专题二十五、动能 势能 机械能及其转化

物理知识点机械能的转化与动能与势能物理学中，机械能是指在物体运动时所具有的能量形式。

它由动能和势能两部分组成，动能是由物体的运动而产生的能量，而势能则是与物体所处的位置有关的能量。

本文将探讨机械能的转化以及动能与势能之间的关系。

一、机械能的转化过程机械能的转化是指动能和势能在物体运动中相互转化的过程。

在一个封闭系统中，物体的总机械能保持不变，只会发生转化而不会消失。

1. 动能的转化动能是物体由于运动而具有的能量，它与物体的质量和速度有关。

当物体从静止开始运动时，它的动能逐渐增加，随着速度的增加而增大。

在物体的运动过程中，动能可以转化为其他形式的能量，比如声能、电能等。

例如，当一个小球从高处自由落下时，由于重力的作用，小球的势能逐渐转化为动能。

当小球到达最低点时，势能转化完全为动能，而动能达到最大值。

当小球反弹上升时，动能再次转化为势能，随后又转化为动能。

这一过程中，动能和势能相互转化，而总机械能保持不变。

2. 势能的转化势能是物体由于所处位置而具有的能量，它与物体的质量和位置有关。

当物体从一个位置移动到另一个位置时，它的势能会发生改变，而这种改变可以用来做功或者转化为其他形式的能量。

举个例子，一个摆在地面上的弹簧，当物体压缩弹簧时，它的势能逐渐增加。

当释放弹簧时，势能转化为动能，物体开始按照弹力的方向运动。

这时，动能逐渐增加，而势能减小。

当物体到达最高点时，动能转化为势能，势能达到最大值。

这样，势能与动能相互转化，机械能保持不变。

二、动能与势能的关系动能和势能是机械能的两个组成部分，它们之间存在着密切的关系。

1. 动能与速度的关系动能与物体的速度成正比，即动能随着速度的增加而增大。

动能的计算公式为：动能 = 1/2 × m × v²，其中m为物体的质量，v为物体的速度。

由此可见，动能的大小取决于物体的质量和速度，而与物体的高度无关。

这也可以解释为什么一个质量小而速度大的物体，具有比质量大而速度小的物体更大的动能。

动能和势能机械能及其转化【学习目标】1、知道动能、重力势能、弹性势能及机械能的概念；2、了解影响动能、重力势能、弹性势能大小的因素；3、掌握探究影响动能、重力势能大小的实验过程；4、了解机械能的转化和守恒。

【要点梳理】要点一、能物体能够对外做功，我们就说这个物体具有能量，简称能。

要点诠释：1、物体具有做功的本领，即说明此物体具有能。

但是有能不一定正在做功。

物体能做多少功，就说它具有多少能。

2、功就是能转化多少的量度。

功代表了能量从一种形式转化为一另种形式，因而功和能的单位也是相同的。

功的单位是焦耳（J），能的单位也是焦耳（J）。

要点二、动能动能：物体由于运动而具有的能。

要点诠释：1、物体动能的大小与两个因素有关：一是物体的质量，二是物体运动的速度大小。

当物体的质量一定时，物体运动的速度越大其动能越大，物体的速度越小其动能越小。

具有相同运动速度的物体，质量越大动能越大，质量越小动能越小。

2、动能是“由于运动”这个原因而产生的，一定不要把它理解成“运动的物体具有的能量叫动能”。

例如在空中飞行的飞机，不但有动能而且还具有其它形式的能量。

要点三、势能1.重力势能：物体由于被举高而具有的能量，叫做重力势能。

2.弹性势能：物体由于发生弹性形变，而具有的能叫做弹性势能。

要点诠释：1、重力势能的大小与质量和高度有关。

物体的质量越大，被举得越高，则它的重力势能越大。

2、重力势能是“被举高”这个原因而产生的，一定不要把它理解成“被举高的物体具有的能量叫重力势能”。

例如在空中飞行的飞机，不但有重力势能而且还具有其它形式的能量。

3、弹性势能的大小与弹性形变的程度有关。

要点四、机械能动能、重力势能和弹性势能统称为机械能。

要点五、动能和势能之间的相互转化（高清课堂《动能和势能、机械能及其转化》机械能及其转化）1、在一定的条件下，动能和重力势能之间可以相互转化。

如将一块小石块，从低处抛向高处，再从高下落的过程中，先是动能转化为重力势能后，后来又是重力势转化为动能。

物理知识点机械能的转化与动能与势能的转化与守恒定律与弹性势能物理知识点：机械能的转化与动能和势能的转化以及守恒定律与弹性势能在物理学中，机械能是指物体所具有的能量，包括动能和势能。

动能是由物体的运动所导致的能量，而势能则是物体由于位置或形状而具有的能量。

机械能的转化是指动能和势能之间的转化，而守恒定律是指机械能在某些条件下保持不变。

另外，弹性势能是一种特殊的势能形式，它涉及到物体的弹性性质与能量转化的关系。

一、机械能的转化与动能与势能的转化机械能的转化是指物体在运动或变形过程中，动能和势能之间的相互转换。

当物体在作运动时，它具有动能。

动能的大小与物体的质量和速度有关，可以用以下公式表示：动能 = 1/2 * m * v²其中，m为物体的质量，v为物体的速度。

当物体的速度增加时，它的动能也随之增加。

同样地，当物体的速度减小时，它的动能也会减小。

另一方面，当物体由于位置或形状发生变化时，它具有势能。

势能的大小与物体所处的位置或形状有关，可以用以下公式表示：势能 = m * g * h其中，m为物体的质量，g为重力加速度，h为物体的高度（或者是相对于参考位置的变化量）。

当物体的高度增加时，它的势能也会增加。

同样地，当物体的高度减小时，它的势能也会减小。

在物体的运动或形状发生变化时，动能和势能之间会相互转化。

例如，当一个物体从高处落下时，它的势能将逐渐转化为动能，同时速度也会逐渐增加。

同样地，当一个物体沿斜面上升时，它的动能将逐渐转化为势能，同时速度也会逐渐减小。

二、守恒定律与机械能守恒定律在某些条件下，机械能是守恒的，即机械能的总量在物体的运动或变形过程中保持不变。

这被称为机械能守恒定律。

机械能守恒定律适用于不受外力作用的系统。

在一个封闭系统中，如果只有重力和弹力对物体进行作用，而其他任何外力都可以忽略不计，那么机械能在系统中是守恒的。

这意味着物体的动能和势能在系统中的总量保持不变。

以一个自由落体为例，当物体从高处自由落下时，它的势能逐渐转化为动能。

动能 势能 机械能及转化一、填空题1.（2010．镇江）在水平地面上铺一张纸，将皮球表面涂黑，使皮球分别从不同高度处自由下落，在纸上留下黑色圆斑A 、B ，如图所示．球从较高处下落形成的圆斑是图中 B （选填“A ”或“B ”），由此可知重力势能大小与 高度有关．（2010．天津）投出去的篮球继续向上运动的过程中，篮球的 动 能减小， 重力势 能增大。

22．（2010，丽水市）2010年1月10日，在台金高速公路上发生一起两车相撞事故，其中一辆小车上一名未系安全带的乘客向前“飞”出，撞穿前挡风玻璃。

汽车碰撞时，乘客由于具有 惯性 ，直接从座位上向前“飞”出；汽车行驶的速度越大，汽车具有的 动(或机械) 能越大，危险性就增大，因此汽车行驶要限速。

11. （2010.楚雄州）“神州七号”载人飞船的返回舱下落到地面附近时，由于受到阻力而做减速运动，在减速下降的过程中，动能 减小 ，机械能 减小 。

（填“增大”、“减小”或“不变”）二、选择题1.（2010．宁夏）空降兵跳伞，在他们离开飞机、打开降落伞之前的一段时间内，其下降的速度越来越大。

这一过程中空降兵的 （ Ｄ ）A ．动能增大，重力势能增大B ．动能减小，重力势能减小C ．动能减小，重力势能增大D ．动能增大，重力势能减小（2010．宜宾）小明和兴趣小组的同学们利用如图所示的装置探究斜面的机械效率，同学们对实验过程和装置发表了下列不同的看法，其中不正确．．．的有 （ AC ） A ． 匀速拉动木块时，拉力与摩擦力是一对平衡力B ． 斜面的机械效率与木块被拉动的距离是无关的C ． 匀速拉动木块的过程中，木块的机械能是不变的D ． 匀速拉动时，木块是要克服摩擦力做额外功的1．（2010．德州市）荡秋千是一种常见的娱乐休闲活动，也是我国民族运动会的一个比赛项目。

小娟同学荡秋千时，在从一侧的最高点荡到另一侧的最高点这一过程中，小娟的 （ D ）A ．重力势能一直减小B ．动能一直增大C ．动能先减小后增大D ．重力势能先减小后增大9．（2010．广安市）如图2所示图片，它反映了我国近年在航空航天领域的巨大成果，在这些图片反映的物理过程中，机械能增大的是（ D ）大飞机沿水平方面 同步卫星绕地飞行 飞船返回舱进入大气层 长征火箭点火升空匀速直线飞行A B C D。

机械能—动能、势能、机械能及其转化模块一动能和势能【一、知识点】1．能量(1)定义：一个物体能够做功，我们就说这个物体具有能量，简称能。

（物体对外做功本领越强，能量就越大）注意：物体具有能，并不是说它一定做了功，而是指能够、可以做功或者正在对外做功。

如：运动的子弹、流动的水、流动的空气(风)；高山上的石头、头顶的吊扇；被压缩的弹簧、被拉开的弓箭都具有能量。

(2)单位：能量的单位是焦耳（J）。

2．动能(1)定义：物体由于运动而具有的能称为动能。

流动的水具有能量(2)决定因素：物体的质量和速度。

(3)比较大小的方法：相同质量时比较速度，相同速度时比较质量。

3．重力势能(1)定义：物体由于被举高而具有的能量，叫重力势能。

山上的石头具有重力势能(2)决定因素：物体的质量和被举的高度。

物体的质量越大，被举的高度越高，物体所具有的重力势能越大。

4．弹性势能(1)定义：物体由于弹性形变而具有的能量，叫弹性势能。

拉开的弓弦具有弹性势能(2)决定因素：弹性形变的大小和弹性大小。

物体弯曲的程度越大，弹性越大，物体所具有的的弹性势能越大。

动能重力势能弹性势能定义 物体由于运动而具有的能量 物体由于被举高而具有的能量物体由于弹性形变而具有的能量影响大小因素 质量、速度质量、被举高的高度 形变量、物体的弹性计算式 21=2E mv 动=E mgh 重21=2E kx 弹【二、例题精讲】【例1】★关于动能和势能，下列说法正确的是（ ） A ． 物体没有做功，它一定不具有能 B ． 位置高的物体，它的势能一定大 C ． 质量大、速度大的物体动能一定大 D ． 弹簧一定具有弹性势能 考点： 动能大小的比较；势能大小的比较．解析： A 、物体只要能够做功，它就具有能量，并不一定正在做功，故A 错误；【测试题】下列关于动能的说法，正确的是（）A．运动的物体具有的能，叫动能B．物体由于运动具有的能，叫动能C．速度大的物体甲具有的动能一定大于速度小的物体乙具有的动能D．运动物体质量越大，所具有的动能一定越多【例2】★“跳远”是一项常见的体育运动．跳远运动员在比赛中都是先助跑一段距离后才起跳，这样做是为了（）A．增大了跳远运动员的惯性B．减小了跳远运动员的惯性C．增大了跳远运动员的动能D．减小了跳远运动员的动能【测试题】下列关于动能的说法，正确的是（）A．运动的物体具有的能，叫动能B．物体由于运动具有的能，叫动能C．速度大的物体甲具有的动能一定大于速度小的物体乙具有的动能D．运动物体质量越大，所具有的动能一定越多【拓展题】关于动能的概念，下列说法中正确的是（）A．速度大的物体具有的动能一定大B．质量大的物体具有的动能一定大C．运动物体只具有动能D．一切运动的物体都具有动能【例3】★★老鹰和麻雀都在空中飞行，如果他们具有的动能相等，那么（）A．老鹰比麻雀飞得快B．麻雀比老鹰飞得快C．老鹰比麻雀飞得高D．麻雀比老鹰飞得高【测试题】如果汽车、摩托车与列车三种车辆的速度相等，那么按照它们的动能从大到小排列顺序正确的是（）A．汽车、摩托车、列车B．列车、汽车、摩托车C．摩托车、汽车、列车D．汽车、列车、摩托车解析：汽车、摩托车和列车的质量，列车的质量最大、汽车的质量次之、摩托车的质量最小；因为三者的速度相同，所以三者的动能从大到小的顺序：列车、汽车、摩托车．答案：B【拓展题】我们曾听到鸟与飞机相撞而引起机毁人亡的报道，空中飞翔的鸟对飞机构成了巨大威胁，鸟与飞机相撞引起机毁的原因是（）A．鸟飞行的速度很大B．鸟飞行的速度很小C．以飞机为参照物，鸟的速度很小D．以飞机为参照物，鸟的速度很大考点：运动和静止的相对性；参照物及其选择；动能的影响因素．解析：以相向而行的飞机为参照物，相同的时间内，鸟和飞机之间的距离变化很大，以飞机为参照物，鸟的速度很大．小鸟的速度越大，它的动能越大，所以鸟与飞机相撞引起机毁．答案：D【测试题】小丽从学校回家过程中如图示是她的s﹣t图象，则小丽动能最大的时间段是（）A．在0﹣t1时间内B．在t1﹣t2时间内C．在t2﹣t3时间内D．无法确定考点：动能大小的比较．解析：当运动物体确定了，就是物体的质量是确定的．影响因素就只有速度了．在题中S-t图像曲线中，0- t1曲线最陡，动能最大答案：A【测试题】下列说法正确的是（）A．甲物体比乙物体所处的位置高，则甲的势能比乙的势能大B．甲物体比乙物体的速度大，则甲的动能比乙的动能大C．一个物体能够做功，说明它具有能D．一个物体具有能，说明它正在做功考点：能；动能大小的比较；势能大小的比较．解析：A、重力势能除了与高度有关之外还与质量有关，甲和乙的物体质量不确定，所以势能的大小也是不确定的．B、动能除了与速度有关之外，还与物体的质量有关，甲和乙的物体质量不确定，所以动能的大小也是不确定的．C、一个物体能够做功，这个物体就具有能．D、一个物体具有能，说明它有做功的能力，但它不一定做功．答案：C【例4】★★在探究“物体动能的大小与哪些因素有关”的实验中，小丽同学设计了如图所示甲、乙、丙三次实验．让铁球从同一斜面上某处由静止开始向下运动，然后与放在水平面上的纸盒相碰，铁球与纸盒在水平面上共同移动一段距离后静止．（1）要探究动能大小与物体质量的关系应选用两图；实验中应保证___________相同．（2）选用甲、丙两次实验可以得出的结论是．（3）该实验是通过观察来比较铁球动能的大小，从而得出结论的．考点：探究影响物体动能大小的因素．解析：（1）要探究动能大小与物体质量的关系，应保持小球的速度相同，质量不同，所以应使质量不同的小球从斜面的同一高度由静止滚下，因此要选择甲、乙两图；（2）由图示实验可知，甲、丙两次实验，球的质量相同，甲滚下的高度大于丙滚下的高度，甲将纸盒推动得更远，说明动能更大，可得质量相同的物体，运动速度越大，它具有的动能就越大；（3）该实验是通过观察纸盒被撞击后移动的距离来比较铁球动能的大小的，这种方法是转换法．答案：（1）甲、乙；铁球到达水平面的速度；（2）质量相同的物体，运动的速度越大，它具有的动能就越大；（3）纸盒被推动距离的大小．【测试题】为了研究动能的大小与哪些因素有关，教材中设计了“小钢球撞木块”的实验（如图所示）让静止的小钢球从斜面滚下，观察木块被推动的距离．关于该实验的说法中，不正确的是（）A．该实验的设计思路是采用转换法，用木块移动的距离来表示动能的大小B．该实验研究的基本方法是控制变量法，如分别控制小球滚下的高度、小球的质量等C．在实验器材的选择时，可以不考虑斜面的光滑程度，被撞木块的质量和软硬等因素D．实验过程中，让同一小球从不同高度落下，目的是为了让小球获得不同的运动速度考点：探究影响物体动能大小的因素．解析：A、球的动能是从木块被推出的距离看出的，这里采用了转换法的思想，故该选项说法正确；B、球的动能与质量和速度都有关系，根据控制变量法，如分别控制小球滚下的高度、小球的质量等；故该选项说法正确；C、斜面的光滑程度影响小球滚下的速度，木块的质量和软硬影响碰撞的程度，所以在实验器材的选择时，考虑斜面的光滑程度，木块的质量和软硬等因素，故该选项说法不正确；D、让球滚到水平面上时获得的速度与球在斜面上的高度有关，同一小球从不同高度落下，目的是为了让小球获得不同的运动速度，故该选项说法正确．答案：C【拓展题】在探究弹性势能的大小跟哪些因素有关时，小明提出了如下猜想：猜想一：弹性势能的大小与弹簧被压缩的程度有关；猜想二：弹性势能的大小与弹簧的材料有关；猜想三：弹性势能的大小与弹簧的长度有关；猜想四：弹性势能的大小与弹簧的粗细有关．（1）为验证猜想一，他设计了如图所示实验，实验时将同一弹簧压缩（相同/不同）的长度（弹簧被压缩后未超过其弹性限度），将小球置于弹簧的右端，松开后小球碰到同一位置的相同木块上，分析比较，从而比较弹性势能的大小；（2）为验证猜想二，需选用的两根弹簧，实验时将两根弹簧压缩（相同/不同）的长度，将小球置于弹簧的右端，松开后小球碰到同一位置的相同木块上，对数据进行比较分析时，若，说明弹性势能的大小与弹簧的材料有关；（3）若水平面绝对光滑，本实验将（能/不能）达到探究目的；（4）小明根据实验现象认为：小球和木块移动一段距离后都要停下来，所以弹簧、小球和木块所具有的机械能最终都消灭了，你认为小明的观点是（正确/不正确）的，理由是．考点：探究影响物体势能大小的因素．解析：（1）此题要改变弹簧的弹性形变大小，因此要将同一个弹簧压缩不同的长度；运用转换法，观察木块被推动距离的远近来比较弹性势能的大小．（2）为验证猜想二，需选用长度和粗细相同，材料不同的两根弹簧，实验时将两根弹簧压缩相同的长度，将小球置于弹簧的右端，松开后小球碰到同一位置的相同木块上，对数据进行比较分析时，若木块被推动的距离不相等，说明弹性势能的大小与弹簧的材料有关；（3）若水平面绝对光滑，木块就会做匀速直线运动，无法比较木块移动距离的远近，达不到探究目的．（4）小球推动木块移动一段距离后都要停下来，是因为水平面有摩擦力，木块克服摩擦做功，机械能转化为内能，而不是机械能消失了．故小明的观点是错误的．答案：（1）不同；被推动距离的远近；（2）长度和粗细相同，材料不同；相同；木块被推动的距离不相等；（3）不能；（4）不正确；机械能转化为内能．模块二机械能及其转化【一、知识点】1．机械能及其转化(1)概念：动能和势能统称为机械能。

动能和势能机械能及其转化【学习目标】1、知道能、动能、重力势能、弹性势能及机械能的定义；2、知道影响动能、重力势能、弹性势能的因素，及探究方法；3、能用实例说明物体动能、势能的互相转化。

【要点梳理】要点一、能物体能够对外做功，表示这个物体具有能量，简称能。

要点诠释：1、物体具有做功的本领，即说明此物体具有能。

但是有能不一定正在做功。

物体能做多少功，就说它具有多少能。

2、功就是能转化多少的量度。

功代表了能量从一种形式转化为一另种形式，因而功和能的单位也是相同的。

功的单位是焦耳（J），能的单位也是焦耳（J）。

要点二、动能动能是物体由于运动而具有的能量，即物体由于运动而具有做功的本领叫做动能。

要点诠释：1、物体动能的大小与两个因素有关：一是物体的质量，二是物体运动的速度大小。

当物体的质量一定时，物体运动的速度越大其动能越大，物体的速度越小其动能越小。

具有相同运动速度的物体，质量越大动能越大，质量越小动能越小。

2、动能是“由于运动”这个原因而产生的，一定不要把它理解成“运动的物体具有的能量叫动能”。

例如在空中飞行的飞机，不但有动能而且还具有其它形式的能量。

要点三、势能物体由于被举高而具有的能量，叫做重力势能；物体由于弹性形变，而具有的能量叫做弹性势能。

要点诠释：1、重力势能的大小与质量和高度有关。

物体的质量越大，被举得越高，则它的重力势能越大。

2、重力势能是“被举高”这个原因而产生的，一定不要把它理解成“被举高的物体具有的能量叫重力势能”。

例如在空中飞行的飞机，不但有重力势能而且还具有其它形式的能量。

3、弹性势能的大小与弹性形变的程度有关。

要点四、机械能动能与势能之和统称为机械能。

要点五、动能和势能之间的相互转化（《动能和势能、机械能及其转化》机械能及其转化）1、在一定的条件下，动能和重力势能之间可以相互转化。

如将一块小石块，从低处抛向高处，再从高下落的过程中，先是动能转化为重力势能后，后来又是重力势转化为动能。

知识点一：动能和势能1、能量：一个物体能够做功，我们就说这个物体具有能理解：①能量表示物体做功本领大小的物理量；能量可以用能够做功的多少来衡量。

②一个物体“能够做功”并不是一定“要做功”也不是“正在做功”或“已经做功”如：山上静止的石头具有能量，但它没有做功。

也不一定要做功。

2、知识结构：3、探究决定动能大小的因素：① 猜想：动能大小与物体质量和速度有关；② 实验研究：研究对象：小钢球 方法：控制变量；如何判断动能大小：看小钢球能推动木快做功的多少如何控制速度不变：使钢球从同一高度滚下，则到达斜面底端时速度大小相同；如何改变钢球速度：使钢球从不同同高度滚下；③分析归纳：保持钢球质量不变时结论：运动物体质量相同时；速度越大动能越大；保持钢球速度不变时结论：运动物体速度相同时；质量越大动能越大；④得出结论：物体动能与质量和速度有关；速度越大动能越大，质量越大动能也越大。

4、机械能：动能和势能统称为机械能。

理解：①有动能的物体具有机械能；②有势能的物体具有机械能；③同时具有动能和势能的物体具有机械能。

同步练习练习：1、（2011•永州）人骑自行车下坡时，速度越来越快，下列关于这一运动过程的说法中，正确的是（ ）A 、人与车的动能增大，重力势能增大B 、人与车的动能增大，重力势能减少C 、人与车的动能减少，重力势能增大D 、人与车的动能不变，重力势能不变机 械 能势能重力势能 定义：物体由于被举高而具有的能量。

决定其大小的因素： 物体质量越大、举得越高，势能就越大 弹性 势能 定义：发生形变的物体具有的能量。

决定其大小的因素： 物体弹性形变越大、弹性势能就越大 动能 定义：物体由于运动而具有的能量决定其大小的因素： 物体速度越大、质量越大，动能就越大2、（2011•山西）如图所示，“套圈”出手后，从a 点到c 点的过程中（不计空气阻力），下列说法正确的是（ ）A 、“套圈”由a 到b 过程中，动能逐渐增大B 、“套圈”在b 点的机械能大于a 点的机械能C 、“套圈”由b 到c 过程中，机械能逐渐变小D 、“套圈”由a 到b 再到c 过程中，重力势能先变大后变小 3、（2011•绵阳）2011年4月10月，我国在西昌卫星发射中心用“长征三号甲”运载火箭，成功将北斗八号导航卫星发射到预定椭圆轨道，该椭圆软道近地点约200千米，远地点约3599千米，如图是北斗八号一导航卫星的轨道示意图．已知该卫星沿椭圆轨道绕地球运行的过程中机械能守恒，则关于该卫星从远地点向近地点运行过程中势能、动能、速度的变化是（ ）A 、势能增加、动能减小、速度减小B 、势能减小、动能增加、速度增加C 、势能减小、动能增加、速度不变D 、势能不变、动能不变、速度不变知识点二 动能和势能的转化1、知识结构：2、动能和重力势能间的转化规律：①质量一定的物体，如果加速下降，则动能增大，重力势能减小，重力势能转化为动能；②质量一定的物体，如果减速上升，则动能减小，重力势能增大，动能转化为重力势能；3、动能与弹性势能间的转化规律：①如果一个物体的动能减小，而另一个物体的弹性势能增大，则动能转化为弹性势能；②如果一个物体的动能增大，而另一个物体的弹性势能减小，则弹性势能转化为动能。