2022年初中物理同步 8年级下册 第17课机械能及其转化（教师版含解析）.docx

1、第17课 机械能及其转化(教师版)目标导航课程标准课标解读1.了解机械能概念；2.会分析动能和势能之间的转化过程；3.会利用机械能分析生活中常见动能与势能之间的转化例；4.了解机械能守恒定律。1.知道机械能的概念，机械能是指动能和势能的综合；2.了解在一定条件下动能和是势能可以相互转化；3.知道动能和势能转化的现象；4.理解机械能守恒的条件及现象。知识精讲知识点01 机械能及其转化1.动能、重力势能和弹性势能统称为机械能。2.动能与势能的相互转化(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，再从高下落的过程中，先是动能转化为重力势能，后又是重力势转化为动

2、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。【知识详解】机械能的转化1.动能和势能是可以相互转化的2.在滚摆实验中可以看到，滚摆旋转着下降，越转越快。到最低点时，滚摆转而上升，上升中它越转越慢，直到差不多回到原来的位置。然后它又下降、上升，重复原来的运动。滚摆下降时，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。滚摆上升时，它的动能越来越小，重力势能越来越大，动能转化为重力势能。【知识拓展一】机械能间的转化1.动能和重力势能可以相互转化。动能转化为重力势能的标志是速度减小

3、，所处的高度增加；重力势能转化为动能的标志是所处的高度减小，速度增大。2.动能和弹性势能可以相互转化。动能转化为弹性势能的标志是速度减小，形变增大；、弹性势能转化为动能的标志是动能增大，形变减小；动能和弹性势能的相互转化可以发生在同一物体上，也可以发生在不同物体之间。3.在动能和势能相互转化的过程中，若没有能量损失(如克服阻力)或其他形式的能量的补充，机械能的总和保持不变，机械能守恒。4.机械能也可以转化为其他形式的能量。【知识拓展二】对能量转化的理解对能量转化的理解：(1)分析某个物体在物理变化的过程中机械能的大小发生改变与否时，应全面考虑。即同时考虑动能、重力势能、弹性势能的变化情况。(2

4、)物体储存能量时，物体具有做功的本领，物体损失能量时，就说物体正在做功。(3)物体对外界做功时，物体的能量减小。(4)外界对物体做功时，物体的能量增加。知识点02 机械能守恒与能量的利用1.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。2.水能和风能的利用：自然界的流水和风能都是具有大量机械能的天然资源。利用水能发电，一定量的水，上、下水位差越大，水的重力势能越大，能发出的电就越多。利用风能发电，在风力资源丰富的地区，可以同时安装几十台到几百台风力发电机，组成“风车田”联在一起供电。【知识详解】机械能守恒动能与势能之间是可以相互转化的，即动

5、能可以转化成势能，势能也可以转化成动能。在只有动能与势能转化的过程中，机械能的总量保持不变。如图：卫星绕地球转动时，由于太空是真空，动能和势能相互转化，机械能不变。规律总结：在只有重力、弹力做功时，机械能是守恒的，其他力做功，机械能不守恒。【知识拓展】机械能守恒与转化1.滚摆：滚摆又称麦克斯韦摆，它是在学习机械能时，常用来演示重力势能和动能之间相互转化的仪器，如图。做滚摆实验时，先调整悬绳，使摆轮处于水平最低位置，然后转动摆轮，使悬绳均匀地绕在摆轮的轴上，直至摆轮上升到悬绳的最上部，并且保持摆轮的轴与水平地面平行。此时，摆轮具有一定的重力势能，而动能为零。当由静止释放摆轮，在重力和悬绳拉力的共

6、同作用下，摆轮边旋转，边下降，摆轮的重力势能不断减少，转化成摆轮的动能。当悬线全部伸开时，摆轮的重力势能不再减少，摆轮的动能达到最大值。由于惯性，摆轮继续旋转，摆轮轴又开始把绳绕在轴上，使摆轮开始上升，随着重力势能的增加，动能不断减少，动能转化为势能。直到上升到开始位置，摆轮停止转动，停止上升。接着又开始新的一轮下降、上升 实际上，摆轮每次下降后再上升都不会上升到前一次的高度，这是摩擦力、空气阻力等作用的结果，使一部分机械能转化为内能。2.水能及其利用：水能及其利用流动的水具有动能，高处的水具有势能，水所具有的机械能统称水能。瀑布的水向下流时(如图)，它会以极大的力量冲击瀑布下的岩石，并且以很

7、大的速度冲刷土壤。数千年前，人们已知道利用流水的能量来转动水车，汲水灌溉。自从19世纪末德国建成世界上第一座水电站以来，水力发电就成了水能利用的主要形式。当上游的水冲击水轮机的叶片时，就把大部分动能传递给水轮机，使水轮机转动起来，由此带动发电机发电。为了增加水的机械能，必须修筑拦河大坝来提高河流上游的水位。【知识拓展】本节知识导图知识点1：机械能【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，两

8、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【例题2】(2020海南)椰子从树上下落的过程中，动能越来越

9、_，重力势能越来越_【答案】 大 小【解析】根据动能大小影响因素可知，椰子从树上下落的过程中，质量不变，速度变大，椰子的动能变大。根据重力势能大小影响因素可知，椰子从树上下落的过程中，质量不变，距地面高度变小，椰子的重力势能变小。分层提分题组A 基础过关练1.如图所示，小球在A点由静止开始释放，向右侧摆动，B点是小球摆动的最低点，C点是小球摆动到右侧的最高点，且A、C两点到B点的竖直距离hAhC。在小球从B点摆动到C点的过程中，下列说法正确的是()。A小球的运动状态保持不变；B小球的机械能总量逐渐减小；C绳的拉力对小球做了功； D小球的动能全部转化为重力势能【答案】B。【解析】小球在整个运动过

10、程中，运动状态在改变，故A错；机械能包括小球的动能和重力势能，因为受到空气阻力作用，小球的机械能总量逐渐减小，故B正确；绳子的拉力和小球运动方向垂直，拉力不做功，故C错误；小球运动过程中，动能有一部分转化为重力势能，有一部分克服空气阻力做功，故D错。2.2015年12月20日，深圳市光明新区发生山体滑坡事故，损失惨重，对人民群众生命和财产造成重大损失。事发时，废弃渣土堆填体从高处加速下滑，具有巨大的能量。关于渣土堆填体，描述正确的是( )。A. 渣土下滑时动能不变； B. 渣土下滑时重力势能变大；C渣土下滑时重力势能转化为动能；D渣土下滑时动能转化为重力势能【答案】C。【解析】渣土下滑时，速度

11、增大，高度逐渐变小，故其动能增大，重力势能减小；动能的增加是渣土重力势能的减小转化来的。从以上给出的答案看，正确答案是C。3.如图所示是蹦极运动的简化示意图，弹性绳一端固定在O点，另一端系住运动员，运动员从O点自由下落，到A点处弹性绳自然伸直。B点是运动员受到的重力与弹性绳对运动员拉力相等的点，C点是蹦极运动员到达的最低点(忽略空气阻力)，下列说法正确的是( )。A从O点到C点运动员速度一直减小；B从O点到C点运动员的机械能一直在增大；C从O点到C点运动员的机械能一直在减小；D从O点到A点运动员的机械能不变【答案】D。【解析】蹦极运动员在整个运动过程中，从O点到A点，只受重力作用，其速度逐渐增

12、大，动能增大，重力势能减小，但此过程机械能不变；在从A点到C点过程中，运动员受到重力和绳子的拉力作用，机械能不再守恒。所以，正确选项是D。4.一个实心铁球和一个实心木球质量相等，将它们放在同一水平地面上，下列结论中正确的是()。A铁球的重力势能大于木球的重力势能；B铁球的重力势能小于木球的重力势能；C铁球的重力势能等于木球的重力势能；D上述三种情况都有可能【答案】B。【解析】实心铁球与实心木球质量相等，由于铁球的密度大，故体积小，重心的高度低，根据Ep=mgh判断重力势能的大小即可。一个实心铁球与一实心木球质量相等，将它们放在同一水平地面上，重心在球心位置；由于铁球的密度大，故体积小，重心的高

13、度低；根据Ep=mgh，铁球的重力势能小。5.洒水车沿平直公路匀速行驶，将水洒在路面上，这个过程中，下列说法正确的是()。A动能不变，势能减小；B动能势能都减小；C动能势能都不变； D不能确定动能势能是变大还是变小【答案】B。【解析】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；重力势能的影响因素是质量和高度，质量越大，高度越大，重力势能越大。洒水车在不断的洒水工程中，质量减小，因匀速行驶，所以速度不变，则动能减小；又在水平街道上，高度不变，重力势能减小，所以洒水车的动能势能都减小。6如图所示，一名运动员投掷铅球的过程示意图。铅球在b点离手，c点是铅球运动的最高点，不计空气阻力

14、。在a到d的整个过程中，下列说法不正确的是( ) 。A只有在a到b的过程中，运动员对铅球做了功；B在b到d的过程中，铅球的机械能先增加后减少；C在c到d的过程中，铅球的重力势能减少；D在a到d的过程中，铅球的运动状态在不断的变化【答案】B。【解析】A、在a到b的过程中，铅球受到推力作用，且在推力方向上通过了距离；故运动员对铅球做了功；故A的说法正确。B、因为不计空气阻力，在b到d的过程中，铅球的机械能不变；故B的说法错误。C、在c到d的过程中，由于铅球的高度减小，故铅球的重力势能减小；故C的说法正确。D、在a到d的过程中，铅球的运动方向和速度都不断变化，故铅球的运动状态在不断的变化；故D的说法

15、正确。故选B。7(多选)如图所示，质量为m的小球从静止下落，落在与A点等高处，竖直放置静止的轻弹簧上，到达与B点等高处时小球重力与弹簧的弹力大小相等，图中与C点等高处是小球到达的最低点(不计空气阻力)。下列说法正确的是( )。A下落过程中，小球重力势能减小，动能增大，小球与弹簧机械能不守恒；B下落过程中，小球重力势能一直减小，动能先增大后减小，小球与弹簧机械能守恒；C到达C点时，小球的动能为零，受到的重力大于弹簧的弹力；D从B到C，小球重力势能与动能都减小，转化成弹性势能【答案】BD。【解析】AB、下落过程中，高度减小，小球重力势能减小；在OA段，小球的重力势能转化为动能，动能先增大；在AB段

16、，向下的重力大于向上的弹力，合力向下，小球做加速运动，动能逐渐增大，同时弹簧的弹性势能增加；在BC段，向上的弹力大于向下的重力，合力向上，小球做减速运动，动能逐渐减小，同时弹簧的弹性势能增加；综上所述，下落过程中小球的动能先增大后减小；不计空气阻力，整个过程中无能量损耗，则小球与弹簧机械能守恒，故B正确，A错误；C、到达C点时，小球的动能为零；由于在B点时重力等于弹力，C点的弹性形变程度大于B点的弹性程度，所以C点的弹力大于B点的弹力，即C点的弹力大于小球的重力，故C错误；D、从B到C，高度减小，小球重力势能减小，速度减小，动能减小，减小的动能和重力势能转化成弹性勢能，故D正确。故选BD。8在

17、探究动能大小与质量关系的两次实验中，小球从同一高度由静止开始释放时的场景如图所示，木板固定在水平面上。该实验中小球的动能由 转化而来的，实验时通过比较木块在木板上滑行的 来比较动能大小的。图中错误的操作是 。改正错误后进行实验，发现乙图木块滑出的远些，则可以得出结论 。【答案】重力势能；距离；未保持木块初始位置相同；在速度相同的情况下，质量越大，动能越大。【解析】小球在下落过程中，高度减小，速度增加，重力势能转化为动能。小球撞击木块，通过比较木块在木板上滑行的距离来比较动能大小；距离越远，动能越大。图中错误的操作是两次实验中未保持木块初始位置相同。乙图木块滑出的远些，则表面小球的动能大，可以得

18、出结论：在速度相同的情况下，质量越大，动能越大。故答案为：重力势能；距离；未保持木块初始位置相同；在速度相同的情况下，质量越大，动能越大。题组B 能力提升练1.高空中形成的雨滴在重力和空气阻力的共同作用下，开始下落的一段时间速度越来越大，落到地面前一段时间匀速下落。雨滴在空中下落的整个过程中()。A动能一直增大，机械能守恒；B动能先增大后不变，机械能守恒；C动能先增大后不变，机械能一直减小；D动能先减小后不变，机械能一直减小【答案】C。【解析】雨滴在下落过程中，其质量不变；由题知，雨滴的速度先增大后不变，故雨滴的动能先增大后不变；雨滴在下落过程中，要克服空气阻力做功，其机械能会一直变小，故C正

19、确，ABD错误；故选：C.2.伽利略认为：一个金属小球从光滑斜面的某一高度处静止滚下，由于不受阻力，没有能量损耗，那么它必定到达另一光滑斜面的同一高度，如果把斜面放平缓一些，也会出现同样的情况。其模拟实验如图所示，则下列说法中正确的是()。A小球在运动过程中只受重力作用；B在滚下斜面的过程中，小球的动能转化为重力势能，机械能减少；C另一斜面越平缓，小球在它上面运动的距离越小；D如果另一斜面变成水平面，则小球达不到同样的高度而会永远运动下去【答案】D。【解析】A小球在运动过程中除受到重力作用外，还受到支持力的作用，故A错误；B在滚下斜面的过程中，小球的质量不变，高度变小，速度变大，则重力势能变小

20、，动能变大，重力势能转化为动能；小球运动时不受阻力，其机械能是守恒的，故B错误；C因为小球在运动过程中机械能守恒，所以，另一斜面越平缓，小球在它上面运动的距离越大，故C错误；D如果斜面变成水平面，水平面光滑，不受阻力，则小球会做匀速直线运动，永远运动下去，故D正确。故选：D。3.2020年6月23日，我国将最后一颗全球组网的“北斗三号”导航卫星圆满发射成功。在发射过程中，“北斗三号”导航卫星随火箭加速上升，在加速上升阶段，“北斗三号”导航卫星的()。A动能不变B重力势能增大C机械能减小D机械能不变【答案】B。【解析】影响动能的因素是物体的质量和物体运动的速度，影响重力势能的因素是物体的质量和物

21、体的高度，其中动能和势能统称为机械能。在火箭加速上升的过程中，北斗导航卫星的质量不变，速度增大，动能增大；质量不变，高度增加，重力势能增大，所以机械能增大，故B符合题意，A、C、D不符合题意。故选：B。4.球竖直向上运动，并落回地面，这过程中先后经过M、S两点。球在这两点的动能和重力势能如图所示，则球在M点的()。A速度比在S点的大B机械能大于在S点的C机械能等于在S点的D离地高度比在S点的低【答案】B。【解析】A、球的质量不变，球在M点的动能小于S点动能，所以求在M点的速度小于S点速度，故A错误。BC、球在运动过程中没有发生弹性形变，所以机械能等于动能和重力势能之和，由图知，球在M点动能和S

22、点重力势能相等，M点的重力势能大于S点的动能，所以M点的机械能大于S点的机械能，故B正确，C错误。D、M点的重力势能大于S点的重力势能，球的质量不变，所以球在M点的高度大于S点的高度，故D错误。故选：B。5.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，如图所示。下列说法中正确的是()。A铁锁摆回时会打到鼻子；B铁锁在摆动过程中动能与重力势能可以相互转化；C铁锁由高处摆到低处的过程中动能转化为重力势能；D铁锁上升的最大高度逐次降低，是由于受到重力作用【答案】B。【解析】A铁锁在摆动过程中，不断与空气摩擦，一部分机械能转化为内能，机械能减小，所以铁锁摆回时不会打到

23、鼻子，故A错误；B铁锁在摆动过程中，上升时动能转化为重力势能，下降时重力势能转化为动能，动能与重力势能相互转化，故B正确；C铁锁由高处摆到低处的过程中重力势能转化为动能和内能，故C错误；D铁锁上升的最大高度逐次降低，是由于受空气阻力的作用，机械能不断减小，高度不断减小，故D错误。故选：B。6.如图所示是荡秋千的简化模型。摆球从A点由静止释放，到达D点后返回，B、C两点等高。下列说法正确的是()。A球在B、C两点的动能相等；B球在A、D两点的机械能相等；C球从B点到O点的过程中机械能减少；D球从O点到C点的过程中重力势能减少【答案】C。【解析】由于存在空气的摩擦，秋千在摆动的过程中，机械能转化为

24、内能，机械能会逐渐减小；A、球在B、C两点高度相同，重力势能相同，B的机械能大于C的机械能，B的动能大于C的动能，故A错误；B、由于机械能逐渐减小，则A的机械能大于D的机械能，故B错误；C、球从B点到O点的过程中，克服摩擦做功，机械能减少，故C正确；D、球从O点到C点的过程中，高度增加，重力势能变大，故D错误。故选：C。7.2020年5月5日，我国自主研发的长征5号B型运载火箭圆满完成发射任务。图为起飞阶段加速上升的火箭，该过程中，内部的新型返回舱的动能 (选填“增大”、“减小”或“不变”)，火箭整体的机械能 (选填“增大”“减小”或“不变”)。【答案】增大；增大。【解析】火箭加速上升时，内部

25、的新型返回舱的速度变大，动能变大，高度增大，重力势能增大，火箭整体的机械能增大。故答案为：增大；增大。题组C 培优拔尖练1(2021江苏中考真题)2021年4月，中国女足通过奋勇拼搏，晋级奥运会。如图是足球落地后又弹起的示意图分析可知，足球()。A在B点时受力平衡；B在A、D两点动能可能相等；C在C点时，若所受力全部消失，其运动状态将不断改变；D在运动过程中，只存在动能和势能的相互转化【答案】B。【解析】AB点只受重力，不平衡，故A不符合题意；B运动过程中有空气阻力，所以AD速度可能相同，动能可能相同，故B符合题意；C在C点时，若所受力全部消失，其运动状态将不变，故C不符合题意；D在运动过程中

26、，机械能不守恒，不可能只存在动能和势能的相互转化，故D不符合题意。故选B。2(2021湖南张家界市中考真题)张家界大峡谷玻璃桥高空蹦极体验项目正式对公众开放，不考虑空气阻力，关于人在蹦极下降过程中的能量分析，下列选项中正确的是()。A弹性绳绷直前，人的重力势能减小，动能增大，机械能增大；B弹性绳刚好绷直时，人的重力势能最小，动能最大；C下降到最低点的过程中人的机械能守恒；D下降到最低点时，人的重力势能最小，弹性绳的弹性势能最大【答案】D。【解析】A弹性绳绷直前，人在重力的作用下向下做加速运动，人的质量不变，高度变小，人的重力势能减小，人的质量不变，速度变大，动能增大，不计空气阻力，人的机械能是

27、守恒的，保持不变，故A错误；B弹性绳刚好绷直时，人继续向下运动，人的重力大于弹性绳的弹力，向下做加速运动当弹力等于人的重力时，速度最大，动能最大，故B错误；C下降到最低点的过程中，人的机械能转化为弹性绳的弹性势能，所以人的机械能不守恒，故C错误；D下降到最低点时，高度最小，所以人的重力势能最小，此时弹性绳发生的形变程度最大，弹性绳的弹性势能最大，故D正确。故选D。3(2021湖北宜昌市中考真题)如图是宜昌某景区的彩虹滑道，小东和小红从顶端滑到底端的过程中，重力势能_，机械能_。(选填“增大”、“减小”或“不变”)【答案】减小；减小。【解析】1小东和小红从顶端滑到底端的过程中高度减小，重力势能减

28、小。2下滑过程中，速度越来越快，一部分重力势能转化为动能；由于滑板与滑道之间有摩擦，克服摩擦还要做功，一部分机械能转化为内能，故机械能减小。4(2021黑龙江中考真题)许多同学玩过有趣的蹦床游戏，如图所示：当人从空中最高点下落至刚接触蹦床的过程中，人的动能和势能是如何转化的？人从接触蹦床到下落至最低点的过程中，人的动能、重力势能和蹦床的弹性势能都如何变化？(不计空气阻力)【答案】势能转化为动能；动能和重力势能减小、蹦床的弹性势能增大。【解析】(1)人从空中最高点下落至刚接触蹦床的过程中，人的质量不变，高度降低，速度变大，人的势能减小，动能增大，势能转化为动能。 (2)人从接触蹦床到下落至最低点的过程中，人的质量不变，高度降低，速度变小，人的势能减小，动能减小。蹦床的弹性形变变大，弹性势能增大。