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第四节 机械能及其转化
三口中学 黄世华
- 知道单摆、皮球、人造卫星动能和势能之间的转化。（重点）
知识点一
单摆、滚摆
1、现象：下降过程，球运动是越来越 快 ，上升过程，球运动是越来越 慢 。
2、分析：下降过程，动能增大，重力势能减小；上升过程，动能减小，重力势能增大。
3、结论：下降过程，能量转化是 重力势能转化为 动 能；
上升过程，能量转化是 动能转化为重力势 能。
知识点二
皮球
1、现象：下降过程，球运动是越来越 快 ，球接触地面后，球逐渐变形，然后又恢复原状上升，上升过程，球运动是越来越 慢 。
2、分析：下降过程，动能增大，重力势能减小；球接触地面后，球逐渐变形过程中，球的动能减小，弹性势能增大，球恢复原状过程中，球的弹性势能减小，动能增大，上升过程，动能减小，重力势能增大。
3、结论：下降过程： 重力势能转化为 动能；
发生弹性形变过程： 动 能转化为 弹性势 能；
恢复原状过程： 弹性势 能转化为 动 能；
上升过程： 动 能转化为 重力势能。
知识点三
弹簧振子
1、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。
2、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。
知识点四
人造卫星
1、从近地点到远地点的过程中，是动 能转化为重力势 能。
2、从远地点到近地点的过程中，是重力势能转化为动能。
知识点五
机械能守恒
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。
练一练
1、说明下列过程中机械能的转化：
A．雪橇从山坡上滑下；
重力势能—动能
B．炮弹从炮口斜向上射出又下落的过程中；
上升过程：动能—重力势能；下降过程：重力势能—动能
C．玩具弹簧枪将“子弹”射出去；
弹性势能—动能
D．小孩荡秋千
上升过程：动能—重力势能；下降过程：重力势能—动能
2．如图所示，小球先后从倾角为30°和60°的光滑斜面由静止开始从顶端滑到底端，它滑到底端时的速度大小分别为v1和v2，则下列关系式中正确的是( B )
A．v1＞v2 B．v1＝v2
C．v1＜v2 D．无法确定
【解析】光滑斜面，摩擦力为0，机械能守恒，小球在斜面顶端时机械能相等，斜面底端时，机械能也相等，机械能等于动能+重力势能，机械能相等，重力势能相等，动能就相等，而动能大小与质量和速度有关，同一个球，质量相等，所以速度相等。故该选B
课时同步检测
基础检测
1、动能大小与___质量__和_ 速度 有关；重力势能大小与 质量 和 高度 有关；弹性势能与 弹性形变 有关。
2、如图，单摆由B到A时，高度减小，重力势能 减小 ，动能 增大 ，速度变 快 ；到A时，速度最大，动能 最大 ，重力势能最 小 ，但不为0；A到C过程中，速度变 慢 ，动能减小，重力势能 增大 ；到C点时，动能为零，重力势能最 大 _。
3、汽车在水平公路上减速行驶（ B ）
A．重力势能减少，动能增加 B．重力势能不变，动能减少
C．重力势能减少，动能不变 D．重力势能不变，动能不变
【解析】重力势能大小与质量和被举高的高度有关，汽车在水平公路上行驶，质量不变，高度不变，所以汽车的重力势能不变；动能大小与质量和速度有关，汽车减速行驶，质量不变，速度减小，汽车动能减小。故该选B
4、小朋友荡秋千，从最高处荡到最低处，关于动能和重力势能的变化情况，正确的是（ A ）
A.动能增大，重力势能减小 B.动能减小，重力势能增大
C.动能增大，重力势能增大 D.动能不变，重力势能不变
【解析】动能大小与质量和速度有关，小朋友从最高处荡到最低处，质量不变，速度增大，小朋友动能增大；重力势能大小与质量和被举高的高度有关，小朋友从最高处荡到最低处,质量不变，高度减小，小朋友的重力势能减小。故该选A
5、投出的实心球在上升过程中（ B ）
A.动能增大，重力势能减小 B.动能减小，重力势能增大
C.动能增大，重力势能增大 D.动能不变，重力势能不变
【解析】动能大小与质量和速度有关，实心球在上升过程中，质量不变，速度减小，实心球动能减小；重力势能大小与质量和被举高的高度有关，实心球在上升过程中,质量不变，高度增大，实心球的重力势能增大。故该选B
6、小车从斜面滑下过程中( A )
A.动能增大，重力势能减小
B.动能减小，重力势能增大
C.动能增大，重力势能增大
D.动能不变，重力势能不变
【解析】动能大小与质量和速度有关，小车从斜面滑下过程中，质量不变，速度增大，小车动能增大；重力势能大小与质量和被举高的高度有关，小车从斜面滑下过程中,质量不变，高度减小，小车的重力势能减小。故该选A
7、洒水车在下坡公路上匀速行驶，洒水的过程中 ( A )
A．动能减小，重力势能减小 B．动能不变，重力势能不变
C．动能减小，重力势能不变 D．动能增大，重力势能减小
【解析】动能大小与质量和速度有关，洒水车在下坡公路上匀速行驶，洒水过程中，质量减小，速度不变，洒水车动能减小；重力势能大小与质量和被举高的高度有关，洒水车在下坡公路上匀速行驶，洒水过程中,质量减小，高度减小，洒水车的重力势能减小。故该选A
8、不计空气阻力，下列运动过程中机械能守恒的是（ A ）
A．苹果自由下落 B．树叶匀速飘落
C．汽车匀速上坡 D．足球在草地上越滚越慢
【解析】A机械能守恒；B机械能不守恒，因为，机械能=动能+重力势能，树叶匀速飘落,动能不变，重力势能减小，机械能就减小；C机械能不守恒，因为，机械能=动能+重力势能，汽车匀速上坡，动能不变，重力势能增大，机械能就增大；D机械能不守恒，足球在草地上越滚越慢，是因为受摩擦力，摩擦会生热，有部分机械能会转化为热能。故该选A
能力拓展检测
1、篮球被投出后,篮球在上升过程中动能变小，重力势能变大，是 动 能转化为 重力势 能。
【解析】动能大小与质量和速度有关，篮球上升过程中，质量不变，速度减小，篮球动能减小；重力势能大小与质量和被举高的高度有关，篮球上升过程中,质量不变，高度增大，篮球的重力势能增大，减小的动能转化为增大的重力势能。
2、小朋友跳蹦床，小朋友下降过程中，是重力势能转化为动能；蹦床发生弹性形变过程中，是动能和重力势能转化为弹性势能；蹦床恢复原状过程中，是弹性势能转化为动能和重力势能；小朋友上升过程中，是动能转化为重力势能。
【解析】动能大小与质量和速度有关，小朋友下降过程中，质量不变，速度增大，小朋友动能增大；重力势能大小与质量和被举高的高度有关，小朋友下降过程中,质量不变，高度减小，小朋友的重力势能减小，小朋友下降过程，是减小的重力势能转化为增大的动能；弹性势能与弹性形变有关，蹦床发生弹性形变过程中，弹性形变增大，弹性势能增大，同时小朋友的高度减小，速度减小，小朋友的重力势能和动能都减小，减小的重力势能和动能转化为增大的弹性势能；蹦床恢复原状过程中，弹性形变减小，弹性势能减小，高度升高，速度增大，小朋友质量不变，小朋友重力势能和动能都增大，减小的弹性势能转化为增大的重力势能和动能；上升过程，质量不变，速度减小，动能减小，高度升高，重力势能增大，减小的动能转化为重力势能。
3、小朋友荡秋千，从最低处荡到最高处。关于能量转化的叙述，正确的是（ A ）
A.动能转化为重力势能 B.重力势能转化为动能
C.动能转化为弹性势能 D. 弹性势能转化为动能
【解析】动能大小与质量和速度有关，小朋友从最低处荡到最高处，质量不变，速度减小，小朋友动能减小；重力势能大小与质量和被举高的高度有关，小朋友从最低处荡到最高处,质量不变，高度增大，小朋友重力势能增大，减小的动能转化为增大的重力势能。故该选A
4、以下情况中机械能发生变化的是（ D ）
A．小车从光滑的斜面下滑 B．汽车在平直的公路上匀速行驶
C．子弹在空中飞行（不计空气阻力） D．降落伞在空气中匀速下落
【解析】A机械能没有发生变化，因为光滑斜面，摩擦力为0，机械能与其它形式能之间没有发生相互转化；B机械能没有发生变化，因为，机械能=动能+重力势能，汽车在平直的公路上匀速行驶,动能不变，重力势能不变，机械能就不变；C机械能没有发生变化，因为，子弹在空中飞行（不计空气阻力），摩擦力为0，机械能与其它形式能之间没有发生相互转化；D机械能发生了变化，机械能=动能+重力势能，降落伞在空气中匀速下落，动能不变，重力势能减小，机械能减小。故该选D
5、下面事例中，由重力势能转化成动能的是（ D ）
A．风吹动风车转动． B．拉弯的弓把箭射出去．
C．拧紧的发条带动钟表指针转动． D．秋千从高处向低处摆动．
【解析】A是动能的转移；B是弹性势能转化为动能；C是弹性势能转化为动能；D重力势能转化为动能。故该选D
6、投出的实心球在下降过程中（ B ）
A.动能转化为重力势能 B.重力势能转化为动能
C.动能转化为弹性势能 D. 弹性势能转化为动能
【解析】动能大小与质量和速度有关，实心球在下降过程中，质量不变，速度增大，实心球动能增大；重力势能大小与质量和被举高的高度有关，实心球在下降过程中,质量不变，高度减小，实心球的重力势能减小，减小的重力势能转化为增大的动能。故该选B
7、下列过程中，属于物体的重力势能转化为动能的是（ D ）
A．拉弯的弓把箭射出去 B．钟表里发条带动齿轮转动
C．火箭发射升天 D．单摆从高处向低处摆动
【解析】A是弹性势能转化为动能；B是弹性势能转化为动能；C是内能转化为机械能，动能和重力势能都增大；D重力势能转化为动能。故该选D
8、如图所示，小朋友将蹦蹦杆中的弹簧向下压缩的过程中，小朋友的重力势能、弹簧的弹性势能的转化是（ A ）
A．重力势能转化为弹性势能
B．重力势能转化为动能
C．弹性势能转化为重力势能
D．动能转化为弹性势能
【解析】重力势能大小与质量和被举高的高度有关，小朋友将蹦蹦杆中的弹簧向下压缩的过程中,质量不变，高度减小，小朋友的重力势能减小，弹性势能与弹性形变有关，小朋友将蹦蹦杆中的弹簧向下压缩的过程中，弹簧弹性形变增大，弹簧的弹性势能增大，减小的重力势能转化为增大的弹性势能。故该选A
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