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第4節 機械能及其轉化
雙基過關
知識點一、機械能：
1.定義：動能、重力勢能和彈性勢能統稱為機械能。
2.單位：焦耳，簡稱焦，符號J。
3.影響因素：
物體的機械能由質量、速度、高度和彈性形變程度等共同決定。物體的質量越大、速度越大、所處的高度越高、彈性形變越大，物體的機械能就越大。
4.理解：
（1）機械能是與物體機械運動緊密相關的能量。
（2）一個物體可以既有動能，又有勢能。
（3）一個物體具有機械能時，可以表現為只有動能，沒有勢能；也可以表現為只有勢能，沒有動能。
（4）物體的機械能等于它的動能和勢能（重力勢能和彈性勢能）之和。
基礎自測：
1．在物理學中，許多物理量的單位都是用物理學家的名字來命名的，這主要是為了紀念這些物理學家在物理學方面做出的巨大貢獻，“焦耳”這個單位便是其中的一例。在下列各個物理量中，不是用“焦耳”作為單位的是（　　）
A．功 B．功率 C．動能 D．機械能
【答案】B
【解析】A．在國際單位制中，功、能量、熱量的單位是焦耳，簡稱焦，符號為J。功在國際單位制中的單位是焦耳，簡稱焦，符號J，故A不符合題意；
B．功率在國際單位制中的單位是瓦特，簡稱瓦，符號為W，故B符合題意；
CD．動能是機械能的一種，機械能是能量的一種，所有能量的國際單位都是焦耳，簡稱焦，符號為J，故CD不符合題意。
故選B。
2．淮安高架橋于2019年12月15日已開通，大大節省了廣大司機出城和入城的時間，一輛轎車正從匝道（連接高架橋上下兩條道路的輔路）加速駛上高架，則轎車的（　　）
A．動能不變，重力勢能不變，機械能不變 B．動能不變，重力勢能增加，機械能增加
C．動能增加，重力勢能不變，機械能增加 D．動能增加，重力勢能增加，機械能增加
【答案】D
【解析】轎車加速駛上高架的過程中，轎車的質量不變，速度變大，動能增加；同時質量不變、高度增加，重力勢能增加；由于機械能等于動能與勢能之和，機械能也增加。故D符合題意，ABC不符合題意。
故選D。
3．現有質量相同的甲、乙兩輛汽車，甲汽車正沿著盤山公路向山上行駛，乙汽車正在山腳下的水平公路上行駛。設甲、乙兩汽車行駛的速度大小相同，則（　?。?br/>A．甲汽車的動能比乙汽車的動能小
B．甲汽車的重力勢能比乙汽車的重力勢能小
C．甲汽車的機械能一定比乙汽車的機械能大
D．甲汽車的機械能與乙汽車的機械能相等
【答案】C
【解析】A．甲、乙兩輛汽車的質量相同，甲、乙兩汽車行駛的速度大小相同，所以甲汽車的動能等于乙汽車的動能，故A錯誤，不符合題意；
B．甲、乙兩輛汽車的質量相同，甲汽車所處的高度大于乙汽車所處的高度，所以甲汽車的重力勢能大于乙汽車的重力勢能，故B錯誤，不符合題意；
C．甲汽車的動能等于乙汽車的動能，甲汽車的重力勢能大于乙汽車的重力勢能，所以甲汽車的機械能一定比乙汽車的機械能大，故C正確，符合題意；
D．甲汽車的動能等于乙汽車的動能，甲汽車的重力勢能大于乙汽車的重力勢能，所以甲汽車的機械能一定比乙汽車的機械能大，故D錯誤，不符合題意。
故選C。
4．一個在空中飛行的籃球的動能大約是30J，重力勢能大約是20J，它的機械能約是___________J。
【答案】50
【解析】它的機械能約是，故它的機械能約是50J。
5．蹦床運動是運動員從蹦床彈向空中表演技巧動作的一項體育活動。當運動員離開蹦床彈向空中的過程中，運動員具有的重力勢能______，剛開始由最高點下落時，動能______。如不考慮空氣阻力，下落過程中機械能______。（選填“增大”、“不變”或“減小”）
【答案】 變大 變大 不變
【解析】[1]根據影響重力勢能的因素可知，當運動員離開蹦床彈向空中的過程中，運動員的質量不變，高度變大，重力勢能變大。
[2]根據動能的影響因素可知，剛開始由最高點下落時，質量不變，速度變大，動能變大。
[3]根據動能和勢能的變化情況可知，如不考慮空氣阻力，下落過程中機械能守恒，保持不變。
6．如圖所示是小球彈跳的頻閃照片，小球在A、B位置的高度一樣．由圖可知，小球在位置A的重力勢能________小球在位置B的重力勢能，小球在位置A的動能________小球在位置B的動能．(均選填“大于”“小于”或“等于”)
【答案】 等于 大于
【解析】根據題意知道，A、B兩點的位置一樣高，所以，小球在位置A的重力勢能等于小球在位置B的重力勢能；由圖知道，小球彈跳的高度會越來越低，即小球機械能逐漸減小，由于小球在B位置的機械能小于在位置A的機械能，而小球在位置A的重力勢能等于小球在位置B的重力勢能，所以說明是小球在位置A的動能大于小球在位置B的動能．
【點睛】本題考查的是動能和勢能的轉化與守恒，解題的關鍵是抓住題目的隱含信息，即小球彈跳的高度越來越低，說明小球的機械能越來越小，由于高度相同，所以重力勢能相同，所以動能在同樣的高度時，動能是越來越小．
知識點二、機械能及其轉化
1.動能和勢能的相互轉化
（1）生活中的實例
①單擺：小球向低處運動時，位置變低，速度變大；到達最低點時，位置最低，速度最大。小球向高處運動時，位置變高，速度變?。坏竭_最高點時，位置最高，速度為零。
②滾擺：滾擺向低處運動時，位置變低，速度變大；到達最低點時，位置最低，速度最大。滾擺向高處運動時，位置變高，速度變?。坏竭_最高點時，位置最高，速度為零。
③斜面：小球從光滑斜面向低處運動時，位置變低，速度變大；到達最低點時，位置最低，速度最大。小球從光滑斜面向高處運動時，位置變高，速度變小；到達最高點時，位置最高，速度為零。
（2）分析
①小球（滾擺）向低處運動時，動能增大，重力勢能減小，重力勢能轉化為動能；小球（滾擺）向高處運動時，動能減小，重力勢能增大，動能轉化為重力勢能。
②小球（滾擺）在運動的過程中若存在空氣（摩擦）阻力，機械能總量會越來越少，能到達的最大高度越來越低，最終停止運動。
③若忽略運動過程中的一切阻力，小球（滾擺）將一直運動下去，總的機械能保持不變。
（3）結論：動能和重力勢能可以相互轉化，若忽略運動過程中的一切阻力，動能和重力勢能的總和（機械能）將保持不變。
2.動能和彈性勢能的相互轉化
實例：小球從斜面滾下，以一定的速度壓縮水平固定的彈簧，速度越來越小，壓縮量越來越大；壓縮量最大時，速度為零。彈簧逐漸恢復原長，推動小球，彈簧的壓縮量越來越小，速度越來越大；彈簧恢復原長時，速度最大。
分析：小球壓縮彈簧時，動能減小，彈性勢能增大，動能轉化為彈性勢能；彈簧恢復原長的過程，彈性勢能減少，動能增加，彈性勢能轉化為動能。
結論：動能和彈性勢能可以發生相互轉化。
3.重力勢能和彈性勢能的轉化
彈性勢能和重力勢能之間不能直接轉化。只有伴隨動能的轉化才能實現彈性勢能和重力勢能的轉化。如撐桿跳高，助跑踏桿時，動能轉化為彈性勢能；人上升躍桿時，彈性勢能轉化為動能和重力勢能；躍桿后，重力勢能轉化為動能；落到墊子上，動能和重力勢能轉化為彈性勢能。
4.機械能守恒
大量事實表明，若只有動能和勢能相互轉化，盡管動能、勢能的大小會變化，但機械能的總量保持不變，即機械能守恒。
基礎自測
7．2021年是中國航天的豐收年，三名航天員在太空 “出差”三個月后重返家園，代表著我國航天事業邁人新篇章。如圖甲所示的是衛星在隨火箭加速上升的情景；如圖乙所示的是人造地球衛星沿橢圓軌道繞地球運行的情景，離地球最近的點叫近地點，離地球最遠的點叫遠地點。下列說法中正確的是（ ）
A．在衛星加速上升的過程中，動能全部轉化為重力勢能
B．人造地球衛星從遠地點向近地點運行時，機械能減小
C．人造地球衛星從近地點向遠地點運行時，勢能增大，動能減小
D．在甲、乙兩圖中，衛星的機械能都不變
【答案】C
【解析】A．衛星加速上升過程中，其質量不變，速度增大，則動能增大；同時高度增大，重力勢能增大；因衛星的動能與重力勢能都增大，所以不是動能轉化為重力勢能，且衛星的機械能增大，故A錯誤；
BC．太空中是真空，衛星沿橢圓軌道繞地球運行過程中，不受空氣阻力，機械能守恒，只有動能和勢能的相互轉化；從近地點向遠地點運行時，質量不變，高度變大，重力勢能增大，速度減小，動能減小，故C正確、B錯誤；
D．圖甲中衛星的機械能增加，圖乙中衛星的機械能不變，故D錯誤。
故選C。
8．2022年4月16日，神舟十三號載人飛船返回艙在東風著陸場成功著陸，載人飛行任務取得圓滿成功。在返回艙減速著陸的過程中，下列說法正確的是（　?。?br/>A．返回艙的機械能總量不變 B．返回艙的重力勢能轉化為動能
C．返回艙的重力勢能減小，動能減小 D．返回艙的重力勢能減小，動能增大
【答案】C
【解析】A．返回艙減速著陸，速度減小，動能減少，高度降低，重力勢能減少，所以機械能減少，故A錯誤；
B．返回艙減速著陸，速度減小，動能減少，高度降低，重力勢能減少，所以減少的重力勢能沒有轉化為動能，故B錯誤；
C．返回艙減速著陸，速度減小，動能減少，高度降低，重力勢能減少，故C正確；
D．返回艙減速著陸，速度減小，動能減少，高度降低，重力勢能減少，故D錯誤。
故選C。
9．如圖所示，滾擺從高處向低處擺動的過程中（　　）
A．動能減少 B．動能轉化為重力勢能
C．重力勢能不變 D．重力勢能轉化為動能
【答案】D
【解析】滾擺從高處向低處擺動的過程，滾擺的高度降低，速度增大，所以重力勢能減小，動能增大，即重力勢能轉化為動能。
故選D。
10．如圖所示是拉弓射箭時的情境，松手后箭飛出，這是因為箭具有______；此過程中將弓的______能轉化為箭的動能。
【答案】 慣性 彈性勢
【解析】[1]箭離開手后繼續前進，這是因為箭具有慣性。
[2]被拉開的弓具有彈性勢能，把箭射出去時是弓的彈性勢能轉化為箭的動能。
知識點三、水能和風能的利用
1.水能
（1）概述：水能屬于自然界中具有大量機械能的天然資源，自然界中的瀑布、潮汐、河流都具有大量的水能。
（2）特點：無污染、蘊藏量大、可循環利用。
（3）利用：
①早期：人們利用水車來汲水，磨粉、碾谷等。
②到18世紀，人們利用大功率水車來帶動紡織機械、冶金、鼓風機工作。
③近代，利用水力帶動水能發動機發電。
2.風能
（1）概述：風是流動的空氣，由于不同地區、不同時刻、不同高度的空氣溫度不同，壓強也不同，空氣就會流動起來，形成風。
（2）特點：資源豐富、無污染、不穩定、不便于儲存。
（3）應用
①利用風能來驅動帆船航行；
②利用風能來推動風車做功；
③利用風能來發電。
基礎自測
11．下列情況中，不計空氣阻力，物體的機械能大小一定不變的是（　?。?br/>A．木塊沿斜面勻速上升
B．人乘著電梯勻速下降
C．物體在平衡力的作用下做勻速直線運動
D．瀑布中的水從山上傾瀉而下
【答案】D
【解析】A．木塊沿斜面勻速上升，質量不變，高度升高，速度不變，動能不變，重力勢能增加，所以機械能增加，故A不符合題意；
B．人乘著電梯勻速下降，質量不變，高度減小，速度不變，所以動能不變，重力勢能減小，其機械能減小，故B不符合題意。
C．物體在平衡力的作用下做勻速直線運動，質量不變、速度不變，高度不確定，無法確定其機械能變化，故C不符合題意；
D．瀑布中的水從山上傾瀉而下，重力勢能減小，速度增大，重力勢能轉化為動能，機械能守恒，故D符合題意。
故選D。
12．以下關于功和能說法不正確的是
A．物體能做功，這個物體就具有能
B．能和功的主單位是焦耳
C．壓縮的彈簧具有動能，流動的水和風具有機械能
D．通電能使電動機運轉，是因為電能轉化為機械能
【答案】C
【解析】A、根據能量的定義，物體能對外做功，我們就說這個物體具有能，故A正確；
B、在國際單位制中，能和功的主單位都是焦耳，故B正確；
C、根據彈性勢能的產生條件知，壓縮的彈簧具有彈性勢能；流動的水和風具有動能，即具有機械能，故C錯誤；
D、電動機運轉時，消耗電能，獲得機械能，即電能轉化為機械能，故D正確．
故選C．
13．如圖所示，光滑的半圓形軌道固定在水平桌面上，軌道上的A、C兩點在同一高度，B點為最低點，小球從A點由靜止自由釋放，不計空氣阻力，下列說法正確的是（　　）
A．小球不能到達C點
B．小球到達C點時慣性消失
C．小球由A點運動到B點的過程中受到的是非平衡力
D．小球從A點運動到B點的過程中動能轉化為重力勢能，機械能守恒
【答案】C
【解析】A．半圓形軌道是光滑的，不計摩擦力和空氣阻力，小球下滑過程中機械能守恒，故小球能到達C點，故A錯誤；
B．慣性是物體的一種屬性，小球到達C點時慣性不會消失，故B錯誤；
C．小球由A點運動到B點的過程中速度時刻發生變化，故這個過程中受到的是非平衡力，故C正確；
D．小球從A點運動到B點的過程中重力勢能轉化為動能，機械能守恒，故D錯誤。
故選C。
14．近年來我國抽水蓄能電站發展較快。其工作原理如圖所示：用電低谷時利用電網多余電能把水從下水庫抽到上水庫中儲存起來；用電高峰時，再利用上水庫中的水發電。抽水蓄能時是將電能轉化為水的 ___________能；電站選址時不僅需要當地水資源充足，還要地勢陡峭，這樣建成的電站上、下水庫的高度差比較 ___________，有利于蓄能與發電。
【答案】機械 大
【解析】（1）[1]抽水蓄能時，水被抽到上水庫中，電能轉化為水的機械能。
（2）[2]抽水蓄能電站在發電時，從能量的角度看，是將水的機械能最終轉化為電能，水的機械能越大轉化獲得的電能越多，所以建成的電站上、下水庫的高度差應該比較大，最初水的重力勢能較大，有利于蓄能與發電。
考點突破
考點1.對機械能的理解
方法：三點理解機械能
(1)機械能是物體動能、重力勢能和彈性勢能的統稱，機械能等于三者之和。
(2)物體的機械能由動能、重力勢能和彈性勢能共同決定。
(3)質量、速度、高度、彈性形變程度均會影響物體的機械能;需要特別注意的是，質量和形狀都相同的不同物體靜止在同一水平面上,其重力勢能可能不同.原因是物體重心的高度可能不同。
例1.（2022·內蒙古呼和浩特·中考真題）蕩秋千是一種喜聞樂見的運動，在越蕩越高的歡樂中，享受的是激情與健身的歡欣。如圖所示，晨光同學在蕩秋千。他從A點自由出發，經過最低點B和與A點等高的C點，到達右側最高點D返回。經測量，D點高于A點和C點。晨光同學從A到D的過程中，下列判斷正確的是（　　）
A．A點和D點機械能相等
B．到達B點時，受力平衡
C．在此過程中，只有機械能與內能之間相互轉化
D．從A點到D點，其機械能增加
【答案】C
【解析】ACD．晨光同學在當秋千的過程中，克服重力和空氣阻力做功，機械能逐漸轉化為內能，機械能不斷減小，故AD錯誤，C正確；
B．到達B點時，晨光同學沒有保持靜止或者勻速直線運動狀態，處于非平衡狀態，受力不平衡，故B錯誤。
故選C。
考點2.機械能及其轉化
方法：抓實質判斷機械能轉化及守恒問題
首先分析決定動能大小的因素(質量和速度)決定重力勢能大小的因素(質量和高度)或決定彈性勢能大小的因素(彈性形變)如何變化，再看動能和重力勢能或彈性勢能如何變化
只有動能和勢能相互轉化時,機械能才守恒,即只有重力和彈力做功時機械能守恒?！昂雎钥諝庾枇Α薄安挥嬆Σ痢钡仍~語是判斷機械能守恒的關鍵詞，審題時一定要抓住這些關鍵詞。
例2.（2022·山東濱州·統考中考真題）2022年2月北京冬奧會，中國代表團共收獲9金4銀2銅共15枚獎牌，金牌數和獎牌數均創歷史新高。如圖為高速攝影機記錄的單板滑雪男子大跳臺金牌得主蘇翊鳴在比賽中，從跳臺起跳到落地過程的情景。下列關于這一過程說法正確的是（　?。?br/>A．他從起跳到最高點的過程中，動能逐漸轉化成重力勢能
B．他起跳后到達最高點時，機械能最大
C．他從空中下落過程中，重力做功越來越慢
D．他從起跳到落地的整個過程中，機械能是守恒的
【答案】A
【解析】A．他從起跳到最高點的過程中，質量不變，速度逐漸變小，高度逐漸升高，動能逐漸變小，重力勢能逐漸增大，動能逐漸轉化成重力勢能， 故A正確；
B．由于存在阻力，他起跳后到達最高點的過程中，機械能不斷減小，在最高點機械能最小，故B錯誤；
C．他從空中下落過程中，速度越來越大，由
得，重力做功越來越快，故C錯誤；
D．由于存在阻力，他從起跳到落地的整個過程中，機械能不斷減小，機械能不守恒，故D錯誤。
故選A。
例3.（2022·江蘇南通·統考中考真題）下列四個情境中，屬動能轉化為勢能的是（　?。?br/>A． 拉弓放箭 B． 踩板下滑
C． 秋千上擺 D． 彈簧拉車
【答案】C
【解析】A．拉弓放箭的過程是將弓的彈性勢能轉化為箭的動能，故A不符合題意；
B．踩板下滑的過程是重力勢能轉化為動能，故B不符合題意；
C．秋千上擺的過程，是動能轉化為重力勢能，故C符合題意；
D．彈簧拉車的過程是彈簧的彈性勢能轉化為車的動能，故D不符合題意。
故選C。
例4.（2022·山東濟南·統考中考真題）把常用的按鈕式圓珠筆筆尖朝上用力按下后放手，它會彈起很高。把它拆開后發現，它能彈起的原因是內部裝有一根彈簧，如圖甲所示。小強仔細觀察后發現，圓珠筆彈起的過程可以分為“A：按下后放手”到“B：獲得一個向上的速度”再到“C：向上運動到達最高點”，如圖乙所示。圓珠筆在“A→B”階段，___________轉化為動能；圓珠筆在“B→C”階段，動能轉化為___________。
【答案】彈性勢能 重力勢能
【解析】[1]A到B階段，彈簧形變所具有的彈性勢能轉化為圓珠筆的動能。
[2]B到C階段，圓珠筆的質量不變，速度變小，高度變大，動能減小，重力勢能增大，動能轉化為重力勢能。
例5.（2022·廣東·統考中考真題）圖甲中過山車從A點出發，先后經過B、C、D、E點。圖乙是過山車在B、C，D、E點的動能和重力勢能大小的示意圖，則過山車的動能在___________點最大，B點重力勢能的大小___________E點動能的大小。在這個過程中，過山車的機械能是___________（選填“變化”或“不變”）的。
【答案】 C 等于 變化
【解析】（1）[1]過山車在B點重力勢能最大，在下降的過程中，重力勢能轉化為動能，再加上之前前進的動能，所以在C點動能最大。
[2]由圖乙可知，B點的重力勢能與E點的動能大小在一個水平線上。所以大小相等。
[3]因為有摩擦以及空氣阻力的原因，一部分機械能轉化為內能，所以過山車的機械能是變化的。第4節 機械能及其轉化
雙基過關
知識點一、機械能：
1.定義：動能、重力勢能和彈性勢能統稱為機械能。
2.單位：焦耳，簡稱焦，符號J。
3.影響因素：
物體的機械能由質量、速度、高度和彈性形變程度等共同決定。物體的質量越大、速度越大、所處的高度越高、彈性形變越大，物體的機械能就越大。
4.理解：
（1）機械能是與物體機械運動緊密相關的能量。
（2）一個物體可以既有動能，又有勢能。
（3）一個物體具有機械能時，可以表現為只有動能，沒有勢能；也可以表現為只有勢能，沒有動能。
（4）物體的機械能等于它的動能和勢能（重力勢能和彈性勢能）之和。
基礎自測：
1．在物理學中，許多物理量的單位都是用物理學家的名字來命名的，這主要是為了紀念這些物理學家在物理學方面做出的巨大貢獻，“焦耳”這個單位便是其中的一例。在下列各個物理量中，不是用“焦耳”作為單位的是（　　）
A．功 B．功率 C．動能 D．機械能
2．淮安高架橋于2019年12月15日已開通，大大節省了廣大司機出城和入城的時間，一輛轎車正從匝道（連接高架橋上下兩條道路的輔路）加速駛上高架，則轎車的（　　）
A．動能不變，重力勢能不變，機械能不變 B．動能不變，重力勢能增加，機械能增加
C．動能增加，重力勢能不變，機械能增加 D．動能增加，重力勢能增加，機械能增加
3．現有質量相同的甲、乙兩輛汽車，甲汽車正沿著盤山公路向山上行駛，乙汽車正在山腳下的水平公路上行駛。設甲、乙兩汽車行駛的速度大小相同，則（　?。?br/>A．甲汽車的動能比乙汽車的動能小
B．甲汽車的重力勢能比乙汽車的重力勢能小
C．甲汽車的機械能一定比乙汽車的機械能大
D．甲汽車的機械能與乙汽車的機械能相等
4．一個在空中飛行的籃球的動能大約是30J，重力勢能大約是20J，它的機械能約是___________J。
5．蹦床運動是運動員從蹦床彈向空中表演技巧動作的一項體育活動。當運動員離開蹦床彈向空中的過程中，運動員具有的重力勢能______，剛開始由最高點下落時，動能______。如不考慮空氣阻力，下落過程中機械能______。（選填“增大”、“不變”或“減小”）
6．如圖所示是小球彈跳的頻閃照片，小球在A、B位置的高度一樣．由圖可知，小球在位置A的重力勢能________小球在位置B的重力勢能，小球在位置A的動能________小球在位置B的動能．(均選填“大于”“小于”或“等于”)
知識點二、機械能及其轉化
1.動能和勢能的相互轉化
（1）生活中的實例
①單擺：小球向低處運動時，位置變低，速度變大；到達最低點時，位置最低，速度最大。小球向高處運動時，位置變高，速度變?。坏竭_最高點時，位置最高，速度為零。
②滾擺：滾擺向低處運動時，位置變低，速度變大；到達最低點時，位置最低，速度最大。滾擺向高處運動時，位置變高，速度變小；到達最高點時，位置最高，速度為零。
③斜面：小球從光滑斜面向低處運動時，位置變低，速度變大；到達最低點時，位置最低，速度最大。小球從光滑斜面向高處運動時，位置變高，速度變小；到達最高點時，位置最高，速度為零。
（2）分析
①小球（滾擺）向低處運動時，動能增大，重力勢能減小，重力勢能轉化為動能；小球（滾擺）向高處運動時，動能減小，重力勢能增大，動能轉化為重力勢能。
②小球（滾擺）在運動的過程中若存在空氣（摩擦）阻力，機械能總量會越來越少，能到達的最大高度越來越低，最終停止運動。
③若忽略運動過程中的一切阻力，小球（滾擺）將一直運動下去，總的機械能保持不變。
（3）結論：動能和重力勢能可以相互轉化，若忽略運動過程中的一切阻力，動能和重力勢能的總和（機械能）將保持不變。
2.動能和彈性勢能的相互轉化
實例：小球從斜面滾下，以一定的速度壓縮水平固定的彈簧，速度越來越小，壓縮量越來越大；壓縮量最大時，速度為零。彈簧逐漸恢復原長，推動小球，彈簧的壓縮量越來越小，速度越來越大；彈簧恢復原長時，速度最大。
分析：小球壓縮彈簧時，動能減小，彈性勢能增大，動能轉化為彈性勢能；彈簧恢復原長的過程，彈性勢能減少，動能增加，彈性勢能轉化為動能。
結論：動能和彈性勢能可以發生相互轉化。
3.重力勢能和彈性勢能的轉化
彈性勢能和重力勢能之間不能直接轉化。只有伴隨動能的轉化才能實現彈性勢能和重力勢能的轉化。如撐桿跳高，助跑踏桿時，動能轉化為彈性勢能；人上升躍桿時，彈性勢能轉化為動能和重力勢能；躍桿后，重力勢能轉化為動能；落到墊子上，動能和重力勢能轉化為彈性勢能。
4.機械能守恒
大量事實表明，若只有動能和勢能相互轉化，盡管動能、勢能的大小會變化，但機械能的總量保持不變，即機械能守恒。
基礎自測
7．2021年是中國航天的豐收年，三名航天員在太空 “出差”三個月后重返家園，代表著我國航天事業邁人新篇章。如圖甲所示的是衛星在隨火箭加速上升的情景；如圖乙所示的是人造地球衛星沿橢圓軌道繞地球運行的情景，離地球最近的點叫近地點，離地球最遠的點叫遠地點。下列說法中正確的是（ ）
A．在衛星加速上升的過程中，動能全部轉化為重力勢能
B．人造地球衛星從遠地點向近地點運行時，機械能減小
C．人造地球衛星從近地點向遠地點運行時，勢能增大，動能減小
D．在甲、乙兩圖中，衛星的機械能都不變
8．2022年4月16日，神舟十三號載人飛船返回艙在東風著陸場成功著陸，載人飛行任務取得圓滿成功。在返回艙減速著陸的過程中，下列說法正確的是（　?。?br/>A．返回艙的機械能總量不變 B．返回艙的重力勢能轉化為動能
C．返回艙的重力勢能減小，動能減小 D．返回艙的重力勢能減小，動能增大
9．如圖所示，滾擺從高處向低處擺動的過程中（　　）
A．動能減少 B．動能轉化為重力勢能
C．重力勢能不變 D．重力勢能轉化為動能
10．如圖所示是拉弓射箭時的情境，松手后箭飛出，這是因為箭具有______；此過程中將弓的______能轉化為箭的動能。
知識點三、水能和風能的利用
1.水能
（1）概述：水能屬于自然界中具有大量機械能的天然資源，自然界中的瀑布、潮汐、河流都具有大量的水能。
（2）特點：無污染、蘊藏量大、可循環利用。
（3）利用：
①早期：人們利用水車來汲水，磨粉、碾谷等。
②到18世紀，人們利用大功率水車來帶動紡織機械、冶金、鼓風機工作。
③近代，利用水力帶動水能發動機發電。
2.風能
（1）概述：風是流動的空氣，由于不同地區、不同時刻、不同高度的空氣溫度不同，壓強也不同，空氣就會流動起來，形成風。
（2）特點：資源豐富、無污染、不穩定、不便于儲存。
（3）應用
①利用風能來驅動帆船航行；
②利用風能來推動風車做功；
③利用風能來發電。
基礎自測
11．下列情況中，不計空氣阻力，物體的機械能大小一定不變的是（　?。?br/>A．木塊沿斜面勻速上升
B．人乘著電梯勻速下降
C．物體在平衡力的作用下做勻速直線運動
D．瀑布中的水從山上傾瀉而下
12．以下關于功和能說法不正確的是
A．物體能做功，這個物體就具有能
B．能和功的主單位是焦耳
C．壓縮的彈簧具有動能，流動的水和風具有機械能
D．通電能使電動機運轉，是因為電能轉化為機械能
13．如圖所示，光滑的半圓形軌道固定在水平桌面上，軌道上的A、C兩點在同一高度，B點為最低點，小球從A點由靜止自由釋放，不計空氣阻力，下列說法正確的是（　　）
A．小球不能到達C點
B．小球到達C點時慣性消失
C．小球由A點運動到B點的過程中受到的是非平衡力
D．小球從A點運動到B點的過程中動能轉化為重力勢能，機械能守恒
14．近年來我國抽水蓄能電站發展較快。其工作原理如圖所示：用電低谷時利用電網多余電能把水從下水庫抽到上水庫中儲存起來；用電高峰時，再利用上水庫中的水發電。抽水蓄能時是將電能轉化為水的 ___________能；電站選址時不僅需要當地水資源充足，還要地勢陡峭，這樣建成的電站上、下水庫的高度差比較 ___________，有利于蓄能與發電。
考點突破
考點1.對機械能的理解
方法：三點理解機械能
(1)機械能是物體動能、重力勢能和彈性勢能的統稱，機械能等于三者之和。
(2)物體的機械能由動能、重力勢能和彈性勢能共同決定。
(3)質量、速度、高度、彈性形變程度均會影響物體的機械能;需要特別注意的是，質量和形狀都相同的不同物體靜止在同一水平面上,其重力勢能可能不同.原因是物體重心的高度可能不同。
例1.（2022·內蒙古呼和浩特·中考真題）蕩秋千是一種喜聞樂見的運動，在越蕩越高的歡樂中，享受的是激情與健身的歡欣。如圖所示，晨光同學在蕩秋千。他從A點自由出發，經過最低點B和與A點等高的C點，到達右側最高點D返回。經測量，D點高于A點和C點。晨光同學從A到D的過程中，下列判斷正確的是（　?。?br/>A．A點和D點機械能相等
B．到達B點時，受力平衡
C．在此過程中，只有機械能與內能之間相互轉化
D．從A點到D點，其機械能增加
考點2.機械能及其轉化
方法：抓實質判斷機械能轉化及守恒問題
首先分析決定動能大小的因素(質量和速度)決定重力勢能大小的因素(質量和高度)或決定彈性勢能大小的因素(彈性形變)如何變化，再看動能和重力勢能或彈性勢能如何變化
只有動能和勢能相互轉化時,機械能才守恒,即只有重力和彈力做功時機械能守恒?！昂雎钥諝庾枇Α薄安挥嬆Σ痢钡仍~語是判斷機械能守恒的關鍵詞，審題時一定要抓住這些關鍵詞。
例2.（2022·山東濱州·統考中考真題）2022年2月北京冬奧會，中國代表團共收獲9金4銀2銅共15枚獎牌，金牌數和獎牌數均創歷史新高。如圖為高速攝影機記錄的單板滑雪男子大跳臺金牌得主蘇翊鳴在比賽中，從跳臺起跳到落地過程的情景。下列關于這一過程說法正確的是（　　）
A．他從起跳到最高點的過程中，動能逐漸轉化成重力勢能
B．他起跳后到達最高點時，機械能最大
C．他從空中下落過程中，重力做功越來越慢
D．他從起跳到落地的整個過程中，機械能是守恒的
例3.（2022·江蘇南通·統考中考真題）下列四個情境中，屬動能轉化為勢能的是（　?。?br/>A． 拉弓放箭 B． 踩板下滑
C． 秋千上擺 D． 彈簧拉車
例4.（2022·山東濟南·統考中考真題）把常用的按鈕式圓珠筆筆尖朝上用力按下后放手，它會彈起很高。把它拆開后發現，它能彈起的原因是內部裝有一根彈簧，如圖甲所示。小強仔細觀察后發現，圓珠筆彈起的過程可以分為“A：按下后放手”到“B：獲得一個向上的速度”再到“C：向上運動到達最高點”，如圖乙所示。圓珠筆在“A→B”階段，___________轉化為動能；圓珠筆在“B→C”階段，動能轉化為___________。
例5.（2022·廣東·統考中考真題）圖甲中過山車從A點出發，先后經過B、C、D、E點。圖乙是過山車在B、C，D、E點的動能和重力勢能大小的示意圖，則過山車的動能在___________點最大，B點重力勢能的大小___________E點動能的大小。在這個過程中，過山車的機械能是___________（選填“變化”或“不變”）的。

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