1、专题11.4 机械能及其转化 课前预习 1.动能和势能之和称为_机械能_。2.物体的动能和势能可以相互转化，如果存在阻力，转化过程中机械能不断减小，反之机械能总量不变，即机械能_守恒_。知识点解读与例题突破知识点1：机械能（1） 定义：动能和势能统称为机械能。（2） 单位：J （3）影响机械能大小的因素：动能的大小；重力势能的大小；弹性势能的大小。【例题1】如图 所示，甲、乙两个质量不同的小球从相同高度静止释放，甲球下落过程中经过 P、Q 两点.忽略空气阻力，下列说法正确的是（）A.着地瞬间，两球的动能相等B.甲球在P 点和 Q 点的机械能相等C.释放瞬间，两球的重力势能相等D.从释放到着地，
2、两球所受重力做的功相等【答案】B【解析】忽略空气阻力，则此过程机械能守恒。在同一高度静止释放，说明刚开始动能均为零，又因为质量不同，所以重力势能不等。着地瞬间，两球的重力势能全部转化为动能，又因为起始的重力势能不等，所以动能不等，A 错误。因为过程机械能守恒，所以同一小球在自由掉落过程中，机械能始终相等，B 正确。释放瞬间，两球高度相同但质量不同，因此重力势能不相等，C 错误。两球分别在重力的作用下掉落了相同的距离，但两球的重力不同， 由W = GH 可知， H 相同，但G 不同，因此两球所受重力做的功不相等。知识点2：动能和势能的转化1.在一定的条件下，动能和势能可以互相转化。2.物体只受到
3、重力作用时，动能和重力势能在转化过程中，机械能的总和不变，即，机械能守恒。【例题2】（2023年湖南长沙）下列有关机械能及其转化的说法正确的是（）A弯弓射箭，箭的动能转化为弓的弹性势能B拦河大坝使上游的水位升高，提高了水的重力势能C蹦床运动员从高处落下，其动能转化为重力势能D人造卫星从近地点飞向远地点时势能减小，动能增大【答案】B【解析】A弯弓射箭，弓的弹性势能转化为箭的动能，故A错误；B拦河大坝使上游的水位升高，水量增大，提高了水的重力势能，故B正确；C蹦床运动员从高处落下，其重力势能转化为动能，故C错误；D人造卫星从近地点飞向远地点时，速度减小，相对高度增加，则动能减小，势能增大，故D错误
4、。习题精练一、选择题1（2023年山东泰安）如图所示，粗糙程度相同的斜面与水平面在a点相连，弹簧左端固定在竖直墙壁上，弹簧处于自由状态时右端在b点，小物块从斜面的c点由静止自由滑下，与弹簧碰撞后又返回到斜面上，最高到达d点。下列说法正确的是（）A弹簧被压缩到最短时，弹性势能最小B小物块从c向a运动的过程中，重力势能减小C小物块从b向a运动的过程中，动能增加D小物块在整个运动过程中，机械能守恒【答案】B【解析】A弹簧被压缩到最短时，其形变程度最大，所以弹簧的弹性势能最大，故A错误；B小物块从c向a运动的过程中，质量不变，高度减小，重力势能减小，故B正确；C小物块从b向a运动的过程中，物块不再受到
5、弹力，由于受到摩擦力的作用，其速度会逐渐减小，所以其动能会减小，故C错误；D小物块在整个运动过程中，由于摩擦力的作用，其机械能总量会减少，即机械能不守恒，故D错误。2.（2023年四川巴中）如图所示，物体从斜面顶端匀速滑到斜面底端，在此过程中，下列说法正确的是（）A物体动能增大，机械能不变B物体动能不变，机械能减小C物体重力势能不变，机械能不变D物体重力势能减小，机械能增大【答案】B【解析】物体从斜面顶端匀速滑到斜面底端，在此过程中，物体的质量不变，速度不变，高度降低，故动能不变，重力势能减小；因为动能和势能统称为机械能，所以机械能减小；故ACD错误，B正确。3.（2023年山东临沂）如图所示
6、，在“探究动能的大小跟哪些因素有关”的实验中，下列说法正确的是（）A. 实验所用斜面和水平面都必须是光滑的B. 木块向前滑行的过程中机械能保持不变C. 小球质量越大，到达斜面底端的速度越大D. 木块被撞击后滑行的越远，说明小球的动能越大【答案】D【解析】A.由于影响动能大小的因素是速度和质量；所以所用斜面和水平面是相同的即可，不一定必须是光滑，故A错误； B木块向前滑行的过程中，速度减小，由于木块在水平面上，质量不变，则机械能减小，故B错误； C小球到达斜面底端的速度取决于小球在斜面上的高度，滚下的高度越高小球到达斜面底端的速度越大，故C错误； D根据转换法，将木块推得越远，说明小球撞击木块前
7、的动能很大，故D正确。 4（2023年湖北宜昌）如图所示，过山车是一项惊险刺激的游戏项目，下列关于过山车的机械能说法正确的是（） A刚开始过山车匀速被拉升时，机械能不变B过山车向下俯冲时，重力势能转化为动能C通过环形轨道最高点时，重力势能最大，动能为0D过山车在运行过程中机械能守恒【答案】B 【解析】（1）重力势能的大小和物体的质量以及所处位置的高度有关，判断重力势能是否改变，看它的质量和高度是否变化就可以了；动能的大小和物体的质量以及运动的速度快慢有关，判断动能的大小看它的质量和运动快慢是否变化就可以了。（2）判断是哪种能量转化成了另一种能量的标准是：减小的转化为增多的。（3）不计空气阻力时
8、，机械能没有转化为内能，机械能守恒。A刚开始过山车匀速被拉升时，质量不变，速度不变，高度增加，故动能不变，重力势能变大，而机械能等于动能与重力势能之和，所以机械能变大，故A错误；B过山车向下俯冲时，质量不变，高度降低、速度变大，所以重力势能变小，动能变大，重力势能转化为动能，故B正确；C通过环形轨道最高点时，高度最大，重力势能最大，但此时其在水平方向上速度不为零，此时动能不为零，故C错误；D过山车在运行过程中需要克服空气阻力和摩擦阻力做功，会有一部分机械能转化为内能，所以机械能变小，即机械能不守恒，故D错误。5（2023年湖北荆州）如图，粗糙水平面AB与光滑斜面BC平滑连接，弹簧左端固定。小木
9、块P被压缩的弹簧弹出并冲上斜面BC的过程中（空气阻力忽略不计），下列说法正确的是（）A在弹簧恢复原状的过程中，弹簧的弹性势能全部转化为小木块P的动能B小木块P离开弹簧后在粗糙水平面AB上滑行时机械能守恒C小木块P在斜面上向上运动时，动能减小，重力势能增加D小木块P运动到最高点时处于平衡状态【答案】C【解析】A在弹簧恢复原状的过程中，弹簧的形变程度变小，弹性势能变小。木块的速度变大，动能变大，同时因为水平面AB粗糙，木块需要克服摩擦力做功，内能变大，故弹簧的弹性势能一部分转化为小木块P的动能，一部分转化为木块的内能。故A错误；B小木块P离开弹簧后在粗糙水平面AB上滑行时，需要克服摩擦力做功，一部
10、分机械能转化为内能，所以机械能减小。故B错误；C小木块P在斜面上向上运动时，高度增加，重力势能变大，因为斜面BC光滑，且空气阻力忽略不计，所以机械能守恒，故动能减小，故C正确；D因为斜面BC光滑，故木块不受摩擦力作用，若空气阻力忽略不计，小木块P运动到最高点时受到垂直于斜面向上的支持力和竖直向下的重力作用，这两个力不在一条直线上，不属于平衡力，所以木块处于非平衡状态，故D错误。6.（2023年江苏苏州）将皮球从离地某一高度O点处水平抛出，球落地后又弹起。它的部分运动轨迹如图所示。下列说法正确的是（）A.皮球经过同一高度的A、B两点时动能相等B. 皮球第一次反弹后到达最高点P点时速度为零C. 皮
11、球在D点时的机械能小于在C点时的机械能D. 若将皮球表面涂黑，则会在地面M、N两点留下两个大小相等的黑色圆【答案】C【解析】A由图可知，每次小球反弹后到的最高点都比上一次的最高点要低，说明小球受到空气阻力，机械能逐渐变小，A点的机械能大于B点的机械能；机械能是物体动能与势能的总和，AB两点高度相同则重力势能相同，所以A点的动能大于B点的动能；故A错误。 B从轨迹来看，小球既有水平方向的速度又有水平方向的速度。小球在最高点时，竖直方向速度为零，但是仍然能往右运动，说明小球还具有水平方向速度；故B错误。 C每次小球反弹后到的最高点都比上一次的最高点要低，说明小球受到空气阻力，机械能逐渐变小。C点在
12、D点之前，故D点的机械能小于C点的机械能；故C正确。 D弹性势能大小与弹性形变程度有关，黑色圆斑的大小能反应小球弹性形变程度，圆斑越大，形变越大。M点与N点小球的动能与重力势能都为零，又因为小球在M点机械能大于N点机械能，故小球在M点的弹性势能大于N点的弹性势能，故在M点的圆斑要大于在N点的圆斑。故D错误。 7.（2023年湖南怀化）如图所示，小球从A点摆动到C点的过程中(不计空气阻力)，下列说法正确的是A.从A到B的过程中，动能增大，重力势能减小B.从A到B的过程中，动能减小，重力势能增大C.从B到C的过程中，动能增大，至力势能增大D.从B到C的过程中，动能减小，重力势能减小【答案】A【解析
13、】AB、从A到B的过程中，小球的质量不变、速度增大，动能增大；小球的质量不变、高度减小，重力势能减小，故A正确、B错；CD、从B到C的过程中，小球的质量不变、速度减小，动能减小；小球的质量不变、高度增大，重力势能增大，故CD错。8.（2023年安徽省）如图，在光滑的水平台面上，一轻弹簧左端固定。右端连接一金属小球，O点是弹簧保持原长时小球的位置。压缩弹簧使小球至A位置，然后释放小球，小球就在AB间做往复运动（已知AOOB）。小球从A位置运动到B位置的过程中，下列判断正确的是（ ） A.小球的动能不断增加B.弹簧的弹性势能不断减少C.小球运动到O点时的动能与此时弹簧的弹性势能相等D.在任一位置弹
14、簧的弹性势能和小球的动能之和保持不变【答案】 D 【解析】由题知，O点是弹簧保持原长时小球的位置，则AO段弹簧处于压缩状态，OB段弹簧处于拉伸状态；小球从A运动到O的过程中，弹簧逐渐恢复原状，形变程度变小，弹性势能变小，小球所受弹力方向向右、速度不断增大，动能变大，此过程中弹性势能转化为动能；到达O点时，弹簧恢复原长，弹性势能为零，小球所受弹力为零，此时速度最大，动能最大；小球从O运动到B的过程中，弹簧被拉长，形变程度变大，弹性势能变大，此时小球所受弹力方向向左、速度不断减小，动能变小，此过程中动能转化为弹性势能；则小球从A位置运动到B位置的过程中： A小球的动能先增加后减少，A不符合题意；B
15、弹簧的弹性势能先减少后增大，B不符合题意；C小球运动到O点时的动能（最大）与此时弹簧的弹性势能（为零）不相等，C不符合题意；D水平台面光滑，且AOOB，说明没有机械能转化为内能，小球和弹簧组成的整体机械能守恒，所以在任一位置弹簧的弹性势能和小球的动能之和保持不变，D符合题意。9.（2023年广东深圳）如图，弧形轨道 ab 段光滑，bc 段粗糙，小球从a 点经最低点b 运动至c 点。下列分析正确的是（ ） A.从a 到b 的过程中，小球动能转化为重力势能B.经过b 点时，小球动能最大C.从b 到c 的过程中，小球动能增大 D.从a 到c 的过程中，小球机械能守恒【答案】B 【解析】A.从a到b的过程中，小球的高度减小，重力势能减小；因为表面光滑，所以没有摩擦力，那么重力势能会全部转化为动能，故A错误； B.因为b点是整个运动过程的最低点，所以这点的重力势能最小，而动能最大，即小球的速度最大，故B正确； C
