人教版八年级物理下册 第十一章 第4节 机械能及其转化（分层作业）

第4节机械能及其转化

目录

[A夯基础】...............................1

一、动能和重力势能的相互转化...................................................1

二、动能和弹性势能的相互转化..................................................4

三、动能、重力势能和弹性势能间的转化..........................................7

四、机械能守恒的理解与应用....................................................10

[B提能力】......12

[C链中考]...............................13

A分基础

一、动能和重力势能的相互转化

1.（24-25八年级下•黑龙江大庆•期末）如图所示，小明把一个铁锁用绳子悬挂起

来，将铁锁拉到鼻子附近的N点，稳定后释放铁锁自由来回摆动，。点是摆动

的最低点，M点是摆动到左侧的最高点，若小明静止在地面上，考虑到空气阻力

和绳子悬挂处的摩擦，则下列说法不正确的是（）

A.铁锁摆回到右侧时不会打到小明的鼻子

B.铁锁摆到M点时的重力势能和N点的重力势能一样大

C.铁锁由O点摆到M点的过程中，重力势能增大

D.在摆动过程中，铁锁每次经过O点，其动能都比上一次小

【答案】B

【详解】A.由于考虑空气阻力和摩擦，摆动的过程中，铁锁的机械能会不断损

失，每次摆动的高度都会降低，所以铁锁摆回到右侧时不会打到小明的鼻子，故

A正确，不符合题意；

B.铁锁摆动到M点和N点，此时动能均为0,铁锁的机械能均等于重力势能,

但由于摆动过程中机械能存在损失，M点的机械能比N点小，所以M点时的重

力势能比N点的重力势能小，故B错误，符合题意；

C.铁锁由O点摆到M点的过程中，速度减小，动能减小，高度升高，重力势

能增大，故C正确，不符合题意；

D.在摆动过程中，机械能不断损失，O点是最低点，动能最大，但每次经过时，

机械能都比上次小，重力势能相同，则铁锁每次经过。点其动能都比上一次小，

故D正确，不符合题意。

故选B。

2.（2025・湖北武汉•三模）某同学组装了如图所示的滚摆，将滚摆从最高处由静

止释放，观察到滚摆上下往复运动几次后最终静止下来。下列说法正确的是（）

A.滚摆上升时，重力势能转化为动能

B.滚摆下降时，它的重力势能减小，机械能增大

C.滚摆每次到达最高点的重力势能都比.上次小

D.滚摆到达最低点时，若所有外力消失，它洛保持静止

【答案】C

【详解】A.滚摆上升时，质量不变，高度升高，重力势能增大，速度减小，动

能减小，不是重力势能转化为动能，故A错误；

B.滚摆下降时，质量不变，高度减小，它的重力势能减小，滚摆上下往复运动

几次后最终静止下来，说明存在空气阻力，机械能转化为内能，机械能减小，故

B错误；

C.由于存在空气阻力，机械能减小，滚摆每次到达最高点时动能都为零，机械

能是动能和势能的总和，因此重力势能都比上次小，故c正确；

D.滚摆下降时，重力势能除转化为内能外转化为动能，除最终停下外，滚摆到

达最低点时，速度是下降时的最大值，速度不为零，若所有外力消失，它将保持

匀速直线运动，最终停下时，若所有外力消失，它将保持静止，故D错误。

故选C。

3.（24-25八年级下•安徽安庆•期末）如图所示，将小球从A点由静止释放，使

其向右侧摆动点是小球摆动过程中的最低点,C点是小球摆到右侧的最高点，

自>的。小球从B点摆动到。点的过程中，绳的拉力对小球（选填〃有〃或“没

有〃）做功，小球重力势能的变化量_____动能的变化量（选填">〃、"=〃或

【答案】没有v

【详解】［■做功的必要条件：一是力作用在物体上；二是物体沿力方向移动距

离。小球在摆动过程中，没有沿绳的拉力方向移动距离，因此绳的拉力对小球没

有做功。

⑵由〃心生可知，小球在摆动过程中机械能总量不断减小。从8到C的过程中，

小球质量不变，小球速度逐渐减小为零，动能减小；高度增加，重力势能增大,

由于机械能总量逐渐减小，所以减小的动能大于增大的机械能。故小球重力势能

的变化量小于动能的变化量。

4.（24-25九年级上•江苏泰州力考）如图所示滚摆从位置1静止释放，下降经过

位置2,继续下降，再上升到达最高点3,这三个位置：滚摆动能最大的是—

机械能最大的是。（填写位置序号）该实验说明了o

【答案】21动能和势能是可以相互转化的

【详解】［1］滚摆质量不变，2位置速度最大，动能最大。

⑵滚摆下落过程中，不断克服摩擦力做功，机械能不断减小，则机械能最大的

是1。

⑶滚摆下落过程中，质量不变，高度降低，速度增大，重力势能减小，动能增

大，即重力势能转化为动能；上升过程中，质量不变，速度减小，高度升高，动

能减小，重力势能增大，即动能转化为重力势能，该实验说明了动能和势能是可

以相互转化的。

5.（24-25八年级下•山东烟台•期末）如图所示，人造地球卫星绕地球运行过程中，

机械能（选填"守恒〃或〃不守恒〃），卫星从近地点向远地点运动时，速

度，重力势能（均选填"增大〃"减小〃或"不变〃）。

【答案】守恒减小增大

【详解】［1］如图所示，人造地球卫星绕地球运行过程中，只有重力做功，机械

能守恒。

⑵⑶卫星从近地点向远地点运动时，做减速运动，速度减小；质量不变，高度

升高，重力势能增大。

二、动能和弹性势能的相互转化

6.（24-25八年级下•天津•月考）图是蹦床运动员表演的情景，就运动员离开蹦床

弹向空中至最高点的这一过程，下列关于运动员的动能和重力势能变化情况分析

正确的是（）

A.动能增大，重力势能减小B.动能减小，重力势能增大

C.动能先增大后减小，重力势能增大D.动能先减小后增大，重力势

能减小

【答案】B

【详解】运动员离开蹦床弹向空中至最高点的这一过程，运动员做减速运动，速

度越来越小，由于运动员的质量不变，所以他的功能减小；运动员质量不变，高

度越来越高，他的重力势能越来越大。故B正确，ACD不正确。

故选B。

7.（24-25八年级下•四川资阳・期末）蹦床是新型的体育项目，蹦床训练可以帮助

少年儿童身体健康、智力发展和感觉知觉系统发展。如图所示，某次比赛时，运

动员刚开始静止在蹦床上的8点（未标出），通过调整姿态，多次弹跳后能达到

的最高点是4点，距离8点高度为力，然后运动员从A点保持姿势不变由静止下

落，一直将蹦床压缩至最低点。点。不计空气阻力，关于上述过程的说法正确

的是（）

A.运动员在8点机械能最大，在C点的加速度竖直向上

B.从A点下落至。点的过程，运动员的机械能先不变后增大

C.从A点下落，在8点至。点的过程，运动员的动能一直减小

D.从静止开始的整个过程中，运动员和弹簧床组成系统机械能守恒

【答案】C

【详解】A.从运动员接触蹦床开始到8点，运动员向下运动，此时蹦床对运动

员的弹力方向向上，运动员的机械能有一部分转化为蹦床的弹性势能，则运动员

从接触蹦床开始到B点的过程中机械能减小，即运动员在B点的机械能小于运

动员接触蹦床之前的机械能，因此运动员在8点机械能不是最大。运动员在。

点蹦床对运动员的弹力大于运动员的重力，加速度方向竖直向上，故A错误；

B.结合上述可知，从A点下落至C点的过程，运动员的机械能先不变后减小,

故B错误；

C.从A点下落，接触蹦床之前，运动员做自由落体运动，运动员动能增大，刚

刚接触蹦床时，蹦床对运动员的弹力小于运动员的重力，运动员向下运动过程中，

蹦床弹力增大，则运动员向下做加速运动，到达B点时，弹力与重力平衡，速

度达到最大，动能达到最大，随后，蹦床的弹力大于重力，运动员向下做减速运

动，由此可知，运动员在B点至。点的过程，动能一直减小，故C正确；

D.根据题意可知运动员最初处于静止状态，多次弹跳后能达到的最高点是A点，

此过程，运动员的机械能增大，可知，从静止开始的整个过程中，运动员和弹簧

床组成系统机械能不守恒，故D错误。

故选C。

8.（2025・安徽蚌埠•二模）如图所示为蹦极运动的简化示意图，弹性绳一端系在

运动员双脚上，另一端固定在跳台。点。运动员由静止开始自由下落，在A点

弹性绳正好处于原长；在B点运动员受到的重力与弹性绳对运动员的拉力大小

相等；在C点是运动员到达的最低点。（整个过程忽略空气阻力，弹性绳的自重

不计）则从0点到。点的过程中，运动员的动能（选填"增大〃"减小〃"不

变〃或“先增大后减小〃）。

冲力绳

.水面

【答案】先增大后减小

【详解】O点到A点，运动员自由下落，其重力势能转化为动能，动能增大，A

点到B点的过程中，重力大于弹性绳对运动员拉力，因此速度越来越大，动能

越来越大，到达〃时速度达到最大，动能最大，B点到。点的过程中，弹力大

于重力，速度减小，动能减小，从。点到C点的过程中，运动员的动能先增大

后减小。

9.（24-25八年级下•河北石家庄•期末）如图所示为蹦床运动简化示意图，运动员

在。点时速度为零，A点是蹦床不发生形变时的原位置，9点是运动员受到的重

力与蹦床对运动员的弹力相等处，C点是运动员到达的最低点。若整个过程忽略

空气阻力，则：

地面

⑴从。点下落到4点的过程中，运动员的重力势能转化为能；

（2）从A点到C点的过程中，蹦床的弹性势能（选填〃增大〃〃减小〃或“不

变〃），在（选填〃〃夕或“CD点时运动员的机械能最大。

【答案】⑴动（2）增大A

【详解】（1）从。点下落到A点的过程中，运动员的质量不变，高度降低，重

力势能减小，速度增加，动能增加，其重力势能转化为动能。

（2）[1]从A点到C点的过程中，蹦床发生弹性形变的程度变大，蹦床的弹性势

能增大。

⑵运动员经过A点后，将机械能逐渐变化为蹦床的弹性势能，运动员的机械能

逐渐变小，因此运动员在A点时机械能最大。

三、动能、重力势能和弹性势能间的转化

10.（24-25八年级下•河南新乡•期末）如图甲所示，单人回弹训练器是一种适合

单人练习的网球训练器材，通过一根弹性绳将网球与固定在地面的底座连接在一

起，帮助球员在没有搭档的情况下进行击球练习。如图乙所示，运动员将网球从

A点斜向上击出，网球运动到8点时弹性轻绳伸长到最大长度，运动到C点时弹

性轻绳恰好恢复原长。若不计空气阻力，则下列说法正确的是（）

B.网球从》点运动到。点的过程中，其动能减小

C.网球从C点运动到。点的过程中，其重力势能转化为动能

D.网球从。点弹起的过程中，弹性轻绳的弹性势能减小

【答案】C

【详解】A.网球从A点运动到8点的过程中，网球的一部分机械能转化为弹性

绳的弹性势能，网球的机械能不守恒，故A错误；

B.网球从B点运动到。点的过程中，弹性轻绳由伸长状态恢复原长，使网球从

8点到。点做加速运动。此过程中弹性轻绳的弹性势能转化为网球的动能，网球

动能增加，故B错误；

C.不计空气阻力时，网球从。点运动到。点的过程中，质量不变，高度减小,

速度增加，重力势能减少，动能增加，其重力势能转化为动能，故c正确；

D.由题可知，C点时弹性轻绳是原长，网球从。点到。点并弹起的过程中，弹

性轻绳没有发生弹性形变，弹性势能始终为0,弹性势能没有变化。故D错误。

故选C。

11.（24-25八年级下•广东梅州•期末）科技助力农业生产，如图是无人机喷洒农

药的场景。在无人机沿着水平方向匀速飞行喷洒农药的过程中，它的（）

A.动能不变、机械能不变B.动能减小、机械能不变

C.动能不变、机械能减小D.动能减小，机械能减小

【答案】D

【详解】无人机沿着水平方向匀速6行喷洒农药的过程中，高度不变，质量逐渐

减小，重力势能减小；速度不变，质量逐渐减小，动能减小，因此机械能也减小，

故ACB不符合题意，D符合题意。

故选D。

12.（24-25八年级下•云南丽江・期末）2025年2月10B,哈尔滨亚冬会单板滑

雪男子大跳台决赛，中国队包揽金银牌。某运动员在比赛过程中的运动轨迹如图

所示，下列说法正确的是（）

A.运动员的动能一直增大

B.运动员在。点时重力势能最大

C.运动员从C点到。点的过程中，重力势能转化为动能

D.运动员的机械能一直在增加

【答案】C

【详解】A.动能的大小与质量和速度有关，质量越大、速度越大，动能越大；

运动员在运动过程中，速度不是一直增大的，比如在上升过程中速度会减小，所

以动能不是一直增大，故A错误；

B.重力势能的大小与质量和高度有关，质量越大、高度越高，重力势能越大。

运动员在最高点时高度最高，重力势能最大，而。点不是最高点，故B错误；

C.运动员从。点到。点的过程中，高度降低，速度增大，质量不变，重力势能

减小，动能增大，重力势能转化为动能，故c正确；

D.在整个运动过程中，由于存在空气阻力和摩擦等，机械能会不断减小，故D

错误。

故选C。

13.（24-25八年级下•湖北武汉•月考）神舟十三号乘组共在轨飞行183天，创造

了中国航天员连续在轨飞行时间的最长纪录。

近地点

V

*

远地点

甲乙

（1）2021年10月16B,神舟十三号载人飞船与空间站组合体完成自主快速交会

对接。如图甲所示，神舟十三号载人飞船与空间站组合体沿椭圆轨道环绕地球运

行，不受空气阻力，当它从远地点向近地点运动时势能（填〃增大〃“不

变〃或〃减小〃）、机械能（填〃增大〃“不变〃或“减小〃）。

（2）2022年4月16日，神舟十三号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆。如图

乙所示，神舟十三号载人飞船返回舱在返回时会打开降落伞使返回舱

（填”匀速直线运动〃〃加速〃或“减速〃）,这个过程中返回舱的动能（填

“增大〃"不变〃或“减小〃），机械能（填"增大〃〃不变〃或“减小

【答案】⑴减小减小（2）减速减小减小

【详解】（1）当它从远地点向近地点运动时，质量不变，高度下降，势能

减小；速度增大，动能增大，这一过程中，势能转化为动能，机械能不变。

（2）神舟十三号载人飞船返回舱在返回时会打开降落伞使返回舱减速，

这个过程中返回舱的质量不变，速度变小，动能变小；返回舱的高度下降，重力

势能减小，机械能是动能和势能的总和，所以返回舱机械能减小。

四、机械能守恒的理解与应用

14.（24-25九年级上•陕西西安•期末）如图所示的装置叫溜豆机，在农业上用来

分拣优劣豆子，将豆子从入口倒入，优质豆子和劣质豆子会从不同出口滑出。关

于溜豆机分拣豆子的过程，下列说法正确的是（）

入口

A.豆子从高处下落的过程中，机械能变大B.豆子从高处下落的过程

中，重力势能转化为动能

C.豆子落到地上弹跳过程中，机械能守恒D.豆子质量越大，下落前

具有的动能一定越大

【答案】B

【详解】A.豆子从高处下落的过程中，要克服摩擦力做功，故机械能变小，故

A错误；

B.豆子从高处下落的过程中，质量不变，高度降低，重力势能变小，速度变大，

动能变大，重力势能转化为动能，故B正确；

C.豆子落到地上弹跳过程中，有能量损耗（每次弹跳的高度变小），机械能减

小，机械能不守恒，故c错误；

D.豆子质量越大，由于不知道下落前速度的大小，无法判定具有的动能的大小，

故D错误。

故选B。

15.（24-25八年级下•山东聊城•期末）如图所示是《天工开物》中古代炼铁工艺

的示意图，匠人在打铁成型时，会将手中的重锤高高举起，然后重重落下，这一

过程中重锤的能转化为能，使得铁器在受到重锤打击时

能够发生形变，达到成型的目的。

【答案】重力势动

【详解】口］［2］匠人将重锤高高举起时，重锤具有较大的重力势能；当重锤重重

落下的过程中，其高度降低，重力势能减小，速度增大，动能增大，因此这一过

程中重锤的重力势能转化为动能。

16.（2022•云南红河•二模）近年来我国抽水蓄能电站发展较快。其工作原理如图

所示：用电低谷时利用电网多余电能把水从下水库抽到上水库中储存起来；用电

高峰时，再利用上水库中的水发电。抽水蓄能时是将电能转化为水的

能；电站选址时不仅需要当地水资源充足，还要地势陡靖，这样建成的电站上、

下水库的高度差比较，有利于蓄能与发电。

【答案】机械大

【详解】（1）[1]抽水蓄能时，水被抽到上水库中，电能转化为水的机械能。

（2）⑵抽水蓄能电站在发电时，从能量的角度看，是将水的机械能最终转化为

电能，水的机械能越大转化获得的电能越多，所以建成的电站上、下水库的高度

差应该比较大，最初水的重力势能较大，有利于蓄能与发电。

提能力

17.（24・25八年级下•贵州安顺・期末）如图所示，一弹簧的左端固定，右端连接

一个小球，把它们套在光滑的水平杆上，。点是压缩弹簧后小球静止释放的位置,

力点是弹簧原长时小球的位置，c点是小球到达最右端的位置。则小球由。点运

动到c的过程中ab间的距离及〃和be间的距离。,大小关系如何？请从能量转

化的角度说明理由（水平面光滑且忽略空气阻力）。

【答案】见解析。

【详解】因为水平杆和水平面都是光滑的，所以整个过程中机械能守恒，小球从

〃点运动到〃点的过程中，弹簧的弹性势能完全转化为小球的动能；小球从人点

运动到c点的过程中，小球的动能完全转化为弹簧的弹性势能。因此弹簧被压缩

至。点时具有的弹性势能和被拉伸至b点时具有的弹性势能相等，同一根弹簧的

弹性势能与弹簧的形变量有关，则弹簧被压缩的长度和被拉伸的长度相同；因为

。点是弹簧原长时的位置，所以〃/尸力仆

18.（24-25八年级下•贵州遵义・期末）如图，光滑水平面AB与光滑斜面平滑

连接，弹簧左端固定。用物块P压缩弹簧至。点后，由静止释放，物块能达到

BC上距水平面最大高度为团的E点。若换另一体积相同的物块Q（mQ＞加，）

将弹簧同样压缩至。点后，由静止释放，物块能达到8c上距水平面最大高度为

/?2的尸点（未画出）。请判断必与/?2的大小关系，并从能量转化的角度写出理

由（不计空气阻力）。

【答案】见解析

【详解】h!>h2,整个过程物块不受摩擦力，机械能守恒，两次物块均将弹性势

能转化为重力势能，因两次弹簧被压缩到到相同位置，弹性势能相同，即两物体

的重力势能相同，物体的质量越大、重力越大，上升的高度就越低，因此，hi

>h2<,

19.（2025•山东滨州•中考真题）伽利略在进行落体运动实验时，发现在〃高度处

沿光滑斜面释放一个小球，它必将会运动到对面一个光滑斜面的同样高度上，无

论路线有多长。随着对面斜面倾斜程度的减小，小球就会运动得越来越远。实验

过程中，当小球运动到如图所示的A、8、C三个位置时，机械能最大的是（）

A.A点B.B点C.C点D.一样大

【答案】D

【详解】已知斜面均是光滑的，即小球不受阻力作用，小球在运动过程中只有动

能和重力势能的相互转化，所以小球的机械能是守恒的，实验过程中，当小球运

动到如图所示的A、氏C三个位置时，机械能一样大。故D符合题意，ABC不

符合题意。

故选D。

链中考

1.（2025•山东淄博,中考真题）如图所示，小红在家玩〃套圈〃游戏，套圈从〃点

运动到C点的过程中（不计空气阻力）（)

A.在。点的重力势能最大

B.在c点的机械能大于在。点的机械能

C.由8点到c点的过程中，重力势能转化为动能

D.运动到〃点时若所受的力全部消失，套圈将保持静止状态

【答案】C

【详解】B.套圈从。点运动到c点的过程中，由题意可知，不计空气阻力，套

圈在整个过程中机械能守恒，机械能保持不变，所以。、。、c三点的机械能相等，

故B不符合题意；

A.由于〃点的位置最高，所以套圈在b点的重力势能最大，故A不符合题意;

C.从力点运动到c点的过程中，套圈的质量不变，高度减小，速度增大，则套

圈的重力势能减小，动能增大，重力势能转化为动能，故C符合题意；

D.运动到〃点的套圈在水平方向仍然具有一定的速度，若此时所受的力全部消

失，由牛顿第一定律可知，套圈将沿水平方向做匀速直线运动，故D不符合题

意。

故选C。

2.（2025•山东济南•中考真题）科技赋能正深刻改变着传统农业的生产方式，大

大减轻了农民的负担，提高了生产效率。如图所示，一架无人机正在进行农药喷

洒作业，随着农药的减少，下列情形中无人机（包括水箱和箱中农药）的机械能

可能保持不变的是（）

A.水平向前匀速飞行B.竖直向下匀速飞行

C.斜向上匀速飞行D.斜向下匀速飞行

【答案】c

【详解】无人机正在进行农药喷洒作业，随着农药的减少，质量减小，而做匀速

运动时，其动能减小。要机械能不变，则必须增大重力势能，而质量减小，则高

度必须增大，才有可能增大重力势能，因而斜向上匀速飞行时，机械能可能保持

不变。故c符合题意，ABD不符合题意。

故选C。

3.(2()25•江苏无锡•中考真题)如图所示，将弹簧、小车置于水平木板面上，被

压缩后的弹簧将小车弹出，这一过程中，弹簧的弹性势能转化为小车的

能。实验表