第11.2讲 动能、势能、机械能及其转化【教材为纲·探题源】-2024年中考物理一轮复习讲义

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知识点1：动能和势能
能：物体能够对外做功，我们就说这个物体具有能量（energy），简称能。能量的单位与功的单位相同，也是焦耳。一个物体能够做的功越多，表示这个物体的能量越大。
动能：物体由于运动而具有的能，叫做动能（kinetic energy）。一切运动的物体都具有动能。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，它的动能也越大。

重力势能：高处物体所具有的能，叫做重力势能。物体的质量越大，位置越高，它具有的重力势能就越大。
弹性势能：物体由于发生弹性形变而具有的能叫做弹性势能。弹性势能的大小与材料的种类、材料的形变程度有关。

重力势能和弹性势能是常见的两种势能（ptential energy）。
【典例探究】我们在学习物理知识中，学到很多物理学的研究方法，下面用到转换法的是（ ）
A．在“探究小球动能大小的影响因素”实验时，通过观察被撞击木块的移动距离远近来判断小球动能的大小
B．在“探究阻力对物体运动的影响”实验时，控制小车从斜面同一高度由静止释放
C．为了描述物体运动的快慢，我们把路程与时间之比叫做速度
D．计算火车从泰安到杭州的平均速度时，忽略火车的长度
【解题思路】解题口诀技巧“研球看块比远”。
研球（研究球的动能大小）看块（动能大小通过看木块被推动的距离）比远（距离越远说明小球动能越大）。
【答案】A
【解题大招】：看块比远，木块移动距离越远，小球动能越大。故答案为A。
【归纳总结】动能、势能大小的影响因素及判断方法
弹性势能大小的影响因素——弹性形变的大小，发生的弹性形变越大，弹性势能越大。
【温馨提醒】：由于机械能=动能+势能，判断机械能的大小变化时，要根据动能、势能各自的影响因素进行分析。如在高空同一高度匀速飞行的飞机，抛出救灾物资后，尽管其速度、飞行高度不变，但飞机的总质量减小，其动能、势能和机械能都要减小。
知识点2：机械能及其转化
动能、重力势能和弹性势能统称为机械能（mechanical energy）。一个物体可以既有动能，又有势能，如飞行中的飞机因为它在运动而具有动能，又因为它处于高空而具有重力势能，把这两种能量加在一起，就得到它的总机械能。

机械能及其转化：一个物体从高处下落，物体的重力势能转化成了它的动能；弯弓射箭时，弓的弹性势能转化成箭的动能；蹦床运动员从高处落下，在与蹦床面将要接触时，具有一定的动能，与蹦床面接触后，床面发生弹性形变，运动员的动能转化成蹦床的弹性势能。可见，动能和势能可以相互转化。
机械能守恒：大量研究结果表明，如果只有动能和势能相互转化，尽管动能、势能的大小会变化，但机械能的总和不变，或者说，机械能是守恒的。
【典例探究1】如图所示，小球由静止开始沿着粗糙的路面从a点向d点自由运动，其中b和d两点在同一水平高度，则下列说法中错误的是（ ）
A．小球从 a到c 加速下滑，部分重力势能转化为动能
B．小球从c到d 减速上坡，部分动能转化为重力势能
C．小球在b和d 时重力势能和动能都相等
D．小球从a到d 的过程中机械能减小
【解题思路】解题口诀技巧“一看是否有摩擦，二看加和变不变”。
在判定能量转化的时候，机械能变大还是变小？
解题思路大招：“一看是否有摩擦，二看加和变不变”。
一般地，如果题目中有明显的摩擦阻力，那么机械能减小；如果题目分别描述了动能和势能，关注动能和势能相加之和变大还是变小，就是机械能的变化情况。
【答案】C
【解题大招】题干中包含“粗糙”二字，所以存在摩擦，机械能应该减小，D正确；因为摩擦，所以C选项中动能不相等，C 错误；A 选项中，a到c，部分重力势能转化为动能，A正确；B选项中，c到d，部分动能转化为重力势能，B正确；选出错误选项，故答案为C。
【归纳总结】1．判断机械能守恒的方法
（1）看动能与势能之间是否完全转化；
（2）判断是否有除重力和弹力以外的力做功。
2．动能与势能的转化及判断方法正确分析动能和势能的相互转化，可分以下几个步骤进行：
【温馨提醒】：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。
一、单选题
1．（2023·福建·统考中考真题）东南海域水质的改善，给了中华白海豚一个温馨的家。如图所示，下列说法正确的是（ ）

A．海豚跃出海面减速上升过程，动能不变
B．海豚跃起到最高点时，重力势能最大
C．海豚从高处落回海面过程，重力势能不变
D．海豚在海面下加速下潜过程，动能变小
2．（2023·湖南常德·统考中考真题）2023年6月4日6时33分，神舟十五号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆，包括常德人张陆在内的三位航天员全部安全顺利出舱，神舟十五号载人飞行任务取得圆满成功。下列说法中正确的是（ ）
A．航天员随飞船加速升空过程中，其重力势能和动能都变大
B．张陆在空间站可以通过体重秤测量体重
C．返回舱在下落过程中，三名航天员相对地球是静止的
D．返回舱成功着陆瞬间“尘土飞扬”，说明分子在做无规则运动
3．（2023·四川泸州·统考中考真题）我国运动员全红婵，在2023年世界泳联跳水世界杯西安站女子单人10米跳台预赛中，出色地完成了“207C”动作。将其下落阶段中的一段运动简化为直线运动，其中A、B、C、D四点是她下落过程中的四个位置，相邻两点间的时间间隔为0.5s，距离如图所示。关于全红婵在此段运动过程中，下列判断正确的是（ ）

A．在AC段做匀速直线运动
B．在AC段的平均速度为5m/s
C．经过C点的速度为5m/s
D．她的重力势能一直在增大
4．（2023·四川自贡·统考中考真题）2022年5月14日，一架国产C919大飞机（如图所示）从浦东机场起飞，经过3个多小时的飞行后安全降落，这标志着即将交付的首架C919大飞机首飞试验成功。下列说法正确的是（ ）
A．飞机在升空过程中，飞行员的重力势能逐渐增大
B．飞机从起飞到安全降落的整个过程中，飞行员的动能一直保持不变
C．飞机从起飞到安全降落的整个过程中，飞机的机械能一直保持不变
D．飞机降落后，在水平道上滑行过程中，飞机的动能转化为重力势能
5．（2023·江苏宿迁·统考中考真题）如图甲所示，重为G的正方体滑块P套在水平放置的方管Q上，在水平向右风力的作用下，滑块P向右做匀速直线运动。将方管Q按图乙竖直放置后，滑块P竖直向下运动。假设滑块P受到风力的大小和方向始终保持不变，其受到方管Q的摩擦力等于它们间压力大小的0.9倍，方管足够长且忽略空气阻力。关于图乙中的滑块P，下列说法正确的是（ ）

A．滑块P受到的摩擦力等于重力B．滑块P先加速，然后匀速
C．滑块P先加速，后减速，最后静止D．滑块P的动能一直增大
二、实验题
6．（2023·甘肃兰州·统考中考真题）近年来，渣土车因“多拉快跑”而引发的交通事故时有发生，引起了交通管理部门的高度重视。小彤设计了如图所示的实验来模拟汽车超速、超载带来的危害，通过电磁铁的控制，让质量分别为和（BC。在相等时间内把同一物体从斜面底端分别沿AC、BC匀速推至C点，物体的机械能 （选填“增大”、“减少”或“不变”），若推力所做的功分别为W1、W2，功率分别为P1、P2，则W1 W2，P1 P2。（后两空均选填“>”“