总复习：机械能及其转化 知识讲解

总复习：机械能及其转化

责编：雒文丽

【考纲要求】

1、知道动能、势能、重力势能及弹性势能；

2、理解动能及大小的决定因素，重力势能及大小的决定因素，弹性势能及有关的决定因素；机械能守恒；

3、掌握探究动能及大小的决定因素，重力势能及大小的决定因素，弹性势能及有关决定的因素；动能和势能可以相互转化。

【知识网络】

【考点梳理】

考点一、动能、势能、机械能（高清课堂《力学6：功和能》机械能概述）

1．动能

物体由于运动而具有的能，叫做动能；动能的大小与质量和速度有关。物体的速度越大，质量越大，则它的动能越大。

要点诠释：

（1）一切运动的物体都有动能。

（2）动能是“由于运动”这个原因而产生的，一定不要把它理解成“运动的物体具有的能量叫动能”。例如在空中飞行的飞机，不但有动能而且还具有其它形式的能量。

2．重力势能

物体由于高度所决定的能，叫做重力势能；重力势能的大小与质量和高度有关。物体的质量越大，被举得越高，则它的重力势能越大。

要点诠释：

（1）一切被举高的物体都有重力势能。

（2）重力势能是“被举高”这个原因而产生的，一定不要把它理解成“被举高的物体具有的能量叫重力势能”。例如在空中飞行的飞机，不但有重力势能而且还具有其它形式的能量。

3．弹性势能

物体由于发生弹性形变而具有的能量，叫做弹性势能；弹性势能的大小与弹性形变的程度有关。

要点诠释：

（1）一切发生弹性形变的物体都有弹性势能。

（2）弹性势能是“由于发生弹性形变”这个原因而产生的，一定不要把它理解成“发生弹性形变的物体具有的能量叫弹性势能”。

4．机械能

动能、重力势能和弹性势能统称为机械能。

考点二、动能和势能之间的相互转化（高清课堂《力学6：功和能》动能和势能的转化）

1、在一定的条件下，动能和重力势能之间可以相互转化。如将一块小石块，从低处抛向高处，再从

高处下落的过程中，先是动能转化为重力势能后，后来又是重力势转化为动能。

2、在一定的条件下，动能和弹性势能之间可以相互转化。如跳板跳水运动员，在起跳的过程中，压

跳板是动能转化为弹性势能，跳板将运动员反弹起来是弹性势能转化为动能。

3、机械能守恒。如果一个过程中，只有动能和势能相互转化，机械能的总和就保持不变。这个规律

叫做机械能守恒。

【典型例题】

类型一、基础知识

1、（2016•济宁）弹跳杆运动是一项广受欢迎的运动。其结构如图甲所示．图乙是小希玩弹跳杆时由最低位置上升到最高位置的过程，针对此过裎。下列分析正确的是（）

A．在a状态时弹簧的弹性势能最大，小希的机械能为零

B．a→b的过程中，弹簧的弹力越来越大，在b状态时弹力最大

C．b→c的过程中，弹簧的弹性势能转化为小希的重力势能

D．a→c的过程中，小希先加速后减速，在b状态时速度最大

【思路点拨】（1）动能大小的影响因素：质量和速度，质量越大，速度越大，动能越大。（2）重力势能大小的影响因素：质量和高度，质量越大，高度越高，重力势能越大。（3）弹簧由于发生弹性形变而具有的能称为弹性势能，弹性势能的大小与物体发生弹性形变的程度有关。（4）机械能=动能+势能。

【答案】D

【解析】A、据图可知，a状态时弹簧的弹性势能最大，由于机械能等于动能加势能，所以机械能不是零，故A错误；B、a→b的过程中，弹簧的形变程度变小，所以具有的弹性势能变小，即到达b点时，弹簧恢复原状，所以弹性势能变为最小，故B错误；C、a→b的过程中，弹簧的形变程度变小，即弹性势能转化为动能，即到达b点动能最大，b→c的过程中，动能转化为小希的重力势能，故C错误；D、据上面的分析可知，a→b的过程中，弹簧的形变程度变小，即弹性势能转化为动能，即到达b点动能最大，b→c的过程中，动能转化为小希的重力势能，所以该过程中，小希先加速后减速，在b状态时速度最大，故D 正确。

【总结升华】此题考查了动能、重力势能和弹性势能的相互转化。

2、为了研究动能的大小与哪些因素有关，教材中设计了“小钢球撞木块”的实验（如图所示）让静止的小钢球从斜面滚下，观察木块被推动的距离。关于该实验的说法中，不正确的是（）

A．该实验的设计思路是采用转换法，用木块移动的距离来表示动能的大小

B．该实验研究的基本方法是控制变量法，如分别控制小球滚下的高度、小球的质量等

C．在实验器材的选择时，可以不考虑斜面的光滑程度，被撞木块的质量和软硬等因素

D．实验过程中，让同一小球从不同高度落下，目的是为了让小球获得不同的运动速度

【思路点拨】动能的决定因素有两个：质量和速度，在探究“物体动能的大小与哪些因素有关”时，应该利用控制变量法的思路，去分析解决；钢球把木块推出的距离长，说明动能大这是一种转换的方法。【答案】C

【解析】A、球的动能是从木块被推出的距离看出的，这里采用了转换法的思想，故该选项说法正确；

B、球的动能与质量和速度都有关系，根据控制变量法，如分别控制小球滚下的高度、小球的质量等；故该选项说法正确；

C、斜面的光滑程度影响小球滚下的速度，木块的质量和软硬影响碰撞的程度，所以在实验器材的选择时，考虑斜面的光滑程度，木块的质量和软硬等因素，故该选项说法不正确；

D、让球滚到水平面上时获得的速度与球在斜面上的高度有关，同一小球从不同高度落下，目的是为了让小球获得不同的运动速度，故该选项说法正确。

【总结升华】本题全面地考查动能的大小与哪些因素有关，解答时注意多因素问题时需要运用控制变量法，反映动能多少时运用了转换法。

举一反三：

【变式】在探究“动能的大小与质量的关系”的实验中，记录数据如下。下列说法正确的是：（）小球质量m/g 10 20 30

木块移动距离s/cm 8.3 16.8 25.2

A．实验时，让小球从斜面的同一高度自由滚下

B．小球动能的大小通过木块移动的距离来判断

C．物体质量越大，动能一定越大

D．实验过程中运用了控制变量法和转换法

【答案】ABD

3、受高空落物伤人的启示，美军正在研制一种名为“上帝之杖”的太空武器。“上帝之杖”实质就是

高密度、耐高温的金属棒，它要依托太空平台的搭载，借助小型火箭助推和高空下落产生的巨大动能，对地球战略目标实施打击，破坏力巨大。它攻击目标的巨大能量主要来源于（）

A．小型火箭助推动能B．与大气摩擦产生的能量

C．“上帝之杖”本身的内能D．下落过程重力势能转化的动能

【思路点拨】解决该题需掌握以下知识：

（1）动能大小的影响因素：质量、速度．质量越大，速度越大，动能越大；

（2）重力势能大小的影响因素：质量、被举得高度．质量越大，高度越高，重力势能越大；