2026春人教版八年级物理下册学案-第十一章 第4节 机械能及其转化

第4节机械能及其转化

学习目标

1.知道机械能。

2.（重点）通过实验，了解动能和势能的相互转化。

3.会判断机械能是否守恒。

4.了解水能和风能在实际生活中的应用。

g'课前梳理・

1.机械能及其转化

动能、重力势能和弹性势能统称为机械能。机械能是动能和势能之和。动能

和势能之间可以相互转化。如果只有动能和势能相互转化，尽管动能、势能的大

小会变化，但动能和势能的总和不变,或者说，机械能是守恒的。

2.水能和风能的利用

自然界中的流水和风都具有大量的机械能，可以用来发电。

。■课堂解析・

重难突破

1.机械能及其转化

⑴机械能。

物体的机械能由动能、重力势能和弹性势能共同决定。质量、速度、高度、

弹性形变程度均会影响物体的机械能。

(2)动能和势能的转化。

在一定条件下，动能和势能之间可以相互转叱。

质量不变时，物体的动能、势能转化如图所示。

速度减小，弹性形变减小,

重力高度增大速度增大弹性

动能*»

势能高度减小」速度减小，弹.1势能

速度增大性形变增大

易错警示：物体上升或下降时不一定有动能和重力势能之间的转化。例如：

物体在力的作用下匀速上升，动能不变，重力势能增大。

2.判断机械能是否守恒的关键

(1)只有动能和势能的相互转化，而没有机械能与其他形式的能的相互转化,

则机械能守恒。(即忽略摩擦力造成的能量损失，机械能守恒也是一种理想化的

物理模型)

(2)在物理学中常常出现“光滑的表面”“不计空气阻力”“不计摩擦”等

文字描述，表示没有摩擦阻力，机械能是守恒的。

(3)实际生活中，一般情况下，机械能会与其他形式的能发生转化，机械能

不守恒。

①机械能转化为其他形式的能。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其他形式的能转化为机械能。例如火箭升空，燃料的能量转化为机械能。

【典例1］在自由式滑雪比赛中某运动员运动的轨迹如图所示，如果不计

空气阻力，则从。点向c•点运动过程中，运动员的动能,他在。点处的

机械能他在。点处的机械能；。点的机械能d点的机械能。(后

两空均选填“大于”“小于”或“等于”)

解析从。点下滑到c点过程中，运动员的质量不变，高度先减小后增大,

重力势能先减小后增大，速度先增大后减小，动能先增大后减小；从。点运动到

C点的过程中，由于要克服雪面摩擦力做功，会消耗一部分机械能，则在。点的

机械能大于在C点的机械能。运动员从c点到d点运动时腾空运动，d点是落地

点，运动过程中与雪面没有接触，忽略空气阻力，机械能不变，则c•点的机械能

与d点的机械能相等。

答案先增大后减小大于等于

【典例2】2025年11月1日，神舟二十一号载人飞船成功对接于空间站天

和核心舱前向端口。之后，神舟二H^一号航天员乘组与神舟二十号航天员乘组会

师天宫。下列说法正确的是（）

A.飞船在升空过程中，只存在动能和势能的相互转化

B.漂浮在空间站中的航天员重力势能为零

C.空间站组合体在轨道稳定运行过程中机械能守恒

D.空间站组合体在太空中沿椭圆轨道绕地球运行，在近地点时动能最小

解析飞船在升空过程中，需要燃烧燃料为其提供动力，将内能转化为机械

能，同时还需要克服空气阻力做功，因此不只是存在动能和势能的相互转化，故

A错误；物体由于被举高而具有的能叫重力势能，其大小与物体的质量与高度有

关，漂浮在空间站中的航天员的质量不为零，且具有一定的高度，因此重力势能

不为零，故B错误；太空是真空，没有空气阻力，因此空间站组合体在轨道稳

定运行过程中只存在动能和势能的相互转化，机械能守恒，故C正确；空间站

组合体在太空中沿椭圆轨道绕地球运行，在近地点时动能最大，故D错误，故

选C。

答案C

随堂练习

知识点一机械能及其转化

1.小粤在学习了“机械能及其转化”后，想试试教材上的实验。如图所示,

他把一个铁锁用细绳悬挂起来，将铁锁拉到自己的鼻子附近，稳定后松手，铁锁

向前摆去。下列说法中正确的是（不考虑空气阻力）（C）

A.铁锁摆回时会打到鼻子

B.铁锁在摆动过程中，受平衡力的作用

C.铁锁在下降过程中，重力势能转化为动能

D.当铁锁摆至左侧最高点时，如果所受的力全部消失，铁锁将做匀速直线

运动

2.如图所示，弹簧下端悬挂一个实心小球，用手托住小球，小球静止在4点,

此时弹簧处于自然长度。释放小球，小球向下运动到最低点B（不超过弹簧弹性

限度）。小球从A点运动到3点的过程中，下列说法正确的是（C）

.=

=:

=:

==:

O-A

一B

A.小球的重力势能一直在减少，动能一直在增加

B.小球减少的重力势能全部转化为动能

C.弹簧的弹性势能不断增大

D.小球运动到8点时，重力势能最小，动能最大

知识点二水能和风能的利用

3.新疆的达坂城号称“百里风区”，当地的民谣说：“达坂城，老风口,

大风小风天天有，小风刮歪树，大风飞石头。”这首民谣通俗地表达了风具有

o为了减少二氧化碳排放，新疆建立了风力发电站，将风能转化为

风将石头从地面吹飞起来的过程中风能转化为石头的

【答案】能量电能机械能

©・课后练习・

基础巩固

1.2024年5月3日17时27分，嫦娥六号探测器由长征五号遥八运载火箭

在文昌航天发射场成功发射.在火箭加速升空的过程中,嫦娥六号探测器的

（C）

A.动能不变，重力势能不变

B.动能增加，重力势能不变

C.动能增加，重力势能增加

D.动能不变，重力势能增加

2.（2025•广州期末）如图是乒乓球落地后又弹起的频闪照片为〈意图，不计空

气阻力，则乒乓球（C）

A.在A点时受力平衡

B,在9点时受力平衡

C.上升过程中动能转化为重力势能

D.从C点到。点机械能越来越大

3.（多选）人类文明，一脉相传。从远古的水磨，到今天的水电站，都是人

类对水能的合理开发与利用。如图所示，图甲是远古的水磨，流水冲击水轮，水

轮转动，去汲水、碾谷、磨面；图乙是今天的水电站，流水冲击水轮，带动发电

机发电。卜列说法不正确的有（BD）

A.水轮是人类把水能转化成水轮动能的装置

B.图乙中的拦河大坝，起到了提高水动能的效果

C.流水通过水轮后，其机械能减小

D.流水冲击水轮，带动发电机发电，减少的水能等于发电机产生的电能

4.（2025•梅州期末）小方为探究质量对能量转化的影响做了如图所示实验：

光滑水平面与光滑斜面连接，弹簧一端固定在木板上，让小球将弹簧压缩至A

位置后被释放，小球沿水平面运动并滑上斜面至B位置（不计空气阻力）。

（1）压缩弹簧松手后，弹簧的弹性势能转化为小球的能。

⑵小球从水平面开始滑至斜面的过程中，其机械能总量如何变化？

（3）换用质量更大的小球，同样压缩弹簧至A位置后被释放，小球（选

填“能”或“不能”）滑至斜面8位置。

【答案】⑴动（2）不变（3）不能

5.（2024.广州中考）如图所示，某同学将篮球掷向地面，经过甲位置后碰到

地面，接着向上反弹经过乙位置，忽略空气的作用力。

"、、乙Z

甲0/

、/

彳/

Q9

1r

，，

v

篮球经过甲、乙两位置时的机械能和重力势能如表所示，则篮球与地面碰撞

过程损失的机械能为J,在乙位置时的动能为.

位置机械能/J重力势能/J

甲136

乙1210

【答案】12

能力达标

6.如图甲所示，在一个罐子的盖和底各开两个小洞。将小铁块用细绳绑在

橡皮筋的中部穿入罐中，橡皮筋两端穿过小洞用竹签固定，如图乙为其截面图。

做好后如图丙所示，将该罐子从不太陡的斜面A点由静止释放，滚到水平面D

点停止，然后返回，自行滚上斜面的B点停止后又滚下斜面……如此往返，最

后停在水平面上，下列说法正确的是（C）

甲乙

丙

A.罐子在A点的重力势能最大，橡皮筋在。点的弹性势能最小

B.罐子从A点滚动到。点的过程中，重力势能只转化为动能

C.若罐内没有橡皮筋和小铁块，罐子不可能返回滚上斜面

D.第一次返回斜旬向上滚动的过程中，罐子整体在C点时的机械能小于在

8点时的机械能

7.如图所示是某运动员在自由式滑雪空中技巧项目中滑行的示意图，则在