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第十一章
功和机械能
第 4 节 机械能及其转化
1．机械能包括：___________和__________。
2．动能和势能可以相互转化。如果只有动能势能相互转化，机械能的总和保持___________，或者说机械
能是__________的。
动能 势能 不变 守恒
动能与势能转化问题的分析：
（1）首先分析决定动能大小的因素，决定重力势能（或弹性势能）大小的因素——看动能和重力势能（或
弹性势能）如何变化。
（2）还要注意动能和势能相互转化过程中的能量损失和增大——如果除重力和弹力外没有其他外力做
功（即：没有其他形式能量补充或没有能量损失），则动能势能转化过程中机械能不变。
（3）题中如果有“在光滑斜面上滑动”则“光滑”表示没有能量损失——机械能守恒；“斜面上匀速下
滑”表示有能量损失——机械能不守恒。
【例题】如图所示，跳伞运动员在空中匀速下落的过程中，他的A．动能增大，重力势能减小，机械能不变
B．动能减小，重力势能增大，机械能不变
C．动能不变，重力势能减小，机械能不变
D．动能不变，重力势能减小，机械能减小
参考答案：D
1．下列现象中，由动能转化为重力势能的是
A．动车匀速上坡
B．脚踩滑板从高处滑下
C．滚摆自下而上运动
D．火箭加速升空
2．如图所示，人造卫星沿椭圆轨道绕地球运行．它从远地点向近地点运动过程中
A．动能增大，势能减小，机械能不变
B．动能减小，势能增大，机械能不变C．动能不变，势能增大，机械能变大
D．动能减小，势能不变，机械能变小
3．如图所示的滚摆实验中，关于滚摆的能量转化情况，下列说法正确的是
A．滚摆上升时动能转化为重力势能
B．滚摆下降时动能转化为重力势能
C．滚摆上升、下降交替运动过程中机械能不断增加
D．滚摆运动时，其他形式的能转化为滚摆的机械能
4．下列现象中机械能没有发生变化的是
A．物体沿斜面匀速下滑
B．物体从高处自由下落，不计空气阻力
C．火箭加速升空
D．降落伞运动员跳伞后匀速下降阶段
5．不计空气阻力，下列运动过程中机械能守恒的是
A．苹果自由下落
B．树叶匀速飘落
C．汽车匀速上坡
D．足球在草地上越滚越慢
6．下列过程中，属于物体的重力势能转化为动能的是
A．拉弯的弓把箭射出去
B．钟表里发条带动齿轮转动
C．火箭发射升天
D．小孩荡秋千从高处向低处落下
7．下列过程中，动能转化为重力势能的是
A．直升飞机匀速上升
B．人骑车匀速下桥
C．火车徐徐进站
D．将小球向上抛出，小球在上升阶段
8．2017年5月4日14时许，我国自主研制的新一代喷气式大型客机C919在上海浦东机场首飞成功，这标志着中国的“大飞机梦”得以实现，C919在高空中加速爬升时，机械能___________（“增大”、“减小”
或“不变”），大飞机刚着陆瞬间，机场地面上留下了一道道黑色的机轮印迹，这是通过增大___________
（“压强”、“压力”、“摩擦力”）而造成的。
9．蹦床运动被喻为“空中芭蕾”。运动员从高点静止下落至再次回到高点，会经历几个过程：①高点下落至
接触床面，②接触床面到下落至最低点，③最低点反弹至离开床面，④离开床面至再次回到高点。若不计
空气阻力，整个过程中运动员的机械能___________（选填“守恒”或“不守恒”）。整个过程中，运动员
动能最大在___________过程中。
10．如图所示，弹簧将小球弹起，说明力的作用效果是______________________；小球离开弹簧继续上升过程
中的能量转化是______________________。（不计空气阻力）
11．如图所示的是拉弓射箭的情景，弓弦被拉弯时，将___________能转化为___________能。
12．在空中水平匀速飞行的救灾飞机不停地往灾区丢救灾物资，在此过程中，飞机的机械能___________（选
填“变大”“变小”“不变”）。
13．下列情况中，机械能发生变化的是
A．跳伞运动员匀速降落
B．物体从光滑斜面上自由滑下
C．物体在光滑的水平面上匀速运动
D．物体在真空中自由下落
14．如图所示，小球从光滑斜面上A处由静止滚下，经过B处，最终停在粗糙水平面上的C处。下列说法正确的是
A．小球由A处运动到C处，机械能不变
B．小球由B处运动到C处，重力对小球做了功
C．小球由A处运动到B处，速度先变大后变小
D．小球停在C处，球受到的支持力和球对水平面的压力是一对相互作用力
15．物体在平衡力作用下运动，则物体的机械能
A．一定增加
B．一定不变
C．一定减小
D．增加、不变、减小均有可能
16．跳伞运动员跳出飞机后，立即打开降落伞，下降过程中所受空气阻力随运动速度增大，直至与重力等大，
在整个下落过程中，运动员和降落伞的
A．势能不断减少，动能不断增加，机械能不变
B．势能不断减少，动能不断增加，机械能减少
C．势能不断减少，动能先增加然后保持不变，机械能减少
D．势能不断减少，动能先增加后减少，机械能减少
17．如图所示，小球在一个光滑没有摩擦的轨道上从O点由静止释放，小球始终没有离开轨道，你认为小球
最远可以滚到
A．a点 B．b点 C．c点 D．d点
18．如图所示，单摆（图1）在竖直平面内左右摆动，滚摆（图2）在竖直平面内上下往复运动。请回答：（1）这两个实验可以说明的同一个物理问题是：___________；
（2）滚摆从最低点摆到最高点的过程中，是___________能转化为___________能。
（3）在单摆左右摆动和滚摆上下往复运动的过程中，你将会看到它们上升的高度逐渐降低。产生此现象
的原因是：______________________，使___________逐渐减少。
19．小资料：
车型 机动车道与非机动车道分隔设施的道路 其他道路
小型客车 70 km/h 60 km/h
大型客车、载货车 60 km/h 50 km/h
… … …
用物理学的术语解释，为什么要对机动车的行驶速度进行限制？为什么在同样的道路上，不同车型的限
制车速不一样？
20．立定跳远是体育测试项目之一，如图所示是某个同学立定跳远的情景图。
（1）请你说明该同学在腾起和下落过程中动能和重力势能是如何转化的？
（2）由于存在空气阻力，该同学在空中运动过程中，机械能大小有何变化？
（3）此项运动中涉及许多物理知识，示例：运动员腾起后最终会落地，原因是受到重力作用。请你根据示
例，再列举一条此项运动中涉及到的其他相关物理知识。2．A【解析】人造卫星沿椭圆形的轨道绕地球运行时，没有克服摩擦做功，机械能守恒．所以它由远地点向近
地点运动过程中，质量不变，相对地面的高度减小，势能减小；速度增大，动能增大，总机械能不变。故选
A。
4．B【解析】A、物体沿斜面匀速下滑，速度不变，动能不变，高度降低，重力势能减小，所以机械能减小，故A
不合题意；B、物体从高处自由下落，不计空气阻力，重力势能全部转化为动能，机械能的总量不变，故B
符合题意；C、火箭加速升空，速度和高度都增大，动能和重力势能都变大，所以机械能变大，故C不合题
意；D、降落伞运动员跳伞后匀速下降阶段，速度不变，动能不变，高度降低，重力势能减小，所以机械能减
小，故D不合题意。故选B。
5．A【解析】A．苹果自由下落时，只有重力做功，苹果的机械能守恒，故A正确；B．树叶匀速飘落时，不止重
力做功，树叶受到的阻力也要做功，则树叶的机械能不守恒，故B错误；C．汽车匀速上坡时，不止重力做
功，受到的牵引力和摩擦力均做功，则汽车的机械能不守恒，故C错误；D．足球在草地上越滚越慢，重力
不做功，受到的阻力做功，则足球的机械能不守恒，故D错误。故选A。
6．D【解析】A、拉弯的弓把箭射出去，弓恢复原状，弓的弹性势能减小，箭的质量不变，速度变大，弓的弹性势
能转化为动能，不符合题意；B、钟表里发条带动齿轮转动，发条的弹性势能转化为齿轮的动能，不符合题
意；C、火箭发射升天，燃料燃烧转化为火箭的动能与重力势能，不符合题意；D、小孩荡秋千从高处向低处
落下，小孩的质量不变，高度减小，重力势能减小，速度增加，动能增加，重力只能转化为动能，符合题意；
故选D。
7．D【解析】动能转化为重力势能必然是动能减少而重力势能增加。A、直升飞机匀速上升：飞机速度不变，所以动能不变；高度增加，所以重力势能增大．不符合题意；B、人骑车匀速下桥：速度不变，动能不变；高度
减小，重力势能减小．不符合题意；C、火车徐徐进站：速度是不变的，动能不变；站台一般较高，重力势能
增大．不符合题意；D、将小球向上抛出，小球在上升阶段：小球上升时，速度在减小，动能减小；高度在增
加，重力势能增大。故选D。
8．增大 摩擦力
【解析】C919在高空中加速爬升的过程中，客机的质量不变，速度变大，动能变大；同时其质量不变，高度
增加，重力势能变大，故机械能变大；机场地面上留下了一道黑色的机轮印迹，这是通过增大接触面的粗
糙程度来增大摩擦的。
9．守恒 ①
10．改变物体的运动状态 动能转化为重力势能
【解析】原来小球是静止的，小球被弹起的过程中，速度不断增大，弹簧的弹力改变了小球的运动状态；
小球离开弹簧由于惯性继续上升过程中，小球的速度减小，高度增大，动能减小，重力势能增大，动能转
化为重力势能。
11．动 弹性势
【解析】将弓拉弯时，人对弓做功，弓形状发生改变，产生了弹性势能，是动能转化成了弹性势能。
12．变小
【解析】飞机在空中沿水平方向匀速飞行，同时往地面投放救灾物资，飞行过程中，质量不断减小，速度
不变，高度不变，动能减小，重力势能减小，机械能的总量变小。
13．A【解析】A、跳伞运动员匀速降落时，其质量不变，速度不变，动能不变；但所处高度降低，重力势能减小，
所以其机械能减小，故A符合题意；B、物体从光滑斜面上自由滑下时，重力势能转化为动能，没有摩擦
生热现象，机械能守恒，机械能大小不变，故B不符合题意；C、物体在光滑的水平面上匀速运动时，其质
量、速度、所处高度都不变，所以其机械能不变，故C不符合题意；D、物体在真空中自由下落时，也不会
有能量的消耗，机械能守恒，机械能大小不变，故D不符合题意。故选A。
14．D【解析】A、小球由A处运动到C处，高度降低、速度变大，重力势能转化为动能，由于水平面粗糙，克服摩擦力，所以机械能减小，故A错误；B、小球由B处运动到C处，小球在水平面上运动过程中受到重力
的作用，但沿重力的方向没有距离，所以重力没有做功，故B错误；C、小球由A处运动到B处的过程中，
速度增大，故C错误；D、小球停在C处时，球受到的支持力和球对水平面的压力，大小相等、方向相反、
在同一直线上，是一对相互作用力的关系，故D正确。故选D。
15．D【解析】在平衡力作用下，①在水平面上匀速运动的物体，它的机械能和动能相等，都不变；②物体匀速
上升时，物体的动能不变，但是重力势能增加，所以机械能增加；③物体匀速下降时，物体的动能不变，
但是重力势能减小，所以机械能减小。因此，在平衡力的作用下，物体的机械能可能增加、可能减小，也
可能不变。故选D。学科*网
16．C【解析】由于运动员在空中飞速下落，质量没发生变化，速度先逐渐增大后保持不变，故动能先增大后保
持不变；在下落过程中，高度降低，所以重力势能减小，机械能等于动能和重力势能之和，所以机械能也
是减小。故选C。
17．C【解析】本实验中，由于轨道是光滑的，没有摩擦力，所以小球的机械能守恒，故小球从O点由静止释放，
始终没有离开轨道，最远可以滚到与O点等高的c点。故选C。
18．（1）动能和势能可以相互转化 （2）动 重力势 （3）克服摩擦阻力做功 机械能
19．物体的动能越大，它能做的功就越多，发生交通事故时造成的损失就越大，所以对机动车的行驶速度要进
行限制，也就是限制它动能的大小。对质量较小的车，其允许的速度可大些。
【解析】对机动车的行驶速度进行限制，可用影响动能的因素分析，由于动能与质量和速度有关，对于质
量较大的车，允许的速度就比质量较小的车的速度低。
20．（1）该同学在腾起的过程中，动能转化为重力势能；他在下落过程中，重力势能转化为动能；（2）该同学在
空中运动过程中，机械能会减小；（3）物理知识：同学在空中做曲线运动，原因是力可以改变物体的运动
状态。
【解析】（1）该同学在腾起的过程中，质量不变，速度减小，高度增加，所以是动能转化为重力势能；他在
下落过程中，质量不变，高度减小，速度增大，所以是重力势能转化为动能；
（2）该同学在空中运动过程中，克服空气阻力做功，消耗一部分机械能，所以机械能会减小；
（3）物理知识：同学在空中做曲线运动，原因是力可以改变物体的运动状态；物理知识：同学腾空后继续向前，原因是具有惯性。
