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初中物理机械能例题分类全解析
有关动能和势能的例题
　
【例1】下面的物体中，只具有动能的是______；只有势能的是______；既具有动能、又具有势能的是 [ ]。
　　A．停在地面上的汽车。
　　B．在空中飞行的飞机。
　　C．被起重机吊在空中静止的货物。
　　D．弹簧。
　　E．在水平铁轨上正行驶的火车。
【分析】停在地面上的汽车没有运动，它不具有动能；因在地面上，它也没有势能。
　　正在空中飞行的飞机，它在运动着，具有动能；它离地面有一定的高度，又具有重力势能。
　　在空中静止的货物，它没有动能，只有重力势能。
　　弹簧在没有发生弹性形变时，它不具有弹性势能。
　　水平铁轨上行驶的火车，只有动能没有势能。
【解答】只有势能的是C；只有动能的是E；既有动能又有势能的是B。
【说明】在确定物体具有何种能量时，应按照动能、重力势能、弹性势能的定义，分析物体是否在运动，是否被举高，是否发生了弹性形变，符合哪一种能量的定义，就确定物体具有哪一种能量。
【例2】体积相同的实心钢球和木球放在水平桌面上，铜球静止，木球在桌面上做匀速直线运动，则 [ ]
　　A．铜球的动能小于木球的动能。
　　B．铜球的势能小于木球的势能。
　　C．铜球的机械能一定小于木球的机械能。
　　D．铜球的机械能一定等于木球的机械能。
【分析】铜球静止，没有动能，木球运动着，具有动能。铜球和木球都在水平桌面上，离地面的高度相同，但铜球的质量大于木球的质量，因此铜球的重力势能大于木球的重力势能。机械能等于物体的势能与动能之和。铜球的动能为零，但势能大；木球的动能大，但势能小。由于不知它们的具体大小，所以无法比较铜球和木球的机械能的大小。
【解答】A。
【说明】紧紧抓住决定动能、势能大小的因素进行分析，即可比较出物体具有动能、势能的多少。
【例3】判断下列几种情况下，物体的动能、势能是否变化？是增加还是减少？
　　(1)货物在钢丝绳的牵引下上升，但速度在减小；
　　(2)电梯上升得越来越快；
　　(3)汽车在平直公路上匀速前进；
　　(4)弯曲的钢锯条在逐渐变直。
【分析】(1)货物在上升过程中，离地面的高度增加，运动速度减小。
　　(2)电梯在上升过程中，离地面的高度及运动速度都增加。
　　(3)汽车在平直公路上匀速行驶时，其离地面的高度和运动速度都没有发生变化。
　　(4)弯曲的钢锯条在逐渐变直的过程中，弹性形变逐渐变小。
【解答】(1)货物的重力势能增加，动能减少。
　　(2)电梯的重力势能增加，动能增加。
　　(3)汽车的重力势能、动能都不变。
　　(4)钢锯条的弹性势能减小。
【说明】在说明动能的大小和变化时，应抓住质量和速度进行分析；说明势能的大小和变化时，应抓住质量和离地面的高度或抓住弹性形变的情况进行分析。
【例4】下列物体各具有什么形式的机械能？
　　(1)高速升空的火箭；
　　(2)被拉长的弹弓橡皮条；
　　(3)被水电站拦河坝拦住的上游水；
　　(4)竖直到达最高点的上抛小球。
【分析】对照动能、重力势能、弹性势能的定义，即能判断出上述物体各具有什么形式的能。
【解答】(1)高速升空的火箭，速度不为零，且高度在增加，因此具有动能和势能。
　　(2)被拉长的弹弓橡皮条发生弹性形变，具有弹性势能。
　　(3)被拦河坝拦住的上游水是流动的，具有功能；同时水位又被拦河坝提得较高，因此又具有重力势能。
　　(4)小球被竖直抛到最高点时，不再运动，速度为零，因此只具有重力势能。
【例5】体育课上所用的铅球和垒球，外形的大小很相似，当它们以同样的快慢在水泥球场上滚动时，哪一种球的动能更大些，其原因是什么？
【分析】决定物体动能大小的因素是物体的质量和运动速度。比较铅球和垒球的质量大小，就能比较出当它们以同样大小的速度滚动时动能的大小关系。
【解答】铅球的动能更大些。因为铅球和垒球的体积相似，而铅的密度较大，则铅球的质量大于垒球的质量；由于它们的运动速度大小相同，所以铅球的动能大些。
【例6】试说明水轮机的作用。
【解答】水轮机是利用水能做功代替人力劳动的机器。
【说明】自然界中的水能不便于人们直接利用，需要把水能转变成转动形式的动能，以便带动各种机器的转动。水轮机的叶轮就可以实现这种转变。
　　水轮机能直接带动工作机，也可以带动发电机把机械能转化为电能使用。
【例7】“挂在屋檐上的瓦，因为静止，没有做功，所以没有能”。这种说法对吗？
【分析】挂在屋檐上的瓦，处于一定的高度，可视为“被举高”了，因而具有重力势能。
【解答】题中说法不对。因为一个物体具有能，只说明它能做功，但它不一定做功。所以瓦处于静止，没有做功，不能表明它不能做功，因而也就不能断言它没有能。
【说明】“做功”与“能做功”是两个不同的概念，要注意加以区分。
　　有关动能和势能的转化的例题
有关动能和势能转化的例题　
【例1】一只乒乓球由高处静止下落撞击地板后又上升，在整个过程中，乒乓球机械能转化的情况是 [ ]
　　A．势能→动能→势能。
　　B．动能→势能→势能。
　　C．动能→势能→动能→势能→动能。
　　D．势能→动能→势能→动能→势能。
【分析】乒乓球在高处，由于被举高具有势能。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。在撞击地板的一瞬间，由于球发生形变，球的动能转化为球的弹性势能。球在恢复形变的过程中，弹性势能又转化成动能，使球产生一个反方向的速度（如不考虑能的损失，则此速度与球撞击地板前的速度大小相同），向上跳起。在上升的过程中，动能又逐渐转化成势能，直至动能为零。从下落到反跳的全过程中，经历的能量变化过程是：重力势能→动能→弹性势能→动能→重力势能。
【解答】D。
【说明】在解答同一物体的重力势能和动能之间的转化问题时，由于同一物体质量一定，所以重力势能和动能的变化，主要表现在离地面的高度与速度的大小变化。
【例2】物体沿斜面匀速滑下时，它的 [ ]
　　A．动能增加，重力势能减少，机械能不变
　　B．动能不变，重力势能不变，机械能不变
　　C．动能不变，重力势能减少，机械能减少
　　D．动能增加，重力势能减少，能械能减少
【分析】注意物体是“匀速滑下”，说明物体运动的速度不变，所以动能不变。但随高度的降低，势能减少。因为机械能是动能与势能的统称，所以机械能由于动能不变而势能减少，因而也减少了。
【解答】C。
【说明】对于一个物体（质量一定），它的动能是否变化就看它的速度是否变；它的重力势能是否变化就看它的高度是否变。
【例3】用一根不可伸长的细线，一端拴住一小球，另一端固定，如图1
　
　动，小球从B→O→C→的过程中机械能发生怎样的转化？
【分析】小球运动过程中，没有摩擦阻力，也没有外力对小球做功，只有动能和重力势能之间的转化。把小球从O点移到B点，是小球被举高的过程，因此小球在B点具有重力势能，但在B点速度为零，不具有动能。
　
　　小球从B→O运动时，高度逐渐减小，说明小球的重力势能逐渐减少；而小球的运动速度逐渐增大，说明小球的动能逐渐增大。在这个过程中，小球的重力势能转化成它的动能。
　　小球从O→C运动时，高度逐渐增加，说明小球的重力势能逐渐增加；而小球的运动速度逐渐减小至零，说明小球的动能逐渐减少至零。在这个过程中，小球的动能又转化成它的重力势能了。
【解答】B-O重力势能减小，动能增加；
　　 O—C重力势能增加，动能减小；
　　 C-O同B—O；
　　 O-B同O-C。
【例4】竖直向上抛起的石块，上升过程中，它的速度越来越小（空气的作用不计），这是为什么？
【分析】可以从力的角度和能的角度去考虑。
【解答】从力的角度分析，在石块向上的过程中，石块受到的重力跟它的运动方向相反，因此使石块的速度越来越小。
　　从能的角度分析，在石块上升的过程中，它的势能增加，而势能是石块的动能转化来的，因此石块的动能减小，它的速度就会减小。

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