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第4節　機械能及其轉化
【知識重點】
1．知道動能、重力勢能和彈性勢能統稱為機械能．
2．能通過實驗或實例認識物體的動能和勢能可以相互轉化．能解釋與機械能轉化有關的現象．
3．了解機械能守恒的含義．(重點)
【課程集訓】
★知識點 機械能守恒及其轉化
1．如圖甲所示，小球從高處自由下落，小球的重力勢能減小，動能增大(以上選填“增大”“不變”或“減小”)；該過程中重力勢能轉化為動能．
2．如圖乙所示，射擊運動員彎弓將箭射出時，弓的彈性勢能減小，箭的動能增大(以上選填“增大”“不變”或“減小”)；該過程中彈性勢能轉化為動能．
3．如圖丙所示，小朋友從高處落下，在與蹦床接觸前，小朋友的重力勢能減小，動能增大；與蹦床接觸后，動能減小，蹦床的彈性勢能增大(以上選填“增大”“不變”或“減小”)；該過程中重力勢能轉化為動能，再轉化為彈性勢能．
4.如圖所示，將滾擺從A點由靜止釋放，向下運動到達最低點B，然后往上運動到達跟A點等高的C點，如此往復運動．不考慮空氣阻力和繩子摩擦．
(1)重力勢能最大的位置是A點和C點，動能最大的位置是B點.
(2)從A點到B點，滾擺的重力勢能減小，動能增大，機械能守恒.
(3)從B點到C點，滾擺的動能轉化為重力勢能．
5.(物理觀念)如圖所示，人造衛星沿橢圓形軌道繞地球運行，下列說法正確的是(B)
A．衛星從遠地點向近地點運行時，動能逐漸減小，勢能逐漸增大，機械能變小
B．衛星從近地點向遠地點運行時，動能逐漸減小，勢能逐漸增大，機械能不變
C．衛星在近地點時，動能最大，機械能最大
D．衛星在遠地點時，勢能最大，機械能最大
　★歸納總結
1．物體的動能、重力勢能、彈性勢能統稱為機械能．即機械能＝動能＋勢能．
2．動能和勢能之間可以相互轉化，減小的能量轉化為增大的能量．
3．動能大小的變化通過質量、速度的變化來判斷；重力勢能大小的變化通過質量、高度的變化來判斷；彈性勢能大小的變化通過彈性形變的程度來判斷．
4．當只有動能和勢能相互轉化時，機械能的總和不變，我們就說機械能守恒．
★知識點 機械能和其他能量的相互轉化
1.如圖所示，將小球在A點由靜止釋放，小球從A點擺動到B點的過程中，重力勢能轉化為動能．因為小球受到空氣阻力，在擺動過程中，所能達到的最高點逐漸降低，最終停在了B點，說明小球的機械能不守恒.
2. (科學思維)如圖所示，粗糙的弧形軌道豎直固定在水平面上，一個小球由A點以速度v沿軌道滾下(D)
A．整個過程中小球的機械能不變
B．小球在A、B兩點具有的動能相同
C．小球在A點具有的機械能等于它在C點具有的重力勢能
D．小球在A、B、C三點的速度大小關系是vA>vB>vC
　★歸納總結
1．當只有動能和勢能相互轉化時，物體機械能守恒；當物體受到其他外力的作用并且外力對物體做功時，機械能和其他形式的能量相互轉化，則機械能不守恒．
2．機械能守恒的標志性條件：題目中出現“光滑”“不計阻力”等詞時，說明沒有摩擦，不會摩擦生熱，也就是機械能不會轉化為其他能量(內能)，此種情況下很有可能機械能守恒．
3．機械能不守恒的情況：
(1)機械能減少：有摩擦力時，機械能轉化為其他能量(內能)，機械能減小．
(2)機械能增加：有外力對物體做功時，物體的機械能可能增加，如火箭發射時加速升空、在牽引力的作用下汽車加速爬上斜坡、杠鈴被運動員舉起時，物體的機械能均增加．
★知識點 水能和風能的利用
自然界的流水和風都是具有大量機械能的天然資源．人們利用風力發電機和水能發電站將風能和水能轉化為電能．
1.風能、太陽能、潮汐能的開發可以有效緩解我國能源供應緊張的局面，中科院專家認為：目前產業化條件最為成熟的為風力發電．風力發電過程中的能量轉化是(C)
A．化學能轉化為電能
B．太陽能轉化為電能
C．機械能轉化為電能
D．機械能轉化為化學能
2.(物理學與工程實踐)衢江抽水蓄能電站的工作原理如圖所示，用電低谷時(如深夜)，電站利用電網多余的電能把水從下水庫抽到上水庫中儲存起來(如圖甲所示)；用電高峰時，再利用上水庫中的水發電(如圖乙所示)．
(1)蓄能時，水被抽到上水庫，此過程是將電能轉化為水的機械能．
(2)抽水蓄能電站選址衢江黃壇口，不僅因為當地水資源豐富，同時還考慮到當地地勢較陡，這樣建成的電站上、下水庫的高度差比較大，有利于蓄能與發電.
【提能訓練】
1．(物理學與社會發展)(2022 菏澤)2022年4月16日神舟十三號飛船返回艙在東風著陸場平安落地，標志著我國空間站關鍵技術驗證階段的最后一次飛行任務結束．在返回艙減速下落的過程中(D)
A．動能減少，重力勢能不變
B．動能不變，重力勢能減少
C．機械能不變
D．機械能減少
2．(科學思維)(2022 荊州)打籃球是很多同學喜愛的運動項目，某次打籃球過程中，籃球的部分運動軌跡如圖所示，下列說法正確的是(C)
A．籃球經過相同高度的B、C兩點時，機械能相等
B．籃球第一次反彈后到達最高點D時，動能為0
C．籃球經過B、E兩點時，動能可能相等
D．籃球在整個過程中機械能守恒
3．(2022 天門)蘇翊鳴在2022年北京冬奧會單板滑雪男子大跳臺比賽中奪得金牌．如圖所示為運動員在空中運動的軌跡，圖中a、c兩處等高，若不計空氣阻力，下列說法正確的是(B)
A．運動員從a處到b處重力勢能轉化為動能
B．運動員在a處和c處的重力勢能相等
C．運動員在b處時的機械能最大
D．運動員從b處到d處速度逐漸減小
4.(物理學與社會發展)(2022 河北)2022年5月14日，一架國產C919大飛機(如圖所示)從浦東機場起飛，經過3個多小時的飛行后安全降落，這標志著即將交付的首架C919大飛機首飛試驗成功．下列說法正確的是(A)
A．飛機在升空過程中，飛行員的重力勢能逐漸增大
B．飛機從起飛到安全降落的整個過程中，飛行員的動能一直保持不變
C．飛機從起飛到安全降落的整個過程中，飛機的機械能一直保持不變
D．飛機降落后，在水平跑道上滑行過程中，飛機的動能轉化為重力勢能
5．(科學態度與責任)(2022 益陽)2021年7月30日，中國蹦床運動員朱雪瑩和劉靈玲包攬了東京奧運會女子蹦床金銀牌，為國爭了光．比賽中朱雪瑩先被蹦床彈起上升到最高點，之后從最高點下落直至將蹦床壓縮到最低點．在此過程中，有關朱雪瑩機械能變化的說法正確的是(A)
A．在空中上升過程中，她的動能轉化為重力勢能
B．在最高點她的動能最大
C．下落到將與床面接觸時，她的動能為零
D．蹦床被壓縮到最低點時，她的重力勢能最大
6．(2022 濟南)把常用的按鈕式圓珠筆筆尖朝上用力按下后放手，它會彈起很高．把它拆開后發現，它能彈起的原因是內部裝有一根彈簧，如圖甲所示．小強仔細觀察后發現，圓珠筆彈起的過程可以分為“A：按下后放手”到“B：獲得一個向上的速度”再到“C：向上運動到達最高點”，如圖乙所示．圓珠筆在“A→B”階段，彈性勢能轉化為動能；圓珠筆在“B→C”階段，動能轉化為重力勢能.

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