八年级物理下册同步讲义第11讲-机械能(知识点、例题、答案与解析).docx

学生姓名:上课时间:初二春季讲义
机械能
I
知识点睛
知识点1.能
1.能量的概念
一个物体能够做功，我们就说它具有能量.从定义中我们可以看出能量实际上描述的是物体做功的能力和本领.做功必然有能，但有能不一定正在做功，必须创造条件（如让被举高的重锤落下或让空中飞行的子弹碰到木板），让物体具有的能量释放出来，才会有对外做功的表现.因此，对物体是否具有能量应从能否做功去考虑，而不是看物体是否已经或正在做功.
一个物体能够做的功越多，它具有的能量就越大.比如：同一个重锤被举得越高，落下来就能把木桩打入更深的地里，可见被举得越高的重锤能够做更多的功，所以说它具有的能量就越大.正因为如此，可以用物体能够做功的多少来衡量物体具有的能量的大小.
2.能量的单位
能量的单位是焦耳（J）,常用的单位还有千焦（kJ）, lkJ=1000J
知识点2.动能
运动的物体可以对外做功，我们说它具有能量.物体由于运动而能够做功，它具有的能量叫做动能.
注意：
a.一切运动的物体都具有动能.例如，运动的钢球具有动能，如果在钢球前进方向上放置一个木块，钢
球就会把木块推走.风是流动的空气，它可以推动帆船克服阻力在河流中航行，风也具有动能.因此，
具有动能的物体一定在运动.
b.动能与惯性是物理意义截然不同的两个概念.惯性是物体的一种固有属性，它决定于物体的质量，与
物体是否运动没有关系.动能则是指物体的运动状态，它由质量、速度共同决定.当物体的运动状态
变化时，它的动能也随之改变.
c.物体的动能与参照物的选取有关.物体速度的大小与所取的参照物有关，即速度具有相对性,
同一运动物体相对于不同的参照物，其动能可以取不同的值.例如，取地面为参照物，坐在运动火车
中的人具有一定的动能；若取火车为参照物，因为人相对火车的速度为零，则人的动能就为零.
（2）决定动能大小的两个因素
决定动能大小的两个因素是物体的质量和运动速度.运动物体的质量越大、速度越大，这个物体的动能就越大.在比较两个物体具有动能大小时，不能不考虑质量的大小仅凭速度大小，也不能不考虑速
度大小单依据质量大小进行比较.一个物体的质量一定，运动速度越大时它的动能越大；具有相同运动速度的物体，质量大的物体动能就大.例如慢跑的人动能小，当他快速奔跑时动能较大.以同样速度飞行的铅球和乒乓球，铅球的质量大，动能也大.
知识点3.势能
1.重力势能
(1)重力势能的概念
被举高了的物体也可以对外做功，所以也具有能量.物体由于被举高而具有的能量叫做重力势能.
注意:
a.重力势能是由于物体受到重力，或者说地球对物体吸引而产生的.物体处于不同位置时的做
功本领不同，其重力势能的大小也不同.
b.因为物体所处的高度具有相对性，所以物体具有的重力势能大小也具有相对性.如无特别指
明，今后提到的重力势能都是相对于地面而言的.
(2)决定重力势能大小的因素
决定重力势能大小的因素是物体的质量和被举的高度.在比较两个物体的重力势能大小时, 要同时考虑物体质量和离开地面的高度.放在同样高度上的两个物体，质量大的重力势能大；同一个物体或质量相同的物体，被举得越高它的重力势能越大.在这里我们认为地面上的物体没有被举高，重力势能为零.
但是，物体只要离开地面，在高处，就具有重力势能.
2.弹性势能
(1)弹性势能的概念
物体在外力的作用下，它的形状会发生变化，称为形变.如果将对物体施加的外力撤消，物体的形变能够完全消失，恢复原状，这种形变称为弹性形变，这种性质叫做弹性.
请看下面的例子：
a.射箭运动员把弓拉弯，放手后被拉弯的弓能把箭射出去.
b.压缩的弹簧能将压在它上面的物体弹出去.
从上面的例子可以看出，发生弹性形变的物体能够对外做功，所以也具有能量.我们把发生弹性形变的物体具有的能量叫做弹性势能.
(2)决定弹性势能大小的因素
决定弹性势能大小的因素是物体弹性形变的大小和它本身的性质，对同一个弹性物体，它发生的弹性形变越大，具有的弹性势能也越大；但对不同的弹性物体，其弹性势能的大小除与它的弹性形变的大小有关外，还与它本身的性质有关.如用不同种类的弹簧枪射击，在弹簧被压缩的程度相同时，子
弹被射出的距离却不同.
例题精讲
下列说法正确的是（
具有能的物体一定做功 B.有的能越大，它做的功就越多
C.物体做的功越多，它具有的能就越大
D.物体能够做的功越多，它具有的能就越大
【例2】一个物体能够,我们就说这个物体具有能量，简称能•飞行的子弹能穿透钢板，是靠子弹的能，蓄在高处的水能用来发电，是利用水的能，钟表里的发条能带动时针走
动，是靠发条的能.
【例3】下列物体具有弹性势能的是（）
A.在水平公路上行驶的小轿车
B.悬挂在天花板上的电灯
C.被拉开的弹弓
D.在空中飞行的飞机
【例4】“歼-20”是我国自主研制的新一代隐身重型歼击机，具有卓越的机动性能，当它加速升空时，动能,重力势能 .（填“增大”、“不变”或“减小”）
【例5】在一次军事演习中，一架飞机沿水平方向一边匀速飞行一边投放军用物资，在此过程中飞机的动能.（选填“变大”、“变小”或“不变”）
【例6】国庆期间，在北京举行了一场空中跳伞表演.飞机在高空沿水平方向匀速飞行，跳伞运动员从飞机上鱼贯而出，跳入蓝天白云间，运动员在下落的开始阶段降落伞没有打开，受到的阻力较小，其动能逐渐,重力势能;当接近地面，打开降落伞一段时间后，运动员匀速下落，此时其动能,重力势能.（选填"增加”、“减少”或“不变”）
【例7】如图所示：在“探究物体的动能大小与哪些因素有关”的实验中，小球由斜面某位置滚下，撞击水平面上的小木块.
（1）实验中通过观察的大小，来判断小球动能的大小.
（2）让质量不同的小球A和B （m A<m B）,从同一斜面的同一度度由静止开始滚下，目的是为了使小球到达水平面的相同，得出的结论是.
（3）为了探究动能大小与速度的关系，应选择两个图进行比较，理由
是.
【例8】如图所示，用装有细沙的容器、三脚小桌和质量不同的木块做“探究重力势能大小与哪些因素有关”
实验。

（1）为该实验是通过观察比较来间接判断物体重力势能大小的。

（2）实验中采用质量不同的木块，是为了探究物体重力势能大小与物体的关系，操作时应该
让木块从（选填“相同”或“不同”）的高度自由下落。

（3）若要探究物体重力势能大小与物体高度的关系，请简要说明具体做法。

【例9】李明等几位同学准备探究"弹簧弹性势能的大小与什么因素有关”.同学们猜想：弹簧弹性势能可能与
弹簧长度变化量和弹簧粗细有关.他们设计的实验装置如图，弹簧左端固定在墙上，放在水平面上，水平
面A点左侧光滑，右侧粗糙.物体P压缩弹簧到B点后从静止释放，运动到C点弹簧恢复到原长与物体脱
离，物体运动到D点停止.请补充完成他们的探究过程：
（1）________________________________________________________________________ 对同一根弹簧，物体P压缩弹簧至B点，从静止释放，运动到D点.测量_________________________________ 之间的距离
和之间的距离，并改变之间的距离，测多组数据，分析数据得到：弹簧长度变化量越
大，弹性势能越大.
（2）对原长相同、只有粗细不同的两根弹簧，物体P分别压缩弹簧至同一位置B点，从静止释放，运
动到D点.分别测量 ________ 之间的距离，改变压缩量，重复试验，分析数据得到：弹性势能与弹簧
粗细有关.
【课5】一位司机驾驶大货车在某路段行驶，由于超速被警察拦住，警察对司机说：“先生，刚才你的车 速为70km / h,超速了。

”这位司机不满地说：“为什么小车的限速为80km/h,而大车的限速却为 60km/h,不合理! ”如果让你从物理学角度向司机解释，你会告诉他，这是由于（）
A. 物体的惯性跟速度和质量有关
B. 摩擦力的大小跟速度和质量有关
C. 物体的动能跟速度和质量有关
D. 压强的大小跟速度和质量有关
【课6】2013年4月20日8时02分，四川省雅安市芦山县发生7.0级地震。

由于灾区阴雨连绵、余震不 断，造成山体滑坡、道路堵塞，军民积极开展救援工作。

4月22日下午3点59分，四架分别装载食品 等物资的军用直升机从成空驻邛某军用机场起飞前往芦山县的太平镇和宝兴县实施空投，物品在空中
匀速下落的过程中，其动能和重力势能的变化是（
） A.
动能增加，重力势能增加 B.动能不变，重力势能减少 C. 动能减少，重力势能减小
D.动能不变，重力势能增加 课堂检测
【课1】关于能的概念，下列说法正确的是（）
A. 一个物体能够做功，就说这个物体具有能
B. 用线悬挂着的小球，没有做功所以没有能
C. 一个物体已做的功越多，说明这个物体具有的能越多
D. 一个物体做了功，说明这个物体具有能
【课2】如图所示，男孩脚踩滑板车从高处滑下，在下滑的过程中
A.
动能增加，势能减少 B.动能增加，势能增加 C.动能减少，势能增加 D.动能减少，势能减少
【课3】弓箭手把弓拉到如图所示的位置，此时弓具有 能，如果弓箭手
在这时迅速松开握住箭尾的右手，弓具有的能量将转化成箭的 能，箭就
立即飞向射击目标.
【课4】大兴安岭部分松林发生虫灾, 为了灭虫，政府多次调动直升飞机在重灾区上空喷洒生物农药.当 飞机在某一高度水平匀速飞行时，在喷洒农药的过程中，飞机的（）
A. 动能减小，重力势能减小
C.动能减小，重力势能增大 B. 动能不变，重力势能不变
D. 动能增大，重力势能减小
【课7】如图所示，某同学将两个相同的斜面并排放在水平桌面上，利用它们探究动能或重力势能与哪些因素有关。

（1）将A、B两球（mA<mB）分别从两斜面的相同高度处由静止同时释放，观察到它们并排滚动且始终相对静止。

这表明在滚动的任一时刻，两球的速度,且两球的速度跟_______________ 无关。

（2）分别在水平桌面上的C、C'处放置相同的木块，再将两球分别从两斜面的相同高度处由静止同时释放，观察到球将木块撞得更远。

由此可得出结论：①;
知识点睛
知识点4：机械能
1.机械能
动能和势能统称为机械能.一个物体可以具有动能，又可以具有势能，动能和势能之和称为机械能.
2.动能和势能的相互转化
动能和势能统称为机械能，动能和势能可以相互转化，若没有除重力和弹簧弹力以外的力做功, 那么机械能的总量保持不变.在转化过程中，若重力对物体做功则重力势能减小，重力对物体做负功（物体克服重力做功）则重力势能增加，且重力做的功就等于重力势能的变化量.
动能和重力势能之间可以相互转化，该知识点主要有三个常见例子，考查时也常以这三个例子的形式见于试卷.
如下图所示滚摆，在下降过程中，越转越快，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；滚摆上升过程中，越转越慢，重力势能越来越大，动能越来越小，动能转化为重力势能.
如上图所示的单摆，小球从A点摆向最低点B时，位置越来越低，重力势能减小，动能增大，重力势能转化为动能；从B点摆向C点时，小球上升，位置升高，动能减小，重力势能增大，动能转化为重力势能.
甲:木球刚刚乙:木球进一步丙:弹簧片恢复
接触弹簧片把弹簧片压弯原状把木球弹回
再如：木球与弹簧片碰撞过程，（上图甲-乙），木球速度从大逐渐减小至零，弹簧片形变从零逐渐增大，弹性势能增大，木球的动能转化成弹簧片的弹性势能.在弹簧片恢复原状的过程中（上图乙一丙）木球的速度又从零逐渐增大，动能增大，而弹簧片弹性形变从大逐渐减小到零，弹性势能减小，弹簧片的弹性势能转化为木球的动能.
注意理解功与能的区别和联系：
（1）功和能是既有联系又有区别的两个物理量.功是描述运动过程的物理量，能是描述运动状态的物
理量，当物体由某种状态变为另一种状态时，作用力可以做功，可以有能的变化.当物体处于某种状态时，它具有一定的能.例如，重G的物体在H高处有重力势能；这个物体下落过程中重力做功，重力势能减小、动能增加；物体达到地面时，重力势能最小，动能最大.又如，用手将弓拉弯的过程中，人用
力克服弹力做功，弓的弹性势能增加；弓将箭射出去的过程中弹力做功，弓的弹性势能减小，箭的动能增加.
（2）能是物体所具有的做功本领，反映物体能够做多少功.功是能量转化的量度，反映在这个过程中有多少能量从一个物体转移到另一个物体，或者由一种形式变为另一种形式的能（如由动能变为
势能）.我们可以用物体能够做多少功来衡量这个物体能的大小，但不能用物体做了多少功来衡量
这个物体能的大小.功和能的单位相同，都是J.
知识点5：能量守恒定律
能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，只能从一种形式的能转化为另一种形式的能，或者从一个物体转移到另一个物体，在转化或转移的过程中，其总量不变.
专夕U例题精讲
【例1】（多选）下列有关机械能的说法中正确的是（）
A.运动快的物体比运动慢的物体动能大
B.物体受力不平衡时，动能可能为零
C.在空中下落的物体，重力势能减小，动能增加，机械能不变
D.如果物体通过的路程与所用时间的比值不变，则物体的机械能可能不变
【例2】下列现象属于重力势能转化为动能的是（）
A.爆竹腾空而飞
B.水从高处落下
C.从地面上弹起的皮球
D.在水平地面上匀速行驶的汽车
【例3】在水平街道上匀速行驶的洒水车，一边行驶一边向道路上洒水.下列关于其机械能变化的说法中正确的是（）
A.动能不变，机械能减小
B.动能减小，机械能减小
C.动能不变，机械能不变
D.动能减小，机械能增大
【例4】某块砖在一对平衡力的作用下运动，则该块砖：（
） A.
机械能一定不变，动能一定不变 B.机械能可能改变，动能一定不变
C.机械能可能改变，动能可能改变
D.机械能一定不变，动能可能改变
【例5】如图3,钢珠沿竖直平面上的光滑轨道abed 从a 点运动到d 点，钢珠（
）
A. 通过d 时的速度比通过c 时大
B. 在c 点比在b 点的重力势能小
C. 从a 运动到b 的过程中，动能转化为重力势能
D. 从b 运动到c 的过程中，机械能转化为重力势能 【例6】如图9所示，足球以初速度v 沿着凹凸不平的草地从a 运动到d,足球（
）
A. 在b 、d 两点动能相等
V B. 在a 、d 两点动能相等
从b 到c 的过程机械能减少
D.从c 到d 的过程重力势能减少 【例7】一中学生骑自行车下坡时，不蹬脚踏板恰好匀速向下运动.在此过程中，他的动能、势能和机械能 的变
化情况是（ ） 【例8】关于滚摆在运动过程中能量的分析，下列说法正确的是（
） A. 最低点动能最大
B. 下降过程中动能不变
C. 滚摆一直不停地做往返运动
D. 上升过程中重力势能减小
C 1
A. 动能不变，势能减小，机械能减小
B. 动能增大，势能减小，机械能不变
C.势能减小，机械能减小
D.动能不变，势能减小，机械能不变
【例9】人造地球卫星在大气层外绕地球运转，它的速度很大，一天可以绕地球飞行几圈到十几圈，能够迅速获取大量的信息.它运行的轨道为椭圆形，如图所示.它的轨道上有一点离地球最近，这个点叫近地点；有一点离地球最远，这个点叫远地点.卫星在运转的过程中，机械能是守恒的.回答下列问题:
(1)当卫星从远地点向近地点运行的过程中，它的动能和势能的变化情况是：
从近地点向远地点运转的过程中，它的动能和势能的变化情况是：.
(2)卫星在近地点动能最,势能最；在远地点动能最,势能最.
【例10】如图所示是一个左右对称的凹形槽，将小球从A点由静止释放，若小球由A点到B点运动过程中克服摩擦力做的功用W表示，忽略空气阻力，则下列说法正确的是( )
A.小球能够从A点运动到D点
B.小球从A点运动到B点的过程中，势能的减少量等于动能的增加量
C.小球从A点运动到B点的过程中，势能的减少量与动能的增加量之差等于W
D.小球从A点运动到B点的过程中，势能的减少量与动能的增加量之差大于W
【例11】如图是杂技演员演出时的过程示意图。

男演员从甲处用力向上起跳，落下后踩在翘翘板的a端, 能把站在b端的女演员弹上乙处。

由于存在阻力，故( )
A.男演员的质量必须要大于女演员的质量
B.甲处男演员的势能一定要大于乙处女演员的势能
C.男演员离开跳台时的机械能一定大于乙处女演员的势能
D.女演员弹起时的动能与她站在乙处时的机械能相等
【例12】（多选）“蹦极”被称为“勇敢者的游戏”。

如图9所示，人将一根有弹性的绳子系在身上，另一端固定在跳台上。

人从跳台跳下，落至图中A点时弹性绳刚好被拉直，下落至图中B点时弹性绳对人的拉力与人受到的重力大小相等，图中C点是（）
人能达到的最低点。

不计空气阻力，下列说法正确的是
A.从A点到B点，绳子弹性势能增大，重力做功变快
B.到达C点时，人的动能为零，受到的合力为零
C.从B点到C点，人的重力势能转化为动能
D.从B点到C点，人的动能一直在减少
囹Q
课堂检测
【课1】如图是一同学正在体育课中进行实心球投掷训练，投出的实心球在上升
过程中（）
A.动能不变、重力势能增加
B.重力势能不变、动能增加
C.动能转化为重力势能
D.重力势能转化为动能
【课1】如图是“天宫一号”飞行器运行轨道的示意图；若“天宫一号”飞行器沿椭圆轨道绕地球运行的过程中机械能守恒，则它从远地点向近地点运行的过程中（）
A.重力势能增加、动能减小
B.重力势能减小、动能增加
C.重力势能增加、动能增加
D.重力势能不变、动
【课2】顾客站在商场自动扶梯的水平台阶上随自动扶梯匀速上升。

顾客在上升过程中
A.机械能保持不变
B.运动状态在不断变化
C.相对于其站立的台阶是静止的
D.受到重力、支持力扣摩擦力的作用
【课3】过山车是一项非常惊险刺激的娱乐休闲活动.过山车时而从轨道的最低端上升到最高端，时而从最高端飞驰而下（如图）.不计能量损失，下列说法正确的是（
）
A.a点机械能小于b点机械能
B.a点动能最大，b点势能最大，c点机械能最大
C.由a到b的过程中，动能减少，势能增大，机械能不变
课后作业
【作业1】 人们常常利用物体具有各种形式的机械能来做功，如：机械手表里拧紧的发条具有 能,
可以带动小齿轮和指针转动；风具有 能，可以推动帆船航行；打桩机举高的重锤具有 能，
可以完成打桩工作.
【作业2】 神州六号飞船发射升空时，其重力势能,动能.（选填"增大”、“减小”或“不
变”）
【课4】如图是皮球落地后弹起过程中每隔相等时间曝光一次所拍摄的照片.由图可知,
下落过程中，皮球的速度,离开地面上升的过程中，皮球重力势
能 ,动能.皮球运动过程中的机械能.（均选填“增 大”、“减小”或“不变".）
【课5】 一小孩从公园中的滑梯上加速滑下，对于其机械能的变化情况，下列说法中正确的是（
A. 重力势能减小, 动能不变, 机械能减小, 减少的机械能转化为内能
B. 重力势能减小, 动能增加, 机械能减小, 减少的机械能转化为内能
C. 重力势能减小, 动能增加, 机械能增加, 增加的机械能由内能转化而来
D. 动能增加, 机械能不变
重力势能减小,
【作业3】踢犍子起源于汉代，高承《事物纪原》记：“今时小儿以铅锡为钱，装以鸡羽，呼为重子，三四成
群走踢…”。

在如图所示的游戏中，握子被踢出主要表明
可以改变物体的运动状态。

被踢出后，犍子在上升过程中，其动能
，重力势能. （选填“增大”、“不变”或“减小”），在
的作用下，僚子最终会落向地面。

【作业4】“蹦极”是一种富有刺激性的勇敢者的运动项目.如图所示，一端系住人的腰部、另
一端系于跳台的是一根弹性橡皮绳.当人下落至图中Q点时，橡皮绳刚好被拉直.那么，在人
越过Q点继续向下的过程中，橡皮绳的弹性势能. ,人的动能.
【作业5】2013年2月15日中午12时30分左右，俄罗斯车里雅宾斯克州发生天体坠落事件，坠落的陨石在穿越大气层时激烈摩擦发出耀眼的白光，如图所示。

若下落过程中不考虑陨石的质量变化，则陨石在空中加速降落时（）
A.重力势能不断减少，动能不断增加，机械能减小
B.重力势能不断增加，动能不断增加，机械能增加
C.重力势能不断减少，动能不断增加，机械能不变
D.重力势能不断增加，动能不断减少，机械能不变
【作业6】关于动能和势能的变化，下列说法正确的是（）
A.从树上落下的苹果，在下落的过程中动能变大，重力势能也变大
B.在空中匀速上升的石块动能变小，重力势能变大
C.小孩从滑梯滑下的过程中重力势能不变，动能变小
D.在水平桌面上滚动的钢珠重力势能不变
【作业7】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
【作业8】右图是老师在课堂上进行的滚摆演示实验示意图，下列说法不正确的是( )
A.滚摆运动过程中，机械能守恒
B.滚摆向下运动时，重力势能部分转化为动能
C.滚摆向上运动时，动能部分转化为重力势能
D.滚摆上升的最大高度逐渐降低
【作业9】一辆汽车从斜坡上匀速下滑的过程中，下列说法正确的是
A.动能不变，重力势能减小
B.动能不变，重力势能不变
C.动能增加，重力势能减小
D.动能减小，重力势能减小
【作业10】掉在水平地面上的弹性小球会被弹起, 而且弹跳的高度会越来越低。

图8所示是小球弹跳的频闪照片，MN为等高线，小球在3、5位置的高度一样。

下面说法正确的是( )
A.小球在位置4时的势能最大
B.小球3和5比较，它们的机械能相同
C.小球3和5比较，在位置5时动能较小
D.小球从位置1到位置2的过程中，势能全部转化为动能
【作业11】小红同学猜想动能的大小可能与物体质量和运动速度有关,
验，探究动能的大小与那些因素有关.
①让质量相同的两个小球沿同一光滑斜面分别从A处和B处开始向下运动，然后与放在水平面上的纸盒相
碰，纸盒在水平面上移动一段距离后静置，如图甲所示.
②让不同质量的两个小球沿同一光滑斜面分别从B处开始向下运动，然后与放在水平面上的纸盒相碰，纸盒
在水平面上移动一段距离后静止，如图乙所示.已知不同质量的两个小球从同一高度滚下到达水平面时，具有
相同的速度.上述甲、乙两组试验中：
(1)本实验运用了两种研究方法：一是法，二是转换法；
(2)选用图甲探究的是动能与速度的关系，得出的结
论;
(3)选用图乙探究的是动能与质量的关系，得出的结论.。