一、知識回看

1.決定機械能大小的因素

動能大小與物體的質量和速度有關.質量相同的物體運動速度越大，它的動能越大;運動速度相同的物體，質量越大，它的動能也越大.例如以相同的速度行駛的火車和汽車，火車的動能就比汽車的動能大;而以不同速度行駛的同一列火車，速度大時動能就大.

彈性勢能的大小與物體彈性形變的大小有關.同一個物體，在彈性限度內，彈性形變越大，彈性勢能越大.

重力勢能與物體被舉起的高度和物體的質量有關.同一個物體，被舉起的高度越大，重力勢能越大;同一高度的不同物體，質量越大，重力勢能越大.

2.動能和勢能之間的相互轉化

(1)動能和重力勢能之間的相互轉化

在一定的條件下，動能和重力勢能之間可以相互轉化.如將一塊小石塊，從低處拋向高處，再從高處下落的過程中，先是動能轉化為重力勢能，后來又是重力勢能轉化為動能.

(2)動能與彈性勢能之間的相互轉化

在一定的條件下，動能和彈性勢能之間可以相互轉化.如跳板跳水運動員，在起跳的過程中，壓跳板是動能轉化為彈性勢能，跳板將運動員反彈起來是彈性勢能轉化為動能.

3.機械能及其守恒

(1)機械能

動能與勢能之和統稱為機械能.動能是物體運動時具有的能量，勢能是物體存儲的能量.

(2)機械能守恒

如果一個過程中，只有動能和勢能相互轉化，機械能的總和就保持不變.這個規(guī)律叫做機械能守恒.

二、例題指路

1.認識能量

例1 “固定在天花板上的電風扇，因為靜止，沒有做功，所以沒有能.”這種說法對嗎?

解析 固定在天花板上的電風扇，處于一定的高度，可視為“被舉高”了，因而具有重力勢能.

所以本題中說法不對.因為一個物體具有能，只說明它能做功，但它不一定做功.電風扇處于靜止，雖然沒有做功，不能表明它不能做功，因而也就不能說明它沒有能.

點撥“做功”與“能做功”是兩個不同的概念，要注意加以區(qū)分.

2.機械能形式的判斷

例2下列物體各具有什么形式的機械能?

(1)天空中向前飛行的飛機

(2)在地面上被拉彎的弓

(3)穩(wěn)穩(wěn)地立在山頂上的一塊石頭(以山腳的地面為標準)

(4)在地上滾動的足球

解析根據動能、重力勢能、彈性勢能的定義，分析物體是否運動、被舉高、發(fā)生彈性形變，即可確定物體具有哪種形式的機械能.

答(1)具有一定的速度和高度，因此具有動能和重力勢能.

(2)發(fā)生了彈性形變，因此具有彈性勢能.

(3)它離地面有一定的高度，因此具有重力勢能.

(4)足球是運動的，因此具有動能.

3.決定機械能大小的因素

例3關于物體的動能和勢能，下列說法中正確的是().

A.質量大的物體一定比質量小的物體動能大

B.高速飛行的子彈一定比緩慢行駛的汽車動能大

C.質量相同的兩個物體放在同一高度，它們的重力勢能一定相同

D.一根彈簧被拉長時彈性勢能增大，被壓縮時彈性勢能減小

解析物體動能大小由質量和速度兩個因素決定.質量大，速度可能小，所以動能不一定大，子彈速度大，質量小，動能不一定比汽車的動能大.物體的重力勢能由質量和高度兩個因素決定，只有兩者都相同時，重力勢能才相同.彈簧被拉長和壓縮時彈性形變都增大，因此彈性勢能都增大.

答C.

點撥掌握決定機械能大小的因素，是我們進一步認識機械能的基礎.在此基礎上，我們才能領會機械能的變化以及變化原因.

4.機械能守恒

例4用一根不可伸長的細線，一端拴住一小球，另一端固定，如圖所示.使小球偏離它靜止的位置O移至B點，然后釋放，小球就沿BOC弧線擺動，若無阻力作用，小球從B→O→C→O→B的過程中機械能發(fā)生怎樣的轉化?

解析小球運動過程中，因無阻力作用，故只有動能和重力勢能之間的轉化.把小球從O點移到B點，是小球被舉高的過程，因此小球在B點具有重力勢能，但在B點速度為零，不具有動能.

小球從B→O運動時，高度逐漸減小，說明小球的重力勢能逐漸減少;而小球的運動速度逐漸增大，說明小球的動能逐漸增大.在這個過程中，小球的重力勢能轉化成它的動能.

小球從O→C運動時，高度逐漸增加，說明小球的重力勢能逐漸增加;而小球的運動速度逐漸減小至零，說明小球的動能逐漸減少至零.在這個過程中，小球的動能又轉化成它的重力勢能了.

答B(yǎng)→O重力勢能減小，動能增加;

O→C重力勢能增加，動能減小;

C→O同B→O;

O→B同O→C.

點撥因為無阻力作用，本題機械能守恒.

5.平衡力作用下的機械能

例5物體在平衡力作用下，下列說法正確的是().

A.物體的機械能一定不變

B.物體的機械能一定增加

C.物體的機械能一定減少

D.以上說法都不對

解析物體在平衡力的作用下，保持靜止狀態(tài)或勻速直線運動狀態(tài).如果保持靜止狀態(tài)，機械能不變.如果保持勻速直線運動狀態(tài)，就有多種情況，當物體在水平面上做勻速直線運動時，物體的高度和速度都不變，那么它的動能和勢能也不變，所以機械能不變;當物體向上做勻速直線運動時，雖然速度不變，動能不變，但物體位置升高，重力勢能增加，所以機械能增加;當物體向下做勻速直線運動時，雖然速度不變，動能不變，但物體高度降低，重力勢能減小，所以機械能減小.

選D.

點撥本題屬于機械能問題中的難題，需要結合生活經驗進行合理的想像，比如構建一個在平衡力作用下物體勻速上升或者下降的模型.

6.機械能與內能的轉化

例6“神舟七號”在大氣層里加速上升的過程中，若不考慮質量的變化，其( ).

A.機械能減少，內能增加

B.機械能增加，內能減少

C.機械能與內能都增加

D.機械能不變，內能增加

解析根據機械能的定義，知物體的動能和勢能總和為物體的總機械能.“神舟七號”在大氣層里加速上升的過程中，其質量未變(損耗的燃料不計)，運動速度越來越大，離地面的位置越來越遠，則其動能增加，重力勢能也增加;由于“神舟七號”是在大氣層中加速，因此，“神舟七號”與大氣相摩擦而生熱，使得飛船外殼溫度升高，其內能也增加.所以，“神舟七號”在大氣層中加速上升的過程中，機械能增加，內能也增加.

選C.

點撥本題是關于識別機械能、機械能和內能相互轉化的問題.