备考2024年中考物理重难点精讲精练：94-热点48 机械能及其转化（精讲）

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中考物理热点复习精讲精练热点48机械能及其转化（精讲）知识梳理能量定义物体能够对外做功,我们就说这个物体具有能量,简称能单位单位是焦耳,符号是J功与能关系一个物体能够做的功越多,表示这个物体的能量越大机械能动能定义物体由于运动而具有的能,叫做动能探究决定动能大小因素探究方法：控制变量法、转换法（即物体动能的大小通过观察木块被推动的距离来判断）实验过程：①让同一钢球从不同的高度滚下,探究物体动能与速度的关系;②让质量不同的钢球从同一高度滚下,目的是使钢球到达水平面时的速度相同,探究物体动能与其质量的关系实验结论：质量相同的物体,运动的速度越大,它的动能越大;运动速度相同的物体,质量越大,它的动能越大势能重力势能定义：物体由于受到重力并处在一定高度时所具有的能,叫做重力势能影响因素：物体质量越大,位置越高,它具有的重力势能就越大比较方法：质量相同时比较所处的高度;所处高度相同时比较物体的质量弹性势能定义：物体由于发生弹性形变而具有的能,叫做弹性势能影响因素：物体的弹性形变越大,它具有的弹性势能就越大定义动能、重力势能和弹性势能统称为机械能 转化动能和势能可以相互转化守恒如果只有动能和势能的相互转化,机械能的总和保持不变温馨提示：人造地球卫星从近地点向远地点运动的过程中，动能减小，重力势能增大；从远地点向近地点运动的过程中，动能增大，重力势能减小，机械能守恒。典例讲解例1．质量较大的大雁与质量较小的燕子在空中飞行，飞行的高度和速度都相同，则（　　）A．大雁的动能和重力势能都大于燕子 B．大雁的动能和重力势能都小于燕子 C．大雁和燕子的动能和重力势能都相同 D．大雁的动能较大，重力势能较小【分析】（1）物体的速度越大，质量越大，具有的动能就越大；运动速度相同的物体，质量越大，它的动能也越大。（2）重力势能大小的影响因素：质量、高度。质量越大，高度越高，重力势能越大。【解答】解：大雁与燕子飞行的高度和速度都相同，大雁的质量大，则大雁的动能和重力势能都大于燕子的动能和重力势能，故A正确，BCD错误。故选：A。例2．“反向蹦极”是一项比蹦极更刺激的运动。如图所示，弹性轻绳的上端固定在O点，拉长后将下端固定在体验者的身上，并与固定在地面上的扣环相连。打开扣环，人从A点由静止释放，像火箭一样被“竖直发射”，经B点时速度最大，最高能到达C点。对此过程，下列描述正确的是（　　）A．人从A到B的过程中，动能增加，重力势能减少 B．人从B到C的过程中，重力势能增加，动能减少 C．人从A到C的过程中，重力势能增加，动能一直减少 D．弹性绳的弹性势能在B点时最大【分析】（1）影响动能的因素有：质量和速度，质量一定时，速度越大，动能越大；（2）影响重力势能的因素有：质量和高度，质量一定时，高度越高，重力势能越大；（3）影响弹性势能的因素是弹性形变的程度，物体弹性形变的程度越大，弹性势能越大。【解答】解：A、人从A到B的过程中，质量不变，速度逐渐变大，动能逐渐变大；质量不变，高度变大，重力势能增大，故A错误；B、人从B到C的过程中，质量不变、高度增大，重力势能增大；质量不变、速度逐渐变小，动能变小，故B正确；C、从A到C的过程中，高度一直变大，质量不变，重力势能变大；速度先变大后变小，动能先变大后变小，故C错误；D、弹性绳在A点时弹性形变最大，弹性势能最大；在B点时的形变程度不是最大，弹性势能不是最大，故D错误。故选：B。例3．如图所示是足球落地后又弹起的示意图。下列说法中正确的是（　　）A．B点时动能为0 B．在A、C两点动能可能相等 C．在A、D两点动能可能相等 D．此过程中，只存在动能和势能的相互转化【分析】（1）足球在B点时水平方向的速度不为0，动能不为0；（2）A、C两点的高度相等，重力势能相等，由图可知足球的机械能越来越小，机械能等于动能和势能之和，由此判断它们的动能大小；（3）D点的重力势能小于A点，机械能小于A点的，机械能等于动能和势能之和，由此判断它们的动能大小；（4）只有动能和势能之间的转化机械能守恒，此过程中，其机械能在减小。【解答】解：A、足球在B点时有水平方向的速度，动能不为0，故A错误；B、由图可知，足球的机械能越来越小，A、C两点的高度相等，重力势能相等，动能C点小于A点，故B错误；C、D点的机械能小于A点的，D点的重力势能小于A点，所以A、D两点动能可能相等，故C正确；D、此过程中，其机械能在减小，因此不只存在动能和势能的相互转化，还存在机械能与内能的转化，故D错误。故选：C。 例4．在探究物体动能大小与哪些因素有关的实验中，让质量不同的铁球从斜面同一高度静止释放，撞击同一木块，将木块撞出一段距离，如图甲所示。请回答下列问题：（1）实验中，通过观察比较木块被撞击后移动的距离来判断铁球对木块做功的多少，从而判断出铁球具有的动能大小，采用的科学方法是 　   　。（2）该实验的目的是研究铁球动能大小与 　   　的关系。为维护交通安全，对某段道路进行限速规定（如图乙）：①对机动车限定最大行驶速度；②对不同车型限定不同的最大行驶速度。其中第 　   　个规定利用了此实验结论。（3）有同学将图甲装置改成图丙，用质量不同的铁球将同一弹簧压缩相同程度后静止释放，撤击同一木块，对木块出的距离进行比较。该实验方案是否可行并说明理由。 　   　。【分析】（1）铁球具有的动能不能直接观察，所以将其转换为木块被撞击后移动的距离，采用的科学思想方法是转换法；（2）动能的大小与质量和速度有关，根据控制变量法分析；（3）结合控制变量法的要求，看是否合理的控制了相关变量，并改变了要研究的变量，这样才能知道是否符合实验要求。【解答】解：（1）实验中，通过观察比较木块被撞击后移动的距离来判断铁球对木块做功的多少，从而判断出铁球具有的动能大小，采用的科学思想方法是转换法；（2）在图甲的两次实验中，不同质量的铁球从相同高度由静止释放，铁球到达水平面的速度相同，探究的是动能大小与质量的关系；在速度一定时，质量越大，推动木块移动的距离越远，动能越大；对不同车型限定不同的最大行驶速度应用了该结论；（3）观察图丙的装置可知，若用质量不同的铁球将同一弹簧压缩相同程度后静止释放，撞击同一木块，撞击的动能由弹簧的弹性势能转化而来，而弹簧的弹性势能的大小与形变程度有关，故弹簧势能相同，转化出的动能相同，因此，木块最终移动的距离相同，这样是不能完成实验目的。故答案为：（1）转换法；（2）质量；②；（3）不可行；木块最终移动距离相同