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专题 13 机械能及其转化
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。
要点一 、动能、势能、机械能
1．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。
[归纳梳理]
（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
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。
[归纳梳理]
（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
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。
[归纳梳理]
（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
动能、重力势能和弹性势能统称为机械能。
例1：一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．动能不变 B．重力势能不变
C．重力势能、动能都不变 D．重力势能、动能都变小
例2：一个人站在电梯里，当电梯匀速上升时，则人的（ ）
A．动能增加，势能增加 B．动能减小，势能增加
C．动能不变，势能不变 D．动能不变，势能增加
要点二、动能和势能之间的相互转化
1、在一定的条件下，动能和重力势能之间可以相互转化。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。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。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。
例1：一个篮球不小心被水打湿，小明继续使用该篮球进行训练，球离手后，发现篮球在干燥的地面上向
前弹跳的过程中，地面上留下了一个个“印迹”，以下判断正确的是（不考虑篮球质量的变化）（ ）A．B点时的动能等于C点时的动能 B．A点到B点的过程是重力势能与动能之间的相互转化
C．1、2、3三个“印迹”大小相同 D．D点时篮球的动能不为0
例2：关于机械能之间的相互转化，正确的说法是（ ）
A．弯弓射箭时，动能转化成弹性势能
B．蹦床运动员，空中下落时是弹性势能转化成动能
C．滚摆下降时，越滚越快，是动能转化成重力势能
D．向上抛出的石块，空中上升时是动能转化成重力势能
类型一、基础知识
1．（2022·四川攀枝花·中考真题）2022年北京冬奥会赛场上，我国选手谷爱凌摘得自由式滑雪大跳台比赛
的金牌。谷爱凌离开跳台后，从低处向高处跃起后下落，在此过程中（ ）
A．动能一直减小 B．重力势能一直减小
C．动能先减小后增大 D．重力势能先减小后增大
2．（2022·山东济南·中考真题）爸爸开车带着小明行驶在高速公路上，小明看到图所示的限速标志，想起
了学过的“动能”的知识，也产生了一系列有关的问题。其中最有探究价值且易于探究的是（ ）
A．物体的动能与物体的形状是否有关？
B．物体的动能与它的速度有什么关系？C．物体的动能与它的质量和速度有什么关系？
D．物体的动能与哪些因素有关？
3．（2022·辽宁辽宁·中考真题）2022年2月15日，在北京冬奥会单板滑雪男子大跳台决赛中，我国运动
员苏翊鸣获得金牌。如图为比赛时的情景，下列说法正确的是（ ）
A．苏翊鸣在空中旋转的过程一直处于平衡状态
B．从高处沿坡道加速下滑的过程中，苏翊鸣的动能增大
C．加速下滑时，苏翊鸣身旁的空气流速变大，压强变大
D．苏翊鸣最终落到地面，是因为他具有惯性
4．（2022·湖南衡阳·中考真题）2022年2月15日，中国选手苏翊鸣夺得北京2022年东奥会单板滑雪男子
大跳台冠军，实现了中国单板滑雪在东奥会上金牌“零的突破”。如图，苏翊鸣在助滑区从起点A由静止
开始加速下滑到最低点的过程中，他的（ ）
A．重力势能增大，动能减小 B．重力势能减小，动能增大
C．重力势能减小，动能减小 D．重力势能增大，动能增大
类型二、知识运用
5．（2020·浙江舟山·中考真题）乒乓球发球机在同一高度以相同的初速度朝不同方向分别发出a、b、c三
个球，若不计空气阻力，则落到水平桌面时三者的速度大小关系是（ ）
A．v＞v＞v B．v＞v＞v C．v＞v＞v D．v＝v＝v
a b c b c a a c b a b c
6．（2019·山东聊城·中考真题）如图是探究“物体的动能跟哪些因素有关”的实验．实验中，让同一铜球
从斜面的不同高度由静止释放，撞击同一木块，下列说法正确的是A．该实验探究的是物体动能大小与高度的关系
B．该实验探究的是物体动能大小与质量的关系
C．该实验中，物体的动能是指木块B的动能
D．该实验结论可以解释为什么对机动车限速
7．（2020·辽宁本溪·中考真题）2014年6月8日海峡组合彭帅、谢淑薇在法网女双赛场上击败对手，再夺
大满贯赛事冠军，如图所示是球拍与网球接触的瞬间，下面说法正确的是（ ）
A．球拍发生形变过程中弹性势能转化成动能
B．球拍将球击出说明力可以改变物体的运动状态
C．球离开球拍能继续向前运动是因为受到惯性力
D．球对球拍的力与球拍对球的力是一对平衡力
8．（2021·内蒙古通辽·中考真题）为庆祝我国海军建军70周年，我国举行了盛大的海上阅兵仪式，集中
展示了一大批新型潜艇、水面舰艇、作战机，彰显了我国海军强大的军事实力，下列说法正确的是
（ ）
A．水面舰艇多采用前后编队而不是近距离并排行驶，是为了避免相“吸”而发生碰撞
B．作战机在加速升空过程中，动能转化为重力势能，机械能不变
C．潜水艇在下潜过程中受到海水压强不变
D．当辽宁号航母舰上的舰载机起飞后，飞行员以他的座椅为参照物是运动的
一、单选题
1．如图所示，完全相同的甲、乙两个小球，甲球由轻绳系住，乙球由橡皮条系住，都从水平位置由静止
开始释放，当两球到达悬点正下方 点时，橡皮条长度恰好与绳子长相等，则在 点时两球的速度大小关系是（ ）
A． B． C． D．无法确定
2．如图所示是2022年6月5日10时44分07秒，我国神舟十四号载人飞船搭乘长征二号F遥十四运载火
箭在酒泉卫星发射中心点火发射，并取得圆满成功。火箭在点火后加速升空过程中（忽略燃料的损耗），
关于能量的说法正确的是（ ）
A．动能增加，重力势能增加 B．动能增加，重力势能减少
C．动能不变，重力势能增加 D．动能和重力势能都不变
3．运动员们在运动场中展现了矫健的身姿，其中涉及到很多物理知识，下列说法错误的是（ ）
A．图甲中，运动员手上拿的擦冰杆是费力杠杆，可以省距离
B．图乙中，运动员俯身在雪车上之前需要先推动雪车，推动过程中运动员对雪车做了功
C．图丙中，运动场里旗杆顶端的定滑轮可以省力
D．图丁中，单板滑雪大跳台运动员到达最高点时速度不为零，仍具有动能
4．如图所示，摆球由A位置从静止开始运动到B位置再运动到C位置，然后再运动到B位置直至A位
置。下列关于摆球的说法正确的是（ ）A．小球在A点没有动能
B．小球在B点只有重力势能
C．小球在从A点到B点的过程中，动能转化为重力势能
D．小球在从B点到C点的过程中，重力势能转化为动能
5．运动员射箭时用力将弓拉开，在放开箭的瞬间，拉开的弓具有①，射出的箭具有②，箭在空中向上飞
行的过程中，箭的③增大。以下说法正确的是（ ）
A．①弹性势能 ②动能和重力势能 ③重力势能
B．①重力势能 ②动能 ③弹性势能
C．①弹性势能 ②动能 ③动能
D．①动能 ②弹性势能 ③重力势能
6．柚子树上有甲、乙、丙、丁四个柚子，甲和乙的质量都是1.5kg；丙和丁的质量都是1.2kg。它们的位置
如图所示则重力势能最大的是（ ）
A．甲 B．乙 C．丙 D．丁
7．甲、乙两人在相同的水平路面上，用水平推力分别以1m/s和0.5m/s的速度将两个完全相同的木箱沿直
线匀速推动了10m。在此过程中，下列说法正确的是（ ）
A．甲的推力大于乙的推力
B．甲、乙做功相等
C．甲、乙做功的功率相等
D．推动过程中木箱的动能相同
8．如图所示，弹簧的一端固定在竖直墙上，另一端连接一个小球。弹簧未发生形变时，小球静止在A
点。用手把小球向左运动压缩弹簧至B点后松开手，小球在水平光滑地面BC间来回运动。不考虑空气阻
力，下列说法中正确的是（ ）A．当小球从B运动至A的过程，弹簧产生的弹力变大
B．当小球从B运动至C的过程，弹簧的弹性势能转化为小球的动能
C．小球在A点时的机械能最大
D．在来回运动中，小球的机械能保持不变
二、填空题
9．被压缩的弹簧具有___________能，被举高的杠铃具有___________能，在水平地面滚动的足球具有
___________能。
10．质量较小的燕子和质量较大的喜鹊在空中飞行，如果它们飞得一样快，则 ___________的动能大；如
果它们的重力势能相等，则 ___________飞得高。
11．如图是高速公路上的交通标志，“100”表示___________。由标志图可知，同样的道路，不同车型，车
的限速不同，这是因为相同速度行驶时，大型车的质量大，以同样速度行驶，大型车的___________，破
坏力越强不同。
12．如图，若增大木板的倾角α，悬线OA的方向将______（选填“改变”或“不变”）。小球受到重力
的施力物体是______，若剪断细线，小球会将松软的地面砸一个坑，说明被举高的物体具有______能。现
将小球拉至B点释放，当小球摆到最高点C时，小球所受的力______（选填“是”或“不是”）平衡力，
若此时细线恰好断开，小球将______。
三、综合题
13．阅读下面短文，回答问题：
悬在城市上空的痛随着新农村建设的开展，很多居民住进了宽敞明亮的楼房。生活越来越舒适的同时，一种“高空抛物”现
象时有发生。高空抛物现象曾被称为“悬在城市上空的痛”， 这是一种不文明的行为，而且会带来很大
的社会危害。一天下午，陈某出门忘记了带 钥匙，其妻从 6 楼将一串钥匙抛下，不小心砸到陈某头部造
成重伤。据报道：一 个 50g 的 鸡 蛋 从 18 楼 抛 下 来 其 具 有 的 能 量 就 可 以 砸 破 行 人
的 头 骨 ， 从 25 楼 抛 下 可 使 人 当 场 死 亡 。
《民法通则》第 126 条也有规定，建筑物或者其他设施以及建筑物上的搁置物、 悬挂物发生倒塌、脱
落、坠落造成他人损害的，它的所有人或者管理人应当承担民事 责任。
（1）重力势能大小除了与质量大小有关外还与______有关；
（2）重物在下落过程中将______能转化为______能；
（3）下降过程中鸡蛋的机械能______（选填“守恒”或“不守恒”）；
（4）请列举一种生活中有可能造成“高空抛物”伤害的现象______。
14．宁夏中考体育项目之一是跳绳，图中是同学们在体育课上练习跳绳的场景。张亮的体重为50kg，跳绳
时，每次跳起的高度约5cm。（g取 ）那么
（1）说出他从地面起跳至最高位置的过程中，动能、势能的变化情况。
（2）张亮1分钟跳绳180个，请计算一分钟内他克服重力所做的功是多少？功率多大？
（3）张亮起跳前站立在操场上，请你估算他对地面的压强是多大？
15．阅读短文并回答问题。
汽车安全带
汽车安全带是用于保护驾乘人员安全的装置，如图甲所示。
安全带结构一般由软带、卷带等部分组成。汽车正常行驶时，卷带装置中的卷收器借助弹簧，如图乙，使
软带随身体的移动而自由伸缩且不会松弛。当紧急制动、碰撞或车辆行驶状态急剧变化时，安全带能在人
尚未移动时拉紧软带，将乘员紧紧地绑在座椅上，待冲击力峰值过去时，适当放松安全带，避免因拉力过大造成二次伤害，同时卷收器内的敏感元件将驱动锁止机构锁住卷轴，使软带固定在某一个位置上，有效
保护乘员的安全。
(1)高速公路对不同车辆限速不同是因为动能的大小与_______有关；
(2)当紧急制动、碰撞或车辆行驶状态急剧变化时，系上安全带可以有效防止驾乘人员由于惯性而造成伤
害。这时人和车具有的_________能也急剧变化；
(3)将安全带拉伸，卷收器弹簧的弹性势能将_________(变大/不变/变小)；
(4)发生碰撞时，安全带对人的拉力随时间变化的图像是下列选项中的 ________；
A． B． C． D．
(5)下列说法正确的是_________。
A．汽车突然拐弯时，安全带能自由伸缩
B．汽车突然启动时，安全带能对人起到保护作用
C．为了安全，安全带要尽可能系得松一些
D．用手快速拉安全带，安全带不能被拉动
16．为创建良好的生活环境，我市环保部门使用如图所示的雾炮车对街道进行除尘消毒，雾炮车的部分参
数如表所示；某次作业时，雾炮车在大小恒定为6.0×103N的牵引力作用下，沿平直道路在5min内匀速直
线行驶了1.2km；（g取10N/kg）问：
空载重量m/kg 6×103
1
最大载重量m/kg 4×103
2
轮胎着地总面积S/m2 0.4
（1）作业过程中，雾炮车的动能 ______，雾炮车的重力势能 ______；（均选填“变大“、“变小“或
“不变“）
（2）雾炮车满载药液时对水平路面的压强是多少？______
（3）雾炮车作业过程中受到的阻力是多少？______
（4）雾炮车作业过程中牵引力做功的功率是多少？______17．阅读《物体的收尾速度》一文，回答下列问题：
日常生活中存在这样的现象：飞机、轮船、汽车等交通工具运行时，受到空气阻力；人在水中游泳、船在
水中行驶时，受到水的阻力；百米赛跑时，奔跑得越快，我们感到风的阻力越大，这是什么原因呢？
查阅相关资料得知：物体在流体中运动时，会受到阻力作用，该阻力叫做流体阻力。流体阻力大小跟相对
运动速度大小有关，速度越大，阻力越大；跟物体的横截面积有关，横截面积越大，阻力越大；跟物体的
形状有关，头圆尾尖（这种形状通常叫做流线型）的物体受到的阻力较小。物体从高空由静止下落，速度
会越来越大，所受阻力也越来越大，但只要空气阻力仍小于重力，物体仍会继续加速下落，下落一段距离
后，当阻力大到与重力相等时，将以某一速度做匀速直线运动，这个速度通常被称为收尾速度。假定人是
个70kg的球体，若从足够高的空中下落，收尾速度约为70m/s，一只猫的收尾速度约为40m/s，假定雨滴
的直径是2mm，收尾速度只有4m/s，如图就是直径2mm的雨滴的速度与时间关系图象。大小不同的雨滴
收尾速度不同，绝大多数在 与 之间。
某研究小组觉得收尾现象非常有趣，于是做了相同环境下球形物体“收尾速度的大小与质量是否有关”的
实验，测量数据见表。请根据上述材料，回答下列问题：
小球编号 A B
小球质量g 2 5
5 5
小球半径
16 40
小球的收尾速度
（1）下落的物体，当阻力大到与重力相等时，将以某一速度做匀速直线运动，这个速度通常被称为
___________；
（2）通过表格中记录的实验数据发现，球形物体的收尾速度的大小与质量___________；（选填“有关”
或“无关”）
（3）雨滴从足够高的地方落下，动能的变化是___________；
（4）轿车的外形常做成流线型，目的是___________。18．探究弹簧弹性势能的表达式
如图甲，在弹簧的弹性限度内拉弹簧，拉力F与弹簧伸长的长度Δl之间的关系如下表：
伸长量Δl/m 0.04 0.08 0.12 0.16
拉力F/N 5 10 15 20
(1) 在图乙中描点画出拉力F随伸长量Δl变化的图像；
( )
(2) 拉力F与弹簧的伸长量Δl之间的关系式F＝__________；
(3) 弹簧的弹性势能等于拉力F所做的功，此功可类比以下方法计算：如图丙，一物体从静止开始做加速
运动，在时间t 内，其通过的路程可用图像下的阴影面积来表示；
0
上述弹簧的弹性势能E 与伸长量Δl之间的关系式为E ＝____________。
P P
