機(jī)械能是中考物理能量部分的考查重點(diǎn)。實(shí)際生產(chǎn)生活中能量的轉(zhuǎn)化不只局限于機(jī)械能內(nèi)部，各種形式的能量之間都可以相互轉(zhuǎn)化，從而限定了機(jī)械能守恒的條件，即只有動(dòng)能和勢(shì)能之間相互轉(zhuǎn)化時(shí)機(jī)械能才守恒，由此構(gòu)建初步的能量觀念。具體流程如圖1所示。

圖1

考點(diǎn)1：判斷動(dòng)能和勢(shì)能的變化

[能量的形式 定義 影響因素 動(dòng)能 物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能 速度、質(zhì)量 勢(shì)能 重力勢(shì)能 高處物體所具有的能 高度、質(zhì)量 彈性勢(shì)能 物體由于發(fā)生彈性形變而具有的能 彈性形變的程度、材料 ]

在判斷動(dòng)能或者勢(shì)能大小變化時(shí)，不能單方面考慮一個(gè)因素而忽略另一個(gè)因素。具體方法如下。

（1）質(zhì)量相同的物體，運(yùn)動(dòng)的速度越大，它的動(dòng)能越大；運(yùn)動(dòng)速度相同的物體，質(zhì)量越大，它的動(dòng)能也越大。

（2）物體的質(zhì)量越大，位置越高，它具有的重力勢(shì)能就越大。

（3）同一物體的彈性形變?cè)酱螅哂械膹椥詣?shì)能越大。

考點(diǎn)2：機(jī)械能的定義及其轉(zhuǎn)化

動(dòng)能、重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能統(tǒng)稱為機(jī)械能。一個(gè)物體可以既有動(dòng)能，又有勢(shì)能，把這兩種能量加在一起，就得到它的總機(jī)械能。

動(dòng)能和勢(shì)能在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化，即動(dòng)能可以轉(zhuǎn)化為勢(shì)能，勢(shì)能也可以轉(zhuǎn)化為動(dòng)能。轉(zhuǎn)化的結(jié)果是一種形式的能增大，另一種形式的能減小。在解答具體問(wèn)題時(shí)，需要根據(jù)動(dòng)能和勢(shì)能大小的影響因素來(lái)判斷能量的轉(zhuǎn)化情況。例如單擺在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能的標(biāo)志是物體的速度減小，所處的高度增大；重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能的標(biāo)志是物體的所處高度減小，速度增大。

考點(diǎn)3：機(jī)械能守恒

判斷機(jī)械能是否守恒，可以從三個(gè)角度來(lái)看。

（1）從受力角度來(lái)看，機(jī)械能守恒只允許受重力或者彈力。

（2）從做功角度來(lái)看，機(jī)械能守恒只允許重力或者彈力做功，彈力做功對(duì)應(yīng)彈性勢(shì)能的變化。

（3）從能量轉(zhuǎn)化角度來(lái)看，機(jī)械能守恒只允許重力勢(shì)能、彈性勢(shì)能、動(dòng)能之間發(fā)生相互轉(zhuǎn)化，不允許其他形式的能參與轉(zhuǎn)化。具體判斷方法如下。

①由“外力是否對(duì)物體做功”來(lái)判斷機(jī)械能是否守恒。這類題目中一般會(huì)有“不計(jì)空氣阻力，物體從高處自由下落”“物體沿光滑斜面下滑”等描述，說(shuō)明不考慮克服空氣阻力或摩擦力做功造成的機(jī)械能損耗，忽略機(jī)械能和其他形式的能的轉(zhuǎn)化，只有動(dòng)能和勢(shì)能間的相互轉(zhuǎn)化，則機(jī)械能守恒。如計(jì)阻力，則機(jī)械能變小，機(jī)械能不再守恒。

②由“機(jī)械能 = 動(dòng)能 + 勢(shì)能”來(lái)判斷機(jī)械能是否守恒。這類題目中一般會(huì)有如“加速”“勻速”“減速”“上升”“下降”等描述變化的詞語(yǔ)。解答時(shí)先明確物體在初狀態(tài)時(shí)所具有的動(dòng)能和勢(shì)能，然后根據(jù)物體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中速度、高度、質(zhì)量的變化來(lái)判斷處于末狀態(tài)時(shí)的動(dòng)能和勢(shì)能，由此判斷機(jī)械能是否守恒。

[應(yīng)用提升]

例1 如圖2所示，用輕質(zhì)細(xì)繩懸掛一小球在豎直平面內(nèi)擺動(dòng)。在某次擺動(dòng)過(guò)程中，小球依次經(jīng)過(guò)A、B、C三點(diǎn)，A、C兩點(diǎn)高度相同，B點(diǎn)為最低點(diǎn)，不計(jì)空氣阻力，下列說(shuō)法中正確的是（ ）。

A. 小球在B點(diǎn)動(dòng)能最大

B. 小球從B點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)，重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能

C. A、C兩點(diǎn)速度大小不同

D. 小球機(jī)械能不守恒

解析：小球從A點(diǎn)擺到B點(diǎn)的過(guò)程中，質(zhì)量不變，高度減小，重力勢(shì)能減?。凰俣仍龃?，動(dòng)能增大，重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能。B點(diǎn)為最低點(diǎn)，所以在B點(diǎn)時(shí)動(dòng)能最大。小球從B點(diǎn)擺到C點(diǎn)的過(guò)程中，質(zhì)量不變，高度增大，重力勢(shì)能增大；速度減小，動(dòng)能減小，動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能。小球在擺動(dòng)的過(guò)程中，不計(jì)克服空氣阻力做功，繩對(duì)小球的拉力不做功，只有重力做功，則小球的機(jī)械能守恒，所以小球在A、C兩點(diǎn)的機(jī)械能相等。又因?yàn)锳、C兩點(diǎn)高度相等，所以重力勢(shì)能相等。因此A、C兩點(diǎn)動(dòng)能也相等，根據(jù)動(dòng)能大小的影響因素可知，A、C兩點(diǎn)速度大小相同。答案：A。

例2 2024年4月25日，搭載神舟十八號(hào)載人飛船的長(zhǎng)征二號(hào)F遙十八運(yùn)載火箭在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心點(diǎn)火發(fā)射。在加速升空的過(guò)程中，神舟十八號(hào)載人飛船的（ ）。

A. 動(dòng)能不變

B. 重力勢(shì)能減少

C. 機(jī)械能減少

D. 機(jī)械能增加

解析：在神舟十八號(hào)載人飛船加速升空的過(guò)程中，載人飛船的質(zhì)量不變，速度和高度都增大，所以動(dòng)能和重力勢(shì)能都增大，機(jī)械能增加。答案：D。

例3 在水平地面上鋪一張白紙，將皮球表面涂黑，使其分別從不同高度處自由下落，在紙上留下黑色圓斑甲、乙，如圖3所示。下列說(shuō)法中正確的是（ ）。

A. 皮球下落過(guò)程中動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能

B. 皮球落地發(fā)生形變的過(guò)程中動(dòng)能轉(zhuǎn)化為彈性勢(shì)能

C. 形成圓斑乙時(shí)，皮球是從更高處下落的

D. 形成圓斑甲時(shí)，皮球接觸地面后形變程度更小

解析：皮球在高處具有較大的重力勢(shì)能，皮球在下落的過(guò)程中，高度減小，重力勢(shì)能減??；速度變大，動(dòng)能變大，重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能。當(dāng)皮球接觸地面時(shí)，皮球會(huì)發(fā)生形變，皮球的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為皮球的彈性勢(shì)能。皮球的動(dòng)能越大，轉(zhuǎn)化成的彈性勢(shì)能越大，則皮球的彈性形變也越大，在地面上形成的圓斑也越大，所以形成圓斑甲時(shí)的皮球是從更高處下落的。答案：B。

例4 下列情境中，機(jī)械能不變的是（ ）。

A. 水平路面上加速向前行駛的汽車

B. 上升的滾擺

C. 水平勻速飛行噴藥的飛機(jī)

D. 向近地點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星

解析：水平路面上加速向前行駛的汽車，動(dòng)能增大，重力勢(shì)能不變，機(jī)械能增大。上升的滾擺，需要克服空氣阻力及摩擦力做功，機(jī)械能減小。水平勻速飛行噴藥的飛機(jī)，速度和高度雖然不變，但是質(zhì)量減小，則動(dòng)能和重力勢(shì)能均減小，所以機(jī)械能減小。從遠(yuǎn)地點(diǎn)向近地點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的衛(wèi)星，勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，機(jī)械能守恒。答案：D。

（作者單位：沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)附屬中學(xué)）