九年级新课：机械能的概念及动能和势能转化.doc

九年级新课：机械能的概念及动能和势能转化 

二. 重点、难点：
理解动能和势能的相互转化。
（1）知道动能和重力势能、弹性势能可以相互转化并能举例说明。　　
（2）能解释一些有关动能、重力势能、弹性势能在内的转化的简单物理现象。
（3）常识性了解水能和风能的利用及其对我国社会主义建设的意义。

三. 知识点分析：

1. 怎样理解“机械能”这个概念？
动能和势能统称为机械能，机械能是和物体的机械运动紧密联系的能量。
　　一个物体具有机械能时，可以表现为只有动能，没有势能。例如，在水平地面上运动的物体，它的动能为200J，势能为零，这个物体的机械能为200J+0，等于200J。
　　一个物体具有机械能时，也可以表现为只有势能，没有动能。例如，被举在空中静止的杠铃，它的动能为零，重力势能为6000J，那么这个杠铃具有的机械能是6000J+0，为6000J。
　　一个物体既有动能，又有势能，它的机械能等于它的动能与势能之和，比如，在空中飞行的一颗子弹，它的动能是5000J，势能是150J，那么这颗子弹的机械能是5150J。
　　一切物体可以既具有动能又具有势能，也可以只具有动能或只具有势能。机械能大小的决定因素：质量、速度、高度、形变量。
2. 怎样分析物体动能和势能的变化？
物体的动能是由它的质量和速度两个因素决定的。
注意：
（1）一个物体的动能与其质量的大小，运动的速度的大小有关。分析问题时不能只考虑其中一个因素。
（2）对于一个物体而言，当速度不变时，质量越大其动能越大；当质量不变时，速度越大动能越大。改变物体的质量和速度都可以改变物体动能的大小。
（3）若物体做的是匀速运动，则表示该物体的速度大小不变，若该物体的质量又一定，则表明该物体的动能大小不变。
对于同一个物体来说，可能通过它的速度是否改变来判定它的动能是否变化。物体的速度不变，它的动能不变，物体的速度变大，它的动能增加；物体的速度变小，它的动能减少。物体的速度是零，它的动能也是零。
　　物体的重力势能是由它的质量和高度两个因素决定的，对于同一个物体来说，可以通过它的高度是否改变来判定它的重力势能是否变化。高度不变，物体的重力势能不变，高度增大，它的重力势能变大；高度减小，它的重力势能减小，初中阶段是以地面做为高度的计算起点，则地面上物体的重力势能为零。
3. 动能和势能相互转化的问题
（1）在动能和势能的相互转化过程中，机械能是否一定保持不变？
　　在动能和势能的转化过程中，若不考虑转化过程中的能量损失，则机械能的总量保持不变；在转化过程中若有能量损失（如克服阻力做功）或其他形式能的补充，则机械能的总量将发生变化。
在做滚摆的实验时，可以看到滚摆从高处旋转下降，越转越快，它的重力势能转化成了动能；到达最低点后，滚摆转而上升，它越转越慢，滚摆的动能又转化成重力势能。但滚摆不能回到原来的高度上，这表明滚摆的机械能减小了。这是因为滚摆与绳之间有摩擦，滚摆在运动中还受到了空气阻力，由于克服阻力做功，使滚摆的一部分机械能转化成其它能（内能），它的机械能总量就减小了，不再保持不变。
（2）在分析物体的动能和势能的转化过程中，机械能是否守恒，应注意题设条件。如一小孩从光滑的斜面上滑下，速度越来越快，到斜面底端时：动能______，势能______，机械能总量______（选填“增大”、“减小”或“不变”）。
　　在这里“光滑”的标准即认为可以不考虑摩擦，因此在能量的转化中不考虑摩擦及能量的损失，小孩在下滑时，减少的势能全部转化成小孩的动能，机械能的总量不变。所以应是：动能增加，势能减少，机械能总量不变。
　　又如，一小孩从斜面上匀速下滑，到斜面底端时，动能______，势能______，机械能总量______。
　　由于小孩从斜面上“匀速”下滑，到底端时速度不变，因此动能不变，而由于高度降低，势能减少，因而机械能的总量减少。在题目中虽没明确说明摩擦的存在，但小孩从斜面上“匀速”下滑，就隐含了存在摩擦这个条件。因此，在转化中必然有一部分机械能消耗在克服阻力做功上，而引起机械能总量的减少。

【典型例题】
[例1] 一只乒乓球由高处静止下落撞击地板后又上升，在整个过程中，乒乓球机械能转化的情况是（    ）
A. 势能→动能→势能
　　B. 动能→势能→势能
　　C. 动能→势能→动能→势能→动能
　　D. 势能→动能→势能→动能→势能
分析：乒乓球在高处，由于被举高具有势能。在下落过程中，高度降低，速度增大，在撞击地面前，球的全部势能转化为动能。在撞击地板的一瞬间，由于球发生形变，球的动能转化为球的弹性势能。球在恢复形变的过程中，弹性势能又转化成动能，使球产生一个反方向的速度（如不考虑能的损失，则此速度与球撞击地板前的速度大小相同），向上跳起。在上升的过程中，动能又逐渐转化成势能，直至动能为零。从下落到反跳的全过程中，经历的能量变化过程是：重力势能→动能→弹性势能→动能→重力势能。
解答：D。
说明：在解答同一物体的重力势能和动能之间的转化问题时，由于同一物体质量一定，所以重力势能和动能的变化，主要表现在离地面的高度与速度的大小变化。

[例2] 物体沿斜面匀速滑下时，它的（    ）
　　A. 动能增加，重力势能减少，机械能不变
　　B. 动能不变，重力势能不变，机械能不变
　　C. 动能不变，重力势能减少，机械能减少
　　D. 动能增加，重力势能减少，机械能减少
分析：注意物体是“匀速滑下”，说明物体运动的速度不变，所以动能不变。但随高度的降低，势能减少。因为机械能是动能与势能的统称，所以机械能由于动能不变而势能减少，因而也减少了。
解答：C。
说明：对于一个物体（质量一定），它的动能是否变化就看它的速度是否变；它的重力势能是否变化就看它的高度是否变。

[例3] 用一根不可伸长的细线，一端拴住一小球，另一端固定，如图所示。使小球偏离它静止时的位置O移至B点，然后释放，小球就沿弧摆动，小球从B→O→C→的过程中机械能发生怎样的转化？
分析：小球运动过程中，没有摩擦阻力，也没有外力对小球做功，只有动能和重力势能之间的转化。把小球从O点移到B点，是小球被举高的过程，因此小球在B点具有重力势能，但在B点速度为零，不具有动能。

　　小球从B→O运动时，高度逐渐减小，说明小球的重力势能逐渐减少；而小球的运动速度逐渐增大，说明小球的动能逐渐增大。在这个过程中，小球的重力势能转化成它的动能。
小球从O→C运动时，高度逐渐增加，说明小球的重力势能逐渐增加；而小球的运动速度逐渐减小至零，说明小球的动能逐渐减少至零。在这个过程中，小球的动能又转化成它的重力势能了。
解答：
B—O重力势能减小，动能增加；
O—C重力势能增加，动能减小；
C—O同B—O；
O—B同O—C。
[例4] 竖直向上抛起的石块，上升过程中，它的速度越来越小（空气的作用不计），这是为什么？
分析：可以从力的角度和能的角度去考虑。
解答：从力的角度分析，在石块向上的过程中，石块受到的重力跟它的运动方向相反，因此使石块的速度越来越小。
　　从能的角度分析，在石块上升的过程中，它的势能增加，而势能是石块的动能转化来的，因此石块的动能减小，它的速度就会减小。

【模拟试题】
一. 判断题
1. 向上抛出的小球速度越来越小，因而动能越来越小。（    ）
2. 一块大石头与一块小石头都被高举以后，大石头的势能一定比小石头势能大。（    ）
3. 一个人乘在电梯里，当电梯匀速上升时，人的势能增加了，动能减少了。（    ）
4. 小孩在荡秋千的过程中，一定是动能转化为势能。（    ）
5. 悬挂在天花板上的吊灯处于静止状态，没有做功，所以也就没有能。（    ）
6. 因为机械能可以相互转化，所以有动能的物体就一定有势能。（    ）
7. 被抛出的铅球在空中运动时，因为没有对其他物体做功，所以它没有能。（    ）
8. 一个人乘在飞机里，当飞机在匀速飞行时人的势能一定保持不变。（    ）
9. 跳伞运动员在匀速下降过程中势能在减少，动能在增加。（    ）
10. 所谓机械能就是机械所具有的能。（    ）

二. 填空题
1. 人造地球卫星在近地点的速度比它在远地点的速度______，这是因为它在近地点的重力势能比它在远地点的重力势能______。从近地点到远地点的过程中，它的______能转化为______能。它在近地点的机械能______它在远地点的机械能（填“大于”、“小于”或“等于”）。
2. 弹簧门在推开后，能自动关闭，这是由于被推开后，弹簧被卷紧变形，具有______能，放手后，这个能转化为门的______能，使门被关上。
3. 物体在自由下落的过程中，物体的______减少，物体的______增加。
4. 如图1所示，摆球运动到最高点A点时，势能最______，动能为______；摆球从A点运动到B点的过程中，是______转化为______；在B点时势能为______，摆球的速度最______；当摆球运动到C点时，此时势能为______，动能为______。

5. 重锤从高处落下将桩打入土中，重锤在高处时具有______能，落下后转化为______能，在这个过程中______能不变。
6. 如图2所示，让摆在最高点A点时，势能最______，动能为______；从A滚动到B点时，是______转化为______，此时既有______又有______；从B点滚动到最低点C点时，势能最______，动能最______。

图2　
7. 在空气中匀速下落的降落伞，它的动能______，重力势能______，机械能______（填“增大”、“减小”、“不变”）
8. 小孩在打秋千时，别人把他推高一下后，他就来回悠荡，秋千由高处荡回再向另一侧升高的过程中，是由______能转化为______能，再由______能转化为______能的过程。

三. 选择题
1. 如图3所示，同一木块沿AB，AC，AD三个光滑的斜面（高度相等）滑下的过程中，重力势能都转化成动能，滑至底端时，动能较大的是（    ）
A. 沿AB滑下的木块
B. 沿AC滑下的木块
C. 沿AD滑下的木块
D. 它们的动能一样大

图3
　2. 风力发电是（    ）
A. 将风变成电
B. 将风的势能转变为电能
C. 将风的动能转变为电能
D. 将风的动能转变为势能
3. 下列各个过程中，属于动能转化为势能的是（    ）
A. 钟表的发条使指针转动
B. 冰雹从空中落下
C. 篮球从地上弹起后上升过程
D. 大型塔式起重机将货物匀速吊起
　4. 如图4所示，A、B、C是三个高度相同而倾角不同的光滑斜面，让质量相同的小球沿斜面从顶端运动到底端，比较小球滚到底端时速度大（    ）　　　　　　　　

图4
A. 在A的速度最大
B. 在C点的速度最大
C. 在A、B、C三点速度相同
D. 无法判断
　5. 如图5所示，小球从离地h的高度沿着光滑的轨道滑下，使小球滑到光滑的离心轨道顶端A而不下落，此时（    ）

图5
A. 小球既有势能，又有动能
B. 小球只有势能，没有动能
C. 小球只有动能，没有势能
D. 以上说法都不正确
　6. 一个人乘在电梯里，当电梯匀速上升时，人的（    ）
A. 势能增加，动能减少　　B. 势能减少，动能不变
C. 势能增加，动能增加　　D. 势能增加，动能不变
　7. 如图6所示，让一个小球分别沿着光滑的斜面BA或BC滚下，比较小球滚到A处与C处的速度大小是（    ）

图6
A. 小球在A点的速度大于在C点的速度
B. 小球在A点的速度等于在C点的速度
C. 小球在A点的速度小于在C点的速度
D. 无法判定
　8. 把玩具汽车的发条旋紧后，它能在桌面上水平前进。这是因为（    ）
A. 发条的动能转化为小车的动能
B. 发条的弹性势能转化为小车的动能
C. 由于能量守恒，所以小车会一直运动下去
D. 到最后小车会停止，这说明能量不守恒
　9. 如图7所示，AB为光滑斜面，BC为粗糙而足够长的水平面。物体m从斜面的顶端A点由静止开始下滑，则在BC水平面上物体的（    ）

图7
A. 动能减少，势能增加 　       B. 势能减少，动能增加
C. 动能增加，势能不变 　       D. 动能减小，势能不变
　10. 下列过程中，动能转化成势能的是（    ）
A. 将一块石头向上抛去 　B. 张开的弓把箭射出去
C. 雨滴自房顶落下 　　　D. 山坡上滚下的大石头
　11. 做功是需要消耗能量的，在以下各种情况下，消耗势能转化成动能的是（    ） 
A. 箭能射穿靶心 　　B. 上发条的钟在走动
C. 风吹使风车转动 　D. 电风扇在转动
　12. 机械手表中指针的走动是利用了（    ）
A. 弹性势能转化为动能 　       B. 动能转化为弹性势能
C. 重力势能转化为动能 　       D. 以上说法都不对

四. 问答题
1. 从玩具店买来的橡塑小球掉在地上（水泥地）再弹起来，试分析整个过程中机械能转化的情况。
2. 骑自行车时，在上坡前往往要加紧蹬几下，为什么要这样做？

五. 实验题
如图8所示，一小钢球从斜面滚下，滚到水平面上后又被一弹簧片把钢球弹了回去，指出下面几个过程中小球的能量转化关系：
（1）小球由A→B是______能转化为______能；
　　（2）小球由B→C是______能转化为______能；
　　（3）小球由C→D是______能转化为______能；

图8

更多内容访问 _更多内容访问
更多内容访问 _北京朗鸿智慧市场顾问有限公司 www.highlight-
http://www.jf-

http://www.jinjin-

http://www.dg-

http://www.jinjin-