机械能及其转化基础测试5分钟训练(预习类训练，可用于课前)1.如果一个物体_____________，我们就说这个物体具有能量。动能的大小由物体的_________和_____________决定；重力势能的大小由物体的_____________和_____________决定；弹性势能的大小由物体的_____________的大小决定。答案：能够做功质量速度质量高度弹性形变2.在空中沿水平方向匀速飞行的一架飞机，正在向灾区空投救灾物资，在空投过程中，飞机的动能和重力势能的变化情况是（）A.动能和重力势能都增加B.动能和重力势能都减小C.动能减小，重力势能增加D.动能增加，重力势能减小解析：飞机在空投的过程中，随着救灾物资的不断投出，它的质量在减小，又因为飞机水平飞行，速度不变，高度不变，所以，飞机的动能逐渐减小，重力势能也在逐渐减小。答案：B3.一个篮球从高处自由落下，在下落的过程中，它的高度越来越小，重力势能越来越小，你认为减小的重力势能哪里去了？篮球在下落过程中，速度越来越大，动能越来越大，那它增加的动能又是来自哪里？根据动能和重力势能的大小变化，你能猜想到什么？答案：减小的重力势能转化为动能了；增加的动能来自减小的重力势能；动能和重力势能可以相互转化。10分钟训练(强化类训练，可用于课中)1.下列过程中，属于动能转化为势能的是（）A.钟表里的发条带动指针转动B.自行车在水平地面上行驶得越来越快C.被拉开的弹簧门自动关上D.跳高运动员跃起的过程解析：钟表里的发条带动指针转动和被拉开的弹簧门自动关上都是弹性势能转化为动能；自行车在水平地面上行驶得越来越快，是人对自行车做功，使自行车的动能增加的结果，这是人的生物能转化为自行车的动能；跳高运动员跃起的过程，运动员的速度不断减小，高度不断增加，所以他的动能不断减小，势能不断增加，跳高运动员跃起的过程是动能不断转化为势能的过程。答案：D2.下列过程中，属于势能转化为动能的是（）A.向上抛出的石子B.从坡顶匀速滑到坡底的自行车C.竖直向下落得越来越快的冰雹D.足球场上越滚越慢的足球解析：向上抛出的石子在上升过程中，它的动能不断减小，势能不断增加，是动能不断转化为势能的过程。从坡顶匀速滑到坡底的自行车，它的动能不变，势能减小，不是势能转化为动能。竖直向下落得越来越快的冰雹，势能不断减小，动能不断增加，这个过程是冰雹的势能不断转化为动能的过程。足球场上越滚越慢的足球，势能为0，动能逐渐减小，是因为足球克服摩擦力做功消耗了动能，是动能转化为其他形式的能。答案：C3.在桂林兴安“乐满地主题乐园”里有个极刺激的游乐项目：蹦极。游乐者系上弹性牵索从高处跳下，利用牵索产生的弹力作用使自己在空中几番升降后静止。那么游乐者在其中的下降过程中（）A.重力势能一直在减小B.动能一直在增大C.重力势能一直在增大D.机械能保持不变6解析：游乐者在下降的过程中，他的质量不变，高度不断减小，速度不断增加，当弹性牵索要发生形变时，他的速度达到最大，然后再不断减小，所以他的重力势能在不断减小，动能先增大后减小。由于他在空中几番升降后静止，所以他的机械能减少了很多。答案：A4.(2022河北模拟，18)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，机械能增大解析：匀速行驶的洒水车在洒水的过程中，速度不变，随着水的不断洒出，它的质量在不断减小，所以它的动能不断减小。又因为洒水车在水平街道上行驶，高度为0，所以它不具有势能。因此，它的机械能在不断减小。答案：B5.一只小鸟在空中飞行，它具有的动能是15J，重力势能是18J，它的机械能是____________J。答案：336.如图15-5-1所示，人造地球卫星在大气层外，绕地球运行，它的速度很快，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，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，卫星在运行的过程中，机械能是守恒的。回答下列问题：图15-5-1（1）当卫星从远地点向近地点运行的过程中，它的动能和势能如何变化？从近地点向远地点运行的过程中，它的动能和势能又如何变化？（2）卫星在近地点动能最_____________，势能最____________；在远地点动能最__________，势能最_____________________。解析：同一物体的重力势能随高度的增加而增加，同一物体的动能随速度的增加而增加。卫星从远地点向近地点运行的过程中，高度逐渐减小，所以它的重力势能逐渐减小，又因为机械能守恒，所以卫星减小的重力势能转化为它的动能，它的动能就会逐渐增加。反之它的重力势能逐渐增大，动能逐渐减小。在近地点，由于卫星的高度最小，它的重力势能最小，转化的动能最多，所以在近地点它的动能最大；相反，在远地点，卫星的动能最小，势能最大。答案：（1）卫星从远地点向近地点运行的过程中，动能逐渐增加，势能逐渐减小；从近地点向远地点运行的过程中，动能逐渐减小，势能逐渐增加。（2）大小小大30分钟训练(巩固类训练，可用于课后)1.(2022湖北武汉模拟，14)如图15-5-2所示，小孩从不太陡的滑梯上滑下的过程中，臀部有灼热的感觉。下列说法正确的是（）6图15-5-2A.动能一定越来越大B.重力势能一定越来越小C.机械能总量保持不变D.以上说法都不对解析：小孩从滑梯上滑下的过程中，高度不断减小，速度大小不能确定，所以重力势能越来越小，动能的变化不能确定，故选项B是正确的，A是错误的。小孩从滑梯上滑下的过程中要不断克服摩擦力做功，消耗机械能，所以机械能的总量在不断减小。答案：B2.(2022湖北襄樊模拟，3)为了使快速降落的“神舟”五号返回舱安全着陆，返回舱在距离地面几米处，向下迅速喷出高温高压气体。从开始喷气到安全着陆，返回舱的（）A.动能增大，重力势能减少，机械能不变B.动能不变，重力势能减少，机械能减少C.动能减小，重力势能增加，机械能不变D.动能减小，重力势能减少，机械能减少解析：返回舱从开始喷气到安全着陆的过程中，它的高度在不断减小；由于不断燃烧内部储存的燃料，它的质量也在不断减小；既然是安全着陆，它的速度应迅速减小，所以返回舱从开始喷气到安全着陆的过程中，具有的动能不断减少，重力势能不断减少，机械能不断减少。答案：D3.(2022浙江台州模拟，6)如图15-5-3所示，小明分别沿三条路径滑到地面，在不考虑空气阻力和摩擦的情况下，滑到地面时速度最大的路径是…（）图15-5-3A.1B.2C.3D.都一样解析：三条路径的顶点高度相同，小明在这三条路径的顶点处具有的势能相等，由于不考虑空气阻力和摩擦，所以他沿三条路径滑到地面上时，势能转化成的动能也相等，又因为他的质量没变，所以他的速度相等。答案：D4.(2022湖北宜昌)小孩在荡秋千游戏中，从最低处荡到最高处。关于动能和重力势能的转化的叙述，正确的是（）A.动能增大，重力势能增大B.动能减小，重力势能增大C.动能不变，重力势能增大D.动能不变，重力势能不变解析：小孩在从最低处荡到最高处的过程中，高度在不6断增加，速度在不断减小，质量不变，所以，重力势能不断增加，动能不断减小，重力势能转化为动能。所以选项B是正确的。答案：B5.如图15-5-4，小刚对子弹击穿木板靶心前后，子弹能量变化的问题进行了思考。有如下四点看法：图15-5-4（1）动能减少，是因为有部分机械能转化成其他形式的能（2）动能减少，是因为子弹的机械能增加了（3）动能减少，是因为子弹克服摩擦做了功（4）子弹的机械能不变你认为他的看法中，正确的有几点（）A.1点B.2点C.3点D.4点解析：子弹击穿木板靶心前后，质量不变，高度不变，速度减小，所以它的势能不变，动能减少，机械能减少。在子弹击穿木板靶心的过程中，它要克服摩擦力做功，消耗自身的机械能，转化成了其他形式的能。所以说法（1）、（3）是正确的。答案：B6.“会挽雕弓如满月，西北望，射天狼”的诗句，表达了诗人苏轼企望为国御敌立功的壮志。被拉弯的弓，把箭射出去，在这一过程中能量的转化情况是____________________能转化为______________能。答案：势动7.随着我国经济的发展，城市的建筑越建越高，但如果不注意建筑上的物体(例如放在阳台上的花盆)，就会有“高空抛物砸伤人”的危险。在物体落下的过程中,它具有的____________能转化成_______________能，而且高度越高，物体落到地面时做功本领就越_____________(选填“大”或“小”)，所以危险性也越大。解析：在物体落下的过程中，物体的质量不变，高度不断减小，速度不断增大，所以物体具有的重力势能减少，动能增加，重力势能不断转化为动能。而且高度越高，落到地面时，转化成的动能就越多，当然做功本领就越大。答案：重力势动大8.(2022浙江杭州模拟，27)图15-5-5表示撑杆跳高运动的几个阶段：助跑、撑杆起跳、越横杆。在这几个阶段中能量的转化情况是：图15-5-5(1)助跑阶段，运动员消耗体内的化学能______________(选填“大于”“小于”或“等于”)运动员和撑杆获得的动能。(2)撑杆起跳阶段，运动员的______________能增加。6(3)运动员越过横杆后，运动员将______________能转化为______________能。解析：助跑阶段，运动员消耗体内的化学能转化为动能和内能，撑杆起跳阶段，运动员的动能减小，重力势能增加，是动能转化为重力势能。运动员越过横杆后，运动员的重力势能减小，动能增加，是重力势能转化为动能。本题是对新课程“通过实例认识能量可以从一个物体转移到另一物体，不同形式能量可以互相转化”目标的落实，以撑杆跳高为素材设计命题，注意了物理知识在体育中的应用，体现了物理源于生活、高于生活的思想。答案：(1)大于(2)势(3)势动9.(2022安徽庐江模拟，8)我国的《道路交通安全法》已于2022年5月1日正式实施。据交通管理部门的统计，有70％的道路交通安全事故是由于车辆超限超载引发的，车辆超限超载还是造成公路受损严重的原因之一。根据以上情况请回答：(1)由于汽车超载，使得汽车对路面的______________增大，而汽车与路面的接触面积几乎不变，因而所产生的______________增大而导致路面容易损坏。(2)要对机动车进行限速的原因是_________________________________________。解析：汽车超载，质量增加，它受到的重力增加，所以它对路面的压力增加，又因为汽车与路面的接触面积几乎不变，根据压强公式可得，它对路面的压强增加。同一物体动能的大小随速度的减小而减小，物体的动能越小，当它对外做功时，做的功就越少，危险性就越小，在相同制动力的作用下才容易刹车。如果既超载又超速，机动车的动能就会增加很多，需要很大的制动距离才能刹住车，危险性增加。这就是机动车限速限载的原因。答案：（1）压力压强（2）在质量不变时，减小速度从而使机动车的动能减小。汽车动能小，在相同制动力的作用下才容易刹车10.(2022江苏盐城模拟，39)物理课上，同学们观察了右图15-5-6所示的实验：用细线将一金属小球悬挂起来，把小球拉到一定的高度（此时细线偏离竖直方向的角度为α，小球离开最低位置的距离为s，然后释放，小球将左右摆动。图15-5-6（1）此实验说明：__________________________________________。（2）刚开始时，他把小球拉到自己的鼻尖位置，然后放手让小球自由摆动，小球还能摆回到他的鼻尖位置吗？这是为什么？你能帮他解释吗？（3）课后小宁同学提出这样的问题：小球来回摆动一次的时间（或摆动的快慢）跟哪些因素有关呢？对此，同学们进行了探究。小宁提出猜想：小球摆动的快慢可能跟细线的长度（L）有关。除了他的猜想外，请你再提出两个猜想：①________________________________________________________。②________________________________________________________。解析：小球在左右摆动的过程中，高度和速度不断交替变化，势能和动能也不断交替变化，是势能和动能不断相互转化的过程。同时，小球在左右摆动的过程中，不断克服空气阻力做功，所以机械能不断减少，每次摆动的高度就不断减小，因此，小球不能摆到原来的位置。结合实验和自己的经验提出两个猜想即可。答案：（1）动能和重力势能可以相互转化。（2）不能；因为小球在左右摆动的过程中，不断克服空气阻力做功，机械能不断减少，所以每次摆动的高度不断减小。6（3）①小球摆动的快慢可能与球的材料有关。②小球摆动的快慢可能与球偏离竖直方向的角度有关。11.如何有效地提高能量利用率是人类所面临的一项重要任务，图15-5-7是某轻轨车站的设计方案示意图，该图表明与站台前后连接的轨道都有一个小的斜坡，其目的是充分利用重力的作用来提高轻轨列车能量的利用率。试从能量转化的角度说明这种设计可以节能的理由。图15-5-7解析：轻轨列车在进站前，有一定的速度，具有一定的动能，在进站爬上这个斜坡的过程中，轻轨列车的高度增加，速度减小，重力势能增加，动能减少，动能转化为重力势能，“储藏”了一部分能量，同时，也起到了减速的作用。当轻轨列车下坡出站时，“储藏”的重力势能转化为动能，起到了加速的作用，节省了燃料，从而达到节能的目的。答案：进站时将动能转化为重力势能“储藏”起来；出站时将重力势能转化为动能“释放”出来，达到节能的目的。6