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第四节 机械能及其转化
第十一章 功和机械能
学习目标
会解释一些有关动能、重力势能、弹性势能之间相互转化的简单现象。
通过观察和实验认识动能和势能的转化过程。
通过小组合作讨论，认识交流与合作的重要性，学会与他人交流的方法，在解决问题的过程中，体验战胜困难解决物理问题时的喜悦。
重点
准确辨析机械能的转化
难点
机械能不守恒时，机械能的转化
1、什么叫动能？其大小与什么有关？
2、什么叫重力势能？其大小与什么有关？
3、什么叫弹性势能？其大小与什么有关？
复习提问:
物体由于运动而具有的能叫动能。其大小与质量、速度有关。
物体由于被举高而具有的能叫重力势能。其大小与质量、被举高度有关。
物体由于发生弹性形变具有的能叫弹性势能。其大小与材料、形变程度有关。
练习1.（08广东茂名）下列现象中物体动能和重力势能都发生变化的是（ ）
A．跳伞运动员在空中匀速下降
B．空中加速下落的冰雹
C．匀速上坡的汽车
D．在水平轨道上加速行驶的列车
B
机械能：动能和势能统称机械能。
注：①动能和势能都是机械能
②一个物体具有的机械能等于动能加势能。
例：（山东淄博）汶川地震后的5月14日，我空降兵15勇士不畏牺牲，勇敢地从4999m的高空跳伞执行侦查营救任务，为上级决策提供了第一手资料，为组织大规模救援赢得了宝贵时间，受到了中央军委的通令嘉奖。跳伞勇士在空中匀速下落的过程中，他的（ ）
A．重力势能增大，机械能增大
B．重力势能减小，机械能增大
C．重力势能减小，机械能不变
D．重力势能减小，机械能减小
为什么滚摆在松手后能够不停的上下运动呢
滚摆实验
一.滚摆实验：
变慢
变高
变小
变大
动
动
重力势
重力势
变快
变低
变大
变小
结论:动能和重力势能可以相互转化.
2.下降：速度 ，高度 ，动 能 ，重力势 能 ， ( )能转化为( )能。
1.上升：速度 ，高度 ，动 能 ，重力势 能 ， ( )能转化为( )能。
二.单摆实验:
说明动能和重力势能是可以相互转化的。
A
B
A点到B点重力势能转化为动能
B点到C点动能转化为重力势能
对动能的重力势能相互转化的应用
1.水电站发电
2.车站与站台连接的轨道设计成一个小的坡度
动能和弹性势能可以相互转化吗？
3.（08年大连市）“蹦床”是2008年北京奥运会的比赛项目。“蹦床”的床面弹性很大，运动员可在上面反复弹跳。从高空落下的运动员刚好与水平床面接触的点为A点，能到达的最低点为B点，如图所示。运动员从A点到B点的运动过程中速度先变大后变小，请分析并说明其原因。
动能和势能可以相互转化
结论:动能和弹性势能可以相互转化.
重力势能和弹性势能可以相互转化吗？
利用动能和弹性势能的相互转化
弹簧门在推开以后能自己关闭
结论:重力势能和弹性势能也可以相互转化
动能和势能可以相互转化
动能和势能相互转化的条件：
动能和势能的转化是有一定的条件的，当它们中有一种能在增大，另一种能在减小时，才发生了转化，并且转化为的能量是在增大的，被转化的能量却在减小。
分析判断物体间是否发生动能和势能相互转化及解释现象
1.下列各过程中，物体的动能转化为势能的是（ ）
A.跳伞运动员在空中匀速下降
B.跳高运动员跃起后在空中上升
C.拉弯的弓把箭射出去
D.飞船发射刚离地升空
B
2.（08山东）下列过程中，属于动能转化为重力势能的是( )
A．小球在水平桌面上向前滚动
B．蓝球从篮筐中下落
C．秋千从低处荡到高处
D．小孩从滑梯上匀速滑下
C
A.下落时，动能转化为重力势能
B.着地时，弹性势能转化为动能
C.反弹时，没有能量转化
D.上升时，动能转化为重力势能
4.足球落地又弹起的过程中，有关能量转化的正确说法是( )
D
3.机械手表里卷紧的发条带动指针转动，这是( )
A.动能转化为势能
B.弹性势能转化为动能
C.电能转化为动能
D.重力势能转化为动能
5.骑自行车时,在上坡前往往要加紧蹬几下，以加大车的速度,从而增大上坡前车的 能，这样在上坡的过程中，这些 能会转化为 ( )能，使车较容易爬上坡顶。
动
动
重力势
6.当人骑自行车下坡时,不蹬脚踏板,车速也越来越快，为什么
人骑自行车下坡时, 重力势能转化为动能,使人和自行车的重力势能减小,动能增加,人和车的质量不变,所以车速也越来越快.
7．（2分）如图所示，把一个金属小球用细线悬挂起来，将小球拉到A点，然后放开，小球在从A点运动至B点的过程中，_______能转化为_______能。
想想做做
思考：
1.铁锁摆回时会碰到你的鼻子吗？这其中是否有其他能量的转化？
2.假设没有阻力,会怎么样呢
因为铁锁拉到一定高度时,具有一定的重力势能,在动能与势能相互转化过程中,能量不会增加,并且在摆动过程中,由于铁锁受到空气阻力,一部分机械能转化其它形式的能,机械能总量会逐渐减少,所以铁锁摆回时比离开时高度低.
机械能守恒定律：
只有动能和势能相互转化，机械能的总和不变
1)“神州六号”载人飞船的返回舱下落到地面附近时,由于受到空气阻力而做减速运动。在减速下降的过程中,返回舱的机械能将( )[选填“变大”“变小”“不变”或“无法判断”]
2)如右图，钢珠沿竖直平面上的光滑轨道abcd从a点运动到d点，钢珠( )
A．通过d时的速度比通过c时大
B．在c点比在b点的重力势能小
C．从a运动到b的过程中，动能转化为重力势能
D．从b运动到c的过程中,机械能转化为重力势能
变小
A
科学世界
人造地球卫星
思考：
1.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？当卫星从近地点向远地点运动时，它的势能，动能，速度又如何变化？
2.卫星在近地点的动能最 ，势能最 ；在远地点的动能最 ，势能最 。
卫星从远地点向近地点运动时,势能减小,动能增大,质量不变,因而速度变大.
卫星从近地点向远地点运动时,它的势能增大,动能减小,质量不变,因而速度减小.
大
小
小
大
1、动能和重力势能可以相互转化
动能和弹性势能可以相互转化
动能和势能可以相互转化
3、机械能守恒：如果只有动能和势能相互转化, 机械能的总和不变
2、动能与势能统称为机械能
小结：
练习：
1、跳伞运动员在空中匀速下落时，重力势能 ，动能 ，机械能 。
2、小明从光滑的滑梯上下滑过程中，下列说法正确的是。不计空气阻力（ ）
A、重力势能减小，动能增加，机械能不变。
B、重力势能增加，动能减小，机械能不变。
C、重力势能增加，动能不变，机械能增加。
D、重力势能减小，动能不变，机械能减小。
减小
不变
减小
A
3．如图所示，轨道ABC光滑，弹簧固定在水平轨道末端，小球从A处由静止滚下，撞击弹簧后又将沿水平轨道返回，接着滚上斜面。在这整个过程中，机械能转化的情况是（ ）　　
A．重力势能→动能→重力势能
B．动能→弹性势能→动能
C．动能→势能→动能→势能→动能
D．重力势能→动能→弹性势能→动能→重力势能
4.乒乓球拿在手里从高处下落，并且落地后反弹。分析能的转化过程。
2.在撞击地板的一瞬间,由于球发生形变,球的动能转化为球弹性势能.
3.球在恢复形变的过程中,弹性势能又转化为动能,使球产生一个反方向的速度,向上跳起.
4.在上升过程中,动能又逐渐转化成重力势能,直到动能为零.
1.在下落过程中，高度降低，速度增大，在撞击地面前，球的全部势能转化为动能。
重力势能
动能
弹性势能
动能
重力势能
5.2007年12月4日，跳伞爱好者彭刚纳尔从亚洲第一高楼——“台北101大楼”楼顶跳下，从A处到B处的过程中下落速度越来越快，从B处到C处由于打开降落伞而匀速下降，则（ ）
A．AB过程动能变小，BC过程动能不变
B．AB过程动能变小，BC过程动能变小
C．AB过程动能变大，BC过程动能变小
D．AB过程动能变大，BC过程动能不变
D
6.如图，人骑自行车从坡上下来时，速度会越来越大，在这运动过程中( )
A．人和车的动能增大
B．人和车的动能减小
C．人和车的重力势能
D．人和车的动能保持不变
A
7.下列过程中，属于动能转化为重力势能的是 ( )
A．电梯匀速上升的过程
B.投篮时，篮球上升的过程
C．跳伞员从空中下落的过程
D．小球从斜面上向下滚动的过程
B
8.如图所示的游艺项目中，主要利用弹性势能与动能相互转化的是（ ）
B
9.如图，先用绳子把一个铁锁悬挂起来，然后把铁锁拿近到自己的鼻子，松手后，铁锁向前摆动又摆回来。有关铁锁在摆动过程中的能量转化，下列说法正确的是( )
A．铁锁回摆后能碰到鼻子，因为铁锁的机械能始终不变
B．铁锁下降过程中，重力势能转化为动能
C．铁锁上升到最高点，重力势能最小
D．铁锁下降到最低点，动能最小
B
10.如图所示，是小朋友坐滑梯的情景，下列说法正确的是（ ）
A．滑道表面很光滑．是为了增大摩擦
B．小朋友下滑过程中速度增大，机械能增大：
C．小朋友从滑梯上滑下后，由于惯性在水平面上还能滑行一段距离
D．下滑过程中。重力对小朋友不做功
C
11．中国跳水队被人们称为“梦之队”，如图是跳水运动员跳水时的情景，运动员在离开跳板到落入水的过程中（ ）
A．他的动能一直增大，机械能不变
B．他的重力势能一直减小，机械能减小
C．他的动能先减小后增大，机械能不变
D．他的重力势能先减小后增大，机械能增大
C
12．小红在学习中收集了一些与机械能有关的实例，如图1所示，其中机械能增大的是（ ）
A.火箭升空
B.小朋友慢慢滑下
C.汽车水平匀速行驶
D.卫星绕 地球转动
A
13.2007年10月24日“嫦娥一号”卫星发射升空，它在加速上升过程中（ ）
A.动能不变，重力势能增加
B.动能增加，重力势能增加
c.动能不变，机械能不变
D.动能增加，重力势能减少
B
例1：下列各过程中，物体的动能转化为势能的是（ ）
A. 跳伞运动员在空中匀速下降
B. 跳高运动员跃起后在空中上升
C. 拉弯的弓把箭射出去
D. 飞船发射刚刚离地升空
例1：下列各过程中，物体的动能转化为势能的是（ ）
A. 跳伞运动员在空中匀速下降
B. 跳高运动员跃起后在空中上升
C. 拉弯的弓把箭射出去
D. 飞船发射刚刚离地升空
2．机械能守恒:
如果没有摩擦力等阻力，当只有动能和势能互相转化时，机械能总量保持不变，机械能是守恒的.
1．机械能的转化: 动能和势能能够相互转化.
课堂小结
3、机械能可以与其他形式的能实现相互转化.
铁球压缩弹簧过程中，铁球的动能减小，弹簧的弹性势能增大，动能转化为弹性势能。
弹簧恢复过程中，弹簧的弹性势能减小，铁球的动能增大，弹性势能转化为动能。
机械能守恒
动能、重力势能和弹性势能统称为机械能。
如果没有摩擦阻力,在只有动能和势能相互转化的过程中,机械能的总量保持不变。
1.弹簧门在推开以后能自己关闭，从能的转化角度来说明这一过程。
弹簧门被推开的过程，动能转化为弹性势能；弹簧门自动关闭的过程，弹性势能转化为动能。
2.说明下列过程中机械能的转化：
（1）雪橇从山坡上滑下来
（2）炮弹从炮口斜向上射出，又落回到远处地上。
重力势能转化为动能
动能转化为重力势能再转化为动能
4.“神舟五号”载人飞船的成功返航，实现了中国人几千年的飞天梦。当飞船减速着陆后航天英雄杨利伟的(　　)
A.动能增加，重力势能减少
B.动能减少，重力势能减小
C.动能减少，重力势能不变
D.动能不变，重力势能减少
Ｂ
5.如图是某城市地铁的设计方案图,进站和出站的轨道都
与站台构成一个缓坡,为了充分利用能量,火车进站上坡前
关闭发动机,由于惯性冲上缓坡,则上坡时火车的动能逐渐
______重力势能逐渐______。
(选填“增大”“减小”或“不变”)
减小
增大
6.体积相同的实心铁球和木球,铁球静放在水平桌面上,
而木球从桌边由静止开始落向地面,则( 　)
A.铁球和木球的机械能始终相等
B.铁球和木球同在桌面上时，重力势能相等
C.铁球的重力势能始终大于木球的重力势能
D.铁球的动能始终大于木球的动能
C
1.动能和势能。
2.动能和势能的相互转化。
练 习
1.下面的物体中，只具有动能的是____________；只具有势能的是___________；既具有动 能，又具有势能的是_______________。
A.停在地面上的汽车
B.飞流直下的瀑布
C.树上吊着的苹果
D.在水平轨道上行驶的火车
2.判断在下列情况下，物体的动能、势能是否变化？是增加还是减少？
A.货物在钢丝牵引下上升，但速度在减小
B.电梯在匀速上升
C.汽车在平直公路上匀速前进
D.弯曲的钢锯条逐渐变直

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