專題訓練（十四）機械能及其轉化

學習目標

1.理解并掌握機械能如何在不同形式之間轉化的原理，如動能與勢能之間的轉化、機械能與其他形式能量（如熱能、

電能）之間的轉化等。

2.了解機械能轉化在日常生活、工業生產以及科技領域中的重要作用。

3.能夠運用所學知識，分析和解決與機械能轉化相關的實際問題。

4.培養科學的思維方式和嚴謹的實驗態度，能夠獨立思考、探索和創新，為未來的科學研究和技術創新打下基礎。

專題解讀

一、機械能

機械能是指物體由于運動或位置而具有的能量，它可以分為動能和勢能兩種形式。動能是物體由于運動而具有

的能量，其大小與物體的質量和速度有關，具體公式為￡左=：機其中1n為質量，V為速度。而勢能則是物體由

于位置或形狀改變而具有的能量，包括重力勢能和彈性勢能等。重力勢能是由于物體在重力場中位置的不同而具有

的能量，其大小與物體的質量和相對于參考平面的高度有關，公式為Eo=7〃g/z,其中m為質量，g為重力加速度,

h為高度。彈性勢能則是由于物體發生彈性形變而具有的能量，其大小與形變量有關。

二、機械能轉化

機械能轉化是指動能和勢能之間在一定條件下相互轉化的過程。這種轉化過程在日常生活中隨處可見，比如蕩

秋千、跳水、滾擺運動等。在這些例子中，我們可以看到動能和勢能是如何相互轉化并保持機械能總量不變的。這

種機械能守恒的現象是自然界中的一種普遍規律，它為我們理解和分析物體的運動提供了重要的工具。

在機械能轉化的過程中，我們還需要關注能量轉化的效率和損失問題。由于摩擦、空氣阻力等因素的存在，機械能

在轉化過程中往往會有一定的損失。因此，在實際應用中，我們需要采取一些措施來減少能量損失，提高能量轉化的效

率。

止匕外，機械能及其轉化專題的學習不僅有助于我們理解物體的運動規律，還可以培養我們的科學思維和實踐能力。

通過分析和解決實際問題，我們可以更好地掌握機械能及其轉化的基本概念和原理，提高我們的科學素養。

專題訓I練

考向一：動能和勢能的變化

1.（2023下?河南商丘?八年級統考期末）一小孩從公園中的滑梯上加速滑下的過程中，對于其機械能的變化情況,

下列說法中正確的是（）

A.重力勢能減小，動能增加B.重力勢能減小，動能減小

C.重力勢能增加，動能增加D.重力勢能不變，動能增加

【答案】A

【解析】一小孩從公園中的滑梯上加速滑下，速度變大，動能增加；位置越來越低，重力勢能減小，故A正確，BCD

錯誤。

故選Ao

2.（2023下?新疆烏魯木齊?八年級統考期末）如圖所示，正在加速下落的足球，對其機械能的變化情況描述正確的

是（）

A.動能增大，重力勢能減小B.動能減小，重力勢能增大

C.動能增大，重力勢能增大D.動能減小，重力勢能減小

【答案】A

【解析】加速下落的足球，質量不變，速度增大，動能增大，高度減小，重力勢能減小，故A正確，BCD錯誤。

故選Ao

3.（2023上?江蘇蘇州?九年級統考期中）在炎炎夏日，美麗的蘇州工業園區利用灑水車灑水作業降溫除塵，以此提

升空氣質量。灑水車在平直道路上勻速行駛并灑水作業的過程中，下列說法中正確的是（）

A.動能不變，機械能不變B.動能減少，機械能增加

C.動能減少，機械能減少D.動能減少，機械能不變

【答案】C

【解析】灑水車在平直道路上勻速行駛并灑水作業的過程中，質量減小，速度不變，高度不變，動能減少，重力勢

能減小，機械能為動能與重力勢能的總和，則機械能減小，故ABD錯誤，C正確。

故選C?

4.（2023上?甘肅張掖?九年級?？计谥校┨O果從樹上加速下落時，下列說法中正確的是（）

A.它的重力勢能減少，動能增加B.它的重力勢能減少，動能減小

C.它的重力勢能減少，動能不變D.它的重力勢能不變，動能不變

【答案】A

【解析】蘋果從樹上加速下落的過程中,質量不變，速度變大，因此動能不斷增大，高度降低，因此重力勢能不斷

減少。

故選Ao

5.（2023上?陜西渭南?九年級?？计谥校?0月8日，臨渭區2023年高中學生籃球運動會拉開帷幕。如圖所示,

籃球在離手后上升的過程中，下列有關籃球的說法正確的是（）

A.動能增加，機械能不變

C.動能增加，機械能增加D.動能減少，重力勢能增加

【答案】D

【解析】向上拋出的籃球，離開手后會繼續向上運動，則在上升的過程中籃球的質量不變，籃球的速度在不斷的減

小，籃球距離地面的高度在不斷的變大，所以籃球在此過程中的動能變小，重力勢能變大。故ABC不符合題意，D

符合題意。

故選Do

6.（2023下?湖南永州?八年級統考期末）如圖所示，2023年5月28日，中國生產的C919大飛機（如圖所示）實

現了商業首飛，飛機在升空過程中，飛行員的重力勢能（選填"增大"、"不變"或"減小"）o飛機在空中飛行時,

機翼上表面的空氣流速大，壓強，機翼的上下表面形成壓力差，使飛機獲得升力（選填"大"或"小"）。

【答案】增大小

【解析】⑺飛機上升過程中，質量不變，高度增加，故重力勢能增大。

⑵根據流體壓強與流速的關系：流速越大，壓強越??；流速越小，壓強越大；飛機在空中飛行時，機翼上表面的空

氣流速大，所以機翼上表面的壓強就小。

7.（2023下?全國?八年級上海市民辦新復興初級中學?？计谀┤顺俗娞輨蛩僦边_主樓頂層，則在上升過程中,

電梯中的人的重力勢能,動能=（選填"減少"、"不變"或"增大"）。

【答案】增大不變

【解析】山⑵人乘坐電梯勻速直達主樓頂層，在上升過程中，人的質量不變，所處高度增加，重力勢能增大；質量

不變，速度不變，所以動能不變。

8.（2023上?江西宜春?九年級宜春市第三中學校聯考期中）科技實踐是提高學生核心素養重要途徑，如圖是某科技

實踐小組制作的水火箭的運動軌跡，運動到/點后不再噴水，2點是最高點，則在5點時水火箭的動能（選

填"為零"或"不為零"），從5運動到C,水火箭重力勢能（選填"增大"或"減小"）。

__?_—--_

B''C'^

X7、

【答案】不為零減小

【解析】［1］球在最高點時，速度不為零，故動能不為零。

⑵從B運動到C,小球距離地面的高度逐漸減小，質量不變，故小球的重力勢能逐漸減小。

9.（2023上?江蘇鎮江?九年級統考期中）2023年10月31日8時11分，被稱為“博士乘組"的神舟十六號飛船乘組

三名航天員景海鵬、朱楊柱、桂海潮從中國"天宮"空間站成功返回地球。返回艙在落地前有一明顯減速的過程，這

過程中航天員的動能，重力勢能（兩空選填"變大""變小"或"不變"），航天員的機械能

（選填"守恒"或"不守恒"）。

【答案】變小變小不守恒

【解析】⑴物體動能的大小與物體的質量和速度有關，質量不變、速度越大，動能越大，返回艙在落地前有一明顯

減速的過程，航天員的質量不變，速度減小，則動能變小。

⑵物體重力勢能的大小與物體的質量和高度有關，質量不變、高度越大，重力勢能越大，返回艙在落地前有一明顯

減速的過程，航天員的質量不變，高度減小，則重力勢能變小。

⑶機械能等于動能和勢能之和，載人飛船減速降落的過程中，航天員的動能和重力勢能都變小，則機械能變小，不

守恒。

考向二：動能和勢能的轉化

10.（2023上?陜西榆林?九年級統考期中）10月31日8時"分，神舟十六號載人飛船返回艙在東風著陸場成功著

陸（如圖）。返回艙在空中加速下落過程中（）

A.動能增大，重力勢能減小B.動能減小，重力勢能增大

C.動能不變，機械能增大D.動能轉化為重力勢能

【答案】A

【解析】返回艙加速向地面降落的過程中，返回艙的質量不變，速度增大，高度降低，則返回艙的動能增大，則它

的重力勢能減小，由于受到空氣阻力，機械能減小，故A符合題意，BCD不符合題意。

故選A。

11.（2023上?江蘇常州?九年級?？计谥校┤鐖D為2023年杭州亞運會的部分項目圖標，下列描述正確的是（）

A.甲運動員舉著杠鈴站立保持穩定時，運動員對杠鈴做功

B.乙運動員從最低點到最高點過程中，動能一直減小

C.丙運動員擊球后，球向上運動過程中，重力勢能增大

D.丁滑板運動員從賽道高處滑下，動能轉化為重力勢能和內能

【答案】C

【解析】A.舉重運動員舉著杠鈴在空中靜止時，運動員給杠鈴一個向上的力,杠鈴向上沒有移動距離，人對杠鈴

沒有做功，故A錯誤;

B.運動員從最低點開始向上時，先是彈性勢能轉化為動能，當蹦床對人的彈力與重力相等的時候速度最大，動能

最大；運動員繼續向上運動，彈力小于重力，向上做減速運動，直至離開蹦床，故整個過程中，動能先增大后減小,

故B錯誤;

C.丙運動員擊球后，球向上運動過程中，質量不變，高度變大，重力勢能增大，故C正確;

D.滑板運動員從賽道高處滑下時，質量不變，高度減小，重力勢能減小，速度增大，動能增大，考慮到有摩擦,

重力勢能轉化為動能和內能，故D錯誤。

故選C。

12.（2023上?陜西?九年級陜西師大附中校考期中）如圖所示是我國首架國產C919大型客機首場飛行時，在機場

安全降落的情景。關于這架C919客機的上升和降落過程，下列說法正確的是（）

A.飛機勻速上升時，它的機械能保持不變B.飛機減速降落時，它的機械能逐漸減小

C.飛機落地后繼續減速滑行，它的機械能保持不變D.飛機勻速上升時，動能轉化為重力勢能

【答案】B

【解析】A.飛機勻速上升時，它的質量不變，速度不變，動能不變，高度增大，重力勢能增大，它的機械能增大,

故A錯誤；

B.飛機減速降落時，它的質量不變，速度減小，動能減小，高度減小，重力勢能減小，它的機械能逐漸減小，故B

正確；

C.飛機落地后繼續減速滑行，它的質量不變，速度減小，動能減小，高度不變，重力勢能不變，它的機械能減小,

故c錯誤；

D.飛機勻速上升時，它的質量不變，速度不變，動能不變，高度增大，重力勢能增大，燃料燃燒釋放的內能轉化

為重力勢能，故D錯誤。

故選Bo

13.（2023上?安徽池州?九年級校聯考期中）過山車從/點開始運動，先后經過3、C、D、E,下列關于能量和

能量轉化分析正確的是（）

A.從B到C是動能轉化為重力勢能B.C點機械能和E點機械能是相同的

C.。點的動能一定為零D.在整個過程中機械能是不斷減小的

【答案】D

【解析】A.從&到C,過山車的質量不變，速度變大，高度降低，動能變大，重力勢能減小，是重力勢能轉化為

動能，故A錯誤;

BD.由于過山車不斷克服摩擦力做功，在整個過程中機械能是不斷減小的，則C點機械能大于￡點機械能，故B錯

誤，D正確;

C.。點過山車豎直方向的速度為0,水平方向速度不為0,則D點動能大于零，故C錯誤。

故選Do

14.（2023上?山西長治?九年級統考期中）2023年8月4日下午，成都大運會跳水項目迎來女子雙人3m跳板決賽,

川妹子組合陳佳與楊睿琳以330.75分的優異成績奪得金牌.若不計空氣阻力，她們從起跳到入水的過程中，下列說

法中正確的是（

二五三m-ggj

A.在起跳時,跳板的彈性勢能轉化為運動員的動能，運動員的機械能不變

B.在上升時,運動員的動能轉化為重力勢能,運動員的機械能減小

C.在下落時,運動員的重力勢能轉化為動能,運動員的機械能增加

D.在下落時,運動員的重力勢能轉化為動能,運動員的機械能不變

【答案】D

【解析】A.運動員起跳時（即運動員被跳板彈起），跳板的彈性形變逐漸減小，彈性勢能減小，同時運動員的速度增

大，則跳板的彈性勢能轉化為運動員的動能，所以運動員的機械能增加.故A錯誤;

B.在上升時，運動員的動能轉化為重力勢能，由于不考慮空氣阻力，該過程中沒有機械能損耗，所以運動員的機

械能不變.故B錯誤;

CD.運動員下落時，運動員的高度減小，速度增大，重力勢能轉化為動能，由于不計空氣的阻力，該過程中沒有機

械能損耗，所以機械能不變，故C錯誤，D正確。

故選Do

15.（2023下?山東臨沂?九年級統考期中）以體育為手段，以健康為目的，提升學生綜合素養！如圖所示，是校園

內體育訓比賽的場景，關于場景分析下列說法正確的是（）

■

甲乙丙T

A.甲圖，拍打籃球，手會有疼痛的感覺，這是因為力的作用是相互的

B.乙圖，鉛球下降過程中動能轉化為重力勢能

C.丙圖，運動員在賽場中奮力沖刺時，相對地面是靜止的

D.丁圖，Imin跳繩比賽中跳的次數越多做功越快

【答案】A

【解析】A.手對球用力，力的作用是相互的，球也手施加了，導致手感覺疼。故A正確；

B.鉛球下降時，高度減小，重力勢能減??；速度增大，動能增大。整個過程是重力勢能轉化為動能。故B錯誤；

C.運動員沖刺時，相對地面的位置發生了變化，故運動員是運動的。故C錯誤；

D.在相等的時間內做的功越多，做功才越快。不考慮時間問題，只考慮跳繩的次數，是不能比較做功快慢的。故

D錯誤。

故選Ao

16.（2023上?江蘇揚州?九年級統考期末）如圖所示，國產C919大飛機從浦東機場起飛，經過3個多小時的飛行

后安全降落.下列說法正確的是（）

A.飛機從起飛到安全降落的整個過程中，飛機的機械能一直保持不變

B.飛機從起飛到安全降落的整個過程中，飛行員的動能一直保持不變

C.飛機降落后，在水平道上滑行過程中，飛機的動能轉化為重力勢能

D.飛機在升空過程中，飛行員的重力勢能逐漸增大

【答案】D

【解析】A.起飛時，它的高度增大，速度也在增大，機械能在增加。故A錯誤；

B.飛機飛行過程中，速度是不斷發生變化的，在飛行員質量不變的情況下，飛行員的動能是變化的。故B錯誤；

C.在水平跑道上滑行時，飛機克服摩擦，主要將機械能轉化為內能。飛機質量沒有明顯變化，跑道是水平的，飛

機的高度不變，重力勢能是不變的。故C錯誤；

D.飛行員的質量不變，升空時，飛行員的高度增大，重力勢能變大。故D正確。

故選D。

17.（2023上?陜西榆林?九年級?？计谀w育課上小明進行傳接排球訓練，他將球斜向上拋出，球的運動軌跡如

圖所示。6、c、d為軌跡上的點，其中6點高度最高，。、c兩點高度相同，不計空氣阻力，貝I（）

b

a,

（J7

A.排球在6點時的動能為零B.排球從。點運動到6點時，動能轉化為重力勢能

C.排球從。點運動到d點的動能先增大后減小D.排球在。點的機械能大于在c點的機械能

【答案】B

【解析】A.排球在b點時的速度不為零，所以動能不為零，故A不符合題意；

B.排球從a點運動到b點時，高度增加，重力勢能增大，速度減小，動能減小，忽略空氣阻力，所以只有動能和

重力勢能之間的相互轉化，動能轉化為重力勢能，故B符合題意；

C.排球從a點運動到d點的運動過程中，高度先增大后減小，速度先減小后增大，所以動能先減小后增大，故C

不符合題意；

D.由于不計空氣阻力，在動能和勢能轉化過程中，機械能不變，排球在a點的機械能等于在c點的機械能，故D

不符合題意。

故選Bo

18.（2023上?河南新鄉?九年級統考期末）關于動能和重力勢能，下列說法中不正確的是（）

A.跳傘運動員在勻速下降的過程中，重力勢能減小

B.小孩在滑梯上勻速下滑的過程中，動能減小

C.豎直上拋的石塊在上升過程中，動能轉化為重力勢能

D.汽車加速上坡的過程中，動能增大

【答案】B

【解析】A.重力勢能與物體質量、高度有關，質量越大、高度越高，重力勢能越大，運動員在下降過程中，質量

不變，高度減小，所以重力勢能減小，故A正確，不符合題意；

B.動能與物體質量、速度有關，質量越大、速度越快，動能越大，小孩在滑梯上勻速下滑，質量沒變，速度沒變,

所以動能不變，故B錯誤，符合題意；

C.豎直上拋的石塊在上升過程中，高度升高，重力勢能變大，速度減小，動能變小，所以動能轉化為重力勢能，

故c正確，不符合題意；

D.汽車加速上坡，質量不變，速度變大，所以動能增大，故D正確，不符合題意。

故選Bo

19.（2023上?江蘇無錫?九年級統考期末）將皮球從離地某一高度。點水平拋出，球落地后又彈起。它的部分運動

軌跡如圖所示，下列說法正確的是（）

（90

\P

\,，Q\

\,-、、

A\：B\/'、、

;/-\-OD\

\：CO--；1-\',

&N\：

/////////////////////>////////////////

A.皮球經過相同高度的N、8兩點時，動能相等

B.皮球在第一次反彈后到達最高點尸點時的速度為零

C.皮球在。點時的機械能小于在C點時的機械能

D.皮球從尸點運動到C點的過程中，動能轉化為重力勢能

【答案】C

【解析】A.由圖可知，每次小球反彈后到達的最高點都比上一次的最高點要低，說明機械能逐漸變小，在A點的

機械能大于B點的機械能，機械能是物體動能與勢能的總和，在A、B兩點高度相同則重力勢能相同，所以在A點

的動能大于B點的動能，故A錯誤；

B.從軌跡來看，小球既有豎直方向的速度又有水平方向的速度，小球在最高點時，豎直方向速度為零，但是仍然

能向右運動，說明小球還具有水平方向速度，所以皮球第一次反彈后到達最高點P時，動能不為零，故B錯誤；

C.小球先運動到C點后運動到D點，故在D點的機械能小于在C點的機械能，故C正確；

D.皮球從P點運動到C點的過程中，高度降低、速度變大，是重力勢能轉化為動能，故D錯誤。

故選Co

20.（2023下?湖南永州?八年級統考期末）2023年5月30日，我國用長征二號F遙十六運載火箭成功發射神舟十

六號載人飛船。在火箭加速升空過程中，下列說法正確的是（）

A.動能增大，重力勢能增大B.動能減小，重力勢能增大

C.機械能不變D.動能轉化為重力勢能

【答案】A

【解析】在火箭加速升空過程中，質量不變，速度和高度均增大，則火箭的動能和重力勢能也都增大，機械能增大;

燃料燃燒產生的內能轉化成火箭的機械能，故BCD錯誤，A正確。

故選Ao

21.（2023上?江蘇連云港?九年級統考期末）下列過程中，物體的動能轉化為重力勢能的是（）

A.籃球從高處落下B.秋千從低處蕩向高處

C.物塊在斜面上由靜止下滑D.鐘表里的發條帶動指針轉動

【答案】B

【解析】A.籃球從高處落下的過程中，高度下降，速度增加，是重力勢能轉化為動能，故A不符合題意；

B.秋千從低處蕩向高處，高度增加，重力勢能增大，速度減小，動能減小，是動能轉化為重力勢能，故B符合題

忌；

C.物塊在斜面上由靜止下滑，高度減小，重力勢能減?。凰俣茸兇?，動能變大，是重力勢能轉化為動能，故c不

符合題意；

D.鐘表里的發條帶動指針轉動，發條的彈性勢能轉化為指針的動能，故D不符合題意。

故選Bo

22.（2023下?河南商丘?八年級統考期末）掉在地上的彈性小球會跳起，但是會越跳越低。如圖所示是小球彈跳的

閃頻照片，小球在4、8位置的高度一樣，下列說法正確的是（）

A./點的動能勢能之和大于C點的動能勢能之和B.。點到2點的過程中動能轉化為重力勢能

C.小球在整個過程中的機械能守恒D.小球在N、8兩個位置時的機械能相等

【答案】A

【解析】A.小球在彈跳的過程中，因為受到空氣阻力，部分機械能會轉化為內能，所以A點的機械能大于C點的

機械能，即A點的動能勢能之和大于C點的動能勢能之和，故A正確；

B.D點到B點的過程中，高度降低，重力勢能減小，動能增大，重力勢能轉化為動能，故B錯誤；

C.小球在彈跳的過程中，因受到空氣阻力，部分機械能會轉化為內能，故小球在整個過程中的機械能不守恒，故C

錯誤；

D.小球在彈跳的過程中，因為受到空氣阻力，部分機械能會轉化為內能，所以A點的機械能大于B點的機械能，

故D錯誤。

故選Ao

23.（2023下?河北保定?八年級統考期末）如圖所示，某物理小組同學在測試無人機負重飛行能力。測試時將物體M

固定在無人機上，并控制無人機完成以4m/s的速度勻速上升、在空中懸停、以2m/s的速度勻速下降三個階段的項

目測試。并利用系統軟件記錄多次測量的相關信息，做出測評報告。下列說法中正確的是（）

A.勻速上升階段，物體M不受重力作用

B.勻速上升階段，物體M的動能轉化為重力勢能

C.勻速下降階段，物體M的機械能變小

D.物體M勻速上升階段的動能等于勻速下降階段的動能

【答案】C

【解析】A.地球周圍的一切物體都會受到重力作用，勻速上升階段，物體M受重力作用，故A錯誤；

B.勻速上升階段，物體M的質量不變，速度不變，動能不變，高度增加，重力勢能增加，物體M的動能沒有轉化

為重力勢能，故B錯誤；

C.勻速下降階段，物體M的質量不變，速度不變，動能不變，高度降低，重力勢能減小，物體M的機械能變小,

故C正確；

D.物體M勻速上升階段的和勻速下降階段的質量相同，勻速上升的速度大于勻速下降的速度，所以物體M勻速上

升階段的動能大于勻速下降階段的動能，故D錯誤。

故選Co

24.（2023上?廣西柳州?九年級?？计谥校┤鐖D是某市軌道交通車站的示意圖。在車進站時，要剎車慢慢停下來，

而車此時具有很大的能，若剎車，這些能量將由于摩擦而損耗；若進站時讓車上坡，把能轉化為—

能儲存起來，就可以減小因剎車而消耗的能量；出站時能量的轉化過程正好相反，從而實現了節能。

【答案】動動重力勢

【解析】⑺在車進站時，要剎車慢慢停下來，車的質量很大，此時仍具有很大的動能。

⑵⑶若進站時讓車上坡，使車速度減小，高度增加，把動能轉化為重力勢能貯存起來，這樣能減小因剎車消耗的機

械能。

考向三：動能和勢能的轉化圖像

25.（2023下?河北石家莊?八年級?？计谀﹫D甲中過山車從/點出發，先后經過3、C、D、E點。圖乙是過山車

在3、C、。、E點的動能和重力勢能大小的示意圖，下列說法正確的是（）

A.過山車在E點動能最大B.3點重力勢能大小等于E點動能的大小

C.在整個過程中過山車的機械能是守恒的D.8點的機械能小于C點的機械能

【答案】B

【解析】A.由圖乙可知，過山車在C點的動能最大，故A錯誤；

B.由圖乙可知，B點重力勢能大小與E點動能的大小相等，故B正確；

C.機械能等于勢能與動能的總和，由圖乙可知，過山車在B點的機械能大于在E點的機械能，所以在整個過程中

過山車的機械能不守恒，故C錯誤；

D.過山車從B點到C點的過程中，大部分重力勢能轉化成動能，但有少部分重力勢能轉化成內能，所以B點的機

械能大于C點的機械能，故D錯誤。

故選Bo

26.（2023下?廣東廣州?八年級統考期末）（多選）小昕用手機NP尸模擬頻閃拍攝，每隔相同時間記錄小球豎直下

落時所在位置，如題圖能正確描述小球下落過程中物理量變化的是（）

離地高度人/m離地高度a/m

個運動路程s/m

C.

運動時間

Js運動時間〃S

【答案】BD

【解析】A.由圖可知，小球沿豎直方向勻速下落，速度不變，高度越來越低，小球的動能不變，重力勢能減小,

因此機械能不守恒，圖中描述小球下落過程中機械能不變，故A不符合題意;

B.小球下落過程中，