说说机械能的转化及利用

赵字

械能的转化及守恒

动能和势能统称机械能，势能包括重力势能和弹性势能，动能和势能是可以相互转化的.一个物体从高处下落，物体的重力势能转化成了它的动能：弯弓射箭时，弓的弹性势能转化成箭的动能：蹦床运动员从高处落下，重力势能先转化成动能，与蹦床面接触后.床面发生弹性形变，运动员的动能转化成蹦床的弹性势能.

判断一个物体的机械能是否守恒，可以先分析动能和势能的变化情况.如果一个物体的动能和势能都增大，则机械能一定增大.比如，“神舟”号飞船在发射升空的过程中，动能增大，势能也增大，机械能当然增大.同理，如果一个物体的动能和势能都减少.总的机械能一定减少，比如跳伞运动员在打开降落伞之后.动能减少，重力势能也减少，机械能减少，

只有一个物体的动能增大、势能减少，或者动能减少的同时势能增大，总的机械能才有守恒的可能.大量的研究结果表明，如果物体在运动的过程中不受摩擦和介质阻力，或者只发生动能和势能的相互转化.没有其他形式的能产生，机械能的总和将保持不变.或者说，机械能是守恒的.如，不计空气阻力下的自由下落、抛体运动、摆动、物体沿光滑斜面滑下、人造地球卫星在大气层外环绕地球运行等，机械能都是守恒的.

例1 如图1所示，已知人造地球卫星绕地球运行的轨道是椭圆形的.有一近地点和远地点，下面关于卫星的说法正确的是（）.

A.当卫星从远地点向近地点运动

图1时，速度变大

B.当卫星从近地点向远地点运动时，速度变大

C.当卫星在远地点时，动能最大，重力势能最小

D.当卫星在近地点时，动能最小，重力势能最大

分析：人造地球卫星绕地球运行过程中机械能守恒.卫星从远地点向近地点运动时，离地高度减小，重力势能减小，减少的重力势能转化为卫星的动能.所以卫星的动能增大，速度变大.卫星从近地点向远地点运动时，离地高度增大，重力势能增大，增大的重力势能是由卫星的动能转化而来的，所以卫星的动能减小.速度变小，选A.

答案：A例2如图2.用手将一重为G的铁球缓慢放在一弹簧上，放手后，铁球从A位置开始向下运动，到达B位置时速度达到最大.到达C位置时小球的速度变为零.已知AC间的高度差为h，则从A位置到C位置铁球的重力做功是____，在此过程中弹簧的弹性势能增加量为_______.铁球从B位置到C位置的过程中铁球所受的重力_（填“大于”“小于”或“等于”）弹簧所施加的弹力.（整个过程中不计能量损耗）

分析：重力做功等于重力乘以物体重心下降的高度，所以铁球从A位置到C位置，重力所做的功为Gh.铁球在A、C两位置时的速度都是零，从A位置到C位置，铁球的动能不变，减少的重力势能全部转化为弹簧的弹性势能，故弹簧的弹性势能增加量为Gh.铁球在B位置时的速度最大，球所受的重力等于弹簧对它的弹力，铁球从B位置到C位置时，弹簧进一步被压缩，弹力增大，铁球所受的重力小于弹簧对它的弹力，

答案：Gh Gh 小于

机械能的转化及利用

开发和利用新能源是解决人类能源危机的重要途径.自然界的流水和风都是具有大量机械能的天然能源，我们的祖先很早就开始利用水能和风能了.让水流冲击水轮转动，用来汲水、磨粉；船靠风力鼓起帆来推动它们航行.到l9世纪，人类开始利用水能发电，

水力发电的基本原理是利用水位落差，配合水轮发电机产生电力，其能量转化过程是：上游水的重力势能转化为水流的动能，水流通过水轮机时将动能传递给水轮机，水轮机带动发电机转动将动能转化为电能，因此水力发电就是将水的机械能转化为电能的过程，

大量的事实表明，能量既不会凭空消灭，也不会凭空产生，它只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到其他物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变，这就是能量守恒定律，

倒3下列关于能量的说法，正确的是（）.

A.金属汤勺放在热汤中，汤勺温度升高.这说明内能是可以转移的

B.小孩从滑梯上滑下，机械能不变

C.电水壶工作时，将内能转化为电能

D.“神舟”十号飞船在加速升空过程中.它的动能增加.机械能不变

分析：金属汤勺放在热汤中，汤勺温度升高，是因为热量从高温的热汤传给低温的汤勺.这是内能的转移，故A正确：小孩从滑梯上滑下，会受到摩擦阻力作用，小孩在克服摩擦力做功的过程中，自身的一部分机械能会转化成内能，故B错；电水壶工作时，将电能转化成内能.故C错：“神舟”十号飞船在加速升空的过程中，质量不变，速度增大，离地高度增大，动能增加，重力势能增加，机械能当然是增加的，故D错.

答案：A

例4 如图3所示是国产“歼-15”舰载机正在“辽宁号”航母上进行阻拦着舰时的情景：舰载机呼啸着舰，机尾挂钩精准钩住阻拦索，在阻拦索拉力的帮助下，舰载机在航母的飞行甲板上短距离滑行便停下来.根据对舰载机着舰过程的介绍可判断，舰载机在滑行过程中（）.

A.受平衡力的作用

B.其机械能逐渐减小

C.使“辽宁号”航母的内能减小

D.使“辽宁号”航母的机械能减小

分析：舰载机在阻拦索拉力的作用下做减速运动，处于非平衡状态，受非平衡力的作用，故A错；整个过程，舰载机的质量不变，速度减小，高度不变，故其动能减小，重力势能不变，机械能减小，B正确：舰载机着舰过程中，因摩擦生热会使航母的内能增大.故C错；舰载机着舰过程，舰载机对航母的摩擦力对航母做功，会使航母的机械能增大.故D错.

参考答案：B

学即用，练一练：

1.如图4所示，小明在做模拟“蹦极的小实验时，将一根橡皮筋一端系一质量为m的小球，另一端固定在a点.b点是橡皮筋不系小球自然下垂时下端所在的位置，c点是小球从a点自由下落所能到达的最低点.在小球从a点运动到c点的过程中，不考虑空气阻力，以下说法正确的是（）.

A.小球到达6点时，受的合力为零

B.小球到达c点时，受的合力为零

C.小球的动能一直在增加，重力势能一直在减小

D.在c点小球的动能为零，橡皮筋的弹性势能最大

2.草原发生大面积蝗灾时，农业部门利用飞机喷洒农药消灭蝗虫.当飞机在某一高度水平匀速飞行喷洒农药时，它的（）.

A.动能不变.势能不变

B.动能减少.势能增加

C.动能增加.势能减少

D.动能减少.势能减少

参考答案：1.D2.Dendprint