【初中物理】初中物理知识点：机械能转化与守恒

【初中物理】初中物理知识点：机械能转化与守恒

机械能定义：

动能与势能之和称为机械能。

机械能守恒：

动能与势能之间是可以相互转化的，即动能可以转化成势能，势能也可以转化成动能。在只有动能与势能转化的过程中，机械能的总量保持不变。如图：卫星绕地球转动时，由

于太空是真空，动能和势能相互转化，机械能不变。

规律总结：在只有重力、引力、弹力做功时，机械能是守恒的，其他力做功，机械能

不守恒。

机械能间的转化：

(1)动能和重力势能可以相互转化。

①动能转化为重力势能的标志是速度减小，所处的高度增加；

②重力势能转化为动能的标志是所处的高度减小，速度增大。

(2)动能和弹性势能可以相互转化。

①动能转化为弹性势能的标志是速度减小，形变增大；

②弹性势能转化为动能的标志是动能增大，形变减小；

③动能和弹性势能的相互转化可以发生在同一物体上，也可以发生在不同物体之间。

(3)在动能和势能相互转化的过程中，若没有能量损失(如克服阻力)或其他形式的能

量的补充，机械能的总和保持不变，机械能守恒。

(4)机械能也可以转化为其他形式的能量。

对能量转化的理解：

(1)分析某个物体在物理变化的过程中机械能的大小发生改变与否时，应全面考虑。

即同时考虑动能、重力势能、弹性势能的变化情况。

(2)物体储存能量时，物体具有做功的本领，物体损失能量时，就说物体正在做功。

(3)物体对外界做功时，物体的能量减小。

(4)外界对物体做功时，物体的能量增加。

滚摆：

滚摆又称麦克斯韦摆，它是在学习机械能时，常用来演示重力势能和动能之间相互转

化的仪器，如图。

做滚摆实验时，先调整悬绳，使摆轮处于水平最低位置，然后转动摆轮，使悬绳均匀

地绕在摆轮的轴上，直至摆轮上升到悬绳的最上部，并且保持摆轮的轴与水平地面平行。

此时，摆轮具有一定的重力势能，而动能为零。当由静止释放摆轮，在重力和悬绳拉力的

共同作用下，摆轮边旋转，边下降，摆轮的重力势能不断减少，转化成摆轮的动能。当悬

线全部伸开时，摆轮的重力势能不再减少，摆轮的动能达到最大值。由于惯性，摆轮继续

旋转，摆轮轴又开始把绳绕在轴上，使摆轮开始上升，随着重力势能的增加，动能不断减少，动能转化为势能。直到上升到开始位置，摆轮停止转动，停止上升。接着又开始新的

一轮下降、上升…… 实际上，摆轮每次下降后再上升都不会上升到前一次的高度，这是

摩擦力、空气阻力等作用的结果，使一部分机械能转化为内能。

水能及其利用：

水能及其利用流动的水具有动能，高处的水具有势能，水所具有的机械能统称水能。

瀑布的水向下流时(如图)，它会以极大的力量冲击瀑布下的岩石，并且以很大的速度

冲刷土壤。

数千年前，人们已知道利用流水的能量来转动水车，汲水灌溉。自从19世纪末德国

建成世界上第一座水电站以来，水力发电就成了水能利用的主要形式。当上游的水冲击水

轮机的叶片时，就把大部分动能传递给水轮机，使水轮机转动起来，由此带动发电机发电。

为了增加水的机械能，必须修筑拦河大坝来提高河流上游的水位。如图是水力发电站

的原理图。

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初中物理

知识点：功的概念

功的定义：

必须有作用在物体上的力，且物体在这个力的方向上通过一段距离，就说这个力对物

体做了机械功，简称做功；

功的两个要素：

一是作用在物体上的力，二是物体在力的方向上通过的距离。

以下三种情况下力对物体不做功：

(1)靠惯性运动的物体没有力对它做功。例如：某同学踢足球，球离开脚后飞出10m 远，足球飞出10m 远的过程中，人做功为零。

(2)物体受到力的作用，但没有移动距离，也就不可能在力的方向上通过距离，力对物体不做功。如：一辆汽车停止在路边，一个人用很大的力却没有推动它。推力对汽车不做功。

(3)物体受到力的作用，同时也运动了一段距离，但两者相互垂直，即在力的方向上没有通过距离，这个力也没有对物体做功。如手提水桶在水平面上运动一段距离，水桶虽然受到手的提力作用，但是由于手提桶的力的方向始终竖直向上，跟水平地面垂直，所以在水平面上走得再远，手的提力对水桶也没有做功。

功和机械能知识梳理：

如何判断力对物体是否做功：

判断力对物体是否做功，可以从物体在力的作用下，在该力的方向上是否移动了距离来进行判断。

如冰块在光滑冰面上匀速滑动，水平方向上没有受到力的作用，只是在竖直方向上受重力和支持力；因此，水平方向上没有力对冰块做功，而竖直方向上，重力、支持力的方向都与冰块运动的方向垂直，所以重力、支持力也没有对冰块做功。

人用力推车，对车有水平推力，且车沿水平方向通过了距离，符合做功的两个要素，推力做了功。

例1教学大楼每层楼高为3m，小明提着一重 50N的箱子，沿楼梯从一楼登上三楼，再沿三楼水平走廊走了4m进入教室，从一楼到教室过程中小明对箱子做的总功为( )

A．0J B．300J C．450J D．500J

解析：本题包括两个过程，一是小明将50N的箱子提高6m，人对箱子的拉力是50N，箱子在拉力方向上移动6m的距离，根据W=Fs=50N×6m= 300J；另一过程是提着箱子在水平走廊走了4m，拉力和箱子移动距离的方向垂直，在这一过程中人没有做功。

答案：B

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