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让更多的孩子得到更好的教育
总复习：机械能及其转化
责编：雒文丽
【考纲要求】
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。
【知识网络】
【考点梳理】
考点一 、动能、势能、机械能（高清课堂《力学6：功和能》机械能概述）
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。
要点诠释：
（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。
要点诠释：
（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。
要点诠释：
（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
地址：北京市西城区新德街20 号4 层 电话：010-82025511 传真：010-82079687 第1页 共6页
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动能、重力势能和弹性势能统称为机械能。
考点二、动能和势能之间的相互转化（高清课堂《力学6：功和能》动能和势能的转化）
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。
【典型例题】
类型一、基础知识
1、（2016•济宁）弹跳杆运动是一项广受欢迎的运动。其结构如图甲所示．图乙是小希玩弹跳杆时由
最低位置上升到最高位置的过程，针对此过裎。下列分析正确的是（ ）
A．在a 状态时弹簧的弹性势能最大，小希的机械能为零
B．a→b 的过程中，弹簧的弹力越来越大，在b 状态时弹力最大
C．b→c 的过程中，弹簧的弹性势能转化为小希的重力势能
D．a→c 的过程中，小希先加速后减速，在b 状态时速度最大
【思路点拨】
（1）动能大小的影响因素：质量和速度，质量越大，速度越大，动能越大。
（2）重力势能大小的
影响因素：质量和高度，质量越大，高度越高，重力势能越大。
（3）弹簧由于发生弹性形变而具有的能称为
弹性势能，弹性势能的大小与物体发生弹性形变的程度有关。（4）机械能=动能+势能。
【答案】D
【解析】A、据图可知，a 状态时弹簧的弹性势能最大，由于机械能等于动能加势能，所以机械能不是零，故A
错误；B、a→b 的过程中，弹簧的形变程度变小，所以具有的弹性势能变小，即到达b 点时，弹簧恢复原状，
所以弹性势能变为最小，故B 错误；C、a→b 的过程中，弹簧的形变程度变小，即弹性势能转化为动能，即
到达b 点动能最大，b→c 的过程中，动能转化为小希的重力势能，故C 错误；D、据上面的分析可知，a→b
的过程中，弹簧的形变程度变小，即弹性势能转化为动能，即到达b 点动能最大，b→c 的过程中，动能转
化为小希的重力势能，所以该过程中，小希先加速后减速，在b 状态时速度最大，故D 正确。
【总结升华】此题考查了动能、重力势能和弹性势能的相互转化。
2、为了研究动能的大小与哪些因素有关，教材中设计了“小钢球撞木块”的实验（如图所示）让静
止的小钢球从斜面滚下，观察木块被推动的距离。关于该实验的说法中，不正确的是（ ）
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A．该实验的设计思路是采用转换法，用木块移动的距离来表示动能的大小
B．该实验研究的基本方法是控制变量法，如分别控制小球滚下的高度、小球的质量等
C．在实验器材的选择时，可以不考虑斜面的光滑程度，被撞木块的质量和软硬等因素
D．实验过程中，让同一小球从不同高度落下，目的是为了让小球获得不同的运动速度
【思路点拨】动能的决定因素有两个：质量和速度，在探究“物体动能的大小与哪些因素有关”时，应该利
用控制变量法的思路，去分析解决；钢球把木块推出的距离长，说明动能大这是一种转换的方法。
【答案】C
【解析】A、球的动能是从木块被推出的距离看出的，这里采用了转换法的思想，故该选项说法正确；
B、球的动能与质量和速度都有关系，根据控制变量法，如分别控制小球滚下的高度、小球的质量等；故该
选项说法正确；
C、斜面的光滑程度影响小球滚下的速度，木块的质量和软硬影响碰撞的程度，所以在实验器材的选择时，
考虑斜面的光滑程度，木块的质量和软硬等因素，故该选项说法不正确；
D、让球滚到水平面上时获得的速度与球在斜面上的高度有关，同一小球从不同高度落下，目的是为了让
小球获得不同的运动速度，故该选项说法正确。
【总结升华】本题全面地考查动能的大小与哪些因素有关，解答时注意多因素问题时需要运用控制变量法，
反映动能多少时运用了转换法。
举一反三：
【变式】在探究“动能的大小与质量的关系”的实验中，记录数据如下。下列说法正确的是：（ ）
A．实验时，让小球从斜面的同一高度自由滚下
B．小球动能的大小通过木块移动的距离来判断
C．物体质量越大，动能一定越大
D．实验过程中运用了控制变量法和转换法
【答案】ABD
3、受高空落物伤人的启示，美军正在研制一种名为“上帝之杖”的太空武器。“上帝之杖”实质就
是高密度、耐高温的金属棒，它要依托太空平台的搭载，借助小型火箭助推和高空下落产生的巨大动能，
对地球战略目标实施打击，破坏力巨大。它攻击目标的巨大能量主要来源于（ ）
A．小型火箭助推动能 B．与大气摩擦产生的能量
C．“上帝之杖”本身的内能 D．下落过程重力势能转化的动能
【思路点拨】解决该题需掌握以下知识：
（1）动能大小的影响因素：质量、速度．质量越大，速度越大，动能越大；
（2）重力势能大小的影响因素：质量、被举得高度．质量越大，高度越高，重力势能越大；
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小球质量m/g
10
20
30
木块移动距离s/cm
8.3
16.8
25.2
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（3）在发生能量转化时，减小的能转化为增大的能。
【答案】D
【解析】“上帝之杖”在高空下落过程中，质量不变，而高度越来越小，因此其重力势能越来越小，
但它的速度越来越快，因此动能越来越大，在下落过程重力势能转化为动能，它获得的动能越大，破坏力
就越强。
【总结升华】此题通过生活中发生的事件考查了影响动能和重力势能的影响因素，以及能量间的转化，要
注意辨别。
举一反三：
【变式】玩“过山车”是一项非常惊险刺激的娱乐活动。如图所示，过山车时而从轨道的最低点D 上升到
最高点A，时而从最高点A 飞驰而下。过山车在运动过程中，若不计能量损失，只有动能和势能的相互转
化。下列说法正确的是（ ）
A．A 点机械能小于B 点机械能
B．D 点动能最大，A 点势能最大
C．D 点动能最大，A 点机械能最大
D．A 点势能最大，机械能最大
【答案】B
4、如图所示，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．机械能不变，重力势能不变 B．机械能变小，重力势能动能变小
C．机械能不变，动能变小 D．机械能变小，动能不变
【思路点拨】（1）动能大小的影响因素：质量和速度，质量越大，速度越大，动能越大；
（2）动能和势能统称为机械能。
【答案】B
【解析】（1）洒水车在不断的洒水工程中，虽然速度是不变的，但是由于质量减小，所以动能减小。
（2）虽然在水平街道上，但是由于质量减小，所以重力势能也会减小，所以洒水车的机械能减小。
【总结升华】掌握动能、重力势能、弹性势能大小的影响因素，根据影响因素能判断动能、重力势能和弹性
势能的大小变化。
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类型二、知识运用
5、 （2016•徐州二模）如图是一种神奇的“魔罐”，其制作方法是：橡皮筋两头分别固定在罐子的顶
部和底部，在橡皮筋的中间系一个钩码．当你将“魔罐”在水平地面上滚出后，它能自动滚回来的原因是
能转化为
能，“魔罐”滚回来后不能回到原抛出点的位置，主要原因是
。
【思路点拨】
（1）动能的影响因素：质量和速度；弹性势能的影响因素：物体的形变程度；（2）此题中，由于
罐与地面之间存在着摩擦力，所以罐的机械能会减小，魔罐滚回来后不能回到原抛出点的位置。
【答案】弹性势；动；克服摩擦做功，机械能减小
【解析】魔罐在开始滚动的时候，具有动能，滚动的过程中，罐子动能转化为橡皮筋的弹性势能，当动能为
0 时，弹性势能最大，魔罐开始向回滚动，在魔罐滚回来的过程中橡皮筋弹性势能减小，罐子动能增大，弹
性势能转化为动能；由于罐与地面之间存在着摩擦力，所以罐的机械能会减小，即一部分机械能会转化为
内能，故魔罐滚回来后不能回到原抛出点的位置。
【总结升华】本题考查动能和弹性势能的影响因素及机械能与内能的转化关系。
举一反三：
【变式】如图所示，小明从滑梯上下滑，在这一过程中，他的（ ）
A．动能转化为重力势能 B．重力势能全部转化为动能
C．机械能保持不变 D．机械能一定减少
【答案】D
6、如图所示，小球从左端由静止释放，在左右摆动过程中，不计空气阻力，则（ ）
A．从最高点运动到最低点的过程，一部分重力势能转化为动能
B．从最低点运动到最高点的过程，一部分动能转化为重力势能
C．左侧最高点的高度大于右侧最高点的高度
D．左侧最高点的高度等于右侧最高点的高度
【思路点拨】本题考查的知识点：
（1）物体由于被举高而具有的能，叫重力势能。即物体相对于参照物有相对高度而具有的能叫重力势能。
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（2）物体的动能由质量和速度决定，重力势能由质量和高度决定，分析摆动过程中质量、速度、高度的变
化，判断出动能和重力势能的转化。
（3）机械能守恒的条件：只有动能和势能的相互转化或者只有重力做功，机械能才守恒。
【答案】D
【解析】A、图中小球的重力势能是指小球相对最低点有相对高度差产生的，小球从最高点运动到最低点
的过程，质量不变，高度降到最低，相对最低点来说，高度为0，重力势能为0，速度达到最大，动能最大，
所以不计空气阻力时，减小的重力势能全部转化成了动能，即当小球到达最低点时重力势能全部转化为
动能，故A 错误。
B、小球从最低点运动到最高点的过程，质量不变，高度升高到最高，速度变为0，所以重力势能最大，动能
最小为0，所以不计空气阻力时，是动能全部转化为重力势能；故B 错误。
C、D、小球在摆动过程中，不计空气阻力，所以机械能守恒；左右两侧最高点的速度都为0，即动能为0，则
重力势能相同，所以两侧最高点的高度相等，故C 错误，D 正确。
【总结升华】本题考查能量转化的有关问题；机械能守恒在初中只是要求定性的会判断，不要求根据机械
能守恒去定量计算。注意：我们说的重力势能一定是有相对高度的，本题的重力势能就是指小球和最低点
的相对高度差产生的。
举一反三：
【变式】如图所示为小球在地面弹跳的频闪照片。根据此图，以下分析正确的是（ ）
A．小球在下落时，它的重力势能减小，动能不变
B．小球在上升时，它的重力势能减小，动能减小
C．小球在弹跳过程中，它的高度下降，机械能减小
D．小球在弹跳过程中，它的高度下降，机械能不变
【答案】C
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