第五节 机械能及其转化
1．动能、势能统称为机械能。
一、机械能
2．物体具有机械能的总量等于动能、势能两种能量之和。
弓的弹性势能哪里去了？
举高的球释放后，重力势能减小，是不是能量消失了？
滚摆
观察滚摆的运动，想想滚摆在运动过程中动能
和势能是如何变化的？
链接
观察实验，分小组讨论以下问题：
滚摆在最高点静止，它具有_____能。
摆轮下降过程中，重力势能变___, 动能变___。
摆轮下降到最低点时，转速如何，动能如何，高度如何，重力势能如何？
实验1：滚摆实验
重力势能
动能
摆轮在下降过程中能量如何转化？
重力势能
动能
摆轮在上升过程中能量又如何转化？
链接
铁锁会打到鼻子吗？
分析单摆小球在摆动过程中动能和势能是怎样相互转化的。
单摆
A
B
C
链接
链接1

分析A、B、C三点间的能量转化过程。
A
B
C
实验2：单摆实验
分小组做单摆实验，自己通过实验来研究动能和势能的转化。
通过滚摆和单摆实验，我们可以得出什么结论？
结论：重力势能和动能是可以相互转化的。
思考：列举日常生活中关于动能与重力势能相互转化的事例。
日常生活中关于动能与重力势能相互转化的事例
链接
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
动能与弹性势能的转化
链接
通过以上实验，我们可以得出什么结论？
动能和弹性势能是可以相互转
化的。
列举日常生活中关于动能与 势能相互转化的事例。
链接3
链接
链接1
链接2
人造地球卫星运行过程中动能与势能的转化
远地点
近地点
乒乓落地又弹起，你发现了什么？
现象分析：
静止时，具有重力势能
下落过程中，既具有重力势能，又具有动能，
落地瞬间，动能转化为弹性势能，球被反弹回去
上升过程中，动能转化为重力势能
整个过程中，机械能总量保持不变
2．机械能守恒
当只有动能和势能互相转化时，机械能总量不变。
机械能 = 动能 + 势能
二、机械能的转化及守恒
1．动能和势能能够相互转化。
保持不变
结论：
动能和重力势能可以相互转化
动能和弹性势能可以相互转化
动能和势能可以相互转化
动能和势能相互转化：
（1）动能的增减变化要以速度的增减来判断。
（2）重力势能的增减变化要以物体离地面高度的变化来判断。
（3）弹性势能的增减要根据形变大小的变化来判断。
（4）动能和势能的相互转化过程中，必定有动能和势能各自变化，而且一定是此增彼减。
只有动能和势能相互转化，机械能的总和不变
机械能守恒定律：
图中的过山车具有什么能？
过山车为什么能够不断地翻滚？

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（风）力发电站，水（风）的机械能转化为电能。
风力发电
讨论
试从能量角度分析“不尽江河滚滚流，流的都是煤和油”中的道理。
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。
应用知识，解决问题
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
例1、如图是研究小球动能大小与小球的____和____关系的实验装置示意图。（1）本实验中小球动能的大小通过________________来显示； （2）表中记录了用甲、乙两球分别进行实验的数据。由表中数据可知：甲球的动能______（选填”大于”、”小于”、或”等于”）乙球的动能；(3)在质量和速度两个物理量中，对动能影响较大的是_________.
小于
速度
质量
速度
对木块做功的多少
例2、小红在学习中收集了一些与机械能有关的实例，如图所示，其中机械能增大的是（ ）
C
汽车水平匀速行驶
A
小孩从滑梯上滑下
B
火箭升空时
C
滚摆上下摆动时
D
动能不变，势能不变，机械能不变
人受到摩擦阻力，机械能转化为内能
火箭动能增大，重力势能增大，机械能增大
由于存在空气阻力，机械能变小
例3、2003年10月15日，“神舟5号”载人飞船在震天的轰鸣声中腾空而起，飞向太空。
⑴ 火箭在加速上升过程中机械能增大， 这个能量是由____能转化过来的，燃料在燃烧过程中消耗了_____能
（2）飞船完成任务后，飞船的返回舱在进入大气层时与大气层发生剧烈摩擦，变成一个火球，此时是将_______转化为_______；穿过黑障区后，迅速弹出减速伞和主伞。从弹出减速伞和主伞到着陆的过程中，飞船返回舱的动能____，势能_______。
化学
内
减小
内能
减小
机械能
例4、跳伞运动员在“中华第一高楼”——上海金茂大厦进行跳伞。运动员从345米的高度跳下，下落一段时间后打开降落伞做匀速直线运动。在整个下落过程中，运动员和降落伞的 （ ）
A．势能不断减少，动能不断增加，机械能不变
B．势能不断减少，动能不断增加，机械能减少
C．势能不断减少，动能先增加然后保持不变，机械能减少
D．势能不断减少，动能先增加后减少，机械能不变
C
模拟
蹦极
例5、模拟“蹦极” 的实验中。橡皮筋一端系一个小石块，另一端固定在a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点是系上小石块后自然下垂下端所在位置，d点是小石块从a点自由下落所能到达的最低点。在小石块从a点到d点运动的过程中
(1)动能的变化是__________，_____点的动能最小。__点动能最大
（2）小石块最终将_____，由于_______________________
（3）小石块经过b点时，橡皮筋 ________(“具有”或“不具有”)弹性势能，___点的弹性势能最大。
先增大后减小
a、d
静止
空气阻力的存在，能量损耗了
不具有
d
C
c
例6　上紧发条的玩具车在水平桌面上开始跑动时( )。
A．弹性势能减小，动能增大
B．弹性势能增大，动能减小
C．弹性势能不变，动能减小
D．弹性势能减小，动能不变
A
例7　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
例8、 “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，航天英雄杨利伟的( )。
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
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。
生活中的物理，你留意过吗？
增大动能，可以有较多的动能转化势能和内能，防止车倒退。
生活中还有很多关于动能和势能相互转化的现象，希望同学们在以后的学习生活中注意观察、研究。
五、随堂练习：
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．在水平街道上匀速行驶的洒水车，一边行驶一边向道路上洒水。下列关于其机械能变化的说法中正确的是（ ）
A．动能不变，机械能减小 B．动能减小，机械能减小 C．动能不变，机械能不变 D．动能减小，机械能增大
B
3．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
B
4. 如图所示，用手捻动滚摆使摆线缠在轴上，滚摆升到最高点，放开手可以看到滚摆下降，越转越快，到达底端后，滚摆又向上运动，对于滚摆的运动，下列说法正确的是
A. 在滚摆下降的过程中，它的动能减小，重力势能增加
B. 在滚摆上升的过程中， 它的的重力势能减小，动能增加
C. 在滚摆下降的过程中， 它的动能增加，重力势能减小
D. 在滚摆上升的过程中， 它的重力势能增加，动能增加
5．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．阳阳的重力势能逐渐减小 B．蹦床的弹性势能逐渐增大
C．阳阳的动能逐渐减小 D．阳阳受到的合力先减小后增大
根据特殊位置和合力特点将这一过程细分成几个阶段，分别讨论后再合成！
思考：
1.当卫星从远地点向近地点运动时，它的势能，动能，速度如何变化？当卫星从近地点向远地点运动时，它的势能，动能，速度又如何变化？
2.卫星在近地点的动能最 ，势能最 ；在远地点的动能最 ，势能最 。
大
小
小
大
练习：
1、跳伞运动员在空中匀速下落时，重力势能 ，动能 ，机械能 。
2、小明从光滑的滑梯上下滑过程中，下列说法正确的是。不计空气阻力（ ）
A、重力势能减小，动能增加，机械能不变。
B、重力势能增加，动能减小，机械能不变。
C、重力势能增加，动能不变，机械能增加。
D、重力势能减小，动能不变，机械能减小。
减小
不变
减小
A
3.关于机械能，下列说法错误的是 ( )
A.一个物体具有动能就是具有机械能
B.物体具有重力势能就是具有机械能
C.物体具有弹性势能就是具有机械能
D.只有当物体同时具有动能和势能时，才能说物体具有机械能
4.乒乓球由高处静止下落的过程中，它的机械能的转化情况是( )
A.弹性势能转化为动能
B.重力势能转化为动能
C.动能转化为重力势能
D.重力势能转化为弹性势能
D
B
5.（２０１０年浙江温州，20题）2010年5月，全国蹦床锦标赛在温州举行。比赛中，当运动员从蹦床上起跳后，在空中上升的过程中（ ）
A．动能变大，重力势能变小
B．动能变小，重力势能变小
C．动能变大，重力势能变大
D．动能变小，重力势能变大
5．（２０１０年浙江宁波，20题）如图所示的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（ ）
D
A
7．（2010年重庆，6题）2010年4月14日，青海玉树发生强烈地震。地震后运送救灾物资的飞机对灾区投放物品，物品在空中匀速下落的过程中，其动能和重力势能的变化是（ ）
A.动能增加，重力势能增加
B.动能减少，重力势能减少
C.动能不变，重力势能减小
D.动能不变，重力势能增加
C
8．（2010年安徽，13题）图中的四幅图片是生活和生产中的场景，对其能量变化的描述中，错误的是（ ）
A．甲图中，货物被举高后内能增加了
B．乙图中，列车速度增大后动能增加了
C．丙图中，握力计发生形变后弹性势能增加了
D．丁图中，飞机升空后重力势能增加了
A
9、（2010·河北省，20题）如图6所示，铅球从出手到将要落地的过程中，下列说法正确的是（不计空气阻力）（ ）
A．铅球由a →b时，动能逐渐增大
B．铅球在b点的机械能大于a点的机械能
C．铅球由b →c时，机械能逐渐减小
D．铅球在c点时动能最大
D
10、如图是跳水运动员跳板跳水时的情景，从运动员腾空跳起向上运动后再向下落入水中，若不计空气阻力，则在整个过程中 （ ）
A．运动员的动能一直增大，
机械能不变
B．运动员的重力势能一直减小，
机械能减小
C．运动员的动能先减小后增大，
机械能不变
D．运动员的重力势能先减小后增大，
机械能增大
C
11、图是小朋友玩蹦蹦床的情景，对他们在上升和下落过程中机械能的变化，下列分析不正确的是（　）A．小孩上升到最高点时的重力势能最大B．小孩在空中下落的过程中重力势能转化为动能C．小孩下落到最低点时蹦蹦床的弹性势能最大D．小孩下落到最低点时的动能最大
D
能力提高
1、上紧发条的玩具车在水平面上跑动时把（ ）
A、动能转化为弹性势能
B、弹性势能转化为动能
C、重力势能转化为动能
D、动能转化为重力势能
2、体积相同的实心铁球和木球放在水平桌面上，铁球静止，木球在桌面上做匀速直线运动，则（ ）
A、铁球的动能小于木球的动能
B、铁球的势能小于木球的势能
C、铁球的机械能一定小于木球的机械能
D、铁球的机械能一定等于木球的机械能
B
A
3、汽车匀速上坡时（ ）
A、动能减少，势能增加，机械能不变
B、动能不变，势能增加，机械能不变
C、动能不变，势能增加，机械能增加
D、动能增加，势能增加，机械能增加
4、2003年10月15日，“神舟”五号飞船腾空而起，飞向太空，完成任务后，于次日凌晨准确降落在内蒙古中部预定地区，返回舱进入大气层一段时间后，由于空气阻力而匀速下落。返回舱匀速下降过程中（ ）
A、重力势能减小，动能增加，内能增加
B、机械能减小，动能不变，内能增加
C、重力势能减小，动能增加，内能不变
D、机械能不变，动能不变，内能增加
C
B
5、小东和小明分别购买了两种橡胶球，小东说：“我的球弹性比你的好。”小明说：“我希望你能证实你的说法。”请你帮小东选择下列哪个方案来解决这个问题（ ）
A、把球向墙掷去，测量它们反弹时离墙的距离
B、用手触摸两球，看哪一个球较硬
C、让两球于离地等高处坠下，测量它们的反弹得高
D、把两球向地面掷下，测量它们的反弹高度
6、现代大型水电站是利用______能转化为___能的原理。拦河坝修得很高是用来提高上游水位，水位越____，水的____能越大，水流下来转化成的____能越大。
C
机械
电
高
势
动
7、小球分别从A沿AB和AC滚
下(摩擦和空气阻力不计)，到
达坡底时，对速度的判断正确
的是（ ）
A、在B点的速度大 B、在C点的速度大
C、在两处速度相等 D、无法判断
8、在下列物理过程中机械能守恒的有（ ）
A、电梯载着乘客匀速上升的过程
B、人造卫星在太空沿椭圆轨道绕地球运行的过程
C、汽车关闭油门后沿水平公路向前滑行，最终静止
D、实验室滚动的滚摆
C
B
小孩在荡秋千时，能量如何转化？
再　见！