中考物理总复习：机械能及其转化 知识讲解

选师无忧/达分课 15 年教育品牌 专业选师平台 免费咨询热线：400-612-5351 总复习：机械能及其转化总复习：机械能及其转化 责编：雒文丽 【考纲要求】【考纲要求】 1、知道动能、势能、重力势能及弹性势能； 2、理解动能及大小的决定因素，重力势能及大小的决定因素，弹性势能及有关的决定因素；机械 能守恒； 3、掌握探究动能及大小的决定因素，重力势能及大小的决定因素，弹性势能及有关决定的因素； 动能和势能可以相互转化。 【知识网络】【知识网络】 【考点梳理】【考点梳理】 考点一考点一 、动能、势能、机械能、动能、势能、机械能（高清课堂力学（高清课堂力学 6 6：功和能机械能概述）：功和能机械能概述） 1动能动能 物体由于运动而具有的能，叫做动能；动能的大小与质量和速度有关。物体的速度越大，质量越大， 则它的动能越大。 要点诠释：要点诠释： （1）一切运动的物体都有动能。 （2）动能是“由于运动”这个原因而产生的，一定不要把它理解成“运动的物体具有的能量叫动 能” 。例如在空中飞行的飞机，不但有动能而且还具有其它形式的能量。 2重力势能重力势能 物体由于高度所决定的能，叫做重力势能；重力势能的大小与质量和高度有关。物体的质量越大，被 举得越高，则它的重力势能越大。 要点诠释：要点诠释： （1）一切被举高的物体都有重力势能。 （2）重力势能是“被举高”这个原因而产生的，一定不要把它理解成“被举高的物体具有的能量 叫重力势能” 。例如在空中飞行的飞机，不但有重力势能而且还具有其它形式的能量。 3弹性势能弹性势能 物体由于发生弹性形变而具有的能量，叫做弹性势能；弹性势能的大小与弹性形变的程度有关。 要点诠释：要点诠释： （1）一切发生弹性形变的物体都有弹性势能。 （2）弹性势能是“由于发生弹性形变”这个原因而产生的，一定不要把它理解成“发生弹性形变 的物体具有的能量叫弹性势能” 。 4机械能机械能 选师无忧/达分课 15 年教育品牌 专业选师平台 免费咨询热线：400-612-5351 动能、重力势能和弹性势能统称为机械能。 考点二、动能和势能之间的相互转化考点二、动能和势能之间的相互转化（高清课堂力学（高清课堂力学 6 6：功和能动能和势能的转化）：功和能动能和势能的转化） 1、在一定的条件下，动能和重力势能之间可以相互转化。、在一定的条件下，动能和重力势能之间可以相互转化。如将一块小石块，从低处抛向高处，再 从高处下落的过程中，先是动能转化为重力势能后，后来又是重力势转化为动能。 2、在一定的条件下，动能和弹性势能之间可以相互转化。、在一定的条件下，动能和弹性势能之间可以相互转化。如跳板跳水运动员，在起跳的过程中， 压跳板是动能转化为弹性势能，跳板将运动员反弹起来是弹性势能转化为动能。 3、机械能守恒。、机械能守恒。如果一个过程中，只有动能和势能相互转化，机械能的总和就保持不变。这个规 律叫做机械能守恒。 【典型例题】【典型例题】 类型一、基础知识类型一、基础知识 1、 （2016济宁）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希玩弹跳杆时 由最低位置上升到最高位置的过程，针对此过裎。下列分析正确的是（ ） A在 a 状态时弹簧的弹性势能最大，小希的机械能为零 Bab 的过程中，弹簧的弹力越来越大，在 b 状态时弹力最大 Cbc 的过程中，弹簧的弹性势能转化为小希的重力势能 Dac 的过程中，小希先加速后减速，在 b 状态时速度最大 【思路点拨】 （1）动能大小的影响因素：质量和速度，质量越大，速度越大，动能越大。 （2）重力势 能大小的影响因素：质量和高度，质量越大，高度越高，重力势能越大。 （3）弹簧由于发生弹性形变 而具有的能称为弹性势能，弹性势能的大小与物体发生弹性形变的程度有关。 （4）机械能=动能+势 能。 【答案】D 【解析】A、据图可知，a 状态时弹簧的弹性势能最大，由于机械能等于动能加势能，所以机械能不是 零，故 A 错误；B、ab 的过程中，弹簧的形变程度变小，所以具有的弹性势能变小，即到达 b 点时， 弹簧恢复原状，所以弹性势能变为最小，故 B 错误；C、ab 的过程中，弹簧的形变程度变小，即弹性 势能转化为动能，即到达 b 点动能最大，bc 的过程中，动能转化为小希的重力势能，故 C 错误；D、 据上面的分析可知，ab 的过程中，弹簧的形变程度变小，即弹性势能转化为动能，即到达 b 点动能最 大，bc 的过程中，动能转化为小希的重力势能，所以该过程中，小希先加速后减速，在 b 状态时速度 最大，故 D 正确。 【总结升华】此题考查了动能、重力势能和弹性势能的相互转化。 2、为了研究动能的大小与哪些因素有关，教材中设计了“小钢球撞木块”的实验（如图所示）让静 止的小钢球从斜面滚下，观察木块被推动的距离。关于该实验的说法中，不正确的是（ ） 选师无忧/达分课 15 年教育品牌 专业选师平台 免费咨询热线：400-612-5351 A该实验的设计思路是采用转换法，用木块移动的距离来表示动能的大小 B该实验研究的基本方法是控制变量法，如分别控制小球滚下的高度、小球的质量等 C在实验器材的选择时，可以不考虑斜面的光滑程度，被撞木块的质量和软硬等因素 D实验过程中，让同一小球从不同高度落下，目的是为了让小球获得不同的运动速度 【思路点拨】动能的决定因素有两个：质量和速度，在探究“物体动能的大小与哪些因素有关”时，应该 利用控制变量法的思路，去分析解决；钢球把木块推出的距离长，说明动能大这是一种转换的方法。 【答案】C 【解析】A、球的动能是从木块被推出的距离看出的，这里采用了转换法的思想，故该选项说法正确； B、球的动能与质量和速度都有关系，根据控制变量法，如分别控制小球滚下的高度、小球的质量等； 故该选项说法正确； C、斜面的光滑程度影响小球滚下的速度，木块的质量和软硬影响碰撞的程度，所以在实验器材的选择 时，考虑斜面的光滑程度，木块的质量和软硬等因素，故该选项说法不正确； D、让球滚到水平面上时获得的速度与球在斜面上的高度有关，同一小球从不同高度落下，目的是为了 让小球获得不同的运动速度，故该选项说法正确。 【总结升华】本题全面地考查动能的大小与哪些因素有关，解答时注意多因素问题时需要运用控制变 量法，反映动能多少时运用了转换法。 举一反三：举一反三： 【变式】在探究“动能的大小与质量的关系”的实验中，记录数据如下。下列说法正确的是：（ ） A实验时，让小球从斜面的同一高度自由滚下 B小球动能的大小通过木块移动的距离来判断 C物体质量越大，动能一定越大 D实验过程中运用了控制变量法和转换法 【答案】ABD 3、受高空落物伤人的启示，美军正在研制一种名为“上帝之杖”的太空武器。“上帝之杖”实质就是 高密度、耐高温的金属棒，它要依托太空平台的搭载，借助小型火箭助推和高空下落产生的巨大动 能，对地球战略目标实施打击，破坏力巨大。它攻击目标的巨大能量主要来源于（ ） A小型火箭助推动能 B与大气摩擦产生的能量 C“上帝之杖”本身的内能 D下落过程重力势能转化的动能 【思路点拨】解决该题需掌握以下知识： （1）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； （2）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； 小球质量 m/g102030 木块移动距离 s/cm8.316.825.2 选师无忧/达分课 15 年教育品牌 专业选师平台 免费咨询热线：400-612-5351 （3）在发生能量转化时，减小的能转化为增大的能。 【答案】D 【解析】“上帝之杖”在高空下落过程中，质量不变，而高度越来越小，因此其重力势能越来越小， 但它的速度越来越快，因此动能越来越大，在下落过程重力势能转化为动能，它获得的动能越大，破 坏力就越强。 【总结升华】此题通过生活中发生的事件考查了影响动能和重力势能的影响因素，以及能量间的转 化，要注意辨别。 举一反三：举一反三： 【变式】玩“过山车”是一项非常惊险刺激的娱乐活动。如图所示，过山车时而从轨道的最低点 D 上 升到最高点 A，时而从最高点 A 飞驰而下。过山车在运动过程中，若不计能量损失，只有动能和势能 的相互转化。下列说法正确的是（ ） AA 点机械能小于 B 点机械能 BD 点动能最大，A 点势能最大 CD 点动能最大，A 点机械能最大 DA 点势能最大，机械能最大 【答案】B 4、如图所示，一辆在水平路面上匀速行驶的洒水车正在洒水作业，关于该洒水车，下列说法正确 的是（ ） A机械能不变，重力势能不变 B机械能变小，重力势能动能变小 C机械能不变，动能变小 D机械能变小，动能不变 【思路点拨】 （1）动能大小的影响因素：质量和速度，质量越大，速度越大，动能越大； （2）动能和势能统称为机械能。 【答案】B 【解析】 （1）洒水车在不断的洒水工程中，虽然速度是不变的，但是由于质量减小，所以动能减小。 （2）虽然在水平街道上，但是由于质量减小，所以重力势能也会减小，所以洒水车的机械能减小。 【总结升华】掌握动能、重力势能、弹性势能大小的影响因素，根据影响因素能判断动能、重力势能 和弹性势能的大小变化。 选师无忧/达分课 15 年教育品牌 专业选师平台 免费咨询热线：400-612-5351 类型二、知识运用类型二、知识运用 5、 （2016徐州二模）如图是一种神奇的“魔罐”，其制作方法是：橡皮筋两头分别固定在罐子的 顶部和底部，在橡皮筋的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，“魔罐”滚回来后不能回到原抛出点的位置，主要原因是 。 【思路点拨】 （1）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；（2）此题 中，由于罐与地面之间存在着摩擦力，所以罐的机械能会减小，魔罐滚回来后不能回到原抛出点的位 置。 【答案】弹性势；动；克服摩擦做功，机械能减小 【解析】魔罐在开始滚动的时候，具有动能，滚动的过程中，罐子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，弹性势能转化为动能；由于罐与地面之间存在着摩擦力，所以罐的机械能会减小，即一部 分机械能会转化为内能，故魔罐滚回来后不能回到原抛出点的位置。 【总结升华】本题考查动能和弹性势能的影响因素及机械能与内能的转化关系。 举一反三：举一反三： 【变式】如图所示，小明从滑梯上下滑，在这一过程中，他的（ ） A动能转化为重力势能 B重力势能全部转化为动能 C机械能保持不变 D机械能一定减少 【答案】D 6、如图所示，小球从左端由静止释放，在左右摆动过程中，不计空气阻力，则（ ） A从最高点运动到最低点的过程，一部分重力势能转化为动能 B从最低点运动到最高点的过程，一部分动能转化为重力势能 C左侧最高点的高度大于右侧最高点的高度 D左侧最高点的高度等于右侧最高点的高度 【思路点拨】本题考查的知识点： 选师无忧/达分课 15 年教育品牌 专业选师平台 免费咨询热线：400-612-5351 （1）物体由于被举高而具有的能，叫重力势能。即物体相对于参照物有相对高度而具有的能叫重力势 能。 （2）物体的动能由质量和速度决定，重力势能由质量和高度决定，分析摆动过程中质量、速度、高度 的变化，判断出动能和重力势能的转化。 （3）机械能守恒的条件：只有动能和势能的相互转化或者只有重力做功，机械能才守恒。 【答案】D 【解析】A、图中小球的重力势能是指小球相对最低点有相对高度差产生的，小球从最高点运动到最低 点的过程，质量不变，高度降到最低，相对最低点来说，高度为 0，重力势能为 0，速度达到最大，动 能最大，所以不计空气阻力时，减小的重力势能全部转化成了动能，即当小球到达最低点时重力势能 全部转化为动能，故 A 错误。 B、小球从最低点运动到最高点的过程，质量不变，高度升高到最高，速度变为 0，所以重力势能最 大，动能最小为 0，所以不计空气阻力时，是动能全部转化为重力势能；故 B 错误。 C、D、小球在摆动过程中，不计空气阻力，所以机械能守恒；左右两侧最高点的速度都为 0，即动能 为 0，则重力势能相同，所以两侧最高点的