13.总复习：机械能及其转化-知识讲解

13.总复习：机械能及其转化-知识讲解总复习：机械能及其转化【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】动能：物体由于运动而具有的免动能的大小与质童和速度有关. 物悴的速度遞尢质重越大，它的畝能越犬.重力势能*韧体由于被举高而具有的能堇口重力势能的大小与质臺和高度有关・鏗性勢能’物体由于发主弾性形变势能而貝有的能更弹性势能的大小与弹性形变的程度有关.劫龍、重力势罷和弹性势能统称対机械能。

机械能守恒：如果貝有曲能和势能相互清化，机械能的总和不变口【考点梳理】考点一、动能、势能、机械能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（）rp Z.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-o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-9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”勺实验（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：（）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】ABD3、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；(3)在发生能量转化时，减小的能转化为增大的能。

【答案】D【解析】上帝之杖”在高空下落过程中，质量不变，而高度越来越小，因此其重力势能越来越小，但它的速度越来越快，因此动能越来越大，在下落过程重力势能转化为动能，它获得的动能越大，破坏力就越强。

【总结升华】此题通过生活中发生的事件考查了影响动能和重力势能的影响因素，以及能量间的转化，要注意辨别。

举一反三：【变式】玩“过山车”是一项非常惊险刺激的娱乐活动。

如图所示，过山车时而从轨道的最低点D上升到最高点A，时而从最高点A飞驰而下。

过山车在运动过程中，若不计能量损失，只有动能和势能的相互转化。

下列说法正确的是（）A 点机械能小于B 点机械能D 点动能最大，A 点势能最大 D 点动能最大，A 点机械能最大 A 点势能最大，机械能最大【答案】B4、如图所示，一辆在水平面上匀速行驶的洒水车正在洒水作业，关于该洒水车, 下列说法正确的是（ ）A ・机械能不变，重力势能不变B •机械能变小，重力势能动能A . B ・C .变小C・机械能不变，动能变小D •机械能变小，动能不变【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）动能和势能统称为机械能。

【答案】B【解析】（1）洒水车在不断的洒水工程中，虽然速度是不变的，但是由于质量减小，所以动能减小。

（2）虽然在水平街道上，但是由于质量减小，所以重力势能也会减小，所以洒水车的机械能减小。

【总结升华】掌握动能、重力势能、弹性势能大小的影响因素，根据影响因素能判断动能、重力势能和弹性势能的大小变化。

类型二、知识运用5、（2016?徐州二模）如图是一种神奇的“魔罐”，其制作方法是：橡皮筋两头分别固定在罐子的顶部和底部，在橡皮筋的中间系一个钩码.当你将“魔罐”在水平地面上滚出后，它能自动滚回来的原因是能转化为能，“魔罐”滚回来后不能回到原抛出点的位置，主要原因【思路点拨】（1）动能的影响因素：质量和速度；弹性势能的影响因素：物体的形变程度；（2）此题中，由于罐与地面之间存在着摩擦力，所以罐的机械能会减小, 魔罐滚回来后不能回到原抛出点的位置【答案】弹性势；动；克服摩擦做功，机械能减小【解析】魔罐在开始滚动的时候，具有动能，滚动的过程中，罐子动能转化为橡皮筋的弹性势能，当动能为0 时，弹性势能最大，魔罐开始向回滚动，在魔罐滚回来的过程中橡皮筋弹性势能减小，罐子动能增大，弹性势能转化为动能；由于罐与地面之间存在着摩擦力，所以罐的机械能会减小，即一部分机械能会转化为内能，故魔罐滚回来后不能回到原抛出点的位置。

【总结升华】本题考查动能和弹性势能的影响因素及机械能与内能的转化关系。

举一反三：【变式】如图所示，小明从滑梯上下滑，在这一过程中, 他的（）A .动能转化为重力势能B .重力势能全部转化为动能C •机械能保持不变一定减少D •机械能【答案】D6、如图所示，小球从左端由静止释放，在左右摆动过程中，不计空气阻力，贝（）A •从最高点运动到最低点的过程，一部分重力势能转化为动能B .从最低点运动到最高点的过程，一部分动能转化为重力势能C .左侧最高点的高度大于右侧最高点的高度D .左侧最高点的高度等于右侧最高点的高度【思路点拨】本题考查的知识点：(1)物体由于被举高而具有的能，叫重力势能。

即物体相对于参照物有相对高度而具有的能叫重力势能。

(2)物体的动能由质量和速度决定，重力势能由质量和高度决定，分析摆动过程中质量、速度、高度的变化，判断出动能和重力势能的转化。

(3)机械能守恒的条件：只有动能和势能的相互转化或者只有重力做功，机械能才守恒。

【答案】D【解析】A、图中小球的重力势能是指小球相对最低点有相对高度差产生的，小球从最高点运动到最低点的过程，质量不变，高度降到最低，相对最低点来说，高度为0,重力势能为0,速度达到最大，动能最大，所以不计空气阻力时，减小的重力势能全部转化成了动能，即当小球到达最低点时重力势能全部转化为动能，故A 错误。