11.4 机械能及其转化
机 械 能 1.动能与势能统称为机械能。 2.动能是物体运动时具有的能量。 3.势能是存储着的能量。 4.一个物体可以既有动能又有势能。
练习 1.一个玩具皮球在空中运动，机械能为35J，动能为17J，重力势能是多大？ 2.判断：同一个物体运动时所具有的机械能比静止时所具有的机械能大.
(1)匀速上升的气球:动能_____,势能_____,机械能______ 3.判断机械能的变化： (1)匀速上升的气球:动能_____,势能_____,机械能______ (2)匀速水平的汽车:动能_____,势能_____,机械能______ (3)加速上升的火箭:动能_____,势能_____,机械能______ 不变 增加 增加 不变 不变 不变 增加 增加 增加
实验1：滚摆实验 重力势能 重力势能 下降 上升 动能 动能 最高点，重力势能最大，动能为0。 最低点，动能最大，重力势能最小。
实验2：单摆实验 观察单摆小球的动能和势能的转化
当摆球从A点向下摆时，它的速度_____，高度____，所以动能逐渐_____，势能逐渐____；当摆球到达最低点O’时，它的动能最___，势能最___。在此过程中，摆球的____能逐渐转化为____能。 增加 减小 增加 减小 大 小 势 动 减小 随着摆球的上升，它的速度____，高度____，所以动能逐渐____，势能逐渐____；当摆球到达最高点B时，它的动能为____，势能最___。在此过程中，摆球的____能逐渐转化为____能。 增加 减小 增加 零 大 动 势
通过实验，我们可以得出什么结论？ 滚摆 单摆 乒乓球 动能和重力势能之间可以相互转化。 从实验中你还发现了什么？ 动能和重力势能相互转化的过程中，由于存在摩擦等阻力，机械能总量在不断减小。
动能与重力势能能够相互转化，那么，弹性势能与动能能否相互转化？ 大胆猜想 动能与重力势能能够相互转化，那么，弹性势能与动能能否相互转化？
（1）皮球下落： （2）皮球接触地面： 动能减小 高度减小 动能增大 重力势能减小 速度增大 速度减小 弹性势能增大 形变增大 转化 转化 2. 分析皮球在下落过程中，物体动能、势能的转化。 （1）皮球下落： （2）皮球接触地面： 动能减小 动能增大 重力势能减小 高度减小 速度增大 弹性势能增大 速度减小 形变增大 转化 转化
（4）皮球上升时： 动能和弹性势能是可以相互转化的。 （3）皮球在恢复原状的过程中： 动能增大 形变减小 弹性势能减小 速度增大 动能减小 重力势能增大 高度增大 速度减小 转化 动能和弹性势能是可以相互转化的。 转化
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 物体具有的动能和势能可以相互转化。在动能和势能相互转化的过程中，如果不受摩擦等阻力，机械能的总量保持不变。 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 动能和势能的转化是通过做功来实现的， 功是能的转化的量度！
想想做做 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？ 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？ 不会碰到鼻子，会距离你的鼻子很近；由于铁锁受空气阻力，因此在动能和势能不断转化的过程中，机械能总量会逐渐减小，一部分机械能转化为内能。
A．铁锁在位置a有最大的动能 B．铁锁在位置b有最大的动能 C．铁锁在位置c有最大的动能 D．铁锁在a、b、c三处的动 能相同 1.小红按照图示情景作了一个有趣的实验。她把一个悬挂起来的铁锁拉到自己的面前并接触鼻子，然后将铁锁由静止释放，保持头的位置不变，铁锁摆回时不会撞击她的鼻子。铁锁由接触鼻子的位置a开始，沿弧线abc向另一侧的最高点c运动的过程中，关于它的动能大小，下列说法中正确的是 （ ） A．铁锁在位置a有最大的动能 B．铁锁在位置b有最大的动能 C．铁锁在位置c有最大的动能 D．铁锁在a、b、c三处的动 能相同
图中的过山车具有什么能？ 过山车为什么能够不断地翻滚？
撑杆跳高运动员起跳时，先把人的动能转化为杆的弹性势能，随后杆的弹性势能转化为人的重力势能，使人升高。
水从高处向低处流动时，机械能是如何转化的？ 水的重力势能转化为动能
三、水能和风能的利用 1．水能和风能是机械能
水能的破坏性释放造成灾害
2．在水力发电站，水的机械能（水能）转化为电能。 水的重力势能 动能 机械能 电能 发电机
在风水力发电站，风的机械能（风能）转化为电能 风力发电
卫星绕地球运动时，机械能是如何转化的？ 动能最大 重力势能最大 远地点到近地点:重力势能 动能 近地点到远地点:动能 重力势能
讨论下列过程中机械能的转化： 雪橇从山坡上滑下； 炮弹从炮口斜向上射出，又落到远处地上； 重力势能转化为动能 玩具弹簧枪将“子弹”射出去。 应用知识，解决问题 讨论下列过程中机械能的转化： 雪橇从山坡上滑下； 炮弹从炮口斜向上射出，又落到远处地上； 玩具弹簧枪将“子弹”射出去。 重力势能转化为动能 动能转化为重力势能再转化为动能 弹性势能转化为动能
生活中的物理，你留意过吗？ 弹簧门在推开以后能自己关闭，这是因为门被推开后，弹簧被卷紧变形，具有了_______能，放手后转化为门的_____能，使门自动关闭。 弹性势 动
生活中的物理，你留意过吗？ 从能量的转化的角度来说明这样做的好处。 我们同学来学校时，在上坡前往往要加紧蹬几下；汽车司机在开车上坡前，也往往要加大油门，加大速度。 从能量的转化的角度来说明这样做的好处。 增大动能，可以有较多的动能转化势能和内能，防止车倒退。
思考并讨论：地铁站经常设计在一个小坡上，站台前后连接的轨道都有一个小坡度，从能量利用的角 度分析，你知道为什么 要这样设计吗？ 这样设计站台可以有效利用车的动能和重力势能．车进站时，车的一部分动能转化为车的重力势能储存起来；当车出站时，车储存的重力势能又转化为车的动能释放出来．
1．一个小朋友从滑梯上匀速下滑的过程中，下列说法正确的是（ ） A．动能减小，重力势能减小 B．动能不变，重力势能减小 C．动能增加，重力势能减小 D．动能不变，重力势能不变 B
2.在下列过程中，物体的动能转化为重力势能的有( )。 2.在下列过程中，物体的动能转化为重力势能的有( )。 A．从水坝上流下来的水 B．汽车沿斜坡匀速向上行驶 C．乒乓球触地后向上弹起时 D．斜向上抛出的垒球，当它在上升阶段时 D
3. “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”，返回舱减速着陆过程中( )。 3. “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”，返回舱减速着陆过程中( )。 A．动能增加，重力势能减少，机械能不变 B．动能不变，重力势能减少，机械能减少 C．动能减少，重力势能不变，机械能减少 D．动能减少，重力势能减少，机械能减少 D
4．阳阳在蹦床上做游戏，从高处落到蹦床上又被弹起。当她从接触蹦床床面到运动至最低点的过程中（忽略空气阻力的影响），以下说法正确的是 A．阳阳的重力势能转化为动能 B．蹦床的弹性势能逐渐增大 C．阳阳的动能转化为蹦床的弹性势能 D．阳阳受到的合力先减小后增大 BC
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点是橡皮筋不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 a Ｄ
D 6.如图，小球沿轨道由静止从A处运动到D处的过程中，忽略空气阻力和摩擦力，仅有动能和势能互相转化．则（ ） 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
7.图是运动员在铅球比赛中的场景。铅球离手后，在空中飞行过程中动能EK随时间t变化的曲线最接近的是（ ） A
1.过山车下降时速度越来越大，重力势能转化动能；上升时速度越来越小，动能转化为重力势能 。 2. 用力向下（向上）抛出乒乓球,使球抛出时具有一定的动能,根据机械能守恒,球弹跳到最高点时的势能等于抛出时的动能与势能之和，这样就能使球弹跳到高于抛出时的位置能使球弹跳到高于抛出时的位置。
在一个罐子的盖和底各开两个小洞，将小铁块用细绳绑在橡皮筋的中部穿入罐中，橡皮筋两端穿过小洞用竹签固定，做好后将它从不太陡的斜面滚下，则观察到的现象是 ，产生此现象的原因是 。 罐子从斜面滚下后又 返回 重力势能、动能与弹性势能的相互转化 因为罐子向下滚动时，罐的重力势能转化为罐的动能，罐的动能再转化为橡皮筋的弹性势能； 当罐动能为零时（速度为零时），橡皮筋的弹性势能就会转化为罐动能，罐的动能又转化为罐的重力势能，使罐子再沿斜面向上滚．