九年级物理 机械能其转化

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1、人教版《15.5机械能及其转化》基础知识精讲及学习方法指导【学习目标】1．理解动能和势能可以相互转化；2．能用实例说明机械能和其他形式的能的转化；3．通过实例认识能量可以从一个物体转移到另一个物体，不同形式的能可以相互转化的过程．【基础知识精讲】1．机械能前一节我们学习了动能和势能的相关知识，在这里，我们提出一个新的名词：机械能．动能和势能之和称为机械能．关于“机械能”的定义，我要向你说明两点：（1）动能和势能都属于机械能．动能是物体运动时具有的能量，势能是存储着的能量，它们虽然是两种形式不同的能量，但都属于机械能，或者

2、说动能和势能是机械能的两种表现形式．（2）一个物体既可以有动能，也可以有势能．上面说了，动能和势能是形式不同的能量，它们有各自的定义和存在方式，有各自的影响因素．只要一个物体同时满足动能和势能的定义条件，它就可以同时具有动能和势能．例如，在空中飞行的飞机，是运动的而且有高度，因此这时它同时具有动能和重力势能．2．动能和势能的相互转化物体在运动过程中，其速度、高度、弹性形变都可能发生变化，这时就可能伴随着能量的转化，不同形式的能量之间是可以相互转化的，即：动能和重力势能之间可以相互转化，动能和弹性势能之间可以相互转化，但重

3、力势能和弹性势能之间不能相互转化，因为它们属于同种形式的能量．下面我们来看几个能量相互转化的例子．图14-4把一个滚摆挂在框架上，如图14-4所示，用手捻动滚摆使悬线缠在轴上，滚摆升到最高点．放开手，观察滚摆的运动情况．我们可以看到滚摆旋转着下降，越转越快．到最低点时，滚摆转而上升，上升中它越转越慢，直到差不多回到原来的位置．然后它又下降、上升，重复原来的运动．根据滚摆运动中高度和速度的变化，不难看出：滚摆下降时，它的重力势能越来越小，动能越来越大，重力势能转化为动能；滚摆上升时，它的动能越来越小，重力势能越来越大，动能

4、转化为重力势能．如图14-5所示，小球在轨道ABCD上滚动，其能量转化要分段来分析．图14-5小球由A点出发，从图中可以看到，A点是轨道的最高点，重力势能最大，开始下落的一刹那，速度为零，动能最小．由A到B的下落过程中，其高度逐渐减小，使重力势能减小，而下落速度越来越大，使其动能越来越大．因此由A到B阶段，小球的重力势能转化为动能．B点是轨道的最低点，小球到达时重力势能最小，速度最大，动能最大，由B到C是小球上升的阶段，速度越来越小，动能越来越小，高度不断上升，重力势能不断增大．因此，由B到C阶段是动能转化为重力势能．接

5、下来，小球由C点落回B点，是重力势能转化为动能，到达B点时仍然速度最大．最后一个阶段，小球由B点上升到D点，动能越来越小，重力势能越来越大．因此，由B到D阶段小球的动能转化为重力势能．在以上两个分析过程中，我们都未谈到物体的质量，虽然它也是影响动能和重力势能的因素，但在这两个过程中，滚摆的质量和小球的质量都是不变的．因此我们未做讨论．图14-6如果你把以上两个能量转化的分析都弄明白了，你可以试着分析一下图14-6所示的小球在摆动过程中的能量转化．你会吗？结论应该是：假设小球由A点开始运动，由A到B过程，小球的重力势能转化

6、为动能，由B到C过程是动能转化为重力势能，由C到B过程是重力势能转化为动能，由B到A过程是动能转化为重力势能，…由此往复．你分析对了吗？以上三个例子都是关于动能和重力势能相互转化的情况分析．下面我们来看动能和弹性势能相互转化的情况．如图14-7所示，小球从A点落到B点时，重力势能全部转化为动能．图14-7在B点，小球具有动能，如图14-7甲所示，C点竖直有一个弹簧片，弹簧片下端固定，木球刚刚接触弹簧片．接下来，木球将动能释放，把弹簧片压弯，如图14-7乙所示，弹簧片的形变在增大，弹性势能在不断增大，在此过程中，动能转化为

7、弹性势能，紧接着，弹簧片恢复原状，把木球弹回，如图14-7丙所示，此时弹簧片将弹性势能释放，而木球速度越来越大，动能也越来越大，在这个过程中弹性势能转化为动能．图14-8在图14-8中，一个简单的玩具很好地体现出了动能与弹性势能、重力势能间的转化．当上紧发条后，由于发条发生了弹性形变，具有了弹性势能，它使体操人开始翻转，这时是弹性势能转化成动能，而体操人上下翻转过程中，又进行了动能和重力势能间的相互转化．讲到这里，你可能会得到这样的结论：当动能和势能可以不断地相互转化下去时，物体就可以不停地往复运动下去而不会停止．如果只

8、有动能和势能相互转化，机械能的总和不变，或者说，机械能是守恒的．但我们看到的现象往往是：往复运动的物体如果不给它再施加外力，它最终会停下来．这并不是说机械能不守恒了，而是因为物体在运动过程中是会遇到阻力的，物体克服阻力时要消耗一部分能量，所以物体的机械能总和是减小的．我们可以举两个例子来说明上述问题．图14-9用绳子