總復(fù)習機械能及其轉(zhuǎn)化知識資料知識講解

千里之行，始于足下朽木易折，金石可鏤Word-可編輯總復(fù)習：機械能及其轉(zhuǎn)化

責編：雒文麗【考綱要求】

1、知道動能、勢能、重力勢能及彈性勢能；

2、理解動能及大小的決定因素，重力勢能及大小的決定因素，彈性勢能及有關(guān)的決定因素；機械能守恒；

3、控制探索動能及大小的決定因素，重力勢能及大小的決定因素，彈性勢能及有關(guān)決定的因素；動能和勢能可以互相轉(zhuǎn)化?！局R網(wǎng)絡(luò)】

【考點梳理】考點一、動能、勢能、機械能（高清課堂《力學6：功和能》機械能概述）1．動能物體因為運動而具有的能，叫做動能；動能的大小與質(zhì)量和速度有關(guān)。物體的速度越大，質(zhì)量越大，則它的動能越大。

要點詮釋：（1）一切運動的物體都有動能。

（2）動能是“因為運動”這個緣故而產(chǎn)生的，一定不要把它理解成“運動的物體具有的能量叫動能”。例如在空中翱翔的飛機，不但有動能而且還具有其它形式的能量。

2．重力勢能物體因為高度所決定的能，叫做重力勢能；重力勢能的大小與質(zhì)量和高度有關(guān)。物體的質(zhì)量越大，被舉得越高，則它的重力勢能越大。

要點詮釋：（1）一切被舉高的物體都有重力勢能。

（2）重力勢能是“被舉高”這個緣故而產(chǎn)生的，一定不要把它理解成“被舉高的物體具有的能量叫重力勢能”。例如在空中翱翔的飛機，不但有重力勢能而且還具有其它形式的能量。

3．彈性勢能物體因為發(fā)生彈性形變而具有的能量，叫做彈性勢能；彈性勢能的大小與彈性形變的程度有關(guān)。

要點詮釋：（1）一切發(fā)生彈性形變的物體都有彈性勢能。

（2）彈性勢能是“因為發(fā)生彈性形變”這個緣故而產(chǎn)生的，一定不要把它理解成“發(fā)生彈性形變的物體具有的能量叫彈性勢能”。4．機械能動能、重力勢能和彈性勢能統(tǒng)稱為機械能?？键c二、動能和勢能之間的互相轉(zhuǎn)化（高清課堂《力學6：功和能》動能和勢能的轉(zhuǎn)化）1、在一定的條件下，動能和重力勢能之間可以互相轉(zhuǎn)化。如將一塊小石塊，從低處拋向高處，再從高處下落的過程中，先是動能轉(zhuǎn)化為重力勢能后，后來又是重力勢轉(zhuǎn)化為動能。2、在一定的條件下，動能和彈性勢能之間可以互相轉(zhuǎn)化。如跳板跳水運動員，在起跳的過程中，壓跳板是動能轉(zhuǎn)化為彈性勢能，跳板將運動員反彈起來是彈性勢能轉(zhuǎn)化為動能。3、機械能守恒。倘若一個過程中，惟獨動能和勢能互相轉(zhuǎn)化，機械能的總和就保持不變。這個邏輯叫做機械能守恒?！镜湫屠}】類型一、基礎(chǔ)知識1、（2023年年?濟寧）彈跳桿運動是一項廣受歡迎的運動。其結(jié)構(gòu)如圖甲所示．圖乙是小希玩彈跳桿時由最低位置升高到最高位置的過程，針對此過裎。下列分析準確的是（）A．在a狀態(tài)時彈簧的彈性勢能最大，小希的機械能為零B．a(chǎn)→b的過程中，彈簧的彈力越來越大，在b狀態(tài)時彈力最大C．b→c的過程中，彈簧的彈性勢能轉(zhuǎn)化為小希的重力勢能D．a(chǎn)→c的過程中，小希先加速后減速，在b狀態(tài)時速度最大【思路點撥】（1）動能大小的影響因素：質(zhì)量和速度，質(zhì)量越大，速度越大，動能越大。（2）重力勢能大小的影響因素：質(zhì)量和高度，質(zhì)量越大，高度越高，重力勢能越大。（3）彈簧因為發(fā)生彈性形變而具有的能稱為彈性勢能，彈性勢能的大小與物體發(fā)生彈性形變的程度有關(guān)。（4）機械能=動能+勢能?！敬鸢浮緿【解析】A、據(jù)圖可知，a狀態(tài)時彈簧的彈性勢能最大，因為機械能等于動能加勢能，所以機械能不是零，故A錯誤；B、a→b的過程中，彈簧的形變程度變小，所以具有的彈性勢能變小，即到達b點時，彈簧恢復(fù)原狀，所以彈性勢能變?yōu)樽钚?，故B錯誤；C、a→b的過程中，彈簧的形變程度變小，即彈性勢能轉(zhuǎn)化為動能，即到達b點動能最大，b→c的過程中，動能轉(zhuǎn)化為小希的重力勢能，故C錯誤；D、據(jù)上面的分析可知，a→b的過程中，彈簧的形變程度變小，即彈性勢能轉(zhuǎn)化為動能，即到達b點動能最大，b→c的過程中，動能轉(zhuǎn)化為小希的重力勢能，所以該過程中，小希先加速后減速，在b狀態(tài)時速度最大，故D準確?！究偨Y(jié)升華】此題考查了動能、重力勢能和彈性勢能的互相轉(zhuǎn)化。2、為了研究動能的大小與哪些因素有關(guān)，教材中設(shè)計了“小鋼球撞木塊”的實驗（如圖所示）讓靜止的小鋼球從斜面滾下，看見木塊被推進的距離。關(guān)于該實驗的說法中，不準確的是（）

A．該實驗的設(shè)計思路是采用轉(zhuǎn)換法，用木塊移動的距離來表示動能的大小B．該實驗研究的基本主意是控制變量法，如分離控制小球滾下的高度、小球的質(zhì)量等C．在實驗器材的挑選時，可以不考慮斜面的光潔程度，被撞木塊的質(zhì)量和軟硬等因素D．實驗過程中，讓同一小球從不同高度落下，目的是為了讓小球獲得不同的運動速度【思路點撥】動能的決定因素有兩個：質(zhì)量和速度，在探索“物體動能的大小與哪些因素有關(guān)”時，應(yīng)該利用控制變量法的思路，去分析解決；鋼球把木塊推出的距離長，說明動能大這是一種轉(zhuǎn)換的主意。【答案】C【解析】A、球的動能是從木塊被推出的距離看出的，這里采用了轉(zhuǎn)換法的思想，故該選項說法準確；

B、球的動能與質(zhì)量和速度都有關(guān)系，按照控制變量法，如分離控制小球滾下的高度、小球的質(zhì)量等；故該選項說法準確；

C、斜面的光潔程度影響小球滾下的速度，木塊的質(zhì)量和軟硬影響碰撞的程度，所以在實驗器材的挑選時，考慮斜面的光潔程度，木塊的質(zhì)量和軟硬等因素，故該選項說法不準確；

D、讓球滾到水平面上時獲得的速度與球在斜面上的高度有關(guān)，同一小球從不同高度落下，目的是為了讓小球獲得不同的運動速度，故該選項說法準確?！究偨Y(jié)升華】本題全面地考查動能的大小與哪些因素有關(guān)，解答時注重多因素問題時需要運用控制變量法，反映動能多少時運用了轉(zhuǎn)換法。舉一反三：【變式】在探索“動能的大小與質(zhì)量的關(guān)系”的實驗中，記錄數(shù)據(jù)如下。下列說法準確的是：（）小球質(zhì)量m/g102030木塊移動距離s/cm8.316.825.2A．實驗時，讓小球從斜面的同一高度自由滾下B．小球動能的大小通過木塊移動的距離來判斷C．物體質(zhì)量越大，動能一定越大D．實驗過程中運用了控制變量法和轉(zhuǎn)換法【答案】ABD3、受高空落物傷人的啟示，美軍正在研制一種名為“上帝之杖”的太空武器?！吧系壑取睂嵸|(zhì)就是高密度、耐高溫的金屬棒，它要依托太空平臺的搭載，借助小型火箭助推和高空下落產(chǎn)生的龐大動能，對地球戰(zhàn)略目標實施打擊，破壞力龐大。它襲擊目標的龐大能量主要來源于（）A．小型火箭助推進能B．與大氣摩擦產(chǎn)生的能量C．“上帝之杖”本身的內(nèi)能D．下落過程重力勢能轉(zhuǎn)化的動能【思路點撥】解決該題需控制以下知識：

（1）動能大小的影響因素：質(zhì)量、速度．質(zhì)量越大，速度越大，動能越大；

（2）重力勢能大小的影響因素：質(zhì)量、被舉得高度．質(zhì)量越大，高度越高，重力勢能越大；

（3）在發(fā)生能量轉(zhuǎn)化時，減小的能轉(zhuǎn)化為增大的能。【答案】D【解析】“上帝之杖”在高空下落過程中，質(zhì)量不變，而高度越來越小，因此其重力勢能越來越小，

但它的速度越來越快，因此動能越來越大，在下落過程重力勢能轉(zhuǎn)化為動能，它獲得的動能越大，破壞力就越強?！究偨Y(jié)升華】此題通過生活中發(fā)生的事件考查了影響動能和重力勢能的影響因素，以及能量間的轉(zhuǎn)化，要注重分辨。舉一反三：【變式】玩“過山車”是一項異常驚險刺激的娛樂活動。如圖所示，過山車時而從軌道的最低點D升高到最高點A，時而從最高點A飛馳而下。過山車在運動過程中，若不計能量損失，惟獨動能和勢能的互相轉(zhuǎn)化。下列說法準確的是（）A．A點機械能小于B點機械能B．D點動能最大，A點勢能最大C．D點動能最大，A點機械能最大D．A點勢能最大，機械能最大【答案】B4、如圖所示，一輛在水平路面上勻速行駛的灑水車正在灑水作業(yè)，關(guān)于該灑水車，下列說法準確的是（）A．機械能不變，重力勢能不變B．機械能變小，重力勢能動能變小C．機械能不變，動能變小D．機械能變小，動能不變【思路點撥】（1）動能大小的影響因素：質(zhì)量和速度，質(zhì)量越大，速度越大，動能越大；

（2）動能和勢能統(tǒng)稱為機械能?！敬鸢浮緽【解析】（1）灑水車在不斷的灑水工程中，固然速度是不變的，但是因為質(zhì)量減小，所以動能減小。

（2）固然在水平街道上，但是因為質(zhì)量減小，所以重力勢能也會減小，所以灑水車的機械能減小?！究偨Y(jié)升華】控制動能、重力勢能、彈性勢能大小的影響因素，按照影響因素能判斷動能、重力勢能和彈性勢能的大小變化。類型二、知識運用5、（2023年年?徐州二模）如圖是一種神秘的“魔罐”，其制作主意是：橡皮筋兩頭分離固定在罐子的頂部和底部，在橡皮筋的中間系一個鉤碼．當你將“魔罐”在水平地面上滾出后，它能自動滾回來的緣故是能轉(zhuǎn)化為能，“魔罐”滾回來后不能回到原拋出點的位置，主要緣故是?！舅悸伏c撥】（1）動能的影響因素：質(zhì)量和速度；彈性勢能的影響因素：物體的形變程度；（2）此題中，因為罐與地面之間存在著摩擦力，所以罐的機械能會減小，魔罐滾回來后不能回到原拋出點的位置?！敬鸢浮繌椥詣荩粍?；克服摩擦做功，機械能減小【解析】魔罐在開始滾動的時候，具有動能，滾動的過程中，罐子動能轉(zhuǎn)化為橡皮筋的彈性勢能，當動能為0時，彈性勢能最大，魔罐開始向回滾動，在魔罐滾回來的過程中橡皮筋彈性勢能減小，罐子動能增大，彈性勢能轉(zhuǎn)化為動能；因為罐與地面之間存在著摩擦力，所以罐的機械能會減小，即一部分機械能會轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故魔罐滾回來后不能回到原拋出點的位置。【總結(jié)升華】本題考查動能和彈性勢能的影響因素及機械能與內(nèi)能的轉(zhuǎn)化關(guān)系。舉一反三：【變式】如圖所示，小明從滑梯上下滑，在這一過程中，他的（）A．動能轉(zhuǎn)化為重力勢能B．重力勢能所有轉(zhuǎn)化為動能C．機械能保持不變D．機械能一定減少【答案】D6、如圖所示，小球從左端由靜止釋放，在左右擺動過程中，不計空氣阻力，則（）A．從最高點運動到最低點的過程，一部分重力勢能轉(zhuǎn)化為動能B．從最低點運動到最高點的過程，一部分動能轉(zhuǎn)化為重力勢能C．左側(cè)最高點的高度大于右側(cè)最高點的高度D．左側(cè)最高點的高度等于右側(cè)最高點的高度【思路點撥】本題考查的知識點：

（1）物體因為被舉高而具有的能，叫重力勢能。即物體相對于參照物有相對高度而具有的能叫重力勢能。

（2）物體的動能由質(zhì)量和速度決定，重力勢能由質(zhì)量和高度決定，分析擺動過程中質(zhì)量、速度、高度的變化，判斷出動能和重力勢能的轉(zhuǎn)化。

（3）機械能守恒的條件：惟獨動能和勢能的互相轉(zhuǎn)化或者惟獨重力做功，機械能才守恒?！敬鸢浮緿【解析】A、圖中小球的重力勢能是指小球相對最低點有相對高度差產(chǎn)生的，小球從最高點運動到最低點的過程，質(zhì)量不變，高度降到最低，相對最低點來說，高度為0，重力勢能為0，速度達到最大，動能最大，所以不計空氣阻力時，減小的重力勢能所有轉(zhuǎn)化成了動能，即當小球到達最低點時重力勢能所有轉(zhuǎn)化為動能，故A錯誤。

B、小球從最低點運動到最高點的過程，質(zhì)量不變，高度升高到最高，速度變?yōu)?，所以重力勢能最大，動能最小為0，所以不計空氣阻力時，是動能所有轉(zhuǎn)化為重力勢能；故B錯誤。

C、D、小球在擺動過程中，不計空氣阻力，所以機械能守恒；左右兩側(cè)最高點的速度都為0，即動能為0，則重力勢能相同，所以兩側(cè)最高點的高度相等，故C錯誤，D準確?！究偨Y(jié)升華】本題考查能量轉(zhuǎn)化的有關(guān)