主讲： 高级教师　曾献智

一周强化

一、本周知识概述

　　在八年级物理中同学们已经知道电能，今天我们来学习另一种形式的能量——机械能。那到底什么是机械能？它包含哪些具体的能量？谁具有机械能？和电能之间能相互转化吗？在学习中要注意紧扣不同形式的能量各与哪些因素有关。

二、重难点知识精析

（一）动能和势能

1、机械能：动能和势能总称为机械能。

（1）动能：物体由于运动而具有的能，叫做动能。

（2）重力势能：物体由于被举高而具有的能量叫做重力势能。

（3）弹性势能：物体由于发生了弹性形变而具有的能量叫做弹性势能。

　　方法规律：确定物体具有哪一种能量，先要认清“标志”，动能的标志是运动，重力势能的标志是否被举高，弹性势能的标志是发生弹性形变。

2、影响动能大小的因素：动能的大小决定于物体的质量和速度。

（1）在质量相同时，物体的速度越大，它具有的动能越大，物体的速度越小，它具有的动能越小。

（2）在速度相同时，物体的质量越大，它具有的动能越大，物体的质量越小，它具有的动能也越小。

3、影响势能大小的因素

（１）在质量相同时，物体所处的高度越高，它的重力势能越大，物体所处的高度越低，它的重力势能越小。

（2）在高度相同时，物体的质量越大，它的重力势能越大，物体的质量越小，它的重力势能越小。

（3）同一物体的弹性形变越大，则它具有的弹性势能越大。

例1、下列物体中，既具有动能又具有势能的是（　）

　A．在平直公路上行驶的汽车

　B．拉长的橡皮筋

　C．空中正在下落的冰雹

　D．被拦河坝挡住的水

思路分析：

　　平直公路上行驶的汽车具有一定的速度，表现的是动能；拉长的橡皮筋发生了弹性形变，表现的是弹性势能；空中正在下落的冰雹既有一定的速度，又具有一定的高度，因此同时具有动能和重力势能；被拦河坝挡住的水具有一定的高度，表现的是重力势能。

答案：C

方法技巧：

　　要判断一个物体具有的是动能还是势能，关键看它是否具有一定的速度、高度或发生弹性形变。速度、高度、弹性形变分别是物体具有动能、重力势能、弹性势能的标志。

例2、竖直上抛的石子，不计空气阻力，在上升过程中（　）

　A．动能减小，重力势能不变

　B．动能不变，重力势能增加

　C．动能减小，重力势能增加

　D．动能不变，重力势能不变

分析：

　　判断动能的变化主要看物体运动速度的变化，速度增大该物体的动能增大；判断重力势能的变化主要看物体高度的变化，高度增大该物体的重力势能增大；同理，弹性势能主要看弹性形变程度。如下表：

　　上抛的石子，不断上升，高度增大，所以重力势能增大；在上升的过程中，速度不断减小，所以动能不断减小。

解答：C

注意：

　　判断动能和重力势能的变化，主要是看物体的运动速度和相对高度的变化，因为物体的质量不变（具体问题具体分析）。

（二）机械能及其转化

1、动能和势能可以相互转化

（1）动能和重力势能是可以相互转化的。

　　在滚摆实验中可以看到，滚摆旋转着下降，越转越快。到最低点时，滚摆转而上升，上升中它越转越慢，直到差不多回到原来的位置。然后它又下降、上升，重复原来的运动。滚摆下降时，它的重力势能越来越小，动能越来越大，重力势能转化为动能。滚摆上升时，它的动能越来越小，重力势能越来越大，动能转化为重力势能。

（2）动能和弹性势能可以相互转化

　　如图所示，让木球从斜槽滚入水平槽。在水平槽里竖立一个弹簧片，它的下端固定。观察木球与弹簧片碰撞的过程。

　　木球接触弹簧片后把弹簧片压弯（甲→乙），木球的动能减小，弹簧片的弹性势能增加，在这个过程中动能转化为弹性势能。紧接着，弹簧片恢复原状，把木球弹回（乙→丙），在这个过程中弹性势能转化为动能。

（3）重力势能和弹性势能可以相互转化

　　图中，若考虑木球从斜槽上静止下滑到弹簧片被压弯到最大程度的全过程，重力势能转化为木球的动能，最终转化为弹簧片的弹性势能。当弹簧片恢复原状时，木球可以运动到斜槽上某一高度，即弹性势能转化为重力势能。

2、机械能守恒

（1）在动能和势能相互转化的过程中，若没有机械能的损失，机械能的总量保持不变。

（2）只有重力或弹簧弹力做功（或有除重力或弹簧弹力之外的其他力作功，但总功为零）的过程中，机械能守恒。而有摩擦或空气阻力时，部分机械能转化为内能，机械能减小。（下一章将具体讲解）

例3、下列例子中属于势能转化为动能的是（　）

　A．体操运动员在跳马时，脚刚接触到弹性踏板因而踏板被压紧的过程

　B．杂技演员从高处跳下落到绷床上，绷床下降的过程

　C．拧紧发条的手表，指针“走动”的过程

　D．飞行的子弹打进木板里的过程

分析：

　　势能转化为动能表现为势能减小的同时动能增加，即物体被举的高度减小或弹性形变程度减小的同时，物体运动的速度增加。如下图：

　　A选项运动员接触到踏板由运动到静止，动能减小，不对；B选项绷床下降的过程弹性势能在增加，也不对；C选项指针走时发条的弹性形变程度逐渐变小，而指针运动，属于弹性势能转化为动能，因而正确；D选项子弹打进木板同时速度在减小，动能在减小，当然不对。

解答：C

注意：

　　要认真读题，弄清题目中所说的过程，在这一过程中，哪些量之间发生了改变，它们之间是如何转化的。对重力势能、弹性势能、动能的概念要有清醒的认识。

例4、如图所示，某运动员做“蹦蹦床”运动，试分析他从下落接触到“蹦蹦床”到被弹起后上升的过程中能量的变化情况。

解析：

　　1、机械能的转化是指同一物体的动能、重力势能、弹性势能之间的相互转化，即重力势能与弹性势能之间，动能与重力势能之间、动能与弹性势能之间的相互转化。

　　2、日常生活和生产实际中，经常可看到能转化的实例，怎样去分析这些能的转化呢？能的转化总是存在于某一个或某几个过程中，因此分析能的转化首先要知道物体原来处于什么状态，确定它原来所具有的能的形式，然后明确物体达到另一种状态后所具有的能的形式，从而确定不同形式的能的转化。

　　本题分三个阶段进行分析：（1）接触并压缩阶段。该运动员下落接触到蹦床之后，动能和重力势能都在减小，蹦床的弹性势能逐渐增大。蹦床被压缩到最大限度时，运动员的动能为零，弹性势能达到最大；（2）舒张并脱离阶段。蹦床的弹性势能减小，运动员的重力势能和动能增大；（3）上升阶段。运动员的动能减小，重力势能逐渐增大。

答案：

　　运动员下落接触到蹦床过程中，动能转化为弹性势能；蹦床舒张把运动员反弹起的过程中，弹性势能转化为运动员的动能；在上升过程中，运动员的动能转化为他的重力势能。

注意：

　　分析此类问题时，一定要明确研究对象是对哪一个过程中，再分析能的转化和变化情况。

例5、如图所示，一个静止的物体M，从O点分别沿不同的光滑轨道OA、OB、OC自由下滑，到达同一水平地面上。如果不计空气阻力，以下说洁正确的是（　）

　A．它在各个运动过程中，重力势能变化相同

　B．沿着不同轨道到达地面时速度相同

　C．到达地面时动能不相等，沿OC轨道下滑时动能最大

　D．它们的机械能均保持不变，沿OA轨道下滑所需时间最长

解答：

　　因为“光滑”表示无摩擦，则机械能守恒。物体沿不同轨道下滑时，下降高度相同，重力势能的变化相同，即转化的动能也相同，由此可判断，物体M沿不同轨道下滑到达地面时，速度也相同，物体M沿不同轨道下滑时，轨道越长，下滑越缓慢，要达到相同的速度所需时间越长。故A、B、D正确。

注意：

　　在只有重力做功的过程中，机械能守恒。如果轨道存在摩擦，则机械能减小，只有一部分重力势能转化为动能，要时刻注意物体知识所适用的条件、范围。

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