初三物理【机械能】

第十章 机械能、内能及其转化
第一节 机械能
【要点归纳】
1、物体能够对外做功(但不一定做功)，表示这个物体具有能量，简称能。

2、动能：物体由于运动而具有的能叫做动能，)2
1(2mv E k =。

3、质量相同的物体，运动的速度越大，它的动能越大;运动速度相同的物体，质量越大，它的动能
也越大。

4、重力势能和弹性势能统称为势能。

(1)重力势能：物体由于被举高而具有的能量，叫做重力势能。

物体被举得越高，质量越大，具
有的重力势能也越大)(mgh
E p =。

(2)弹性势能：物体由于弹性形变而具有的能量叫做弹性势能。

物体的弹性形变越大，具有的弹性势能越大)2
1(2kx E p =。

5、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。

一个
物体可以只有动能，也可只有势能，也可同时具有动能和势能。

(P k E E E +=)
6、动能和势能相互转化：动能和重力势能相互转化一般发生在重力作用下的运动过程中，表现在物
体高度发生变化时速度也会发生变化。

动能和弹性势能也可以相互转化，表现在弹簧形变和物体速
度的变化。

在只有动能和势能相互转化时，一种能量减少，另一种能量增加。

7、机械能守恒：如果只有动能和势能相互转化，机械能的总和不变，也就是说机械能是守恒的。

（1）守恒条件：只有动能和势能两种形式的能相互转化，没有第三种能量介入（如内能），则一
种能量减少多少另一种能量必然增加多少，机械能总量保持不变。

（2）守恒范例：（没有空气阻力和摩擦，只有重力做功）
○1自由落体运动。

22
1mv mgh =势能减少动能增加，势能的减少量等于动能的增加量。

○2物体从光滑斜面、光滑弧面自由滑下。

22
1mv mgh ○3平抛和斜抛运动。

（高度降低，势能减少动能增加）
○4单摆运动。

（重力势能——动能——重力势能）
○5近地卫星运动。

（近地点势能小动能大，远地点相反。

机械能总和不变）
【难点讲解】
1.物体能够对外做功，我们就说这个物体具有内能。

“能够”的含义即：物体有做功的本领，物体能
做的功越多，它具有的能越多。

2.动能由物体的质量和速度共同决定，它是物体由于运动而具有的能。

重力势能由于物体的质量和
被举高的高度共同决定，它是由于物体被举高而具有的能，物体被举高的高度是相对于零重力势能
参考面（即势能为零的平面）而言的。

弹性势能由弹性体本身的性质和弹性形变量共同决定，只有
发生了弹性形变，物体才有弹性势能。

讨论机械能的大小和变化时，要从动能和势能两方面考虑。

3.动能和势能之间可以相互转化，研究动能和势能之间的转化时，要明确开始物体具有什么能，最
后具有什么能，哪种形式的能在减少，哪种形式的能在增加，增加的是不是由减少的能转化而来的。

【思路导航】
例1：洒水车在水平公路上匀速行驶，在不断洒水过程中( )
A.动能不变
B.势能不变
C.机械能不变
D.机械能减少
拓展：空中沿水平匀速飞行的飞机，在不断向地面空投物资时，飞机的能量变化？
例2：一单摆（如图1），从A 点放手后，沿ABC 来回摆动，若在D 点钉一个钉子，小球从A 摆动
到B 时，绳子被钉子挡住，则小球在左侧升高的高度是( ) 图1
A.高于C 点
B.低于C 点
C.与C 同高
D.无法判断
拓展：小球从a 向d 摆动过程中，在悬点正下方用尺子将摆线阻挡（如图2），
则摆球（不计空气阻力）( )
A.c 点动能最大
B.b 点机械能和a 点相等
C.d 点势能最大
D.a ，d 两点高度相同
例3：如图，AB 为光滑斜面，BC 为粗糙水平面，小车从A 点滑下，停在C 点，关于下车能量变化
（ ）
A.AB 段动能最大，BC 段动能减少，机械能不变
B.AB 段势能减少，BC 段动能减少，机械能减少
C.AB 段动能增大，BC 段势能不变
D.AB 段势能转化为动能，BC 段动能转化为势能
拓展：小孩从滑梯顶加速滑下，过程中，屁股的运动热，则（ ）
A.势能全部转化成动能
B.动能小雨最高点势能
C.势能减少等于动能增加
D.机械能守恒
例4：一铁块从A 点先后沿两个光滑斜面AB 和AC 滑到底端（如图3），设到底端速度为B v ，C v ，
则（ ）
A.C B v v ＞
B.C B v v ＜
C.C B v v
D.无法判断
拓展：质量相同的甲乙两物体，若从同一高度分别沿光滑和粗糙斜面下滑到水平面上，则两物体势
能减少量（ ）
A.甲较多
B.乙较多
C.一样多
D.无法判断 例5：小球从光滑斜面A 点由静止释放，相继经过B ，C 两点，AB=BC ，忽略空气阻力时（ ）
A.小球从下滑过程为匀速直线运动 B C A
图2
图3
B.小球在AB，BC两段内平均速度相等
C.小球在A点势能比在B，C处大
D.就A，B，C三点而言，小球在A点具有的机械能最大
【课堂训练】
1、分析下列物体各具有什么形式的机械能？将结果填入括号内。

（1）天空中向前飞行的飞机。

（）
（2）在地面上被拉弯的弓。

（）
（3）稳稳地立在山顶上的石头（以山脚的地面为标准）。

（）
（4）地面上滚动的足球。

（）
2、从静止在高空的直升飞机上释放一个物体，不计空气阻力，释放是物体的机械能为500J，那么（）
A.释放时物体的重力势能小于500J
B.下落过程中物体的机械能减小
C.物体落下地时的动能是500J
D.物体落地时的机械能大于500J
3、（2013·陕西）关于足球运动中涉及的物理知识，下列分子分析正确的是（）
A、足球鞋底凹凸不平，是为了增大对地面的压力
B、踢出去的足球，不受脚的作用力
C、足球撞击球门柱并被弹回的过程中，足球没有发生形变
D、足球下落过程中，它的重力势能不变
4、（09贵州安顺）修拦河大坝是为了提高上游水位，增加水的_________能，水流下时才能转化为更多的_________能，从而带动发电机发电。

5、一小孩从公园中的滑梯上滑下，对于其中机械能的变化情况，下列说法正确的是（）
A、重力势能减小，动能不变，机械能减小
B、重力势能减小，动能增大，机械能减小
C、重力势能减小，动能增大，机械能不变
D、重力势能减小，动能不变，机械能不变
【课后作业】
一、填空题
1．(2011·芜湖)“歼一20”是我国自主研制的新一代隐身重型歼击机，具有卓
越的机动性能，当它在空中加速向下俯冲时，动能________，重力势能
________．(增大／不变／减小)
2．(2011·锦州)如图所示是蹦床比赛中的一个场景，运动员将蹦床压弯，说明了力可以使物体发生________；同时运动员又被蹦床弹起，说明物体间力的作用
是________的；运动员向上运动的过程中，动能________ (增加／不变/减少)．
3．(2011·荆州)跳伞运动员在跳下飞机一段时间后降落伞打开，降落至地面时速度为零，
运动员从开伞到降至地面的过程中动能________，重力势能________．(增大／不变／减小) 4．(2011·张家界)1970年4月24日，我国成功地发射了第一颗人造地球卫星，如图所示是该卫星绕地球运行的轨道图．当卫星运行到近地点时，它的动能最________，势能最________．(大／小)
5．(2011·舟山)请分析以下两个有关能量形式的问题．
(1)“强弩之末势不能穿鲁缟者也”．强弩之末不能穿透薄薄的丝绸，说明物体的动能大小与它的________有关．
(2)旋转图中的吸管后，将可乐罐放在桌面上，罐就会运动起来，这是因为罐中的橡皮筋积蓄了________能．
6．(2011·内江)2011年4月12日，人类首位宇航员——加加林进入太空50周年庆祝大会在俄罗斯隆重举行．如果通过宇航员把物体从地面带到太空后，那么，物体的质量将________ (增加／不变／减小)，物体________ (有/没有)机械能．
7．(2011·桂林)如图所示，质量为40 g 的金属小球从导轨的a 自由滑下，依次经过b 处、c 处，到达d 处时恰好停下．在从a 到b 的过程中，重力做功为________J ；在整运动过程中，小球克服导轨摩擦消耗的机械能为________J ．(g 取10 N ／kg)
8．(2010·郴州)国庆60周年阅兵中，展示了两架加油机和四架新型歼击机，表明我国空中力量发生了革命性的变化．如图所示，如果要在空中完成加油，加油机和歼击机要保持相对________状态，歼击机(匀速飞行)在加油的过程中，动能将________． 二、选择题
9．(2011·咸宁)质量相同的甲、乙两小车同时同地在水平地面上做匀速
直线运动，它们运动的s 一t 图像如图所示．比较甲、乙两小车，由图像
可知甲小车 ( )
A ．具有的惯性大
B ．所受的合力大
C ．具有的动能大
D ．具有的势能大
10．(2011·娄底)三峡水电站和葛洲坝水电站都建在长江上(葛洲坝水电
站在三峡水电站下游)．据报道，2010年三峡水电站的年发电量达847亿千瓦时，葛洲坝水电站年
第7题 第8题
发电量约为160亿千瓦时，三峡水电站比葛洲坝水电站年发电量多的主要原因是 ( )
A ．三峡水电站水流量比葛洲坝水电站水流量大
B ．三峡水电站水流量比葛洲坝水电站水流量小
C ．三峡大坝比葛洲坝大坝修建得高
D ．三峡大坝比葛洲坝大坝修建得低
11．(201l ·桂林)如图所示是小明在体育考试中测试“引体向上”时的示意图．关
于“引体向上”，下列说法中正确的是 ( )
A ．身体悬挂不动时，势能为零
B ．身体上升时，重力做功，势能减少
C ．身体下降时，重力做功，势能增加
D ．身体上升时，克服重力做功，势能增加
12．(2011·莆田)质量较大的鸽子与质量较小的燕子在空中飞行，如果它们的动能相等，那么
( )
A ．燕子比鸽子飞得快
B ．鸽子比燕子飞得快
C ．燕子与鸽子飞的一样快
D ．两者速度大小无法比较
13．(2011·聊城)聊城市为了杀灭美国白蛾调动了直升机，在灾区上空喷洒生物农药，飞机在某一高度水平匀速飞行喷洒农药的过程中，飞机的 ( )
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
14．(2011．滨州)在学习“机械能及其转化”时，“想想做做，，栏目提供了如图所示的情景，用绳子把一个铁锁悬挂起来．把铁锁拿近自己的鼻子，稳定后松开手，头保持不动，铁锁向前摆去又摆回来．下列说法中正确的是 ( )
A ．铁锁在摆动过程中机械能保持不变
B ．铁锁摆动到最低点时动能最小
C ．铁锁在下降过程中，重力势能转化为动能
D. 铁锁在上升过程中，重力势能转化为动能
15．(2010．黔南)如图所示，钢珠沿竖直平面上的光滑轨道abcd 从a 点运动到d 点，钢珠 ( )
A. 通过d 时的速度比通过c 时大
B ．从a 运动到b 的过程中，动能转化为重力势能
C. 在c 点比在b 点的重力势能小
16．(2011·郴州)2011年6月法国网球公开赛中，我国选手李娜力战群雄，获得冠军．以下说法中正确的是 ( )
A. 网球下落时，动能减小，重力势能增大
B. 网球在上升过程中，动能不变，重力势能增大
C. 网球落下撞在地面上时，动能转化为弹性势能
D ．网球飞来撞击李娜的球拍时，弹性势能转化为动能
17．(2011·济南)如图所示的四种情景中，属于重力势能转化为动能的是 ( )
14题 15题 11题图
A. 图甲中运动员把弯弓拉开将箭射出
B. 图乙中跳水运动员从空中下落
C ．图丙中运动员骑自行车冲向坡顶
D ．图丁中跳伞运动员匀速下落
18．(2011·三明)下列过程中，物体的重力势能转化为动能的是 ( )
A. 跳伞运动员在空中匀速下落的过程
B. 热气球上升的过程
C ．汽车在水平路面上匀速行驶的过程
D ．铅球自由下落的过程
19．(2011·南通)如图所示，光滑轨道MNP 固定在竖直平面内，NP 段水平．一小球从M 点由静止释放运动到P 点的过程中，动能、势能的变化情况是 ( )
A ．M 到N 的过程中，势能不变
B ．M 到N 的过程中，动能减小
C ．N 到P 的过程中，势能增大
D ．N 到P 的过程中，动能不变
三、实验题
20．(2011·咸宁)在某次探究活动中，小明对老师给出的“小球在光滑斜面由静止释放时，所处高度越高，到达斜面底端的速度越大，而与小球质量无关”这一结论产生了质疑．他对小球从同一光滑斜面上自由滚到底端时的速度提出两个猜想：
①可能与小球在光滑斜面上的高度无关；
②可能与小球的质量有关．然后选择了一些实验器材，进行如下实验(图中A 、B 、C 分别表示小钢球在第0.1 s 末、第0.2 s 末、第0.3 s 末所处的位置，钢球1、2、3的质量关系为m 1<m 2<m 3)．
(1)实验一是为了验证猜想________(①／②
)，
通过该实验他得到的结论应是：小球从同一光滑
斜面上自由滚到底端时的速度与小球的质量________ (有关／无关)．
(2)实验二中，小球2和3在同一光滑斜面的不同高度处同时由静止释放，到达底端时的速度分别为v 2、v 3，请判断v 2________ (>／=／<)v 3．
21．(2011·大连)某同学在探究“物体动能大小与物体质量大小的关系”实验中，他猜想“物体动能大小还与物体速度大小有关”，所用的实验装置如图甲所示．A 为小球，B 为木块．
第21题图甲
第19题
(1)前两次的实验数据如下表；在第3次实验中，木块移动的距离如图乙所示；a为木块左侧面的初位置，b为木块左侧面的末位置．根据表格和图乙中的信息，将表格中的空白处填写完整．
第21题图乙
(2)该实验的探究结论是_____________________________________________________．
(3)如果第1次实验中，木块运动到了长木板的末端之外．在不更换实验器材的条件下，解决的办法是________________________________________________________________.
(4)如果用圆柱体代替小球做该实验，其好处之一是_______________________________.
四、解答题
22．(2011·大连试测)如图所示是位于水平桌面上的玩具“不倒翁”摆动过程的示意图，O点是“不倒翁”的重心．将“不倒翁”扳到位置1后释放，“不倒翁”向右摆动，经过竖直位置2，到达另一侧最大摆角的位置3．请分析说明“不倒翁”由位置1经2到3的摆动过程中能量是如何转化的．。