机械能及其转化

动能和势能及能量的转化

1.能量

（1）定义：一个物体能够对外做功，我们就说这个物体具有能量，简称能。

（2）实质：物体做功的过程就是能的转过过程，物体做功越多，说明某种能转化为别的形式的能就越多。

①功是一个过程量，一个物体能够做功我们就说它具有能量。能量是描述一个物体做

功本领的物理量，是一个状态量。

②理解能够做功：能够做功说的是它不一定正在做功，可能是没做功，但是她是可以

做功的，比如举高的重锤在空中静止时，她虽然没有做功，但是当他落下时，可以将

木桩打进地面，所以举高的重锤有做功的本领，她具有能量。

③一个物体能够做的功越多，它具有的能量越大。例如，同一个重锤被举的越高，落

下时把木桩砸进地里面越深，这说明据的越高的物体做得功越多，所以说它具有的能

量就越大，因此我们可以用作功的多少来衡量物体具有的能量的大小。

④能量的单位：能量的单位与功的相同，在国际制单位中，功的单位是焦耳（J），能的

单位也是焦耳（J）

2.动能

（1）定义：物体由于运动而能够做功，她具有的能量称为动能。

（2）一切运动的物体都具有动能

（3）影响动能大小的因素：物体的质量和速度. 其中物体的动能和物体的质量成正比，和速度的平方成正比，可以看出速度对动能的影响是比较大的。

在讨论质量和速度对动能大小的影响时，必须要注意两个因素的“同时性”。

例如：一颗子弹的速度远大于火车的速度，但是并不能说子弹的动能就一定大于

火车的动能，因为子弹的质量比火车的小得多；也不能说因为火车的质量比子弹

大的多就说火车的动能比子弹大。因此要两个因素同时考虑。

（4）在分析物体的动能大小时，要同时考虑到质量和速度是否在发生变化，不能只考虑其中的一个；例如在公路上匀速行驶的洒水车，尽管她的速度没发生改变，但

是其质量在不断的变小，所以动能也变小。

3. 重力势能和弹性势能统称为势能。

（1）重力势能：由于被举高而具有的能量。例如倍举高的重锤，在空中飞行的子弹，大山中一块伸出的怪石、课桌上放的书本都具有重力势能。物体的重力势能的大小

取决于物体的质量和被举的高度，物体的质量越大，在的位置越高，它具有的重

力势能越大。

※①决定重力势能大小的一个重要因素是物体的质量，在相同高度时，物体的质量越大，重力势能就越大。

②决定重力势能大小的另外一个重要因素是“高度”，当物体的质量相同是，物体被

举的越高，其重力势能就越大。

③在分析重力势能大小的时候，要同时考虑到物体的质量和被举的高度两个因素。在

没有特别指明高度一般选地面。在初中阶段一般把地面上的物体的重力势能当作

零。

（3）弹性势能：

①弹性势能：物体由于发生弹性形变而具有的能量。判断物体是否具有弹性势能，关

键是看物体是否发生了弹性形变。

②弹性势能的大小和弹性形变的大小、材料有关。同一物体的弹性形变越大。

下列物体具有哪种能：

(1)推出去的铅球，落地具有______；(2)正在上坡的自行车，具有______；

(3)被拦河坝拦住的河水具有______；(4)在跳台上准备跳水的运动员，具有______；

(5)钟表里卷紧的发条具有______；(6)从枪膛里射出的子弹具有______。

4.运用控制变量法探究影响动能大小因素。

（1）

实验装置如图，小球的动能大小由木箱被推动的距离的远近来表示。

（2）探究过程：

第一步：让大小两个铁球分别从同一高度自由滚下，推动桌面上的木箱，分别几下木箱倍推动的距离。

第二步：取两个相同的铁球分别从不同的高度自由滚下，分别记录木箱倍推动的距离。（4）实验现象和数据分析：

①实验我们是通过观察木块移动的距离来推断动能的大小的，控制铁球在斜面上的高度是为了光控制铁球达到斜面底端的速度。

②通过实验一我们可以得出结论：运动速度相同的物体，质量越大，动能越大。

③通过实验二可以看出：当物体的质量相同时，物体运动的速度越大，其动能也越大。综合上面得出结论：动能的大小和物体的质量有关，质量相同的物体运动的速度越大，它的动能就越大；运动速度相同的物体，质量越大，它的动能就越大。

5.用控制变量法探究影响重力势能大小的因素。

（1）

实验如图所示。用物体下落在沙槽里面砸下的深度看重力势能的大小。

图一图二表示相同质量的物体，不同的高度，重力势能的大小。结论物体质量相同时，高度越高重力势能越大。

图2.3表示不同质量的物体，高度一样比较重力势能的大小。结论高度一样的物体，质量越大重力势能越大。

6、机械能及其转化

1、机械能：动能与势能统称为机械能。

如果只有动能和势能相互转化，机械能的总和不变，或者说，机械能是守恒的。

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。

1. 探究滚摆实验

实验时要注意观察：滚摆在下降过程中速度如何变化；上升阶段速度如何变化．

注意分析的问题：到最高点时，高度、速度；说明了；到最低点时，高度、速度；说明了；在下降过程中，高度、速度，说明了；在上升过程中，高度、速度，说明了。

实验结论：。

2.探究单摆实验：

实验时要注意观察：单摆在左摆过程中速度如何变化；右摆速度如何变化；左右摆幅怎样。

分析：小球摆到最高点时，高度，速度，说明；小球摆到最低点时，高度，速度，说明；

实验结论：。

3.探究上紧发条的玩具：思考：上紧的发条具有什么能？松手后玩具运动具有什么能？

结论：。

4.人造地球卫星在绕地球转动的过程中，分析能量的转化．思考：当卫星从近地点向远地

点运动时，它的势能、动能、速度如何变化？当卫星从远地点向近地点运动时，它的势能、动能、速度如何变化？

卫星在近地点的动能最，势能最；卫星在远地点的动能最，势能最；

l．一个物体______，我们就说这个物体具有能

2．物体由于______而具有的能叫动能，物体动能的大小______和______有关。

3．物体由于______而具有的能叫重力势能，物体的重力势能的大小与______和有关。物体发生______具有的能叫弹性势能，物体弹性势能的大小与______有关。

4、（2011天津）滑雪运动员从山顶加速下滑的过程中，他的（）

A、重力势能增加，动能增加

B、重力势能减少，动能减少

C、重力势能增加，动能减少

D、重力势能减少，动能增加

5、（2011莆田）质量较大的鸽子与质量较小的燕子在空中飞行，如果它们的动能相等，那么

（）

A、燕子比鸽子飞得快

B、鸽子比燕子飞得

C、燕子与鸽子飞得一样

D、两者速度大小无法比较

6（2011自贡）、四川省第十一届运动会已于2010年8月9日至19日在自贡市隆重举行。来自全省21个市、州的参赛运动员共同角逐跳高项目的金牌。跳高运动员从地面向上跳起至越竿的过程中，运动员的__________________能转化为____________能。

7.（2011哈尔滨）(2分)如图所示，弹簧将小球弹起，说明力的作用效果是；小球离开弹簧继续上升过程中的能量转化是_________________.(不计空气阻力)

8.（2011烟台）小明利用装有细沙的盒子、小桌、砝码、木块等器材,探究“重力势能的大小与哪些因素有关”,其过程如图17所示

(1)小明通过观察什么来判断重力势能的大小

(2)分析比较甲、乙两图中的实验现象,得出的结论

是什么

(3)图乙和图丙探究的问题是什么

9.（2011烟台）.立定跳远是中学生体育测试

项目之一.图10是立定跳远时的分解图.运动