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1、学习机械能及其转化知识引入图1坐过游乐园里的过山车吗？开心、紧张又刺激，乘客乘坐的小火车，在形状变化万千的轨道上飞驰，忽而沿着几近竖直的轨道攀爬上升，直冲向最高端；忽而又嗖地极速坠下，乘客的尖叫声、欢笑声不绝于耳。这开心的游戏跟我们的物理有着怎样的渊源呢，学完了机械能的知识，你会长呼一口气，原来如此啊！概念分析一、动能和势能（一） 动能1.能量：物体能够对外做功，我们就说这个物体具有能量。一个物体能够做的功越多，表示这个物体的能量越大。辨析：（1）在判断物体是否具有“能”时，容易把“物体能够做功”和“物体正在做功”相混淆。物体能够做功，表示这个物体具有能。“物体能够做功”的意思是物体具有做功的
2、本领，即有两种可能：一是正在做功，二是没有做功但条件允许可以做功。例如：山坡上的石头由于在高处而具有做功的本领，一旦滚落，在下落时就对所碰撞的物体做功。（2）功和能量不同。功是过程量，而能量是描述一个物体做功本领的物理量，是一个在状态量。2.动能：物体由于运动而具有的能，叫做动能。（1）一切运动的物体都具有动能，所以判断一个物体是否具有动能的条件就是看其是否运动。（2）影响动能大小的因素：物体的质量和运动的速度。质量相同的物体，运动的速度越大，动能越大；运动速度相同的物体，质量越大，它的动能也越大。知识剖析：探究影响动能大小的因素时，要采用“控制变量法”和“转化法”来进行。当研究动能与质量关系
3、时，须保证小球的速度保持不变，通过让不同的小球从斜面的同一高度由静止滚下来实现；当研究动能与速度的关系时，应保持小球的质量不变，就可以让同一小球从斜面的不同高度由静止滚下来实现。分析有关物体动能大小的变化时，要同时考虑物体的质量和速度是否发生变化，不能只考虑其中一个方面。例如：水平公路上匀速行驶正在洒水的洒水车，尽管其速度没有变化，但它的质量在不断减小，所以其动能在不断减小。（二）势能：重力势能和弹性势能是常见的两种势能。1.重力势能：物体由于高度所决定的能。物体的质量越大，位置越高，它具有的重力势能就越大。探究重力势能与哪些因素有关时，也应该采用“控制变量法”和“转化法”。2.弹性势能：物体
4、由于发生弹性形变而具有的能。物体的弹性形迹越大，其具有的弹性势能就越大。重点提示：（1）分析重力势能大小变化时，要同时考虑物体的质量和高度两个因素。（2）在没有特别指明的情况下“高度”一般是指相对于地面而言的。通常把地面上的物体具有的重力势能看做零。（3）物体有弹性无形变或有形变无弹性都没有弹性势能，只有在既有弹性又有弹性形变的情况下才有弹性势能。（三）动能和势能的比较概念特点决定因素共同特征动能物体由于运动而具有的能一切运动物体都具有动能质量、速度具有能的物体都能做功势能重力势能物体由于高度所决定的能一切被举高的物体都具有重力势能质量、高度弹性势能物体由于发生弹性形变而具有的能一切发生弹性形
5、变的物体均具有弹性势能形变大小、材料二、机械能及其转化（一）机械能及其转化1.机械能：动能、重力势能和弹性势能统称为机械能。（1）机械能是和物体的机械运动紧密联系的能量。（2）一个物体有机械能时，可以表现为只有动能，也可以表现为只有势能；还可以表现为既有动能又有势能。它的机械能就等于其动能和势能之和。（3）决定机械能大小的因素：物体的质量、速度、高度、弹性形变量。2.机械能转化在一定条件下，物体的动能和势能之间是可以相互转化的。在动能和势能发生相互转化时，必然是“此增彼减”，否则不是二者的相互转化。温馨介绍：正确分析动能和势能相互转化的步骤：（1）明确研究对象和所要研究的过程。（2）物体在起始
6、位置所具有的动能、势能。（3）在运动过程中，物体的质量、位置、形状、速度是否变化，如何变化，造成物体的重力势能、弹性势能、动能是否变化，如何变化。（4）得出结论：减小的一种形式能必定转化为另一种增大的能。3.机械能守恒如果只有动能和势能相互转化，机械能的总量保持不变，或者说机械能是守恒的。机械能守恒是有条件的：（1）受阻力作用的物体机械能不守恒。（2）有重力之外的力对物体做功，机械能不守恒。人造地球卫星围绕地球沿椭圆轨道运行过程中，不受空气阻力，其机械能就是守恒的。从远地点向近地点运行中，重力势能转化为动能；从近地点向远地点运行过程中，动能转化为重力势能，每个位置的机械能都是相等的。（二）水能
7、和风能的利用流水和风能都是具有机械能的天然资源。现在水能和风能主要用于发电。水能和风能发电过程中，把机械能转化为电能。方法总结 1.控制变量法与转换法：探究动能、势能大小与哪些因素有关时，都用到了控制变量法和转换法。比如，探究动能与物体速度关系时，须保持物体质量不变，让小球从斜面的不同高度由静止滚下，通过让小球撞击水平面上木块移动距离的远近，来观察小球能够做功的多少，来判断其动能的大小。探究重力势能与质量大小关系时，应保持物体的高度相同，让质量大小不同的物体从同一高度落下，观察它们把细沙撞击的凹痕深浅来判断重力势能大小。2.判断机械能是否守恒的方法：（1）只有重力做功的情况下，机械能守恒。若在动能和势能转化过程中，受到摩擦力和各种阻力以及有其他力作用，会使机械能转化成其他形式的能，机械能就会减少；或者其他形式的能转化为机械能，机械能就会增大。（2）在动能和势能转化过程中，通过机械能是否等于动能和势能的和来判断机械能是否守恒。3
