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11.4 机械能及其转化（原卷版）
考点直击
典例分析＋变式训练
考点1 机械能的概念
（1）动能和势能之和称为机械能。
动能和势能都属于机械能，动能是物体运动时具有的能量，势能是存储着的能量，动能
和势能是机械能的两种表现形式。
（2）机械能大小：动能和势能的总和。
【典例1】（春•西岗区期末）关于机械能，以下说法正确的是（ ）
A．质量大的物体，具有的机械能一定大
B．弹簧具有弹性，所以弹簧一定具有弹性势能
C．人在荡秋千时，人具有的动能大小保持不变
D．一块石头被举得越高，它具有的重力势能越大
【典例2】（春•蜀山区期末）如图所示，物体沿斜面匀速下滑的过程中，其机械能在
（选填“增大”、“减小”或“不变”）。
【变式训练1】（•常州模拟）如图所示，下列事例中机械能不变的是（ ）
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A． 火箭加速升空 B． 小孩慢慢滑下
C． 汽车水平路减速中 D． 卫星绕地转动
【变式训练2】（•绿园区一模）如图a、b为竖直向上抛出的小石块在上升过程中动能和重
力势能随高度变化的图线（不计阻力），其中 是动能﹣高度关系图线，小石块上
升到5m时的机械能为 J。
考点2 动能和势能的转化与机械能守恒
（1）动能和重力势能之间可以相互转化。动能和重力势能之间的相互转化一般发生在
只受重力作用下的运动过程中，例如滚摆在下降的过程中，越转越快，它的重力势能越
来越小，动能越来越大，重力势能转化为动能；滚摆在上升过程中，越转越慢，它的重
力势能越来越大，动能越来越小，动能转化为重力势能；
（2）动能和弹性势能之间也可以相互转化。它可以发生在同一物体上，也可以发生在
不同物体之间，例如，从高处落下的皮球与地面撞击的过程中，由于皮球发生弹性形变，
皮球的动能转化为弹性势能，皮球在恢复形变的过程中，它的弹性势能转化为动能．拉
弯的弓把箭射出去的过程中，拉弯的弓具有弹性势能，射出去的箭具有动能，这是弓的
弹性势能转化为箭的动能；
（3）机械能守恒：如果只有动能和势能的相互转化，机械能的总和不变，或者说，机
械能是守恒的。
做功角度：只有重力或弹力做功，无其它力做功；其它力不做功或其它力做功的代数和
为零；系统内如摩擦阻力对系统不做功。
能量角度：首先只有动能和势能之间能量转化，无其它形式能量转化；只有系统内能量
的交换，没有与外界的能量交换。
※机械能守恒一般都是理想状态下才发生的，物体能量的转化一般都不太可能只有机械
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能的转化，还有其他能量的转化。
【典例3】（•海安市模拟）将不同质量的钢球从如图所示光滑轨道ABCD上的A点释放，
通过水平面BC，运动到斜面CD上的过程中（不计空气阻力），下列相关解释中正确
的有（ ）
A．从A运动到B的过程中重力势能转化为动能和内能
B．钢球在水平面BC上由于受到惯性，所以能继续向前运动
C．钢球的质量越大，到达B点时的速度越大
D．钢球在斜面CD上受到的重力和支持力不是一对平衡力
【典例4】（春•隆回县期末）小明在游乐园中玩蹦极，如果不考虑空气阻力与蹦极绳的质
量，则关于它在下降过程中的能量分析，下列说法错误的是（ ）
A．弹性绳绷直前，人的重力势能全部转化成人的动能，人的动能一直增加
B．弹性绳绷直后，人的重力势能向弹性势能转化，动能不变
C．整个下落过程中人与蹦极绳组成的系统机械能守恒
D．下降到最低点，重力势能、动能最小，弹性势能最大
【典例5】（春•石家庄期末）2022年冬奥会将在北京举行，我国优势项目自由式滑雪在国
际比赛中屡获殊荣。某次比赛过程中运动员的轨迹如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．从a点滑向b点运动过程中，运动员机械能一直不变
B．在a点和c点运动员速度都为零，运动员处于平衡状态
C．从a点到e点的过程中，运动员的机械能先增大后减小
D．从c点由空中下落到d过程中，运动员重力势能减小动能增加
【典例6】（•江西模拟）如图所示，把一个铁锁用绳子悬挂起来，将铁锁拉到自己的鼻子
附近，稳定后松手，铁锁向前摆去，铁锁摆回时 （选填“会”或“不会”）打到
自己的鼻子。铁锁在摆动过程中，机械能是 （选填“守恒”或“不守恒”）的。
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【典例7】37．（春•爱辉区期末）怎样向地板抛乒乓球，才能使它弹跳到高于原来抛球的
位置，说明这种抛法的理由？
【变式训练1】（•烈山区一模）如图所示，用轻质弹簧（弹簧质量和空气阻力忽略不计）
把小球挂在天花板上，当小球从如图水平位置放手后摆动到最低点的过程中，下列说法
正确的是（ ）
A．小球的机械能守恒
B．小球重力势能的减少量等于小球动能的增加量
C．小球重力势能的减少量大于小球动能的增加量
D．小球重力势能的减少量小于弹簧弹性势能的增加量
【变式训练2】（春•方城县期末）我们居住的城市高楼林立，如不小心发生高空坠物事件，
可能给人们的生命财产造成损害。日前，某小区的陈先生早上下楼取车时发现车的后挡
风玻璃穿了一个孔，上面还插着一个可乐瓶，肇事的可乐瓶里还有可乐。对此，下列描
述正确的是（ ）
A．可乐瓶从高空坠落，动能转化为重力势能
B．可乐瓶坠落时机械能变大
C．可乐瓶从高空坠落，重力势能转化为动能
D．可乐瓶砸在挡风玻璃的瞬间，具有很大的重力势能
【变式训练3】（•鞍山）如图所示，小球由静止开始沿着粗糙的曲面从a点向d点运动，
其中b和d两点在同一水平高度。下列说法中正确的是（ ）
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A．小球从a点运动到c点，重力势能全部转化为动能
B．小球在b点的机械能大于在c点的机械能
C．小球在b点的动能等于在d点的动能
D．小球从a点运动到d点的过程中，机械能一定全部转化为内能
【变式训练4】（•海淀区一模）如图所示，游乐场中，从高处 A到水面B处有两条长度相
等的光滑轨道。体重不同的甲、乙两小孩沿着不同轨道同时从A处自由滑向B处，若不
计空气阻力，下列说法中不正确的是（ ）
A．甲、乙在下滑过程中所受重力做功不相等 B．甲从 A 到 B，重力势能一定减小
C．甲、乙在下滑过程中机械能守恒 D．甲、乙到达 B 点时的动能相同
【变式训练5】（•铜仁市）如图所示，小球从A点摆到C点的过程中，不计空气阻力。
能会先减小后增大：机械能总和 （选填“增大”、“减小”或“不
变”）。
【变式训练6】（•大连模拟）如图所示，是小孩荡秋千过程中的简化图，不计空气阻力，
请你回答下列问题：
（1）他从A点荡到C点的能量是如何转化的？其机械能如何变化？
（2）若在C点时一切外力消失，他会处于什么状态？请说明理由。
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考点3 机械能和其他形式能的转化
各种形式的能量都可以相互转化，如电能可以转化为光能和内能；太阳能可以转化为电
能等，动能和势能的相互转化只是能量相互转化中的一种形式，能量转化过程中一种能
量减少，另一种能量增加。
【典例8】（•淮安二模）年5月5日18时00分，中国载人空间站工程研制的相当于18层
楼高的长征五号B运载火箭，搭载新一代载人飞船试验船和柔性充气式货物返回舱试验
舱，在文昌航天发射场点火升空。在现役的各国运载火箭中，长征五号B运载火箭的运
力是世界一流水平，如图所示是火箭发射时的情景，关于试验船加速上升的过程中，下
列说法正确的是（ ）
A．动能变大，势能变大，机械能变大 B．动能变小，势能变大，机械能变大
C．动能变大，势能变小，机械能保持不变 D．动能变小，势能变大，机械能保持不
变
【变式训练1】（•古蔺县校级一模）木块从粗糙的斜面顶端匀速下滑到底端的过程中
（ ）
A．木块的重力势能全部转化为动能 B．木块的动能不变，重力势能减小
C．木块的机械能不变 D．木块的机械能全部转化为内能
课堂巩固训练
一、选择题。
1．（春•芝罘区期末）一只皮球从高处落下，碰地后发生形变，又反跳起来，则下列各阶
段中皮球的弹性势能转化为动能的是（ ）
A．从高处下落到刚碰地面 B．从碰到地面到皮球形变最大
C．从皮球形变最大到离开地面 D．从皮球离开地面到最高点
2．（精选•广西模拟）下列情况中机械能不发生变化的是（ ）
A．汽车刹车后在水平地面上向前滑行
B．抛向空中正在上升的石块（不计空气阻力）
C．小孩从滑梯上匀速滑下
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D．用滑轮组把物体匀速提高
3．（•泸州）年5月15日我国自主研制的天问一号火星探测器成功登陆火星，已知火星表
面引力约为地球表面引力的38%，其空气密度约为地球海平面空气密度的1%。下列关
于探测器的描述正确的是（ ）
A．进入火星大气层后，探测器下降过程中其表面与大气层摩擦，机械能转化为其它形
式的能
B．探测器为了找到最佳着陆点，着陆前在火星上空有短暂悬停时间，悬停时探测器不
受火星的引力
C．探测器从悬停点减速降落火星表面过程中，动能逐渐增大
D．停在火星表面的探测器受到的引力与它对火星表面的压力是一对平衡力
4．（春•青山区期末）在年包头市中考体育考试中，小彤同学进行了实心球测试。关于实
心球运动的几个阶段，下列说法正确的是（ ）
A．小彤捡起实心球，并缓慢举高的过程中，小彤对实心球做功，实心球的重力势能增
大
B．小彤将实心球用力投出后，实心球在空中运动过程中，小彤对实心球做功，实心球
的机械能增大
C．小彤将实心球用力投出后，实心球在空中最高点时所受的合力为零
D．实心球落地后在水平地面上滚动一段距离停止，实心球在地面滚动阶段机械能不变
5．（•舟山）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．（•邗江区校级一模）如图所示，将把铁锁用绳子悬挂起来，把它拉到自己的鼻子附近，
松手后铁锁来回摆动。下列说法正确的是（ ）
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A．摆动过程中，绳子对铁锁的拉力和铁锁对绳子的拉力是一对平衡力
B．摆动过程中，铁锁的运动状态一定发生变化
C．摆动过程中，铁锁的机械能保持不变
D．若绳子突然断开，铁锁将做匀速直线运动
7．（•桂平市模拟）年3月1日，最新刑法修正案生效，“高空抛物”正式入刑。“高空
抛物”已成为城市的痛，一个50g的鸡蛋从高约70m的25楼落下，可使人当场死亡，
说明（ ）
A．鸡蛋砸到人，是鸡蛋的重力势能转化为人的动能
B．鸡蛋在下落过程中，机械能守恒
C．鸡蛋的重力势能与质量和高度有关
D．鸡蛋在下落过程中，重力做功为3500J
二、填空题。
8．（春•西岗区期末）运动员射箭时，用力将弓拉弯，在放开弓的瞬间，弓的 能
转化为箭的 能。
9．（春•洛宁县期末）如图所示，粗糙斜面PM与光滑水平面MN平滑连接，弹簧左端固
定。小物块在斜面上从P点由静止滑向M点的过程中，机械能 （填“变大”
“变小”或“不变”）；小物块压缩弹簧的过程中，它的动能转化为 能。
10．（精选秋•新沂市校级月考）运动员用拉满的弓将一支箭向箭靶射去，在这个过程中弓
的 能转化为箭的 能，箭在空中向上飞行的过程中，箭 能增大。
11．（春•南陵县期末）年7月23日12时41分，中国“天问一号”火星探测器，在海南
文昌航天发射场点火升空。如图所示.火星探测器受火箭的推动在加速上升过程中，其机
械能将 （选填“变大”“变小”或“不变”）。
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12．（•合肥模拟）年4月24日是中国航天日也是东方红一号卫星发射 50周年，卫星在发
射加速升空的过程中其机械能 （选填“不断增大”、“保持不变”或“不断减
小”）。
13．（•江西模拟）如图所示是一个传送带，A，B轮转动带动物体C向右上方匀速运动，
物体C没有在皮带上发生滑动，皮带与轮之间不打滑，物体C的重力势能不断增加，该
过程物体受到的力中不做功的有 （填力的名称），该物体从A到B的过程机械
能 （选填“守恒”或“不守恒”）。
14．（秋•邳州市期末）在雨后地面还是湿的时候，小明就去打篮球，他发现篮球落地后弹
起，球上会有湿水印，篮球从更高处落下时，球上的湿水印更大，请从能量的角度进行
解释：
。
15．（•丹东）如图，滚摆下降过程中，滚摆的 能转化为 能。滚摆上下往复运
动过程中，其每次上升所能达到的高度越来越低，滚摆在运动过程中的机械能
（选填“增加”、“减少”或“不变”）。
16．（•山亭区一模）如图，为了进一步做好新型冠状病毒肺炎疫情防控工作，多地防疫部
门利用雾炮车对城区街道喷洒消毒剂进行消清和除尘，雾炮车在水平路面匀速前进喷洒
消毒液的过程中，雾炮车的机械能 （选填“变大”“不变”或“变小”），雾炮
车的车轮上的花纹是为了 摩擦（选填“增大”或“减小”）。
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17．（春•隆回县期末）跳伞运动员在空中匀速下落时，其机械能 ；扫地车在平直
的路面上匀速前进并将地面上的落叶吸入车内，此过程中，扫地车的动能 （均
选填“增大”“减小”或“不变”）。
18．（精选春•滦州市期末）站在地面上的人手中托着篮球，在手松开，篮球落向地面的过
程中 能转化为 能；当它撞击地面时，发生了弹性形变， 能转
化为 能；它在恢复原状的过程中 能又转化为 能，使它
离开地面向上弹起。
19．（精选•新华区一模）图中AOB是光滑轨道，A点的高度大于B点的高度，让小球由
A点静止开始自由落下，沿轨道AOB到达B点后离开（不计空气阻力），从A点到O
点的过程中 能转化为 能，小球到达B点后由于 会继续运动，它
的运动轨迹a，b，c，d最符合实际的是 。
三、解答题。
20．（春•铁西区期末）年的十三届全国人大三次会议表决通过了《中华人民共和国民法
典》，其中把“高空坠物”纳入了违法行为，使受害者能依法追责。请从能量的角度解
释高空坠物的危害。
21 ．（春•大连期中）“蹦极”是一种富有刺激性的勇敢者的运动项目，如图所示，根弹
性橡皮绳，.端系住人的腰部，另一端系于跳台，当人下落至图中A点时，橡皮绳刚好
为原长，C点是蹦极者所能达到的最低点，当人下落全图中 B点时，橡皮绳对人的拉力
与人受到的重力大小相等。人在由A到C的过程中先加速后减速，请解释这个现象。
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