第 4节机械能及其转化

1. 什么叫动能 ? 其大小由哪些因素决定 ?

2. 什么叫重力势能 ? 其大小由哪些因素决定 ?

3. 什么叫弹性势能 ? 其大小由哪些因素决定 ?

物体由于运动而具有的能叫动能，其大小由物体的质量和运动速度决定。

物体由于被举高而具有的能叫重力势能，其大小由物体质量和被举高的高度决定。

物体由于发生弹性形变而具有的能叫弹性势能，其大小由物体的弹性形变大小和弹性材料决定。

机 械 能

动能与势能统称为机械能。动能是物体运动时具有的能量。势能是存储着的能量。

我们在初二的时候就已经学习过关于能量的转化，请回答，电灯工作的时候，能量是怎么转化的？风力发电机工作的时候，能量是怎么转化的？ 电动机工作的时候，能量是怎么转化的？

思 考：

电灯：风力发电机：电动机：

以上说明 : 不同形式的能量之间是可以相互转化的，那么动能和势能之间能否相互转化呢 ?

电能—光能风能—电能电能—动能

受力分析：

A

（不计阻力，物体受重力和绳子拉力作用，只有重力做功）

势能最大动能为零

动能最大势能最小

A O ：

B

O B ：

重力势能增加，动能减少动能转化为重力势能

势能最大动能为零

O

重力势能减少，动能增加重力势能转化成动能

为什么溜溜球在松手后能够不停的上下运动呢 ? 滚摆实验

1 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。

高度 重力势能 速度 动能

参考面最高点 最大

最小 零

最大

最大 最大

零 零

参考面

上升过程：（不计阻力，物体只受重力作用）

速度减小，高度增加。即物体动能减小，重力势能增大。在最高点处，物体速度减小到零，而高度最大。即动能全部转化为重力势能

动能转化为重力势能

下落过程：重力做功， 重力势能转化为动能

动能和弹性势能可以相互转化动能和势能可以相互转化

2. 分析皮球在下落过程中，物体动能、势能的转化。

高度减小

速度增大重力势能减小 动能增大

转 化

（ 1 ）皮球下落：

（ 2 ）皮球接触地面：

动能减小 弹性势能增大

转 化

速度减小

形变增大

（ 3 ）皮球在恢复原状的过程中：

动能增大弹性势能减小

转 化

形变减小

速度增大

（ 4 ）皮球上升时：

高度增大

速度减小 重力势能增大动能减小

转 化

分析整个过程，皮球能量的转化是：

动能

重力势能

弹性势能

练一练

分析皮球从手中落下又弹起的过程中的能量的转化。

皮球落向地面时， 能转化为 能；撞击地板时， 能转化为 能，恢复形变（未离开地面）向上弹起时， 转化为 能，离开地面向上弹跳时， 能转化为 能。

动

动

动

弹性势能

弹性势

重力势动

重力势

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。

—— 机械能转化定律

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 。

用绳子把一个铁锁悬挂起来。把铁锁拿近自己的鼻子，稳定后松手，头不要动。铁锁向前摆去又摆回来。铁锁摆回时会碰到你的鼻子吗？会距离你的鼻子很远吗？

想想做做

在这个实验里，铁锁的动能和势能在不断转化。在转化过程中，机械能的总量有什么变化吗？

动能与势能统称为机械能。动能是物体运动时具有的能量。势能是存储着的能量。物体的动能和势能可以相互转化，而且在转化过程中，如果不受阻力，机械能的总量保持不变。 ——机械能守恒定律

小 结

练一练

1 、弹簧门在推开以后能自己关闭，从能的转化来说明这一过程。

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

3 、 2003 年 10 月 16 日，“神舟五号”载人飞船成功返航，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

4 、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

5 、学生在做模拟“蹦极”的小实验。一根橡皮筋一端系一个小石块，另一端固定在 d 点， b 点是橡皮筋系小石块自然下垂时下端所在的位置， c 点是小石块从 a 点自由下落所能到达的最低点。在小石块由 a 点到 c 点运动的过程中，以下说法正确的是 (　　 )

A 、小石块动能一直在增加B 、小石块减少的重力势能全部转化为动能C 、小石块经过 b 点时，橡皮筋具有弹性势能D 、小石块到达 C 点时，动能为零

Ｄ

d

a

6. 小老虎撑杆跳高时，它助跑时的 ______ 能转化成杆的 ________ 能 ,杆在恢复原状的过程中， _______ 能又将其转化成小老虎的 _______能，这时，小老虎被举高过杆。

动弹性势

弹性势 重力势