机械能 2
学习目标：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；能解释一些
有关动能、重力势能、弹性势能相互转化的简单物理现象。
学习重点和难点：动能和重力势能、弹性势能可以相互转化，并能举例说明
学习过程：
A、复习及预习展示
1、影响动能大小的因素是物体的 和 ；影响重力势能大小的因
素是 和 ；
2、人造地球卫星沿椭圆轨道绕地球运转，卫星在近地点时 能最大，在远地点
时 能最大，从近地点向远地点运动的过程中， 转化为 。
B、探究新知
1、知识辨析
问：怎样正确理解机械能？
答：一个物体可以同时具有动能和势能（包括重力势能和弹性势能），把物体的动能和势
能相加，就是物体的机械能．当一个物体只有动能或只有势能时，也可以称物体具有机
械能，此时机械能的大小就是该物体的动能或者势能．
问：你观察过滚摆的上下运动吗？在滚摆上下运动的过程中动能和势能是如何转化的？
答：滚摆由上向下运动时，高度降低，速度加快，重力势能转化为动能；向上运动时，
高度升高，速度减慢，动能转化为重力势能．
问：为什么滚摆每次上升的高度都比前一次低呢？
答：在滚摆上升的过程中，如果没有任何摩擦等阻力，那么它每次上升的高度应该是相
等的． 之所以一次比一次低，是因为滚摆在上下运动的过程中受到空气等阻力的作用，
机械能总量不断减小的缘故．
问：乒乓球从空中下落、撞地、弹起的过程中，动能和势能的转化是比较复杂的，你能
分析一下吗？
答：乒乓球在下落过程中，是重力势能转化为动能；当球落地撞击地面时，球发生弹性
形变，球的动能转化为弹性势能；球在恢复原状的过程中，球的弹性势能又转化为动能；
球弹起后，球在上升过程中，是动能转化为重力势能．
2、例题分析
例 1 关于动能、机械能，下列说法中错误的是（ ）
A．一辆汽车具有动能，它一定具有机械能 B．两辆汽车以相同的速度行驶时，质量
大的动能大 C．某汽车的机械能增加了，它的运动速度一定是加大了
D．在平直公路上行驶的汽车，速度变化时它的机械能也变化
闯关点拨 机械能是动能与势能之和，动能的大小由质量和速度共同决定．
分析和解 汽车的机械能增加了，可能是势能增加了，其动能不一定增加，它的运动速
度也不一定增大，故 C 选项是错误的．
例 2 下列过程中，属于动能转化为势能的是（ ）
A．雪撬从山坡上滑下 B．玩具弹簧枪将“子弹”水平射出
C．雨滴从屋檐落向地面 D．斜向上射出的炮弹在上升过程
闯关点拨 物体的动能转化为势能，是指物体的动能在减小，同时势能在增加．如果物
体的质量一定时，那么物体的速度减小，动能就减小，物体的高度增加，势能增加，或
者物体弹性形变增大，势能增大．
分析和解 A 选项中雪橇的高度减小，速度增加，所以是重力势能转化为动能；B 选项
中是将弹性势能转化为动能；C 选项中也是将重力势能转化为动能；D 选项中是动能转
化为重力势能．
例 3 如图所示，电动小车沿斜面从 A 匀速运动到 B，则在这
个过程中小车（ ）
A．动能减少，重力势能增加，总机械能不变 B．动能增加，
重力势能减少，总机械能不变 C．动能不变，重力势能增加，总机械能不变 D．动能
不变，重力势能增加，总机械能增加
闯关点拨 解此类问题必须克服“物体向上运动速度一定变小，向下运动速度一定变
大”、“物体重力势能增大则动能一定减小，重力势能减小则动能一定增大”的错误定式，
应根据假设的物理情境进行分析，挖掘已知条件和隐含条件，找出其联系，从而得出正
确答案．
解 因为电动小车的质量是一定的，而且是沿斜面匀速运动，说明电动小车的速度不变，
所以电动小车的动能不变．又因为电动小车沿斜面向上运动的过程中高度不断增加，所
以它的重力势能不断增大，因此小车的机械能增大．
例 4 如图所示，运动员在进行蹦床表演时，机械能是如何变化的？
闯关点拨 机械能包含动能、重力势能和弹性势能，在判断这些
能量大小和转化时，应分析它们的速度、高度、形变的情况．
解答 运动员从高处下落的过程中，重力势能转化为动能；在接
触蹦床到速度为零的过程中，人的动能转化为
蹦床的弹性势能；弹起时，是蹦床的弹性势能
转化为人的动能；运动员在上升过程中，动能
转化为重力势能．
例 5 中国跳水队被人们称为“梦之队”，跳水运动员跳水时，运动员在离开跳板到落入
水的过程中（ ）
小助手：像跳水运动员在跳板上起跳、
跳高运动员进行撑杆跳高等，这里的机
械能转化不一定是在同一物体间转化，
可以是在不同的物体间进行．
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，机械能不变
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
剖析：运动员在离开跳板后上升的过程中，速度逐渐减慢，但高度不断地增加，可见在
这一过程中，动能减小，重力势能增大，动能转化为重力势能；到达最高点时动能为零，
重力势能最大，在接下来下降的过程中，速度越来越快，动能逐渐增加，高度减少，重
力势能逐渐减小，运动员的重力势能转化为动能。在整个过程中，动能先减小后增大；
而重力势能是先增大，然后逐渐减小，由于只是动能和重力势能相互转化，所以，机械
能总是保持不变。
考题 1 在空气阻力不计的情况下，一只皮球从高处由静止下落，被地面弹起后不能再回
到原来的高度，在整个过程中：（1）说明皮球机械能的转化情况。（2）指出皮球在哪几
个位置时的动能为零。（3）分析皮球不能回到原来高度的原因。
闯关点拨 （1）皮球在下落、弹起的整个过程中，先后发生状态的变化是：球在高处
静止──加速下落──落地变形──恢复原状反弹──减速上升．
（2）皮球在下落、上升过程中的空气阻力不计，但是在弹性压
缩和恢复原状的过程中，有一部分机械能转化为内能．
解答 （1）①加速下落过程：重力势能转化为动能．
②落地弹性压缩过程：动能转化为弹性势能．③恢复形状反弹
过程：弹性势能转化为动能．④减速上升过程：动能转化为重力势能．
（2）皮球在以下三个位置时动能为零（速度大小为零）：①球在高处将指时；②小球落
地弹性压缩最大时；③上升到最大高度时．
（3）尽管不计空气阻力，但在落地撞击地面时，球的弹性压缩和恢复形状的过程中，有
一部分机械能将转化成其它能量，造成机械能损失，所以皮球不能回到原来高度．
考题 2 如何有效地提高能量利用率是人类所面临的一项重要任务。图 14-14 是某轻轨
车站的设计方案示意图，该图表明与站台前后连接的轨道都有一
个小坡度。请你说明这种设计可以节能的理由．
闯关点拨 一般的车站轨道都是水平连接的，车进站时，需要刹
车减速，车出站时，需克服摩擦力加速，这样既浪费了能量又多
消耗了能量．将站台设计在小坡上，车进站时，让车驶上小坡，将动能转化为重力势能，
车速减小了，重力势能增大了；车在起动出站时，由于下坡，车的重力势能转化为动能，
在不需要多消耗能量的情况下，车速加快，减少了因加速消耗的能量．
答 进站时将动能 转化为重力势能“储藏”起来；出站时将重力势能转化为动能“释放”
出来．达到节约能源的目的．
C、当堂巩固习题
第一部分：基础题
1、骑自行车上坡前，往往要加紧蹬几下，加大速度，增加自行车上坡时的 ，上
坡时，这些 转化为 ，车就容易上到高处。
2、“会挽雕弓如满月，西北望，射天狼”的诗句表达了诗人苏轼企望为国御敌立功的壮
志，拉弯的弓箭射出去，这一过程中能量的转化情况是 转化为 。
3、2003 年 3 月 20 日，美英联军调用大量空降部队对伊拉克实施军事打击。在空降兵离
开机舱，尚未打开降落伞的一段时间里，他们在空中加速下降。若不计空气阻力，那么
在这段时间里，空降兵的重力势能 ，动能 ，机械能 。
4、下列现象属于重力势能转化为动能的是（ ）
A．爆竹腾空而起 B．水从高处落下
C．从地面上弹起的皮球 D．在水平地面上匀速行驶的汽车
5、下列过程中，属于动能转化为势能的是（ ）
A．拉开的弓，放手后把箭射出去 B．小铁球在空中下落
C．运动的小球滚上光滑的斜面 D．在水平地面上滚动的足球
6、在下列情况下，机械能发生了变化的是（ ）
A．物体从光滑的斜面上自由滑下的过程 B．跳伞运动员从空中匀速下落
C．汽车在水平公路上匀速前进 D．高空中沿水平轨道匀速飞行的飞机
7、自行车匀速上坡的过程中，它的 ( )
A．重力势能增加，动能和机械能不变 B．重力势能和动能增加，机械能不变
C．动能不变，重力势能和机械能增加 D．动能、重力势能和机械能都增加
第二部分：提升题
8、关于机械能的转化，下列说法正确的是（ ）
A．静止的雪撬从山坡上滑下，势能转化为动能 B.静止的雪撬从山坡上滑下，动能转
化为势能 C．滚摆下降时，动能转化为势能
D．卫星从近地点向远地点运动时，势能转化为动能
9、下列哪种情况机械能没有变化（ ）
A．利用滑轮组匀速提升重物 B．沿斜面匀速下滑的木块
C．正在匀速上升电梯重的人 D．地球同步通信卫星随地球运动
第三部分：培优题
10、站在高台上把一个质量为 2kg 的物体以 400J 的动能抛出，一球运动过程中机械能不
变，经过了 3s，它的动能变为 100J，且势能为 900J，问：（1）当其势能为 600J 时，物
体运动的位置是在抛出点的上方还是下方，这时的动能为多少？（2）当其动能为 800J
时，物体的重力势能是多大？（3）当物体撞击地面前一瞬间，动能多大？
内能是一种不同于机械
能的另一种能量，在后
面一章将学习它．
图 14-14
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