第4讲机械能及其转化

【板块一】机械能及其转化

题型一动能与势能的转化

方法技巧

动能与势能转化问题的分析：首先分析决定动能大小的因素，决定重力势能(或弹性势能)大小的因素——看动能和重力势能(或弹性势能)如何变化，那么能的转化情况就是变小的那种形式的能转化为变大的那种形式的能。

【例1】如图所示，摆球由A点静止释放，经过最低点O到达B点，A、B两点等高。关于摆球，下列说法中正确的是()

A.从A点到B点的过程中机械能守恒B.在B点时处于平衡状态

C.在O点时重力势能最大D.从A点到O点动能转化为重力势能

【例2】滑板是深受青少年喜欢的一项体育运动。如图是U形滑台和运动员姿势的简化示意图。运动员在滑台A处由静止自由下滑，不计滑台摩擦和空气阻力，仅依靠滑行过程中运动员姿势的自然(不用力)变化，最有可能滑到滑台C处的是()

题型二机械能守恒

方法技巧

机械能守恒分析：注意动能和势能相互转化过程中的能量损失和增大——如果除重力和弹力外没有其他外力做功。即：没有其他形式能量补充或没有能量损失，则动能、势能转化过程中机械能不变。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。

【例3】如图所示，粗糙的弧形轨道竖直固定在水平面上，钢球从C点由静止释放，经过B点到达最低点O，然后到达另一侧与B点等高的点A时刚好速度为零。由O到A点过程中，能转化为重力势能，点的动能最大，从C点到B点的过程中，机械能的总量(选填“变大”“变小”或“不变”)。

【例4】如图是宜昌某景区的彩虹滑道，小东和小红从顶端滑到底端的过程中，重力势能，机械能。(均选填“增大”“减小”或“不变”)

针对练习

1.如图，质量为2m的物块P下方连接有一个质量为m的钩码，上端通过细线绕过轻质定滑轮连接一质量为2m的物块Q，将它们由静止释放。在物块P下落到地面的过程中，P，Q间细线拉力大小为F，(细线重力及各处的摩擦均不计，钩码落地后不弹起)()

A.钩码落地前F=3mg，Q的机械能增大B.钩码落地前F3mg，Q的机械能增大

C.钩码落地后F=2mg，P的机械能不变D.钩码落地后F2mg，P的机械能减小

2.如图所示，小枫同学将一把铁锁用绳子悬挂起来，把它拉到自己的鼻子附近，稳定后由静止释放，铁锁向前摆去，如图所示。铁锁摆动过程中，下列说法正确的是()

A.绳子对铁锁的拉力与铁锁受到的重力是一对平衡力

B.铁锁始终不会超过释放时的高度

C.铁锁的重力势能和弹性势能不断相互转化

D.若铁锁摆动到最低点时绳子突然断开，则铁锁将沿竖直方向下落

3.一颗番茄从手中由静止开始下落，撞击水面时溅起许多水珠(如图)，同时番茄仍有较大速度并继续下沉。若不计一切机械能损耗，番茄从开始下落至刚好浸没时减少的势能()

A.等于所有溅起的水珠在撞击过程中增加的机械能总和

B.大于所有溅起的水珠在撞击过程中增加的机械能总和

C.等于所有溅起的水珠在空中上升过程中增加的机械能总和

D.小于所有溅起的水珠在空中上升过程中增加的机械能总和

4.如图所示，小球从左侧斜面的P点由静止释放，在右侧斜面上能到达的最高位置是Q点，M、N是小球运动过程中先后通过的两个等高点，下列关于该过程的说法中正确的是()

A.小球在左侧斜面向下运动的过程中，重力势能全部转化为动能

B.小球从P点向Q点运动的过程中，机械能保持不变

C.小球从P点向Q点运动的过程中，所受支持力不做功

D.小球通过M、N两点时的速度大小相等

5.如图所示，是公路上的“避险车道”，该车道是粗糙的碎石铺成的一个陡坡，其作用是供下坡的汽车在刹车失灵的情况下避险。当行驶的汽车出现刹车失灵时，可通过进入避险车道快速降低车速直至停止。避险车道主要是将汽车因高速行驶能转化能。某车刹车失灵后以36km/h的速度进入避险车道，后经1.5min安全停下，若该过程的平均速度为3m/s，则避险车道至少有km。

【板块二】运动过程中的机械能转化分析

题型一罐子在斜面上滚动过程中机械能的转化

【例1】如图甲所示，在一个罐子的盖和底各开两个小洞。将小铁块用细绳绑在橡皮筋的中部穿入罐中，橡皮筋两端穿过小洞用竹签固定，如图乙为其截面图。做好后如图丙所示，将该罐子从不太陡的斜面A点由静止释放，滚到水平面D点停止，然后返回，自