動能勢能機械能及其轉(zhuǎn)化機械能守恒
1. 能量 物體能對外做功，我們就說這個物體具有能量，簡稱能。(1)一個物體能夠做的功越多，表示這個物體具有的能量越大。(2)能夠做功是指物體具有做功的本領(lǐng)，不一定正在做功。物體做功的過程就是能的轉(zhuǎn)化過程。
溫馨提示：功是一個過程量，能是一個狀態(tài)量，無論物體有沒有做功，只要物體能夠?qū)ν庾龉蚓哂凶龉Φ谋绢I(lǐng)，它就具有能。
2. 動能(1)定義: 物體由于運動具有的能。(2)實例: 如圖1 所示，空中飛行的飛機、行駛的船和奔跑的獵豹都由于運動而具有動能。
(3)影響因素: 物體質(zhì)量大小、速度大小。(4)實驗探究方法：控制變量法、轉(zhuǎn)換法 。
控制變量法：控制物體的質(zhì)量相同，探究動能的大小與速度的關(guān)系；控制物體的速度相同，探究動能的大小與質(zhì)量的關(guān)系。
[天津模擬] 在探究“物體動能的大小與哪些因素有關(guān)”的實驗中，讓不同質(zhì)量的鐵球從斜面的同一高度由靜止釋放，撞擊同一木塊，比較木塊運動的遠近，如圖2 所示。
下列說法中正確的是( )A. 鐵球從斜面上滾下來的過程中動能一直減小B. 這樣做的目的是研究物體的動能大小與高度的關(guān)系C. 這樣做的目的是研究物體的動能大小與質(zhì)量的關(guān)系D. 這樣做的目的是研究物體的動能大小與速度的關(guān)系
解析：本實驗采用“控制變量法”和“轉(zhuǎn)換法”。讓不同質(zhì)量的鐵球從斜面的同一高度由靜止釋放，抓住關(guān)鍵詞“不同質(zhì)量”“同一高度”是解題的關(guān)鍵。鐵球從斜面上滾下來的過程中，速度越來越大，動能增大，故A 錯誤；讓不同質(zhì)量的鐵球從斜面同一高度由靜止釋放，鐵球到達斜面底部時的速度相等，因此是探究動能大小與質(zhì)量的關(guān)系，故B、D 錯誤，C 正確。
深度理解：本實驗采用轉(zhuǎn)換法和控制變量法。所謂“轉(zhuǎn)換法”，主要是指將不可見、不易見的現(xiàn)象轉(zhuǎn)換成可見、易見的現(xiàn)象；將難以測量或難以測準(zhǔn)的物理量轉(zhuǎn)換為能夠測量或能夠測準(zhǔn)的物理量的方法。本實驗中將不可直接測量的“動能大小”轉(zhuǎn)換成可直接觀察和測量的物理量“木塊移動距離的遠近”。另外，通過控制鐵球從斜面上由靜止釋放的高度來控制鐵球到達斜面底部時的速度。
1. 勢能 勢能包括重力勢能和彈性勢能。(1)重力勢能：受到重力的物體被舉高后具有能，這種能叫作重力勢能。被舉起的鐵錘和站在樹上的鳥都具有重力勢能。
(2)彈性勢能：具有彈性的物體發(fā)生彈性形變后具有能，這種能叫作彈性勢能。被壓彎的跳板具有彈性勢能。
如果物體發(fā)生了形變，但不是彈性形變，也不具有彈性勢能。
易錯提醒：在沒有特殊指明的情況下，高度一般是相對于地面而言的，通常把地面上的物體具有的重力勢能視為零，靜止在高處的物體具有重力勢能。比如：陽臺上的花盆、高山上的石塊等都具有重力勢能。
探究重力勢能大小和彈性勢能大小的影響因素，都用到控制變量法和轉(zhuǎn)換法。
為探究重力勢能的大小與什么因素有關(guān), 小明利用帶有四個鐵釘?shù)男》阶?、沙箱及質(zhì)量不同的重物設(shè)計并進行了如圖3 所示的實驗。
解析：本題主要考查探究重力勢能大小的影響因素的研究方法。
(1)實驗中通過觀察_____________________來判斷物體重力勢能的大小。(2)要探究重力勢能大小與高度的關(guān)系應(yīng)選擇圖_______和圖_______進行分析比較。(3)利用圖乙和圖丙可探究的問題是_______________________________________ 。
重力勢能的大小與質(zhì)量的關(guān)系
小明看到運動員拉弓射箭時，弓拉得越彎，箭射得越遠。小明猜想：彈性勢能的大小可能與物體的彈性形變程度有關(guān)。為驗證其猜想是否正確，他設(shè)計了如下實驗(彈簧被壓縮后未超過其彈性限度)
如圖4所示，將同一個彈簧壓縮________(填“相同”或“不同”)的長度，將小球置于彈簧的右端，松開彈簧后小球碰到同一位置的相同木塊上，通過比較__________________，從而比較彈性勢能的大小。
教你一招：要驗證彈性勢能的大小可能與物體的彈性形變程度有關(guān)，需改變彈簧的彈性形變大小，因此要將同一個彈簧壓縮不同的長度；運用轉(zhuǎn)換法，通過觀察木塊移動距離的遠近來比較彈性勢能的大小。
1. 機械能 動能與勢能統(tǒng)稱為機械能。一個物體具有的機械能總量，等于它所具有的動能與勢能之和。
2. 動能與重力勢能間的相互轉(zhuǎn)化(1)如圖5 所示的實驗中機械能間的相互轉(zhuǎn)化情況：①重力勢能→動能；②動能→重力勢能；③重力勢能→動能；④動能→重力勢能。(2)相似的實驗有滾擺實驗，原理相同的實例有蕩秋千。
3. 動能與彈性勢能間的相互轉(zhuǎn)化(1)演示實驗：如圖6 所示，上發(fā)條后，體操人翻轉(zhuǎn)。彈性勢能轉(zhuǎn)化為動能。(2)應(yīng)用實例：機械手表、蹦床等。4. 兩種勢能間也可以相互轉(zhuǎn)化 例如，撐竿跳高時就利用了彈性勢能轉(zhuǎn)化為重力勢能。
知識拓展 ：在衛(wèi)星從遠地點向近地點運動的過程中，衛(wèi)星的重力勢能減少，動能增加，重力勢能轉(zhuǎn)化為動能；在衛(wèi)星從近地點向遠地點運動的過程中，衛(wèi)星的動能減少，重力勢能增加，動能轉(zhuǎn)化為重力勢能。
[中考·益陽]“反向蹦極”是一項比蹦極更刺激的運動。如圖7 所示，彈性輕繩的上端固定在O 點，拉長后將下端固定在體驗者的身上，并與固定在地面上的扣環(huán)相連。打開扣環(huán)，人從A點由靜止釋放，像火箭一樣被“豎直發(fā)射”，上升到最高位置C點，在B 點時速度最大。
對此過程，下列描述正確的是( )A. 人從A 到C 的過程中，重力勢能增加，動能一直減少B. 人從A 到B 的過程中，動能增加，重力勢能減少C. 人在B 點時動能最大D. 彈性繩的彈性勢能在B 點時最大
方法提示:分析動能和勢能變化的一般步驟：(1) 明確要研究的對象和所要研究的過程。(2) 根據(jù)物體初始狀態(tài)的位置、速度、形變情況，確定物體具有的動能、勢能。(3) 分析物體運動過程中質(zhì)量、速度、所處的高度、彈性形變的情況，從而確定物體的動能、勢能的變化情況。
解析：在“反向蹦極”的過程中，是重力勢能與動能、彈性勢能之間的相互轉(zhuǎn)化，掌握動能、重力勢能、彈性勢能大小的影響因素是解題的關(guān)鍵。
人從A 到C 的過程中，質(zhì)量不變，高度增大，重力勢能增加；人在AB 段速度逐漸增大，動能逐漸變大，在BC 段速度逐漸變小，動能逐漸變小，A 項錯誤。人從A 到B 的過程中，質(zhì)量不變、高度增大，重力勢能增加，B 項錯誤。人的質(zhì)量一定，在B 點時速度最大，動能最大，C 項正確。彈性繩在A 點時彈性形變最大，因此在A 點時彈性勢能最大，D 項錯誤。
1. 機械能守恒 物體的動能和勢能之間是可以轉(zhuǎn)化的。在只有動能和勢能相互轉(zhuǎn)化的過程中, 機械能的總量保持不變，即機械能是守恒的。
2. 正確理解機械能守恒，要注意以下兩點:(1)機械能守恒的條件是只有動能和勢能之間的相互轉(zhuǎn)化。(2)在機械能的轉(zhuǎn)化過程中，動能減少多少，勢能就增加多少；反之，勢能減少多少, 動能就增加多少，總能保證動能與勢能的總和不變。
3. 有外力對物體做功的過程實質(zhì)是能量轉(zhuǎn)化的過程，功是能量轉(zhuǎn)化的量度，即外力對物體做了多少功，就有多少能量發(fā)生了轉(zhuǎn)化。
易錯提醒：判斷機械能是否變化的方法：物體在只有重力作用而無其他外力作用的情況下，機械能總量不變，只是在動能和勢能間相互轉(zhuǎn)化。
[蕪湖二模] 如圖8 是滑雪運動的軌道。某運動員從高處A 點由靜止滑下，經(jīng)過B 點到達最低點，然后到達另一側(cè)與B 點等高的C 點時速度剛好為零。
下列說法正確的是( )A. 從A 點到O 點的過程，動能轉(zhuǎn)化為重力勢能B. 從A 點到O 點的過程，動能不斷增大C. B 點和C 點的機械能相等D. 從O 點到C 點的過程，機械能不斷增加
解析：從A 點到O 點的過程，運動員的質(zhì)量不變，高度變小，速度變大，則重力勢能減小，動能增大，所以重力勢能轉(zhuǎn)化為動能；從O 點到C 點的過程，速度減小，動能減小，高度增大，重力勢能增大。從A 點到C 點的整個運動過程中，由于運動員受到滑雪軌道的摩擦力作用，故機械能不斷減小。故選B。
特別提醒：整個滑雪過程包括下滑和上升兩個階段，各階段能量的轉(zhuǎn)化過程是不同的；運動過程中人會受到軌道的阻力，機械能減小。減小的機械能等于初始位置的重力勢能與終點位置的重力勢能的差值。

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