(diǎn)叫遠(yuǎn)地點(diǎn)，離地球中心最近的一點(diǎn)叫近地點(diǎn)，衛(wèi)星在兩點(diǎn)間運(yùn)行時(shí)能量轉(zhuǎn)化情況如圖所示。
【典例2】如圖所示，小明在做模擬“蹦極”“的小實(shí)驗(yàn)，一根橡皮筋一端系一個(gè)小石塊，另一端固定在A(yíng)點(diǎn)。B點(diǎn)是橡皮筋不系小石塊自然下垂時(shí)下端所在的位置，C點(diǎn)是小石塊從A點(diǎn)自由釋放后所能達(dá)到的最低點(diǎn)，關(guān)于小石塊從A點(diǎn)到C點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，下列說(shuō)法中正確的是（ ）。
A．小石塊在B點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能最大；
B．小石塊在C點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能最大；
C．從A點(diǎn)下落到C點(diǎn)的過(guò)程中，小石塊的動(dòng)能一直在增大；
D．從B點(diǎn)下落到C點(diǎn)的過(guò)程中，小石塊的動(dòng)能先增大后減小
【答案】D。
【解析】A．如圖：B點(diǎn)是橡皮筋不系小石塊自然下垂時(shí)下端所在的位置，C點(diǎn)是小石塊從A點(diǎn)自由釋放后所能達(dá)到的最低點(diǎn)，O點(diǎn)是橡皮筋懸掛小球靜止時(shí)的點(diǎn)即重力和彈力相等的點(diǎn)。
B點(diǎn)是橡皮筋不系小石塊自然下垂時(shí)下端所在的位置，在小石塊未到達(dá)B點(diǎn)之前繩子沒(méi)有發(fā)生形變，故從A點(diǎn)下落到B點(diǎn)的過(guò)程中，小石塊只受到重力的作用，經(jīng)過(guò)B點(diǎn)向下到重力和彈簧的彈力相等的位置（O點(diǎn)）的過(guò)程中，重力大于彈力，小球繼續(xù)加速，所以動(dòng)能繼續(xù)增大，故A錯(cuò)誤；
B．C點(diǎn)是小球達(dá)到的最低點(diǎn)，此時(shí)速度為零，則小球的動(dòng)能為零，故B錯(cuò)誤；
C．從A點(diǎn)下落到B點(diǎn)的過(guò)程中，小石塊的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，由B到O的過(guò)程，小石塊受重力和彈力的作用，橡皮筋的形變量逐漸變大，彈力逐漸變大，重力大于彈力，小石塊受到的合力方向與運(yùn)動(dòng)方向相同，做加速運(yùn)動(dòng)，動(dòng)能不斷變大；由O到C的過(guò)程，重力小于彈力，小石塊受到的合力方向與運(yùn)動(dòng)方向相反，做減速運(yùn)動(dòng)，動(dòng)能不斷變小，因此在由A到C的過(guò)程中，小石塊的動(dòng)能先增大后減小，故C錯(cuò)誤；
D．從B點(diǎn)下落到C點(diǎn)的過(guò)程中，可看作由B到O動(dòng)能不斷增大和由O到C動(dòng)能不斷減小的疊加，故D正確；
故選D。
【典例3】如圖所示，小球從左側(cè)斜面的P點(diǎn)由靜止釋放，在右側(cè)斜面上能到達(dá)的最高位置是Q點(diǎn)，M、N是小球運(yùn)動(dòng)過(guò)程中先后通過(guò)的兩個(gè)等高點(diǎn)，下列關(guān)于該過(guò)程的說(shuō)法中正確的是（ ）。
A．小球在左側(cè)斜面向下運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，重力勢(shì)能全部轉(zhuǎn)化為動(dòng)能；
B．小球從P點(diǎn)向Q點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，機(jī)械能保持不變；
C．小球從P點(diǎn)向Q點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，所受支持力不做功；
D．小球通過(guò)M、N兩點(diǎn)時(shí)的速度大小相等
【答案】A。
【解析】A．由于最高點(diǎn)P和Q不等高，故機(jī)械能不守恒，存在摩擦力，故小球在左側(cè)斜面向下運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，重力勢(shì)能一部分轉(zhuǎn)化為動(dòng)能和內(nèi)能，故A錯(cuò)誤；
B．小球從P點(diǎn)向Q點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，存在阻力，機(jī)械能減小，故B錯(cuò)誤；
C．小球從P點(diǎn)向Q點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，支持力與運(yùn)動(dòng)的距離是垂直的，故所受支持力不做功是正確的，故C正確；
D．由于機(jī)械能減小，M、N兩點(diǎn)時(shí)重力勢(shì)能相同，故小球通過(guò)M、N兩點(diǎn)時(shí)的速度大小不相等，故D錯(cuò)誤。
故選C。
知識(shí)點(diǎn)二、水能和風(fēng)能
1.水能：流動(dòng)的水具有動(dòng)能，高處的水具有勢(shì)能，水所具有的機(jī)械能統(tǒng)稱(chēng)為水能。
2.風(fēng)能：風(fēng)是流動(dòng)的空氣，風(fēng)具有的機(jī)械能叫風(fēng)能。
3.風(fēng)能和水能的利用
【典例4】如圖所示，這是水電站的示意圖。
（1）我們知道水電站是利用水能資源的一項(xiàng)重大工程。那么，水電站到底是怎樣“發(fā)電”的？其實(shí)它是利用能量的轉(zhuǎn)化來(lái)“發(fā)電”的：把水庫(kù)里的水蓄高后，打開(kāi)水壩導(dǎo)管的閘門(mén)，水就會(huì)沿著導(dǎo)管瀉下，推動(dòng)水輪機(jī)把“電”發(fā)出來(lái)。請(qǐng)你根據(jù)以上的文字說(shuō)明，試從能量轉(zhuǎn)化的角度來(lái)說(shuō)明水電站的工作原理。
（2）建設(shè)水電站選址時(shí)，從能量的利用來(lái)看，你將選擇圖中的（A）址還是（B）址？請(qǐng)說(shuō)說(shuō)你的看法。
【答案】（1）水力發(fā)電是讓水庫(kù)中的水從閘門(mén)中奔瀉下來(lái)，沖擊水輪機(jī)，水輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)電，將水的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。 （2）（B）址處水的落差較大，水奔流下來(lái)具有的機(jī)械能較大，可以將更多的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。故選擇（B）址建設(shè)水電站要好一些。
【解析】 水電站是利用水的機(jī)械能來(lái)發(fā)電的。水庫(kù)與水電站之間的落差越大，水奔流下來(lái)具有的機(jī)械能較大，便可以將更多的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。
【方法幫】
題型一：動(dòng)能和重力勢(shì)能間的轉(zhuǎn)化
【角度1】動(dòng)能與重力勢(shì)能間的轉(zhuǎn)化
★易錯(cuò)警示
看到下落，學(xué)生就容易習(xí)慣性的認(rèn)為重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，當(dāng)當(dāng)物體勻速下落時(shí)，速度不變，物體的動(dòng)能不變，此時(shí)重力勢(shì)能沒(méi)有轉(zhuǎn)化為動(dòng)能。
【典例5】跳水運(yùn)動(dòng)是奧運(yùn)會(huì)的正式比賽項(xiàng)目，我國(guó)運(yùn)動(dòng)員在該項(xiàng)目上一直處于國(guó)際領(lǐng)先地位。比賽中，跳水運(yùn)動(dòng)員騰空跳起向上運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)后再向下落人水中，若不計(jì)空氣阻力，在整個(gè)空中運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，運(yùn)動(dòng)員的（ ）。
A. 動(dòng)能先減小后增大，重力勢(shì)能先增大后減小；
B. 動(dòng)能先增大后減小，重力勢(shì)能先增大后減??；
C. 動(dòng)能先減小后增大，重力勢(shì)能先減小后增大；
D. 動(dòng)能先增大后減小，重力勢(shì)能先減小后增大
【答案】D。
【解析】（1）不計(jì)空氣阻力，機(jī)械能守恒；
（2）跳水運(yùn)動(dòng)員從騰空跳起向上運(yùn)動(dòng)后再向下落入水中，整個(gè)過(guò)程質(zhì)量不變，高度先增大后減小，重力勢(shì)能先增大后減小；
（3）跳水運(yùn)動(dòng)員從騰空跳起向上運(yùn)動(dòng)后再向下落入水中，質(zhì)量不變，速度先減小再增大，所以動(dòng)能先減小后增大。
故選：A。
【角度2】動(dòng)能與彈性勢(shì)能間的轉(zhuǎn)化

解答此類(lèi)問(wèn)題的關(guān)鍵是確定哪個(gè)階段物體做加速運(yùn)動(dòng)，哪個(gè)階段小球做減速運(yùn)動(dòng)。
（1）加速運(yùn)動(dòng)時(shí)：彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能；
（2）減速運(yùn)動(dòng)時(shí)：動(dòng)能轉(zhuǎn)化為彈性勢(shì)能。
【典例6】如圖，彈簧的左端固定，右端連接一個(gè)小球，把它們套在光滑的水平桿上，a是壓縮彈簧后小球靜止釋放的位置，b是彈簧原長(zhǎng)時(shí)小球的位置，c是小球到達(dá)最右端的位置。則小球從a運(yùn)動(dòng)到c的過(guò)程中，在______（選填“a”、“b”或“c”）位置動(dòng)能最大；從b到c的過(guò)程中，小球的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為彈簧的______，小球從a運(yùn)動(dòng)到b的過(guò)程機(jī)械能總量______（選填“變大”、“變小”或“不變”）。
【答案】b；彈性勢(shì)能；不變。
【解析】[1][2][3]由題意可知，小球從a運(yùn)動(dòng)到b的過(guò)程中，彈簧的形變程度減小，其彈性勢(shì)能減小，小球的速度變大，動(dòng)能變大，彈簧的彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為小球的動(dòng)能，而小球的重力勢(shì)能不變，水平桿是光滑的，整個(gè)過(guò)程不需要克服摩擦做功，所以機(jī)械能總量不變；到達(dá)b點(diǎn)時(shí)，彈簧恢復(fù)原狀，不計(jì)摩擦阻力，其彈性勢(shì)能全部轉(zhuǎn)化為小球的動(dòng)能；再?gòu)腷運(yùn)動(dòng)到c時(shí)，彈簧被拉伸，小球的動(dòng)能再逐漸轉(zhuǎn)化為彈簧的彈性勢(shì)能，小球的動(dòng)能會(huì)變小。因此，在b點(diǎn)時(shí)小球的動(dòng)能最大。
【角度3】動(dòng)能、重力勢(shì)能、彈性勢(shì)能間的轉(zhuǎn)化

不計(jì)空氣阻力時(shí)，物體的機(jī)械能守恒。
在分析動(dòng)能、重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能之間的轉(zhuǎn)化時(shí)，根據(jù)物體運(yùn)動(dòng)情況，可以把物體的運(yùn)動(dòng)的整個(gè)過(guò)程進(jìn)行分段?？紤]每段運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，物體運(yùn)動(dòng)速度的變化情況，物體的形變情況，即可分析重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能的變化規(guī)律，以及動(dòng)能與重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能之間的轉(zhuǎn)化。
【典例7】如圖甲所示，輕彈簧豎直固定在水平面上，時(shí)刻，將一重為G的金屬小球從彈簧正上方某一髙度處?kù)o止釋放，小球落到彈簧上壓縮彈簧到最低點(diǎn)，然后被彈簧彈起，上升到一定高度后再下落，如此反復(fù)，通過(guò)安裝在彈簧下端的壓力傳感器，測(cè)出這一過(guò)程彈簧彈力F隨時(shí)間t變化的圖象如圖乙所示，則（ ）。
A．時(shí)刻小球的動(dòng)能最大；
B．時(shí)刻小球的重力勢(shì)能最大；
C．時(shí)刻小球的機(jī)械能等于時(shí)刻小球的機(jī)械能；
D．從開(kāi)始下落到第一次到達(dá)最低點(diǎn)，小球內(nèi)能的增加量小于這兩個(gè)時(shí)刻小球機(jī)械能的減少量
【答案】D。
【解析】AB．t1時(shí)刻小球剛與彈簧接觸，與彈簧接觸后，開(kāi)始一段時(shí)間內(nèi)彈力小于重力，則小球仍然向下做加速運(yùn)動(dòng)，其動(dòng)能變大，剛釋放時(shí)高度最高，重力勢(shì)能最大，故AB不符合題意；
C．時(shí)刻彈簧具有彈性勢(shì)能，時(shí)刻彈簧沒(méi)有彈簧彈性勢(shì)能，所以小球機(jī)械能變小，故C不符合題意；
D．從開(kāi)始下落到第一次到達(dá)最低點(diǎn)，這兩個(gè)時(shí)刻小球機(jī)械能的減少量等于彈簧彈性勢(shì)能增加量和小球內(nèi)能增加量，故小球內(nèi)能的增加量小于這兩個(gè)時(shí)刻小球機(jī)械能的減少量，故D符合題意。
故選D。
題型二：對(duì)機(jī)械能守恒的理解
判斷機(jī)械能是否守恒的關(guān)鍵
（1）從能量角度：若整個(gè)過(guò)程只有動(dòng)能和勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化，沒(méi)有其他形式的能參與轉(zhuǎn)化，則機(jī)械能守恒；
（2）從受力角度：若物體只受重力、彈力作用，而沒(méi)有其他力的作用，則可認(rèn)為機(jī)械能守恒。
【典例8】如圖所示，2021年6月17日搭載聶海勝、劉伯明和湯洪波三名航天員的神舟十二號(hào)飛船加速升空時(shí)的情景，下列說(shuō)法正確的是（ ）。
A．火箭的重力勢(shì)能變大，動(dòng)能變大，機(jī)械能不變；
B．火箭的重力勢(shì)能變大，動(dòng)能減小，機(jī)械能不變；
C．火箭的重力勢(shì)能變大，動(dòng)能變大，機(jī)械能變大；
D．火箭的重力勢(shì)能變大，動(dòng)能減小，機(jī)械能減小
【答案】A。
【解析】ABCD．物體的動(dòng)能與物體的運(yùn)動(dòng)速度和質(zhì)量有關(guān)：速度越大、質(zhì)量越大，動(dòng)能就越大?；鸺铀偕仙龝r(shí)，質(zhì)量不變，速度變大，所以動(dòng)能變大；
物體的重力勢(shì)能與物體的高度和質(zhì)量有關(guān)：高度越高、質(zhì)量越大，重力勢(shì)能越大。火箭升空，質(zhì)量不變，高度變大，重力勢(shì)能變大。物體的機(jī)械能等于動(dòng)能與勢(shì)能之和，動(dòng)能和勢(shì)能都變大，所以機(jī)械能變大。故ABD錯(cuò)誤，C正確。
故選C。
題型三：機(jī)械能守恒和圖像綜合
【典例9】如圖a、b為豎直向上拋出的小石塊在上升過(guò)程中動(dòng)能和重力勢(shì)能隨高度變化的圖線(xiàn)（不計(jì)阻力），其中 ______ 是動(dòng)能-高度關(guān)系圖線(xiàn)，小石塊上升到5m時(shí)的機(jī)械能為 ______J。
【答案】a；4.
【解析】拋出的小石塊在上升過(guò)程中，受豎直向下重力的作用，則小石塊上升的速度越來(lái)越小，當(dāng)小石塊的質(zhì)量一定時(shí)，速度減小，小石塊的動(dòng)能減小，由圖可知，圖線(xiàn)a是小石塊動(dòng)能-高度關(guān)系圖線(xiàn)；在只有動(dòng)能和勢(shì)能轉(zhuǎn)化過(guò)程中，機(jī)械能總量保持不變，由于小石塊的機(jī)械能總量E=2J+2J=4J，即當(dāng)小石塊上升至5m時(shí)，小石塊的機(jī)械能為4J。
答：a；4。
【中考幫】
考點(diǎn)一：機(jī)械能轉(zhuǎn)化與守恒
【典例10】（2022·荊州）打籃球是很多同學(xué)喜愛(ài)的運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目，某次打籃球過(guò)程中，籃球的部分運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示。下列說(shuō)法正確的是（ ）。
A. 籃球經(jīng)過(guò)相同高度的B、C兩點(diǎn)時(shí)，機(jī)械能相等；
B. 籃球第一次反彈后到達(dá)最高點(diǎn)D時(shí)，動(dòng)能為0；
C. 籃球經(jīng)過(guò)B、E兩點(diǎn)時(shí)，動(dòng)能可能相等；
D. 籃球在整個(gè)過(guò)程中機(jī)械能守恒
【答案】A。
【解析】AD．由圖可知，每次籃球反彈后到達(dá)的最高點(diǎn)都比上一次的最高點(diǎn)要低，說(shuō)明籃球的機(jī)械能不斷減小，因此在B點(diǎn)的機(jī)械能大于在C點(diǎn)的機(jī)械能，故AD錯(cuò)誤；
B．由圖可知，籃球在最高點(diǎn)時(shí)，豎直方向速度為0，但在水平方向上速度不為0，所以籃球第一次反彈后到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能不為0，故B錯(cuò)誤；
C．籃球在B點(diǎn)的機(jī)械能大于在E點(diǎn)的機(jī)械能，由圖可知，B點(diǎn)比E點(diǎn)高，所以B點(diǎn)的重力勢(shì)能大于E點(diǎn)的重力勢(shì)能，機(jī)械能是物體動(dòng)能和勢(shì)能的總和，因此在B點(diǎn)的動(dòng)能可能等于在E點(diǎn)的動(dòng)能，故C正確。
故選C。
中考考題要求同學(xué)們能初步具有能量的觀(guān)念，能從能量轉(zhuǎn)化的視角解釋運(yùn)動(dòng)中各種能量的轉(zhuǎn)化情況。這是物理核心素養(yǎng)的物理觀(guān)念的體現(xiàn)。
【作業(yè)幫】
一、基礎(chǔ)練（知識(shí)鞏固）
1．開(kāi)學(xué)返校途中，好學(xué)的小強(qiáng)對(duì)路上看到的現(xiàn)象進(jìn)行思考，其中分析正確的是（ ）。
A．貨車(chē)勻速上坡時(shí)，車(chē)輛機(jī)械能不守恒；
B．小汽車(chē)在公路上勻速轉(zhuǎn)彎時(shí)，車(chē)子受力平衡；
C．大貨車(chē)安裝很多輪了，可以增大受力面積從而增加地面之間的摩擦；
D．高速公路上車(chē)輛不能超速，是因?yàn)檐?chē)輛超速后慣性變大不易停下
【答案】D。
【解析】A．貨車(chē)勻速上坡時(shí)，速度、質(zhì)量不變，高度增加，所以動(dòng)能不變，重力勢(shì)能變大，車(chē)輛機(jī)械能變大，故A正確；
B．小汽車(chē)在公路上勻速轉(zhuǎn)彎時(shí)，運(yùn)動(dòng)的方向發(fā)生了變化，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生了改變，受非平衡力作用，故B錯(cuò)誤；
C．摩擦力的大小與接觸面積大小無(wú)關(guān)，增加輪胎數(shù)目是為了增大受力面積，在壓力一定時(shí)，減小對(duì)路面的壓強(qiáng)，故C錯(cuò)誤；
D．高速公路上車(chē)輛不能超速，是因?yàn)橘|(zhì)量一定時(shí)，速度越快，動(dòng)能越大，停下來(lái)越困難，慣性大小只與質(zhì)量有關(guān)，與速度無(wú)關(guān)，故D錯(cuò)誤。
故選A。
2．小明在體育課上擲鉛球，擲出去的鉛球從a處出手后，在空中的運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示，球最終停在水平地面e點(diǎn)處，不計(jì)空氣阻力，則鉛球（ ）。
A．從a處到b處動(dòng)能減小，重力勢(shì)能增大；
B．從b處到c處動(dòng)能增大，機(jī)械能增大；
C．a(chǎn)處的機(jī)械能小于c處的機(jī)械能；
D．在d、e處機(jī)械能相等
【答案】D。
【解析】A．鉛球從a處到b處，質(zhì)量不變，速度變小，則動(dòng)能減小，同時(shí)高度變大，重力勢(shì)能增大，故A符合題意；
B．鉛球從b處到c處，質(zhì)量不變，速度變大，則動(dòng)能增大，因不計(jì)空氣阻力，所以球在空中運(yùn)動(dòng)時(shí)的機(jī)械能守恒（即機(jī)械能不變），故B不符合題意；
C．不計(jì)空氣阻力，說(shuō)明球在空中的機(jī)械能是守恒的，所以在a、c兩處的機(jī)械能相等，故C不符合題意；
D．從d處到e處，鉛球需要克服摩擦阻力做功，一部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，所以在d處機(jī)械能大于e處，故D不符合題意。
故選A。
3．如圖所示是蕩秋千的簡(jiǎn)化模型。擺球從A點(diǎn)由靜止釋放，到達(dá)D點(diǎn)后返回，B、C兩點(diǎn)等高。下列說(shuō)法正確的是（ ）。
A．球在B、C兩點(diǎn)的動(dòng)能相等；
B．繩的拉力對(duì)小球做了功；
C．球從B點(diǎn)到O點(diǎn)的過(guò)程中機(jī)械能減少；
D．球從O點(diǎn)到C點(diǎn)的過(guò)程中重力勢(shì)能減少
【答案】A。
【解析】A．從圖中可以看出B、C位置在同一高度，即重力勢(shì)能相同，小球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中與空氣摩擦等因素導(dǎo)致部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化成其它形式的能，即機(jī)械能在減小，所以小球在B點(diǎn)機(jī)械能大于C點(diǎn)的機(jī)械能，故B點(diǎn)動(dòng)能要大于C點(diǎn)的動(dòng)能，故A錯(cuò)誤；
B．由于小球運(yùn)動(dòng)方向與繩子拉力方向剛好垂直，根據(jù)做功的概念，功是物體在力的方向上運(yùn)動(dòng)的距離與力大小的乘積，這里垂直無(wú)功。故B錯(cuò)誤；
C．小球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中與空氣摩擦等因素導(dǎo)致部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化成其它形式的能，即機(jī)械能在減小，所以球從B點(diǎn)到O點(diǎn)的過(guò)程中機(jī)械能減少，故C正確；
D．球從O點(diǎn)到C點(diǎn)的過(guò)程中高度不斷增加，動(dòng)能轉(zhuǎn)化為球的重力勢(shì)能，所以重力勢(shì)能在增加，故D錯(cuò)誤。
故選C。
4．如圖所示，摩天輪勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)“觀(guān)光屋”勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，下列說(shuō)法正確的是（ ）。
A．觀(guān)光屋上升時(shí)重力勢(shì)能增加、動(dòng)能減??；
B．觀(guān)光屋上升到最高點(diǎn)，如果所有外力突然消失，觀(guān)光屋繼續(xù)做圓周運(yùn)動(dòng)；
C．由于是勻速圓周運(yùn)動(dòng)，觀(guān)光屋內(nèi)的人運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變；
D．摩天輪靜止時(shí)，纜繩對(duì)觀(guān)光屋的拉力和觀(guān)光屋的總重力為一對(duì)平衡力
【答案】D。
【解析】A．觀(guān)光屋上升時(shí)，速度大小不變，故動(dòng)能不變；高度增加，故重力勢(shì)能增大；故A不正確；
B．觀(guān)光屋上升到最高點(diǎn)，依然是勻速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；突然所有外力消失，由于慣性，觀(guān)光屋會(huì)做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，故B不正確；
C．勻速圓周運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)的方向一直在發(fā)生改變，所以人的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)也一直在改變，故C不正確；
D．摩天輪靜止時(shí)，觀(guān)光屋在纜繩對(duì)觀(guān)光屋的拉力和觀(guān)光屋的總重力的作用下處于平衡狀態(tài)，所以纜繩對(duì)觀(guān)光屋的拉力和觀(guān)光屋的總重力是一對(duì)平衡力，故D正確。
故選D。
5．撐竿跳高是一項(xiàng)對(duì)壓竿和起跳技術(shù)要求很高的體育運(yùn)動(dòng)。如圖所示是運(yùn)動(dòng)員在一次比賽中的情景，從竿處于最大彈性形變到運(yùn)動(dòng)員松開(kāi)竿的過(guò)程中（不考慮空氣阻力）（ ）。
A．竿的彈性勢(shì)能增大，運(yùn)動(dòng)員的機(jī)械能減??；
B．竿的彈性勢(shì)能增大，運(yùn)動(dòng)員的機(jī)械能增大；
C．竿的彈性勢(shì)能減小，運(yùn)動(dòng)員的機(jī)械能減小；
D．竿的彈性勢(shì)能減小，運(yùn)動(dòng)員的機(jī)械能增大
【答案】D。
【解析】圖示中，不計(jì)空氣阻力，竿從彈性形變最大到運(yùn)動(dòng)員松開(kāi)竿的過(guò)程中，竿逐漸恢復(fù)原狀，則竿的彈性勢(shì)能減小，減小的彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為運(yùn)動(dòng)員的機(jī)械能，所以運(yùn)動(dòng)員的機(jī)械能增大，故ABC不符合題意，D符合題意。
故選D。
6．如圖所示，質(zhì)量為m的小球從靜止下落，落在與A點(diǎn)等高處、豎直放置靜止的輕彈簧上，到達(dá)與B點(diǎn)等高處時(shí)小球重力與彈簧的彈力大小相等，圖中與C點(diǎn)等高處是小球到達(dá)的最低點(diǎn)（不計(jì)空氣阻力）。下列說(shuō)法正確的是（ ）。
A．到達(dá)A點(diǎn)時(shí)，小球的動(dòng)能最大；
B．下落過(guò)程中，小球重力勢(shì)能一直減小、動(dòng)能先增大后減小、小球與彈簧機(jī)械能守恒；
C．到達(dá)C點(diǎn)時(shí)，小球的動(dòng)能為零，受到的重力與彈簧的彈力是一對(duì)平衡力；
D．從A到B，小球減少的重力勢(shì)能等于增加的動(dòng)能
【答案】B。
【解析】小球從下落到A點(diǎn)過(guò)程中，只受重力作用做加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)與彈簧接觸后，在A(yíng)到B的過(guò)程中，彈力逐漸增大到與重力相等，則該過(guò)程中合力依然向下，小球加速運(yùn)動(dòng)，重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能和彈性勢(shì)能，B到C過(guò)程中，彈力大于重力，合力向上，小球減速，直到C點(diǎn)速度減為零，合力不為零，重力和彈力不是平衡力，綜合可知小球在 B點(diǎn)速度最大，則動(dòng)能最大，高度一直降低，則重力勢(shì)能減小，動(dòng)能先增大后減小，整體機(jī)械能守恒。
故選B。
7．如圖為某商場(chǎng)內(nèi)的自動(dòng)扶梯，若小明同學(xué)站在以1m/s速度勻速向上運(yùn)行的自動(dòng)扶梯上，通過(guò)10m的路程，需_____s，運(yùn)行過(guò)程中他的動(dòng)能將_____，機(jī)械能將______。（后兩空選填“增加”、“不變”或“減少”）
【答案】10；不變；增加。
【解析】小明通過(guò)10m的路程需要的時(shí)間是： ；由于在小明上升過(guò)程中，其質(zhì)量不變，速度不變，即動(dòng)能不變；
但其高度變大，即他的重力勢(shì)能變大，由于機(jī)械能等于動(dòng)能和勢(shì)能之和，故機(jī)械能變大。
8．從離地20m高的A點(diǎn)斜向上拋出重1N的小球，其運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示。小球離開(kāi)手時(shí)的動(dòng)能為20J，則當(dāng)它運(yùn)動(dòng)到與A點(diǎn)等高的B點(diǎn)時(shí)具有的動(dòng)能是_____J，剛接觸地面時(shí)的動(dòng)能是______J。（不計(jì)空氣阻力）
【答案】20；40。
【解析】[1]不計(jì)空氣阻力，小球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中機(jī)械能守恒，故小球在B點(diǎn)的機(jī)械能等于在A(yíng)點(diǎn)的機(jī)械能，A點(diǎn)和B點(diǎn)等高，則小球的重力勢(shì)能相等，而機(jī)械能等于動(dòng)能與勢(shì)能的總和，所以小球在B點(diǎn)的動(dòng)能等于在A(yíng)點(diǎn)的動(dòng)能，即它運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)具有的動(dòng)能是20J。
[2]小球離開(kāi)手時(shí)的動(dòng)能為20J，小球在A(yíng)點(diǎn)時(shí)的重力勢(shì)能Ep=Gh=1N×20m=20J
小球從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到剛接觸地面時(shí)，其具有重力勢(shì)能全部轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，故剛接觸地面時(shí)的動(dòng)能
Ek=20J+20J=40J
故剛接觸地面時(shí)的動(dòng)能為40J。
9．如圖2020年7月23日，我國(guó)發(fā)射首個(gè)火星探測(cè)器“天問(wèn)一號(hào)”，將一次性完成“繞、落、巡”三大任務(wù)，這在世界航天史上從未有過(guò)先例。探測(cè)器沿橢圓軌道繞火星運(yùn)動(dòng)時(shí)，不受空氣阻力，只發(fā)生動(dòng)能和勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化，由近火點(diǎn)向遠(yuǎn)火點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，探測(cè)器的動(dòng)能_________，機(jī)械能_______（填“變大”、“變小”或“不變”）。
【答案】變??；不變。
【解析】[1][2]探測(cè)器由近火點(diǎn)向遠(yuǎn)火點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，不受空阻力，只發(fā)生動(dòng)能和勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化，探測(cè)器相對(duì)于火星的高度增加，重力勢(shì)能變大，速度減小，動(dòng)能減小，動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能，機(jī)械能不變。
10．2016年8月16日，我國(guó)用長(zhǎng)征二號(hào)運(yùn)載火箭成功將世界首顆量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星（簡(jiǎn)稱(chēng)“量子衛(wèi)星”）“墨子號(hào)”發(fā)射升空，如圖所示，火箭在加速上升的過(guò)程中，量子衛(wèi)星的動(dòng)能______，重力勢(shì)能______，機(jī)械能______。（選填“增大”或“不變”或“減小”）
【答案】增大；增大；增大。
【解析】[1][2]火箭在加速上升的過(guò)程中，質(zhì)量不變，速度增大，則動(dòng)能增大；質(zhì)量不變，高度增大，則重力勢(shì)能增大。
[3]動(dòng)能和勢(shì)能統(tǒng)稱(chēng)為機(jī)械能，由于動(dòng)能增大，重力勢(shì)能增大，所以其機(jī)械能增大。
二、綜合練（能力提升）
11．如圖，輕質(zhì)彈簧豎直放置，下端固定于地面，上端位于O點(diǎn)時(shí)彈簧恰好不發(fā)生形變?，F(xiàn)將一小球放在彈簧上端，再用力向下把小球壓至圖中A位置后由靜止釋放，小球?qū)⒇Q直向上運(yùn)動(dòng)并脫離彈簧，不計(jì)空氣阻力，則小球（ ）。
A．運(yùn)動(dòng)至最高點(diǎn)時(shí)，速度為0m/s，所以受平衡力作用；
B．被釋放瞬間，所受重力大于彈簧彈力；
C．從A點(diǎn)向上運(yùn)動(dòng)O點(diǎn)的過(guò)程中，速度一直增大；
D．從A點(diǎn)向上運(yùn)動(dòng)O點(diǎn)的過(guò)程中，速度先增大后減小
【答案】D。
【解析】A．不計(jì)空氣阻力，小球在最高點(diǎn)時(shí)只受重力作用，不是平衡狀態(tài)，故A不符合題意；
B．小球被釋放后沿豎直方向加速向上運(yùn)動(dòng)，故釋放瞬間，所受重力小于彈簧彈力。故B不符合題意；
CD．不計(jì)空氣阻力，小球在從A點(diǎn)向上運(yùn)動(dòng)到O點(diǎn)的過(guò)程中，受到兩個(gè)力的作用，一個(gè)是豎直向下的重力，一個(gè)是豎直向上的彈力，開(kāi)始向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，彈力大于重力，小球所受合力方向向上，速度不斷增大；當(dāng)彈力小于重力時(shí)，其所受合力方向向下，速度不斷變小。當(dāng)離開(kāi)O點(diǎn)后，小球只受重力作用，力的方向與小球運(yùn)動(dòng)方向相反，速度繼續(xù)減小。故其速度先增大后減小，故D符合題意；C不符合題意。
故選D。
12．如圖所示，小明在做模擬“蹦極”的小實(shí)驗(yàn)，一根橡皮筋一端系一個(gè)小石塊，另一端固定在 A 點(diǎn)，B 點(diǎn)是橡皮筋不系小石塊自然下垂時(shí)下端所在的位置，C 點(diǎn)是小石塊從 A 點(diǎn)自由釋放后所能達(dá)到的最低點(diǎn)。關(guān)于小石塊從 A 點(diǎn)到 C 點(diǎn)運(yùn)動(dòng)過(guò)程的說(shuō)法，正確的是（ ）。
A．整個(gè)過(guò)程中小石塊重力勢(shì)能的減小量等于它動(dòng)能的增加量；
B．從 A 點(diǎn)下落到 B 點(diǎn)的過(guò)程中，小石塊受到重力和彈力的作用；
C．從 B 點(diǎn)下落到 C 點(diǎn)的過(guò)程中，小石塊的速度先增大后減小；
D．小石塊在 C 點(diǎn)時(shí)，受到平衡力的作用
【答案】A。
【解析】A. 整個(gè)過(guò)程中小石塊重力勢(shì)能的減小量等于它的動(dòng)能和橡皮筋的彈性勢(shì)能的增加量，故A錯(cuò)；
B. 從 A 點(diǎn)下落到 B 點(diǎn)的過(guò)程中，橡皮筋處于自然伸長(zhǎng)狀態(tài)對(duì)小石塊沒(méi)有彈力的作用，小石塊只受到重力作用，故B錯(cuò)；
C. 從 B 點(diǎn)下落到 C 點(diǎn)的過(guò)程中，橡皮筋伸長(zhǎng)量越來(lái)越大對(duì)小石塊的豎直向上拉力越來(lái)越大，小石塊受的合力先減小后增大且合力方向與運(yùn)動(dòng)方向先相同后相反，由力于運(yùn)動(dòng)的關(guān)系可知小石塊的速度先增大后減小，故C正確；
D. 小石塊在 C 點(diǎn)時(shí)，橡皮筋對(duì)小石塊拉力大于小石塊受的重力，小石塊受到非平衡力的作用，故D錯(cuò)。
故選C。
13．頻閃照相是研究物體運(yùn)動(dòng)的重要手段之一，如圖是頻閃照片記錄豎直下落的小球每隔相等時(shí)間的位置（不計(jì)空氣阻力），則在下落過(guò)程中，小球（ ）。
A．動(dòng)能逐漸減小B．a(chǎn) 位置沒(méi)有能量
C．重力在 bc 段做功比在 cd 段慢D．重力在 ab 段做功比在 bc 段多
【答案】A。
【解析】A．由圖可知，小球在下落過(guò)程中相同時(shí)間內(nèi)通過(guò)的距離不斷變大，故小球做加速運(yùn)動(dòng)；此過(guò)程中，小球的質(zhì)量不變，速度變大，動(dòng)能逐漸增大，故A錯(cuò)誤；
B．小球在 a 位置時(shí)，具有一定的高度，所以具有一定的重力勢(shì)能，同時(shí)小球自身具有內(nèi)能，即小球在 a 位置具有能量，故B錯(cuò)誤；
C．小球的重力 G 不變，小球在 bc 段比 cd 段下落高度小，根據(jù) W=Gh 可知，小球的重力在 bc 段做功比在 cd段少；由題可知小球在 bc 段和 cd 段的運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同，根據(jù) P=可知，重力在 bc 段做功的功率小，即重力在bc 段做功比在 cd 段慢，故C正確；
D．小球的重力 G 不變，小球在 ab 段比 bc 段下落高度小，根據(jù) W=Gh 可知，小球的重力在 ab 段做功比在 bc段少,故D錯(cuò)誤。
故選C。
14．如圖所示，質(zhì)量為1 kg的滑塊在傾角為30°的光滑斜面上，從a點(diǎn)由靜止開(kāi)始下滑，到b點(diǎn)開(kāi)始?jí)嚎s輕彈簧，到c點(diǎn)時(shí)達(dá)到最大速度。到d點(diǎn)（圖中未畫(huà)出）開(kāi)始彈回，返回b點(diǎn)離開(kāi)彈簧，恰能再回到a點(diǎn)。則：
（1）物體從a到b點(diǎn)，物體的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為_(kāi)__________能；
（2）物體從c到d點(diǎn)，彈簧的________能變大；
（3）物體在d點(diǎn)___________ （選填“是平衡狀態(tài)”或“不是平衡狀態(tài)”）。
【答案】動(dòng)；彈性勢(shì)；不是平衡狀態(tài)。
【解析】（1）[1]物體從a到b點(diǎn)，物體的高度減小，速度增大，它的重力勢(shì)能減小，動(dòng)能增大，所以物體的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能。
（2）[2]物體從c到d點(diǎn)，彈簧被壓縮，到d點(diǎn)（圖中未畫(huà)出）開(kāi)始彈回，故d點(diǎn)彈簧的彈性形變程度最大，故物體從c到d點(diǎn)，彈簧的彈性勢(shì)能變大。
（3）[3]物體在d點(diǎn)時(shí)，速度為零，此時(shí)開(kāi)始向上做加速運(yùn)動(dòng)，所以在d點(diǎn)不是平衡狀態(tài)。
三、培優(yōu)練（挑戰(zhàn)自我）
15．將表面涂墨（墨充足）的皮球從離地某一高度水平拋出，球落地后又彈起，如圖所示是小球在地面彈跳的頻閃照片，A、B兩點(diǎn)高度相同，小球在A(yíng)點(diǎn)的重力勢(shì)能 ______（選填“大于”、“小于”或“等于”）B點(diǎn)的重力勢(shì)能，小球在A(yíng)點(diǎn)的動(dòng)能 ______（選填“大于”、“小于”或“等于”）B點(diǎn)的動(dòng)能；皮球先后三次在地面D、E、F著地并留下黑色墨跡，墨跡逐漸 ______（填“變小”、“變大”或“不變”）。
【答案】等于；大于；變小。
【解析】[1]皮球在A(yíng)點(diǎn)的高度和B點(diǎn)的高度相等，質(zhì)量也沒(méi)變，根據(jù)重力勢(shì)能的影響因素可知：皮球在A(yíng)、B兩點(diǎn)的重力勢(shì)能相等。
[2]由于皮球每次彈起后所達(dá)到的最大高度不斷減小，所以皮球的機(jī)械能在不斷減小，即A位置的機(jī)械能大于B位置時(shí)的機(jī)械能，因此在A(yíng)、B兩位置重力勢(shì)能相等的情況下，A位置的動(dòng)能大于B位置的動(dòng)能。
[3]每次皮球反彈后到的最高點(diǎn)都比上一次的最高點(diǎn)要低，機(jī)械能逐漸變小，落地時(shí)，轉(zhuǎn)化成皮球的彈性勢(shì)能也越來(lái)越小，皮球彈性形變程度也越來(lái)越小，所以看到黑色墨跡逐漸變小。
16．閱讀短文，回答后面問(wèn)題：
天問(wèn)一號(hào)火星探測(cè)器
天問(wèn)一號(hào)火星探測(cè)器于2020年7月23日在文昌航天發(fā)射場(chǎng)發(fā)射升空，于2021年2月10日被火星捕獲，進(jìn)入環(huán)繞火星軌道，2021年5月，火星探測(cè)器上的著陸巡視器與環(huán)繞器分離，著陸巡視器軟著陸于火星烏托邦平原南部預(yù)選區(qū)，成功降落于火星表面，而后祝融號(hào)火星車(chē)駛離著陸平臺(tái)，開(kāi)展巡視探測(cè)等工作；
（1）如圖1，火星探測(cè)器進(jìn)入環(huán)火軌道，在火星引力作用下做環(huán)繞火星的運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)軌道上有一個(gè)近火點(diǎn)（距離火星最近的點(diǎn)）和遠(yuǎn)火點(diǎn)（距離火星最遠(yuǎn)的點(diǎn)），那么，火星探測(cè)器在 ______火點(diǎn)的動(dòng)能較大；從近火點(diǎn)到遠(yuǎn)火點(diǎn)的過(guò)程中，火星探測(cè)器的機(jī)械能 ______（選填“增大”、“減少”或“守恒”）；
（2）火星直徑約為地球的一半，物體在火星地表所受重力約為地球地面上的五分之二；地球地表上的g地取10N/kg，則火星地表上的g約為 ______N/kg，由此可知：
①如圖2，質(zhì)量為240kg的祝融號(hào)火星車(chē)從高度為1.2m的著陸平臺(tái)上沿斜梯駛離到火星地面上，則重力對(duì)火星車(chē)所做的功為 ______J；
②火星地表大氣壓強(qiáng)約為680Pa，在火星地表做托里拆利實(shí)驗(yàn)，如圖3，則水銀柱高度h約為 ______mm；（水銀密度為13.6×103kg/m3）
③假設(shè)火星地面上存在一個(gè)由液態(tài)水形成的湖泊，某同學(xué)穿上宇航服跳入湖中并保持不動(dòng)；已知此同學(xué)穿上宇航服后的總質(zhì)量為80kg、體積0.25m3，液態(tài)水的密度，則此同學(xué)在湖水中所受的浮力大小為 ______N、浸入水中的體積為 ______m3。
【答案】近；守恒；4；1152；12.5；320；0.08。
【解析】（1）[1][2]火星探測(cè)器沿橢圓軌道繞火星運(yùn)動(dòng)時(shí)，不受空氣阻力，只發(fā)生動(dòng)能和勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化，故探測(cè)器的機(jī)械能保持不變；在近火點(diǎn)，探測(cè)器的高度最小，重力勢(shì)能最小，故探測(cè)器的動(dòng)能最大。
（2）[3]火星地表上的g為
①[4]重力對(duì)火星車(chē)所做的功
②[5]水銀柱高度
③[6]該同學(xué)的重力
假設(shè)該同學(xué)全部浸入水中，則排開(kāi)水的體積為0.25m3，在湖水中所受的浮力
則該同學(xué)在湖水中靜止時(shí)漂浮，所受的浮力
[7]根據(jù)阿基米德原理可知此時(shí)浸入水中的體積。
單擺實(shí)驗(yàn)
滾擺實(shí)驗(yàn)
圖示
現(xiàn)象
將小球拉至A點(diǎn)釋放，小球加速擺向B點(diǎn)，然后擺向C點(diǎn)，速度越來(lái)越小，到C點(diǎn)的速度為零，之后再經(jīng)過(guò)B點(diǎn)回到A點(diǎn)，不斷往復(fù)（因?yàn)橛锌諝庾枇?，?shí)際上不能回到A點(diǎn)）
捻動(dòng)滾擺的軸，使?jié)L擺上升至某一高度后松開(kāi)，滾擺開(kāi)始旋轉(zhuǎn)下降，轉(zhuǎn)速越來(lái)越大，到最低點(diǎn)后，開(kāi)始纏繞懸線(xiàn)上升，轉(zhuǎn)速逐漸變小，最終再次上升到原來(lái)的高度，之后再次下降，不斷重復(fù)（因?yàn)橛锌諝庾枇?，滾擺不能回答原來(lái)的高度）
能量轉(zhuǎn)化情況分析
單擺的運(yùn)動(dòng)可分為上升段和下降段。其動(dòng)能和重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化情況見(jiàn)下表。
運(yùn)動(dòng)
階段
高度
重力勢(shì)能
速度
動(dòng)能
能的
轉(zhuǎn)化
下降段
A→B
C→B
降低
減小
變大
增大
重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能
上升段
B→A
B→C
升高
增大
變小
減小
動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能
滾擺的運(yùn)動(dòng)也可分為上升段和下降段。其動(dòng)能和重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化情況見(jiàn)下表。
運(yùn)動(dòng)
階段
高度
重力勢(shì)能
速度
動(dòng)能
能的
轉(zhuǎn)化
下降段
降低
減小
變大
增大
重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能
上升段
升高
增大
變小
減小
動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能
探究歸納
在一定條件下，動(dòng)能和重力勢(shì)能可以互相轉(zhuǎn)化。
探究過(guò)程
球的速度
球的動(dòng)能
彈簧片形變程度
彈簧片的彈性勢(shì)能
能的轉(zhuǎn)化
木球壓彎彈簧片
不斷減小，直至為零
不斷減小，直至為零
由小變大
不斷增大
動(dòng)能轉(zhuǎn)化為彈性勢(shì)能
彈簧片把木球彈回
由零不斷增大
由零不斷增大
由大變小
不斷減小，直至為零
彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能
★特別提醒
動(dòng)能和彈性勢(shì)能的之間的轉(zhuǎn)化，可以發(fā)生在同一物體上，也可以發(fā)生在不同物體之間。例如，由高處落下的籃球在撞擊地面發(fā)生了彈性形變過(guò)程中，球的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為自身的彈性勢(shì)能；球在恢復(fù)原狀的過(guò)程中，球的彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為自身的動(dòng)能，動(dòng)能和彈性勢(shì)能在一個(gè)物體上相互轉(zhuǎn)化。運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行蹦床表演時(shí)，運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)能和蹦床的彈性勢(shì)能在兩個(gè)物體間相互轉(zhuǎn)化。
★特別提醒
機(jī)械能守恒的條件是只有動(dòng)能和勢(shì)能之間發(fā)生轉(zhuǎn)化，沒(méi)有其他形式的能參與轉(zhuǎn)化。但在現(xiàn)實(shí)生活中，由于摩擦阻力的存在，動(dòng)能和勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化的過(guò)程中總要克服摩擦力做功，總有部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為其他形式的能，機(jī)械能的總量減少。
▲拓展培優(yōu)
能量轉(zhuǎn)化的普遍性
自然界中，各種形式的能量都可以相互轉(zhuǎn)化，能量轉(zhuǎn)化過(guò)程中總是一種形式的能量減少，另一種形式的能量增加動(dòng)能和勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化只是各種能量轉(zhuǎn)化的一種。
示例（忽略空氣阻力和摩擦導(dǎo)致的機(jī)械能損失）
判斷依據(jù)
能的轉(zhuǎn)化
速度
高度
形變
滾擺上升時(shí)
減小
增大
——
動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能
過(guò)山車(chē)下降時(shí)
增大
減少
——
重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能
運(yùn)動(dòng)的小球壓縮彈簧時(shí)
減小
——
增大
動(dòng)能轉(zhuǎn)化為彈性勢(shì)能
彎弓射箭時(shí)
增大
——
減小
彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能
示例
動(dòng)能變化
勢(shì)能變化
機(jī)械能
水平路面上加速運(yùn)動(dòng)的小車(chē)
增大
不變
增大
水平路面上減速運(yùn)動(dòng)的小車(chē)
減小
不變
減小
勻速上升的熱氣球
不變
增大
增大
勻速下降的熱氣球
不變
減小
減小
斜面上減速下滑的滑塊
減小
減小
減小
汽車(chē)加速?zèng)_上斜面
增大
增大
增大
水能
風(fēng)能
本質(zhì)
機(jī)械能
特點(diǎn)
無(wú)污染、蘊(yùn)藏量大、可循環(huán)利用
資源豐富、無(wú)污染、不穩(wěn)定、不便于儲(chǔ)存
利用
（1）早期，人們利用水流沖擊水輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)汲水、磨粉、碾谷；
（2）到18世紀(jì)，人們利用大功率水輪機(jī)來(lái)帶動(dòng)紡織機(jī)、冶金鼓風(fēng)機(jī)工作；
（3）近代，利用水輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電
（1）利用風(fēng)能來(lái)驅(qū)動(dòng)帆船航行；
（2）利用風(fēng)能來(lái)推動(dòng)風(fēng)車(chē)做功；
（3）利用風(fēng)能來(lái)發(fā)電