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第3章 能量的转化与守恒
第2节 机械能
第2课时 动能和势能的转化
过山车向下俯冲时速度越来越大，它的动能是从哪里来的？
机械手表可以不停地运转，它的能量是从哪里来的？
一、动能和势能的转化
物体的动能和势能是可以相互转化的。
动能和势能是如何转化的？
观察滚摆的运动，滚摆的运动过程中动能与势能是如何变化的？
1.动能和重力势能的转化
(1)滚摆的能量转化
项目 高度 重力势能 速度 动能
最高点
最低点
最大
最大
零
最小
最小
最小
最大
最大
下降过程：
重力势能转化为动能
上升过程：
动能转化为重力势能
A
B
C
(2)单摆的能量转化
过程 高度 重力势能 速度 动能
A→B
B→C
减小
减小
增大
增大
增大
增大
减小
减小
A→B：
重力势能转化为动能
B→C：
动能转化为重力势能
2.动能和弹性势能的转化
弹簧的一端固定，另一端连接一个小球，向右拉小球使弹簧被拉伸，然后放手。
弹簧恢复原长的过程中：
弹簧的弹性形变逐渐减小，
弹簧的弹性势能逐渐减小；
小球的速度逐渐增大，
小球的动能逐渐增大。
弹簧的弹性势能转化为小球的动能。
弹簧被压缩的过程中：
小球的速度逐渐减小，
小球的动能逐渐减小；
弹簧的弹性形变逐渐增大，
弹簧的弹性势能逐渐增大。
小球的动能转化为弹簧的弹性势能。
实验表明：动能和弹性势能可以相互转化。
二、机械能
动能和势能之和称为机械能。
机械能
动能（质量、速度）
势能
重力势能（质量、高度）
弹性势能（弹性形变的程度）
1.机械能的概念
物体的机械能由质量、高度、速度和弹性形变程度决定。
2.机械能守恒
A
B
C
如果没有空气摩擦阻力，滚摆和摆锤每次都会上升到原来的高度。
如果只有动能和势能的相互转化，机械能的总量就保持不变，或者说，机械能守恒。
三、机械能相互转化的应用
撑杆跳高运动员在起跳前进行一段助跑，获得大量的动能。
助跑:
起跳:
起跳后，他的身体不断上升，撑杆剧烈弯曲，动能转化为运动员的重力势能和撑杆的弹性势能。当上升到一定高度时，动能减小到最小值。
1.撑杆跳高
反弹上升:
动能减小到最小值后，撑杆的弹性势能不断释放，促使运动员不断上升，同时重力势能不断增加。
下落:
当运动员越过横杆下落的过程中，他的重力势能又转化为动能。
在水力发电站，被大坝拦住的上游水积蓄了大量的势能。当这些水通过坝中的水管向低处流动时，势能转化为动能。而流动的水冲击水轮机的叶轮，又将动能传递给水轮机，进而带动发电机发电。
2.水力发电
3.人造卫星
近地点：卫星离地球中心最近的点
远地点：卫星离地球中心最远的点
远地点
近地点
势能
动能
动能
势能
1.2019年1月3日“嫦娥四号”探测器成功着陆在月球背面，并通过“鹊桥”中继星传回了世界第一张近距离拍摄的月背影像图，揭开了古老月背的神秘面纱。嫦娥四号在减速着陆的过程中( 　)
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
2.下列事例中，应用了弹性势能转化为动能的是（ ）
A.打桩机的重锤将桩打入泥土中
B.发条带动手表的指针转动
C.电风扇通电后，扇叶转动
D.火箭点火后加速上升
B
3.如图是跳水运动员跳板跳水时的
情景，运动员跳起腾空向上运动到
入水中的过程中，若不计空气阻力，
则在整个过程中（ ）
A.运动员的动能一直增大机械能不变，
B.运动员的重力势能一直减小，机械能减小
C.运动员的动能先减小后增大，机械能不变
D.运动员的重力势能先减小后增大，机械能增大
C
4.如图所示，小球沿轨道从A处由
静止运动到D处的过程中，忽略
空气阻力和摩擦力。下列说法
正确的是( )
A.小球在A处的动能等于在D处的动能
B.小球在A处的动能大于在D处的动能
C.小球在B处的机械能小于在C处的机械能
D.小球在B处的机械能等于在C处的机械能
D
一、动能和势能的转化
1.动能和重力势能的转化
2.动能和弹性势能的转化
二、机械能
1.机械能的概念
2.机械能守恒
三、机械能相互转化的应用
1.撑杆跳高
2.水力发电
3.人造卫星

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