2020年中考物理第一轮复习专题13动能、势能和机械能讲和练 19页

专题13 动能、势能和机械能讲和练 ‎1.了解：机械能概念。‎ ‎2.会：解释生活中利用动能或势能的现象。‎ ‎3.理解：动能和势能的概念。‎ ‎4.掌握：影响物体动能和势能大小的因素；机械能守恒定律。‎ ‎1.（2017•广元）如图甲所示是小张“探究物体的动能与哪些因素有关”的实验装置。‎ ‎（1）小张让大小不同的实心钢球从同一斜面上相同的高度处由静止滚下，在水平面上运动并推动木块移动，是为了探究动能大小与的关系；‎ ‎（2）同班同学小红发现，木块被钢球撞击后移动的距离没有其他同学的明显，认为是木块太重导致滑动摩擦力过大的原因造成。为了验证猜测，小红设计了如图乙所示“探究滑动摩擦力与压力大小关系”的实验，当接触面粗糙程度不变，用弹簧测力计拉动木块匀速直线运动时，通过多次实验得到了表格中的相关数据，请你根据表中数据帮她分析并得出，滑动摩擦力f与压力F之间的数量关系式为。‎ 实验次数 ‎1‎ ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ 木块对木板压力F/N ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎5‎ ‎6‎ 弹簧测力计读数f/N ‎0.6‎ ‎0.9‎ ‎1.2‎ ‎1.5‎ ‎1.8‎ ‎【答案】（1）质量；（2）f=0.3F。‎ ‎【解析】（1）影响动能大小的因素是物体质量和运动速度；小明选用大小不同的钢球，故其质量也不同，如果从同一斜面的同一高度静止滚下，它们的速度相同，故实验是为了探究动能大小与质量的关系。‎ ‎（2）由表哥中的数据，可求得f1=0.3F；滑动摩擦力的大小等于拉力大小，即弹簧测力计的示数，故滑动摩擦力的大小与压力之间的关系为：f=0.3F。‎ ‎2.（2017•扬州）扬州城区的高层建筑越来越多，但高空抛物却存在巨大的安全隐患，因为高处的物体具有较大的（）。‎ 19‎ A．弹性势能 B．重力势能 C．体积 D．阻力 ‎【答案】B。‎ ‎【解析】物体的重力势能与物体的高度有关，物体的质量越大、高度越高，重力势能越大，所以高处的物体具有较大重力势能，故B正确为答案。‎ ‎3．（2018·临沂）如图所示，单摆中的小球在ABC间不停地往复运动，如果不考虑阻力的影响，以下说法错误的是（　　）‎ A．小球在A、C处的势能最大；‎ B．小球在B处只受重力作用；‎ C．小球由A到B过程中，重力势能转化为动能；‎ D．小球运动到C处时，如果受到的外力全部消失，将保持静止 ‎【答案】B。‎ ‎【解析】A、小球的质量不变，在A、C处的高度最高，重力势能最大，故A正确；‎ B、小球在B处受到重力和绳子的拉力的共同作用，故B错误；‎ C、小球由A到B过程中，不计阻力，机械能守恒，高度减小，速度增加，重力势能减小，动能变大，重力势能转化为动能，故C正确；‎ D、小球运动到C处时，处于静止状态，如果受到的外力全部消失，小球仍然会静止，故D正确。故选B。‎ ‎4．（2018·潍坊）某同学在探究弹性势能大小与形变量的关系时，猜测弹性势能可能与形变量x成正比，也可能与形变量的平方x2成正比。用如图装置进行探究，将弹簧套在光滑竖直杆上且底端固定在水平面上，刻度尺与杆平行，进行了如下操作：‎ 19‎ ‎①弹簧处于自由状态时，读出其上端距水平面的高度h0；‎ ‎②将中间有孔的小铁块套在光滑杆上放于弹簧上端，竖直向下按压铁块，读出此时弹簧上端到水平面的高度h1；‎ ‎③释放小铁块，当铁块上升到最大高度时，读出铁块下端到水平面的高度h2；‎ ‎④改变弹簧的压缩长度，重复步骤②③，将测出的数据记录在表格中，并计算出弹簧的形变量x、形变量的平方x2和小铁块上升的距离△h 实验次数 h0/m h1/m h2/m x/m X2/m2‎ ‎△h/m ‎1‎ ‎0.50‎ ‎0.40‎ ‎0.55‎ ‎0.40‎ ‎0.01‎ ‎0.15‎ ‎2‎ ‎0.50‎ ‎0.30‎ ‎0.90‎ ‎0.20‎ ‎0.04‎ ‎0.60‎ ‎3‎ ‎0.50‎ ‎0.20‎ ‎1.55‎ ‎0.30‎ ‎0.09‎ ‎1.35‎ ‎4‎ ‎0.50‎ ‎0.15‎ ‎2.00‎ ‎0.35‎ ‎0.12‎ ‎1.85‎ ‎（1）实验中弹簧的形变量x=　　（用所测物理量符号表示）；‎ ‎（2）本实验中，弹簧弹性势能大小是通过　　来间接反映的；‎ A．h1 B．h2 C．h2﹣h0 D．h2﹣h1‎ ‎（3）该同学根据表中数据分别做出图甲△h﹣x和图乙△h﹣x2图象，由此得到的结论是弹簧弹性势能的大小与　　成正比 ‎【答案】（1）h0﹣h1；（2）D；（3）形变量的平方。‎ ‎【解析】（1）弹簧的形变量x等于弹簧的原长度h0减去弹簧被压缩后的长度h1，即x=h0﹣h1；（2）实验中弹性势能的大小时通过铁块被弹起的高度来间接的反应，即铁块到达的最高点h2减去弹簧被压缩的最低点h1，即h2﹣h1，故D正确；（3）由表可知△h=15x2，△h与x2成正比例函数关系，图象为过原点的直线，即弹簧弹性势能的大小与形变量的平方成正比。‎ 答案：（1）h0﹣h1；（2）D；（3）形变量的平方。‎ ‎5.（2017•眉山）如图所示，人造卫星沿椭圆形轨道绕地球运行，下列说法正确的是（）。‎ A．卫星在近地点时，动能最大，机械能最大；‎ B．卫星在远地点时，势能最大，机械能最大；‎ C．卫星从近地点向远地点运行时，动能逐渐减小，势能逐渐增大，机械能不变；‎ 19‎ D．卫星从远地点向近地点运行时，动能逐渐减小，势能逐渐增大，机械能不变 ‎【答案】C。‎ ‎【解析】卫星在近地点时，速度最大，动能最大，距离地球最近，势能最小，卫星在绕地球运动过程中，没有受到任何阻力作用，机械能守恒；故A错误。‎ 卫星在远地点时，速度最小，动能最小，距离地球最远，势能最大，卫星在绕地球运动过程中，没有受到任何阻力作用，机械能守恒；故B错误。‎ 卫星从近地点向远地点运行时，速度越来越小，动能逐渐减小，距离地球越来越远，势能逐渐增大，卫星在绕地球运动过程中，没有受到任何阻力作用，机械能守恒；故C正确。‎ 卫星从远地点向近地点运行时，速度越来越大，动能逐渐增大，距离地球越来越近，势能逐渐减小，卫星在绕地球运动过程中，没有受到任何阻力作用，机械能守恒；故D错误。‎ ‎6.（2017•广州）电梯匀速上升过程中，电梯的（）。‎ A.动能保持不变 B.机械能保持不变 C.重力势能保持不变 D.动能转化为重力势能 ‎【答案】A。‎ ‎【解析】动能与质量和速度有关，质量越大，速度越大，动能越大；重力势能与质量和高度有关，质量厚度越大，重力势能越大。因为电梯匀速，因此动能不变；又因为上升，所以重力势能增大，机械能是重力势能和动能之和。因此机械能增大。‎ ‎7.（2017•绵阳）2017年4月20日19点41分在文昌航天发射场，长征七号重型运载火箭搭载天舟一号货运飞船发射升空。该型号火箭以液氧煤油为燃料，在火箭加速上升过程中（）。‎ A. 液氧煤油燃烧放出的热量全部转化为火箭和天舟一号的机械能；‎ B. 液氧煤油燃烧放出的热量全部转化为火箭和天舟一号的动能；‎ C.天舟一号的动能和重力时能都增大；‎ D.天舟一号的动能转化为重力势能 ‎【答案】C。‎ ‎【解析】飞船发射升空后，高度在增加，速度也在增加，且与空气之间有摩擦力产生，所以燃料燃烧放出热量转化为火箭和天舟一号的机械能以及火箭和天舟一号克服阻力所做的功，故A、B均错误。‎ 天舟一号速度增加，动能增大，高度增加，重力势能增大，故C正确。‎ 天舟一号的动能和势能没有转化，二者的增加均来自燃料的燃烧内能的转化，故D是错误的。‎ 19‎ 一、 动能 ‎1.什么是动能：物体由于运动而具有的能。如图（1）所示，物体都具有动能。‎ 行驶的汽车 飞翔的小鸟 空中的客机 自由下落的小球 图（1）运动的物体 ‎2.影响动能的因素 物体动能的大小与两个因素有关：一是物体的质量，二是物体运动的速度大小。当物体的质量一定时，物体运动的速度越大其动能越大，物体的速度越小其动能越小；具有相同运动速度的物体，质量越大动能越大，质量越小动能越小。‎ ‎3.动能是“由于运动”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”，不运动的物体也具有能量，但不具有动能。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。‎ 二、势能 ‎1.重力势能：物体由于被举高而具有的能量，叫做重力势能。‎ ‎（1）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。‎ ‎（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”，被举高的物体具有重力势能，同时也具有其他形式能量。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。‎ ‎2.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。如图（2）所示，撑杆跳高时弯曲的杆、拉开的弓箭都具有弹性势能。‎ 弹性势能的大小与弹性形变的程度有关；形变程度越大，其弹性势能越大。‎ 撑杆跳高 拉开的弓箭 三、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 19‎ ‎（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。‎ ‎（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。‎ ‎（4）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。‎ 考点一：动能 ‎【经典例题】（2019·潍坊）无人机已被应用于诸多领域，如图所示是一款四翼无人机。在无人机匀速上升过程中，对其分析正确的是（）。‎ A．质量增加 B．动能增加 C．重力势能增加 D．机械能不变 ‎【解析】无人机匀速上升过程中，无人机的质量不变，高度增大，重力势能增大；速度不变，质量不变，其动能不变；无人机上升过程中，没有发生弹性形变，不具有弹性势能，所以机械能等于重力势能与动能的总和，重力势能增大，动能不变，其机械能增大。故选C。‎ ‎【点睛】从动能和重力势能大小的影响因素进行判断。（1）动能大小跟质量、速度有关。质量一定时，速度越大，动能越大；速度一定时，质量越大，动能越大。（2）重力势能大小跟质量、被举得高度有关。被举得高度一定时，质量越大，重力势能越大；质量一定时，高度越高，重力势能越大。‎ ‎【趁热打铁】‎ ‎1．‎ 19‎ ‎（2019·绵阳）2019年1月3日，嫦娥四号实现了人类探测器首次成功在月球背面软着陆。嫦娥四号探测器在距离月球表面100米高处悬停，对月球表面识别，并自主避障，选定相对平坦的区域后，开始缓慢地竖直下降，最后成功软着陆。从距离月球表面100米到软着陆在月球表面的过程中，嫦娥四号探测器的重力势能________，机械能________。（选填“增加”或“不变”或“减少”）‎ ‎【答案】减少；减少。‎ ‎【解析】嫦娥四号从距离月球表面100米到软着陆在月球表面的过程中，质量不变，高度减小，重力势能减少；该过程中其速度减小，动能减少；探测器没有发生弹性形变，不具有弹性势能，则机械能等于重力势能与动能的总和，所以其机械能减少。‎ 故答案为：减少；减少。‎ ‎【点睛】从重力势能和动能大小的影响因素进行判断，又因为机械能等于动能和势能的总和，然后判断机械能的变化。‎ ‎2.（2019·湖州）打网球已成为我国青少年喜欢的体育运动项目，如图甲为快速飞行的网球遇到迎面而来的球拍时的三个瞬间，图乙为用频闪相机拍摄的网球离开球拍后在空中飞行过程的照片。‎ ‎（1）网球遇到球拍时，球和球拍都变形了，这说明______（写两点）。‎ ‎（2）球遇到球拍后的某一瞬间，网球的速度刚好变为零，则该瞬间网球所受的力是否平衡？______‎ ‎（3）网球表面比较粗糙，在空中飞行时所受空气阻力不可忽略。图乙中，网球从A点经过最高点B飞行到C点的过程中，下列说法正确的是______（选填序号）。‎ ‎①在A、B、C三点，网球在A点机械能最大 ‎②位于最高点B时，网球的动能为零 ‎③在该飞行过程中，网球的势能先增大后减小 ‎【答案】力使物体发生形变；力的作用是相互的；否；①③。‎ ‎【解析】（1）球撞到球拍上，球拍发生了形变；说明：力能改变物体的运动状态；同时球的运动方向也发生了变化，说明球也受到了球拍的力；说明：力的作用是相互的；‎ ‎（2）物体受力平衡时运动状态不发生改变；物体速度某个瞬间为零并能说明物体就受力平衡，小球速度为零下一瞬间将反向运动，说明小球不是出于平衡状态。所以该瞬间小球受力不平衡。‎ 19‎ ‎（3）网球飞行过程中高度先增大再减少，所以小球的重力势能先增大再减小，而过小球离开球拍后它的弹性势能是不变的，所以势能先增大后减小。‎ 故答案是：（1）力使物体发生形变，力的作用是相互的；（2）否；（3）①③。‎ ‎【点睛】（1）球撞到球拍上，球拍发生了形变；同时球的运动方向也发生了变化，说明球也受到了球拍的力；（2）当物体受力平衡时运动状态不发生改变；物体速度某个瞬间为零并能说明物体就受力平衡，小球速度为零下一瞬间将反向运动，说明小球不是出于平衡状态。（3）①网球运动过程一直要克服空气阻力做功，所以机械能会变小；位于最高点时；②网球竖直方向速度为零，但是水平方向仍然有速度所以其动能不为零；③网球飞行过程中高度先增大再减少，所以小球的重力势能先增大再减小，而过小球离开球拍后它的弹性势能是不变的，所以势能先增大后减小。该题考查学生对机械能守恒的理解以及力的相关知识，并且要求学生对“平衡状态”有较深的理解。‎ ‎3．（2018•南京）2018年5月21日凌晨，“鹊桥”号中继星在我国西昌卫星发射中心成功发射升空（如图所示）。“鹊桥”号中继星在随火箭加速上升过程中，重力势能　　（选填“变大”、“变小”或“不变”，下同），动能　　。‎ ‎【答案】变大；变大。‎ ‎【解析】卫星加速上升过程中，质量不变、速度增大，动能变大；同时，质量不变、高度增加，所以重力势能变大；由于火箭对卫星做功，故使得其机械能不断增加。‎ 故答案为：变大；变大。‎ ‎【点睛】机械能包括动能和势能，物体动能和势能的变化会引起机械能的变化；动能与质量和速度有关，质量越大、速度越大则动能越大；重力势能与质量和高度有关，质量越大、高度越大则重力势能越大。此题考查电磁波的传播和机械能的知识；机械能的大小取决于动能和势能的大小，根据题目中动能和势能的大小变化可分析出机械能的大小变化。‎ ‎4．（2019·白银市靖远县中考二模）下列叙述正确的是（　　）。‎ A．物体的内能与温度有关，只要温度不变，物体的内能就一定不变；‎ B．用水平推力推桌子，桌子没动，是因为推力等于摩擦力；‎ C．做匀速圆周运动的物体受到平衡力的作用；‎ D．运动的物体所具有的能叫动能 ‎【答案】B。‎ 19‎ ‎【解析】A、内能的多少与物体的质量、温度、状态有关，所以，物体的温度不变，当物体的质量、状态改变时，物体的内能也可能改变，故A错误。‎ B、用水平方向的力推桌子，桌子没动，说明桌子处于静止状态，此时桌子受力平衡，即推力等于摩擦力，故B正确；‎ C、做匀速圆周运动的物体，运动状态不断发生改变，一定受到非平衡力的作用，故C错误；‎ D、物体由于运动而具有的能叫动能，运动物体所具有的能有动能也可能有势能，如高空中运动的物体，故D错误。故选B。‎ ‎【点睛】（1）内能的大小跟质量、温度、状态有关；（2）物体受平衡力，运动状态不改变，即处于静止状态或匀速直线运动状态；若物体的运动状态改变，一定受非平衡力；（3）物体由于运动而具有的能叫动能。此题考查了对力和运动关系的理解以及能的定义等知识，力与运动的关系是力学中的一个重点和难点，正确理解力与运动的关系是学好力学的关键。‎ ‎5.（2017•绍兴）探究“水平抛出物体飞行的距离a与物体质量m、抛出高度H、抛出时的速度v的关系”时，设计并进行了如图甲实验。‎ 实验一：质量不同的A、B球在斜面同一高度处由静止滑下，下落到不同高度的地面。‎ 实验二：质量不同的A、B球在斜面不同高度处由静止滑下，下落到同一高度的地面。‎ 实验得到表一、表二两组数据：‎ 表一 mA=100克，mB=50克，h=0.2米 次数 球 桌面离地高度H/米 落地点与抛出点水平距离s/米 ‎1‎ A ‎0.5‎ ‎2‎ A ‎1.0‎ ‎0.74‎ 19‎ ‎3‎ A ‎1.5‎ ‎0.90‎ ‎4‎ B ‎0.5‎ ‎0.53‎ ‎5‎ B ‎1.0‎ ‎0.74‎ ‎6‎ B ‎1.5‎ ‎0.91‎ 表二 mA=100克，mB=50克，H=1.2米 次数 球 桌面离地高度H/米 落地点与抛出点水平距离s/米 ‎1‎ A ‎0.1‎ ‎0.59‎ ‎2‎ A ‎0.2‎ ‎0.81‎ ‎3‎ A ‎0.3‎ ‎0.99‎ ‎4‎ B ‎0.1‎ ‎0.58‎ ‎5‎ B ‎0.2‎ ‎0.81‎ ‎6‎ B ‎0.3‎ ‎1.00‎ ‎(1)如图乙所示，是A球从斜面高h=0.2米处下落时，测量球落地点与抛出点水平距离的示意图，该距离是米。‎ ‎(2)实验一，球在斜面的同一高度静止释放，是为了保持小球离开桌面时的相同。‎ ‎(3)根据实验数据，可得出的结论是。‎ ‎【答案】（1）0.51～0.54；（2）水平速度；（3）水平抛出物体飞行的距离与抛出点的水平速度和抛出高度有关，与质量大小无关。水平抛出速度越大、抛出高度越高，水平飞行距离越远。‎ ‎【解析】（1）根据尺子的示数，估读距离为0.51～0.54m；（2）球在斜面的同一高度静止释放，使重力做的功相同，保持小球离开桌面时的速度相同；（3）根据实验数据，可得出的结论是水平抛出物体飞行的距离与抛出点的水平速度和抛出高度有关，与质量大小无关。水平抛出速度越大、抛出高度越高，水平飞行距离越远。‎ 答案是：（1）0.51～0.54；（2）水平速度；（3）水平抛出物体飞行的距离与抛出点的水平速度和抛出高度有关，与质量大小无关。水平抛出速度越大、抛出高度越高，水平飞行距离越远。‎ ‎6.（2019·保定市初三模拟冲刺追补）如图所示。小球A静止在木块上。将钢球B从高为h的位置由 19‎ 静止释放，与木块发生碰撞，木块向右运动，小球A落到正下方。钢球B下落过程中动能________(选填“增大”、“不变”或“减小”)；木块被撞出后，由于小球A由于具有________没有随木块一起运动。‎ ‎【答案】增大；惯性。‎ ‎【解析】钢球B下落过程中，高度减小，重力势能减小，速度变大，动能增大；木块被撞出后，小球A由于具有惯性仍然要保持静止状态，故A没有随木块一起运动。‎ 故答案：增大；惯性。‎ ‎【点睛】分析钢球B下落过程中动能和重力势能的变化；木块被撞前，木块和A处于静止状态，被撞后由于惯性仍然要保持静止状态。‎ 考点二：势能 ‎【经典例题】（2019·绵阳）2019年1月3日，嫦娥四号实现了人类探测器首次成功在月球背面软着陆。嫦娥四号探测器在距离月球表面100米高处悬停，对月球表面识别，并自主避障，选定相对平坦的区域后，开始缓慢地竖直下降，最后成功软着陆。从距离月球表面100米到软着陆在月球表面的过程中，嫦娥四号探测器的重力势能________，机械能________。（选填“增加”或“不变”或“减少”）‎ ‎【答案】减少；减少。‎ ‎【解析】嫦娥四号从距离月球表面100米到软着陆在月球表面的过程中，质量不变，高度减小，重力势能减少；该过程中其速度减小，动能减少；探测器没有发生弹性形变，不具有弹性势能，则机械能等于重力势能与动能的总和，所以其机械能减少。‎ 故答案为：减少；减少。‎ ‎【点睛】从重力势能和动能大小的影响因素进行判断，又因为机械能等于动能和势能的总和，然后判断机械能的变化。‎ ‎【趁热打铁】‎ ‎1.（2017·深圳）关于功和能，下列描述正确的是（　）。‎ A．机械表上发条是增加了发条的弹性势能；‎ B．深圳大亚湾核电站是把电能转化为核能；‎ C．汽车加油后，以原来的速度继续匀速行驶它的动能会降低；‎ D．“飞流直下三千尺”中水的动能转化为重力势能 ‎【答案】A。‎ 19‎ ‎【解析】A：上紧的机械表发条具有弹性势能，并且发条形变越大具有的弹性势能越大；故A正确。‎ B：在核电站中，核燃料发生裂变，释放出核能，把核能再转化为电能；故B错误。‎ C：汽车加油后相对于原来质量增加，虽然仍按原速度行驶，但动能相对于原来是增加的；故C错误。‎ D：“流直下三千尺”中，高处的水具有大量重力势能，下落过程中重力势能转化为动能；故D错误。‎ ‎【点睛】①发生弹性形变的物体具有弹性势能，弹性形变越大弹性势能越大；②核电站是将核能转化为电能的设备；③影响动能的因素是质量和速度；④影响重力势能的因素是质量和所在高度，在一定条件下动能和势能可以相互转化。‎ ‎2.（2019·天津）小明同学在探究重力势能的大小与什么因素有关时，提出了如下猜想：‎ 猜想一：物体的重力势能与物体的质量有关 猜想二：物体的重力势能与物体所在高度有关 为了验证上述猜想，他计划利用小桌、沙子、质量不同的铁块和刻度尺进行实验：如图所示，将小桌桌腿朝下放在平整的沙面上，把铁块从距桌面某一高度由静止释放，撞击在桌面的中心部位，记录桌腿进入沙子的深度。‎ 按上述方案进行实验，其实验数据如下表所示。‎ 实验序号 铁块质量m/g 铁块距桌面高度H/cm 桌腿进入沙子的深度h/cm ‎①‎ ‎20‎ ‎20‎ ‎1.9‎ ‎②‎ ‎20‎ ‎30‎ ‎2.9‎ ‎③‎ ‎20‎ ‎40‎ ‎3.8‎ ‎④‎ ‎30‎ ‎20‎ ‎2.9‎ ‎⑤‎ ‎40‎ ‎20‎ ‎4.1‎ ‎（1）实验中通过比较______来判断物体重力势能的大小；‎ 19‎ ‎（2）为了验证猜想一，需选择表中______（填实验序号）三组数据进行分析；‎ ‎（3）分析表中①②③的实验数据，可得出的结论是：______。‎ ‎【答案】桌腿进入沙子的深度；①④⑤；质量相同的物体，高度越大，重力势能越大。‎ ‎【解析】（1）通过小明设计的实验可以知道，他是通过比较桌腿进入沙子的深浅来比较重力势能的大小的。桌腿进入沙堆越深说明物体做的功越多，它原来具有的重力势能越大；‎ ‎（2）根据控制变量法，要验证物体的重力势能与物体的质量有关，应控制物体的高度相同，改变物体质量的大小，故小明要完成探究，需要找数个质量不同的物体进行实验；‎ 故①④⑤三组数据符合，所以应利用①④⑤三组数据分析得出结论。‎ ‎（3）比较表中①②③的实验数据，可以发现，高度相同，③中桌腿进入沙子的深度更深，所以，③中的物体具有重力势能大，即可以得出的初步结论是：质量相同的物体，高度越大，重力势能越大。‎ 故答案为：（1）桌腿进入沙子的深度；（2）①④⑤；（3）质量相同的物体，高度越大，重力势能越大。‎ ‎【点睛】（1）桌腿进入沙堆的深浅，体现了物体对其做功的多少。桌腿进入沙堆越深反映了小球具有的重力势能越大。这用到了转换法。（2）利用控制变量法，要验证重力势能的大小与质量有关，需控制质量其他的因素相同，只有质量不同，从图中找出符合条件的实验即可。（3）利用控制变量法，比较图中相同因素和不同因素，总结出研究的对象。在设计实验和写结论时常用控制变量法来分析。在研究物理量的变化时常用转换法来分析。‎ ‎3．（2019·泰安市新泰市中考一模）如图是小朋友玩跳跳床的情景，对他们在上升和下落过程中分析正确的是（　　）。‎ A．小朋友在空中上升的过程中动能转化为重力势能；‎ B．小朋友从接触跳跳床到下落到最低处的过程中弹性势能转化为动能；‎ C．小朋友从空中下落，是由于惯性作用；‎ D．小朋友被跳跳床弹起时，若以地面为参照物，小朋友是静止的 ‎【答案】A。‎ ‎【解析】A、小孩在空中上升的过程中，质量不变，速度变小，动能减小，同时其高度变大，重力势能增大，所以动能转化为重力势能，故A正确；‎ 19‎ B、小孩从接触跳跳床到下落到最低处的过程中，速度最终减小为0，动能减小，同时高度变小，重力势能变小，蹦床的弹性形变变大，弹性势能增大，是动能和势能转化为弹性势能，故B错误；‎ C、小朋友受重力作用，重力竖直向下，所以会从高处落下，故C错误；‎ D、小朋友被跳跳床弹起时，若以地面为参照物，小朋友与地面之间发生了位置变化，是运动的，故D错误。故选A。‎ ‎【点睛】（1）判断是哪种能量转化成了另一种能量的标准是：减小的转化为增多的；（2）地面及其附近的一切物体都受到重力的作用；（3）如果物体相对于参照物位置不变，则物体是静止的，如果物体相对于参照物位置不断变化，则物体是运动的。此题考查动能和势能的转化与守恒、运动和静止的相对性、惯性。解决此类问题的关键是要知道各能量跟哪些因素有关，根据各因素的变化情况分析能量的变化情况。‎ ‎4.（2019·武汉市武昌区中考一模）如图，是高空跳介运动员跳伞表演中下降过程中的一个画面，跳伞运动员从飞机上跳出，经过一段时间加速后，在离地面7km时开始以5m/s的速度匀速下降至地面。在运动员从7km高空下落至地面的过程中，______能转化为______能，需要时间______S。‎ ‎【答案】重力势；内；1400。‎ ‎【解析】在运动员从7km高空下落至地面的过程中，运动员的质量不变，速度不变，但高度降低，重力势能变小，同时在此过程中空气阻力对其做功，使其内能变大，故重力势能转化为内能；‎ 根据v=可得，需要时间：t===1400s。‎ 故答案为：重力势；内；1400。‎ ‎【点睛】（1）判断是哪种能量转化成了另一种能量的标准是：减小的转化为增多的；（2）已知速度和路程，利用速度公式计算时间。此题考查能量的转化、速度公式的应用，关键是掌握掌握动能、重力势能大小的影响因素，利用控制变量法判断动能、重力势能的变化。‎ 考点三：机械能及其转化 ‎【典型例题】（2017•龙东）（多选题）为了更好的推进习总书记提出的“一带一路”发展战略，我国计划发射十八颗通信卫星，为沿线国家提供服务。下列关于人造卫星说法中，正确的是（　）。‎ A．卫星运动到近地点时，动能最大，重力势能最小；‎ B．卫星运动到远地点时，动能最大，重力势能最小；‎ 19‎ C．卫星由近地点向远地点运动，重力势能转化为动能；‎ D．卫星由远地点向近地点运动，重力势能转化为动能 ‎【答案】A、D。‎ ‎【解析】卫星运动到近地点时，速度最大，距离最近，所以动能最大，重力势能最小，故A正确。‎ 卫星运动到远地点时，速度最小，距离最远，所以动能最小，重力势能最大，故B错误。‎ 卫星由近地点向远地点运动，速度越来越小，动能越来越小，同时距离地球越来越远，重力势能越来越大，动能转化为重力势能，故C错误。‎ 卫星由远地点向近地点运动，速度越来越大，动能越来越大，同时距离地球越来越近，重力势能越来越小，重力势能转化为动能，故D正确。‎ ‎【点睛】物体只受重力作用时，机械能守恒。考查动能和势能的大小变化、动能和势能的转化与守恒。‎ ‎【趁热打铁】‎ ‎1. （2018·聊城）2018年2月12日13时03分,我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭，以“一箭双星”方式成功发射第二十八、二十九颗北斗导航卫星，如图所示的卫星沿椭圆轨道绕地球运行，离地球最近的一点叫近地点，最远的一点叫远地点，它在大气层外运行，不受空气阻力，则下列说法正确的是（）。‎ A.卫星从远地点运行到近地点，重力势能减小，动能增大，机械能守恒；‎ B.卫星从远地点运行到近地点，重力势能增大，动能减小，机械能守恒；‎ C.卫星从近地点运行到远地点，重力势能增大，动能增大，机械能不守恒；‎ D.卫星从近地点运行到远地点、重力势能减小，动能减小，机械能不守恒 ‎【答案】A。‎ ‎【解析】AB、在大气层外运行，不受空气阻力，机械能是守恒的；卫星从远地点运行到近地点时，相对高度减小，所以势能减小，同时速度增大，动能增大，故A正确、B错误；‎ CD、在大气层外运行，不受空气阻力，机械能是守恒的；卫星从近地点运行到远地点时，相对高度增大，所以势能增大，同时速度减小，动能减小，机械能守恒，故CD错误。故选A。‎ 19‎ ‎【点睛】掌握动能、势能大小的影响因素，掌握动能、势能的大小变化情况。同时知道卫星在绕地球运动时，没有任何物质和卫星摩擦，机械能没有消耗，机械能是守恒的。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体的高度。根据动能、重力势能影响因素的情况得出动能和重力势能的大小情况。再根据能量变化的规律：减小的能量转化为增大的能量得出答案。‎ ‎2．（2018•玉林）2018年世界杯正在俄罗斯举行，如图所示，是正在加速下降的足球，在此过程中，对其机械能的变化情况，下列分析正确的是（　　）。‎ A．动能增大，重力势能减小 B．动能减小，重力势能增大 C．动能增大，重力势能增大 D．动能减小，重力势能减小 ‎【答案】A。‎ ‎【解析】正在加速下降的足球，质量不变，速度变大，动能增大，同时高度下降，重力势能减小。故选A。‎ ‎【点睛】掌握动能、重力势能的影响因素，理解重力势能和动能的转化可从高度和速度来理解，可以帮助我们更好的理解能量的转化。（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。‎ ‎3.（2018•淄博）如图所示，弯曲的跳板把人弹至高处，这个过程中人的动能和重力势能的变化情况是（　　）。‎ A．动能减小，重力势能增大； B．动能增大，重力势能减小；‎ C．动能先增大后减小，重力势能增大；D．动能先减小后增大，重力势能减小 ‎【答案】C。‎ ‎【解析】弯曲的跳板把人向上弹起，弹性势能转化为动能，动能变大，运动员离开跳板弹向空中至最高点的这一过程中，人的质量不变，速度变小，高度升高，故动能减小，重力势能增大。故选C。‎ ‎【点睛】运动员离开蹦床弹向空中至最高点的这一过程中，判断动能和势能的变化，要从动能和势能 19‎ 的影响因素考虑。（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。掌握动能、重力势能、弹性势能的影响因素。利用控制变量法能判断动能、重力势能、弹性势能的变化。‎ ‎4.（2019·遂宁）如图是老师设计的探究机械能转化的实验装置，将一弹簧下端固定于带槽的斜面底端，弹簧上端处于斜面A点处；将一小球从斜面顶端释放，小球经过斜面A点后压缩弹簧，在斜面C点停止；然后在弹力的作用下小球再向上运动到斜面的D点，接看再向下运动；如此往复几次后小球在斜面的B点静止，那么小球第一次下降经过斜面的______（选填“A““B““C”“D”“O”）点时动能最大；小球上升时不能再回到O点的原因主要是小球克服摩擦做功，将部分机械能转化成了______。‎ ‎【答案】B；内能。‎ ‎【解析】（1）从O到A的过程中，小球沿斜面向下重力的分力大于沿斜面向上的摩擦力，合力沿斜面向下，小球做匀加速直线运动；‎ 由题意可知，小球最后在斜面的B点静止，小球在该点受到的合力为零，则从A到B的过程中，小球沿斜面向下重力的分力大于沿斜面向上的摩擦力与弹力之和，合力沿斜面向下，小球做变加速直线运动；‎ 从B到C的过程中，小球沿斜面向下重力的分力小于沿斜面向上的摩擦力与弹力之和，合力沿斜面向上，小球做变减速直线运动，直至在C点瞬时静止，综上可知，小球第一次下降经过斜面的B点时速度最大，动能最大；‎ ‎（2）小球上升时不能再回到O点的原因主要是小球克服摩擦做功，将部分机械能转化成内能。‎ 故答案为：B；内能。‎ ‎【点睛】（1）分析小球在O到A、A到B、B到C过程中受力情况，判断出合力与运动方向的关系，从而得出物体速度最大的位置，即为小球动能最大的点；（2）做功可以改变物体的内能，其实质是能量的转化。本题考查了动能的大小比较和能量的转化，分析小球受力情况得出运动情况从而得出速度关系是关键。‎ ‎5．（2019·济南市历城区中考一模）如图1所示，小明在玩蹦蹦杆，在小明将蹦蹦杆中的弹簧向下压缩的过程中，小明的重力势能、弹簧的弹性势能的变化是（　　）。‎ 19‎ A．重力势能减小，弹性势能增大；B．重力势能增大，弹性势能增大；‎ C．重力势能减小，弹性势能减小；D．重力势能增大，弹性势能减小 ‎【答案】A。‎ ‎【解析】在小明将蹦蹦杆中的弹簧向下压缩的过程中，重力做正功，则小朋友的重力势能减少。弹簧的形变量增大，其弹性势能增加，故A正确，BCD错误。故选A。‎ ‎【点睛】解决本题的关键要掌握重力做功与重力势能变化的关系、弹性势能与弹簧的形变量的关系。重力势能的变化可根据重力做功判断；弹性势能的变化可根据弹簧的形变量的变化判断。‎ ‎6．（2019·临沂市平邑县中考二模）图所示是一种在少年儿童中广泛流行的有趣玩具﹣﹣“悠悠球”（也称“溜溜球”），它实际上是滚摆的变形。当“悠悠球”由最低点上升时，它的（　　）。‎ A．动能转化为势能，速度越来越小；B．动能转化为势能，速度越来越大；‎ C．势能转化为动能，速度越来越小；D．势能转化为动能，速度越来越大 ‎【答案】A。‎ ‎【解析】机械能包括动能和重力势能两种，其中动能的大小和物体的质量以及物体运动的速度有关；重力势能的大小和物体的质量以及物体的高度有关，当“悠悠球”从低处向高处运动的时候，它的速度减慢，动能减小；高度增加，重力势能增大；所以是动能转化为重力势能。故选A。‎ ‎7．（2019·贵港市覃塘区中考一模）2018年12月8日，嫦娥四号探测器在西昌卫星发射中心成功发射。随后，嫦娥四号成功在月球背面着陆，嫦娥四号减速着陆过程中其机械能　　（选填“增加”、“减少”或“不变”）；月球车“玉兔二号”到达月面开始巡视探测。2019年1月11日，嫦娥四号着陆器与玉兔二号巡视器完成两器互拍，互拍的影像利用　　（选填“超声波”“电磁波”）发送回地球，达到工程既定目标，标志着嫦娥四号任务圆满成功。‎ ‎【答案】减少；电磁波。‎ 19‎ ‎【解析】（1）嫦娥四号探测器接近月面减速下降时，动能减小，高度降低，势能减小，故机械能减小；‎ ‎（2）电磁波可以传递信息，嫦娥四号着陆器与玉兔二号巡视器互拍的照片，依靠的是电磁波发送回地球。‎ 故答案为：减少；电磁波。‎ ‎【点睛】（1）动能的大小与物体的质量、运动速度有关；质量一定时，速度越大，动能越大；重力势能的大小与物体的质量、高度有关；质量一定时，高度越高，重力势能越大；动能和势能统称为机械能，且机械能和内能之间可以相互转化；（2）电磁波可以传递信息，电磁波能在真空中传播。本题主要考查了电磁波的利用以及对机械能的判断，知道动能、重力势能、机械能的影响因素，并理解能量的相互转化过程是解决该题的关键。‎ 19‎