2．机械能的转化
3.水能和风能
关键点击
1.物体的动能、弹性势能、重力势能在一定条件下可以相互转化。
2.在一定条件下，机械能还可以与其它形式的能进行转化。
3.水和风是具有大量机械能的天然资源.水力发电和风力发电已非常普通.
方法点拨
动能与势能的转化过程：
动能与势能的转化实质就是一个物体动能增大(或减小)的同时，势能相应减小(或增大)。
(1)动能与重力势能的转化，以小孩荡秋千实验为例，当小孩由高处向下运动时，速度增大，因而动能增大，与此同时，小孩的高度在减小，因而重力势能也在减小，这个过程就叫做重力势能转化为动能。与此相反，小孩向上运动，动能转化为重力势能。
(2)动能与弹性势能的转化。以篮球着地为例。篮球着地时球和地面都会发生弹性形变，只是时间短，形变小，不易观察。从高处落在地面的篮球与地面间的作用有两个过程，第一个过程是着地时发生形变，篮球的速度很快减小直到零，篮球和地面同时发生弹性形变，获得弹性势能，即动能转化为弹性势能，紧接着是第二个过程，形变恢复，弹性势能转化为动能。
【例1】如图12.1-1所示，用细线把一个小球悬挂起来，将小球拉到一定高度放开，让其来回摆动，则( )
A．小球在C点重力势能最大，动能最大
B．小球在O点重力势能最小，动能最大
C．小球由O点向A点摆动时，动能减小，重力势能增大
D．小球来回摆动时，机械能会增大
【解析】小球在A点重力势能最大，从A点到O点，重力势能转化为动能；在O点重力势能最小，动能最大；从O点到C点，动能减小，重力势能增大，在C点动能为零；从O点到A点，动能减小，重力势能增大。故A项错误，B项和C项正确。不计摩擦，机械能守恒；计摩擦，机械能减小。因此机械能不可能增大，故D项错误。
【答案】B、C
【例2】2003年10月15日，我国酒泉卫星发射中心用“长征”二号F型运载火箭，成功地将我国自主设计研制的“神舟”五号载人飞船送入太空并顺利回收，使我国成为继美国、俄罗斯之后的第三宇航大国。在飞船随火箭一起离开发射塔飞向大空的过程中，下列说法正确的是( )
A．飞船的动能减小，重力势能增大，机械能不变
B．飞船的动能增大，重力势能增大，机械能增大
C．飞船的动能增大，重力势能增大，机械能不变
D．飞船的动能减小，重力势能减小，机械能减小
【解析】飞船随火箭一起离开发射塔飞向天空的过程中，火箭在燃气推力作用下，不断向上做加速运动，飞船的速度和高度都在不断变大，而飞船自身的质量保持不变，所以飞船的动能和重力势能都变大。飞船的机械能为飞船的动能和重力势能之和，所以机械能变大。
【答案】B
自主探究
1．竖直向上抛出的皮球，在上升的过程中 能减小， 能增加；球上升到最高点时动能为 ，势能 。球在下降过程中， 能减少， 能增加，增加的 能是由 能转化而来的。
2．皮球在撞击地面时，球发生 ，它的 能转化为 能。球在恢复原状的过程中，它的 能又转化为 能。
3．如图12.2-2所示，一个在光滑水平面上运动的小球，与一个一端固定的水平轻弹簧相碰，说明碰撞全过程先由 转化为 ，后由 转化为 。
4．如图12.2-3所示，人挥拍击球和人拉弯弓射箭都要消耗人体的能量。请你结合这两幅图中展现的情景，写出其中所包含的能量转化过程： 。
5．图12.2-4是体育比赛中的两个情景，甲图是跳高运动员越过横杆落在海绵垫子上，
乙图是跳板跳水运动员脚踏跳板向亡起跳。
(1)跳高运动员起跳离地后、跳水运动员起跳离板后，都要上升一段距离，这里他们都利用了自身的一种性质： 。(填物理名词)
(2)跳高和跳水运动员从高处下落，都是由于 的作用，这个过程中，运动员的 能转化为 能。
(3)跳高运动员落到海绵垫子上时， 能转化为 能；跳水运动员踏板起跳时， 能转化为 能。
（4）从机械能转化的角度看．两个情景包含着同一个道理： 。
6．同学们，你们玩过惊险刺激的过山车吗 如图12.2-5所示，当它从高处下滑，滑进中间直径为十几米的环形铁轨之后，便从环内壁向上爬升，眼看就要掉下来了，可它贴着轨道绕了过去，冲上了凌空的“断桥”，但是不用担心，它不会掉下去，因为过山车到达“断桥”头时， 能转化为 能．它只在“断桥”头停留一会儿．又倒回去．直是惊险刺激。
7．在下列过程中，物体动能转化为势能的是 ( )
A．拉弯的弓把箭射出去 B．秋千从高处落向低处
C．冰雹从天而降 D．向上抛出的石块在空中上升
8．打桩机的重锤自由下落时，它的 ( )
A．动能不变，势能不变 B．动能增大，势能不变
C．动能增大，势能减小 D．动能减小，势能增大
9．起重机沿竖直方向匀速吊起重为G的物体，在这一过程中，物体的( )
A．动能增加，重力势能减小，机械能不变
B．动能不变，重力势能增加，机械能增加
C．动能减小，重力势能增加，机械能不变
D．动能减小，重力势能不变，机械能减小
10．一只氢气球的下方用细线吊着一只小皮球，当小皮球随氢气球匀速上升到高度为h的位置时，细线突然断了，在不计阻力的条件下，皮球落到地面反弹后上升的最大高度是( )
A．等于h B．小于h C．大于h D．无法确定
11．下列自然灾害中，主要由机械能造成的破坏是 ( )
A．大火烧毁房屋 B．洪水冲垮堤坝 C．台风吹翻轮船 D．干旱使庄稼枯死
12．洒水车在水平公路上匀速行驶，行驶中不断洒水，在此过程中洒水车（ ）
A．动能不变 B．动能减小
C．机械能减小 D．机械能不变
13．如图12.2-6所示，小球从a处抛出时具有300J的动能，机械能为400J，小球经过b、c落到地面d处，b点是最高点，a、c在同一水平面内，不计空气阻力，则小球在b、c、d三点时具有的动能和重力势能各为多少
14．图12.2-7是撑杆跳运动的几个阶段：助跑、撑杆起跳、越横杆。请你定性地说明在这几个阶段中能量的转化情况。
课外阅读
人造地球卫星
围绕地球运动的人造卫星，其动能与势能在不断地相互转化。一般人造卫星的运动轨道是椭圆形的，如图12.2-8所示，我国发射的第一颗人造地球卫星，它距地球的最近点(近地点)是439km，距地球的最远点(远地点)是2384km。在近地点的速度约为8l km／s，在远地点的速度约为6.3km／s。卫星由近地点向远地点运行的过程中，动能逐渐减少，势能逐渐增加，到达远地点时，动能最小，势能最大。越过远地点向近地点运行的过程中，势能逐渐减少，动能逐渐增加，到达近地点时，势能最小，动能最大。假如没有阻力，卫星将周而复始地运行下去，机械能的总量保持不变。
实际情况下，卫星在运行过程中所受的阻力并不为零，而是非常小，卫星运行若干年(一般5～10年)后，在落向地面的过程中，与空气发生摩擦而烧毁。
2．机械能的转化
3.水能和风能
1．动 重力势 0 最大 重力势 动 动 重力势 2．弹性形变 动 弹性势 弹性势 动 3．动能 弹性势能 弹性势能 动能4．弹性势能转化为动能5．(1)惯性 (2)重力 重力势 动 (3)动 弹性势 弹性势 动 (4)动能和势能可以相互转化 6．动 重力势 7．D 8．C 9．B 10．C 11．BC 12．BC 13．b点：动能：0 重力势能：400J c点：动能：300J 重力势能：100J d点：动能：400J 重力势能：0 14．运动员的助跑阶段，身体中的化学能转化为人和杆的动能；起跳时，运动员的动能和身体中的化学能、杆的弹性势能转化为人的重力势能和动能，使人体上升至横杆以上；越过横杆后，运动员的重力势能转化为动能。
图12.2-1
图12.2-3
图12.2-2
图12.2-4
图12.2-5
图12.2-6
图12.2-7
图12.2-81．机械能
关键点击
1.物体由于运动而具有的能叫做动能。物体的速度越大，质量越大，具有的动能就越大。
2.物体由于位置较高而具有的能叫做重力势能。物体的质量越大，位置越高，重力势能就越大。
3.物体由于发生弹性形变而具有的能叫做弹性势能。同一物体，形变越大，具有的弹性势能就越大。
4.重力势能和弹性势能统称为势能，动能和势能统称为机械能。
方法点拨
弄清机械能的含义：动能是机械能，势能也是机械能。在数值上，机械能等于物体所具有的动能和势能之和。
【例】如图12.1-1是小明同学在进行探究性学习时设计的实验，他把小方桌放在沙中，然后把钢柱或木块拿到一定高度，松手后让它自由落下撞击小方桌。小明通过此实验探究了影响重力势能的因素。
(1)通过 现象确认重力势能的大小；
(2)观察a、b实验得到的结论是 ；
(3)观察a、c实验得到的结论是 。
【解析】钢柱或木块击到小方桌上，桌脚陷入沙中的深度不同就反映厂它们做的功不同，
从而就知道它们的重力势能不同。从a、b两图知道两次实验用的都是钢柱，所以它们的质量相等，但b图中的h1高一些，故b图中的钢柱重力势能大一些。a图和c图分别用的是钢柱和木块，且从同一高度下落，但木块的质量较小，所以木块的重力势能较小。由此得出重力势能与质量和高度相关。
【答案】(1)小方桌陷入沙中深度不同；(2)在质量相同时，物体的高度越高具有的重力势能越大；(3)在高度相同时，物体的质量越人具有的重力势能越大。
自主探究
1．疾驶的列车由于运动而具有_______；重锤由于被举高而具有____ ___；被拉弯的弓由于发生弹性形变而具有_____ __。
2．在下列空格中填上各物体具有的动能或势能：
（1）被拉长的橡皮筋____ _____；
（2）在水平路面上奔驰的汽车____ ___；
（3）飞泻的瀑布____ ___；
（4）正在上升的直升飞机___ ____。
3．从斜面滚下的钢球撞在纸盒上，能将纸盒推动一段距离，表明滚动的钢球具有 。
4．起重机在匀速向上提升货物的过程中，物体的动能_______，势能_______，物体的机械能_______（填“变大”“变小”或“不变”）。
5．唐诗中有“黄河远上白云间”，“不尽长江滚滚来”的诗句，这动人的诗句生动、形象的反映了这两条大河蕴藏了大量的_______能。
6．图12.1-2是探究物体的动能大小与什么因素有关的示意图。让同一个铁球从不同高度滚下，高度越高，滚到水平面的速度 ，把木块推得越远。这说明质量相同的物体，运动的 越大，它的 越大。换用质量小同的铁球从同一高度滚下时，质量 的把木块推得远些。这说明速度相同时，质量越大，它的动能 。
7．在研究物体的重力势能与哪些因素有关的实验中，三个相同的木桩被从空中静止释放的铁块撞击，陷入沙坑中的情况如图12.1-3所示，在此实验中，我们通过观察 来比较各铁块重力势能的大小。若A、B两铁块质量相等，则两铁块下落高度的关系是hA hB；若A、C两铁块下落的高度相等，则两铁块质量的关系是mA mC。实验得出的结论是物体重力势能的大小与 有关。
8．当我们看到迎面投掷过来的铅球时，往往要马上躲开，更不敢用手去接它；当我们看到迎面以同样速度飞过来的篮球时，我们却敢用手去接它。人们采取这两种不同的做法，主要是因 。
9．下列物体中具有动能的是 （ ）
A．被举高的杠铃 B．被压缩的弹簧
C．在平直公路上行驶的汽车 D．教室里的天花板上悬吊的电灯
10．在空中飞行的大鸽子与小燕子，如果它们的动能相等，那么( )
A．燕子比鸽子飞得快 n．鸽子比燕子飞得快
C．燕子比鸽子飞得高 D．鸽子比燕子飞得高
11．甲、乙两辆汽车在平直的公路上行使，甲车的速度是54km/h，乙车的速度是10m/s。它们的动能是 （ ）
A．甲车大 B．乙车大 C．一样大 D．无法比较
12．我国发射的“神州六号”宇宙飞船载人舱在内蒙古主着陆场成功着陆，载人舱在下落到地面附近的某一高度时，由于空气阻力的作用使其匀速运动，在匀速下落过程中，载人舱 （ ）
A．重力势能增大 B．重力势能减小
C．重力势能不变 D．动能增大
13．下列关于弹性势能的说法中，正确的是 （ ）
A．橡皮泥的变形越大，它的弹性势能越大
B．弹簧越长，它的弹性势能越大
C．弹簧的弹性越大，它的弹性势能越大
D．同一弹簧在一定限度内，弹性形变越大，弹性势能越大
14．下列物体中，动能和势能同时发生变化的是（ ）
A．匀速上升的气球 B．被拉长的橡皮筋
C．水平地面上滚动的足球 D．向下荡的秋千
15．下列说法中正确的是
A．动能与势能之和称为机械能
B．物体的弹性势能跟物体的质量和弹性形变有关
C．速度大，举得高的物体的机械能一定大
D．物体的动能只与物体的速度有关
课外阅读
城市街道上的最高行驶速度
现代社会发生交通事故的一个重要原因是遇到意外情况时车不能立即停止。为此交通管理部门，对不同汽车的最高行驶速度进行了限制，如下表：
城市街道的最高行驶速度v／(km·h－1)
车型 设有中心双实践、中心分隔带、机动车道与非机动车道分隔设施的道路 其它道路
小轿车 80 70
小型客车 70 60
大型客车 60 50
…… …… ……
为什么要做如此不同的限制呢 我们知道车辆遇到意外情况刹车，车不能立即停止下来的主要原因是车的动能太大。对汽车的速度进行限制就是为了减小汽车行驶时的动能。由于物体的动能是由物体的质量和速度两个因素共同决定的，因此质量不同的汽车，限制行驶的速度不同。在没有中心双实线、中心分隔带、机动车道与非机动车道分隔设施的道路，来往的汽车和行人共用同一车道，发生交通事故的可能性就更大，对各种汽车行驶速度的限制就更加严格。
(1)遇到意外情况，刹车后汽车不能立即停止下来的原因是 ；
城市街道对汽车行驶速度进行限制的目的是 。
(2)不同类型的汽车，在同样的道路L，为什么限制的车速不一样
。
(3)同一辆车，在不同道路上，为什么限制的车速不—样
。
1．机械能
1．动能 重力势能 弹性势能 2．弹性势能 动能 动能和重力势能 动能和重力势能 3．动能 4．不变 变大 变大 5．机械能 6．越大 速度 动能 大 越大 7．木桩陷入沙坑中的深度 < < 质量和高度 8．铅球的质量大，动能大 9．C 10．A 11．D 12．B 13．D 14．D 15．A
图12.1-1
图12.1-2
图12.1-3单元综合能力测试（十二）
一、选择题
1．下列说法中正确的是 ( )
A．速度大的物体，动能一定大
B．弹性形变大的物体，弹性势能一定大
C．质量大的物体，重力势能一定大
D．同一物体运动越快，所具有的动能越大
2．一物体沿斜面匀速下滑，物体的 ( )
A．动能增加，势能减小 B．动能不变，势能减小
C．动能和势能都减小 D．机械能总量保持不变
3．打夯时，夯锤高高抛起又下落，砸在地面上。制作的夯应选用的材料是( )
A．木头 B．塑料 C．铁块 D．铝
4．司机开车上坡前，往往加大油门，以提高汽车的速度，这是为了( )
A．增大动能 B．增大势能 C．增大惯性 D．减小阻力
5．下列过程中，属于动能转化为重力势能的是 ( )
A．雪橇从山坡上滑下 B．玩具弹簧枪将“子弹”水平射出
C．雨滴从屋檐落向地面 D．斜向上射出的子弹在上升的过程中
6．以下过程中，属于弹性势能转化为动能的是( )
A．推开弹簧门的过程 B．用力拉弹弓橡皮条的过程
C．弹簧枪将“子弹”射出去的过程 D．跳水运动员将跳板踏弯的过程
7．从静止在高空的直升飞机上释放一个物体，不计空气阻力，释放时物体的机械能为500J，那么( )
A．释放时物体的重力势能小于500J B．下落过程中物体的机械能减小
C．物体落地时的动能是500J D．物体落地时的机械能大于500J
8．如图1所示情景是蹦极游戏，游戏者将一根有弹性的绳子一端系在身上，另一端固定在高处，从高处跳下。图中A点是弹性绳自由下垂时绳下端的位置，C点是游戏者所能到达的最低点。对于游戏者离开跳台至最低点的过程，下列说法正确的是 ( )
A．游戏者的动能一直在增大
B．游戏者减少的重力势能全部转化为动能
C．游戏者通过A点时，绳子具有弹性势能
D．游戏者到达C点时，他的动能为零
9．图2是跳水运动员进行跳台跳水时的情景。运动员在离开跳台到落入水中的过程中，不计空气阻力，下列判断巾正确的是( )
A．运动员的动能一直增大，机械能不变
B．运动员的重力势能一直减小，机械能减小
C．运动员的动能先减小后增大，机械能不变
D．运动员的重力势能先减小后增大，机械能增大
二、填空题
10．被举高的重锤具有 能；拉弯的弓具有 能；被压缩的弹簧具有 能。
11．竖直向上抛出的篮球，离开手后会继续向上运动，若不考虑空气阻力，则在上升过程中，篮球的动能将 ，机械能将 。(选填“增加”“减少”或“不变”)
12．一人骑车从斜坡上滑下(不蹬车)，速度越来越快，他的动能 ，重力势
能 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
13．李白曾用“飞流直下三千尺，疑是银河落九天”的诗句描述庐山瀑布的壮观。从物理学的角度来看，飞流直下的瀑布蕴藏着巨大的 能。
14．撑竿跳高运动员从起跑到最后落在海绵垫子上，能量发生了多次转化。起跑过程中运动员获得 能，撑竿点地并发生弯曲，此时运动员的 能转化为撑竿的
能，撑竿恢复形状将运动员顶起，撑竿的 能转化为 能，运动员从最高处下落过程中， 能转化为 能。
15．我国发射的第一颗人造地球卫星在近地点的速度为7.2km／s。它在远地点的速度一定 7.2km／s。(选填“大于”、“小于”或“等于”)
16．根据图3甲、乙两图展示的情景，任意选择一图，提出一个物理问题，并作出简要回答。 图，
问题： ；
简答： 。
17．美军在对伊拉克战争中，在型号为A—10的攻击机上使用了30mm口径的七管机关炮发射贫铀穿甲弹，这种穿甲弹的密度非常大，与其它类型炮弹相比在速度相同的情况下具有更大的 ，所以可以轻易击穿坦克、装甲车。
18．如图4所示，让木球从斜槽滚入水平槽，在水平槽里竖立一个弹簧片，它的下端固定。木球接触弹簧片到进一步压弯的过程中，木球的 能转化为弹簧片的 能，当弹簧片恢复原状到把木球弹回的过翠中，弹簧片的 能转化为木球的 能。
三、实验探究与问答题题
19．物体的质量和它的速度都能影响物体的动能。请你分析表中数抿．回答下列问题。
物体 质量m/kg 速度v/(m·s－1) 动能E/J
飞行的子弹 约0.01 约800 约3200
跑百米的运动员 约60 约10 约3000
行走的牛 约600 约0.5 约75
(1)对物体动能影响较大的因素是什么 。
(2)你作出这种判断的依据是什么 。
20．请你设计和制作一个装置，来演示重力势能和动能可以相互转化。要求：
(1)装置有一定的新颖性；
(2)动、势能相互转化的次数比较多；
(3)用家中能找到的器材。
把你设计和制作的装置写在下面，并绘制相应的插图。
21．我们在林间散步时，不会担心树叶落下来会砸伤头，但当树上吊了一个人石头时，走在下面心里就会不踏实，试说明原因。
22．荡秋千时，同伴帮你推一下，你可以来回荡许多次，最后停下来，如果要每次荡起的高度相同，同伴必须每次都推你一下；从手中自动落下的乒乓球会反复弹跳几次后停下来，如果要乒乓球弹回到落下时的高度，需向上抛出或用力向下掷。请你从这些情景中提出一个与物理有关的问题，并做出合理的解释。
单元综合能力测试（十二）
一、选择题
1．D 2．D 3．C 4．A 5．D 6．C 7．C 8．D 9．C
二、填空题
10．重力势 弹性势 弹性势 11．减少 不变 12．答变大 变小13．机械 14．动 动 弹性势 弹性势 动 重力势 动 15．小于 16．甲 用力推原木，木棍为何变弯 木棍也受到原木的反作用力，且使木棍的形状发生变化 17．能量 18．动 弹性势 弹性势 动
三、实验探究与问答题
19．(1)速度 (2)如：子弹的质量很小，约是运动员质量的1／6000，子弹的速度是运动员速度的80倍，而它们的动能却差不多，说明速度对物体动能的影响更大。或：运动员的质量约是牛质量的1/10，运动员的速度是牛速度的20倍，而运动员的动能却是牛动能的40倍，说明速度对物体动能的影响更大。
20．略 21．大石头的质量大，挂在高处时重力势能大，一旦掉下来对人的伤害大22．略
图1
图2
图3
图4
