說說機械能的轉化及利用

趙字

械能的轉化及守恒

動能和勢能統稱機械能，勢能包括重力勢能和彈性勢能，動能和勢能是可以相互轉化的.一個物體從高處下落，物體的重力勢能轉化成了它的動能：彎弓射箭時，弓的彈性勢能轉化成箭的動能：蹦床運動員從高處落下，重力勢能先轉化成動能，與蹦床面接觸后.床面發生彈性形變，運動員的動能轉化成蹦床的彈性勢能.

判斷一個物體的機械能是否守恒，可以先分析動能和勢能的變化情況.如果一個物體的動能和勢能都增大，則機械能一定增大.比如，“神舟”號飛船在發射升空的過程中，動能增大，勢能也增大，機械能當然增大.同理，如果一個物體的動能和勢能都減少.總的機械能一定減少，比如跳傘運動員在打開降落傘之后.動能減少，重力勢能也減少，機械能減少，

只有一個物體的動能增大、勢能減少，或者動能減少的同時勢能增大，總的機械能才有守恒的可能.大量的研究結果表明，如果物體在運動的過程中不受摩擦和介質阻力，或者只發生動能和勢能的相互轉化.沒有其他形式的能產生，機械能的總和將保持不變.或者說，機械能是守恒的.如，不計空氣阻力下的自由下落、拋體運動、擺動、物體沿光滑斜面滑下、人造地球衛星在大氣層外環繞地球運行等，機械能都是守恒的.

例1 如圖1所示，已知人造地球衛星繞地球運行的軌道是橢圓形的.有一近地點和遠地點，下面關于衛星的說法正確的是（）.

A.當衛星從遠地點向近地點運動

圖1時，速度變大

B.當衛星從近地點向遠地點運動時，速度變大

C.當衛星在遠地點時，動能最大，重力勢能最小

D.當衛星在近地點時，動能最小，重力勢能最大

分析：人造地球衛星繞地球運行過程中機械能守恒.衛星從遠地點向近地點運動時，離地高度減小，重力勢能減小，減少的重力勢能轉化為衛星的動能.所以衛星的動能增大，速度變大.衛星從近地點向遠地點運動時，離地高度增大，重力勢能增大，增大的重力勢能是由衛星的動能轉化而來的，所以衛星的動能減小.速度變小，選A.

答案：A例2如圖2.用手將一重為G的鐵球緩慢放在一彈簧上，放手后，鐵球從A位置開始向下運動，到達B位置時速度達到最大.到達C位置時小球的速度變為零.已知AC間的高度差為h，則從A位置到C位置鐵球的重力做功是____，在此過程中彈簧的彈性勢能增加量為_______.鐵球從B位置到C位置的過程中鐵球所受的重力_（填“大于”“小于”或“等于”）彈簧所施加的彈力.（整個過程中不計能量損耗）

分析：重力做功等于重力乘以物體重心下降的高度，所以鐵球從A位置到C位置，重力所做的功為Gh.鐵球在A、C兩位置時的速度都是零，從A位置到C位置，鐵球的動能不變，減少的重力勢能全部轉化為彈簧的彈性勢能，故彈簧的彈性勢能增加量為Gh.鐵球在B位置時的速度最大，球所受的重力等于彈簧對它的彈力，鐵球從B位置到C位置時，彈簧進一步被壓縮，彈力增大，鐵球所受的重力小于彈簧對它的彈力，

答案：Gh Gh 小于

機械能的轉化及利用

開發和利用新能源是解決人類能源危機的重要途徑.自然界的流水和風都是具有大量機械能的天然能源，我們的祖先很早就開始利用水能和風能了.讓水流沖擊水輪轉動，用來汲水、磨粉；船靠風力鼓起帆來推動它們航行.到l9世紀，人類開始利用水能發電，

水力發電的基本原理是利用水位落差，配合水輪發電機產生電力，其能量轉化過程是：上游水的重力勢能轉化為水流的動能，水流通過水輪機時將動能傳遞給水輪機，水輪機帶動發電機轉動將動能轉化為電能，因此水力發電就是將水的機械能轉化為電能的過程，

大量的事實表明，能量既不會憑空消滅，也不會憑空產生，它只會從一種形式轉化為其他形式，或者從一個物體轉移到其他物體，而在轉化和轉移的過程中，能量的總量保持不變，這就是能量守恒定律，

倒3下列關于能量的說法，正確的是（）.

A.金屬湯勺放在熱湯中，湯勺溫度升高.這說明內能是可以轉移的

B.小孩從滑梯上滑下，機械能不變

C.電水壺工作時，將內能轉化為電能

D.“神舟”十號飛船在加速升空過程中.它的動能增加.機械能不變

分析：金屬湯勺放在熱湯中，湯勺溫度升高，是因為熱量從高溫的熱湯傳給低溫的湯勺.這是內能的轉移，故A正確：小孩從滑梯上滑下，會受到摩擦阻力作用，小孩在克服摩擦力做功的過程中，自身的一部分機械能會轉化成內能，故B錯；電水壺工作時，將電能轉化成內能.故C錯：“神舟”十號飛船在加速升空的過程中，質量不變，速度增大，離地高度增大，動能增加，重力勢能增加，機械能當然是增加的，故D錯.

答案：A

例4 如圖3所示是國產“殲-15”艦載機正在“遼寧號”航母上進行阻攔著艦時的情景：艦載機呼嘯著艦，機尾掛鉤精準鉤住阻攔索，在阻攔索拉力的幫助下，艦載機在航母的飛行甲板上短距離滑行便停下來.根據對艦載機著艦過程的介紹可判斷，艦載機在滑行過程中（）.

A.受平衡力的作用

B.其機械能逐漸減小

C.使“遼寧號”航母的內能減小

D.使“遼寧號”航母的機械能減小

分析：艦載機在阻攔索拉力的作用下做減速運動，處于非平衡狀態，受非平衡力的作用，故A錯；整個過程，艦載機的質量不變，速度減小，高度不變，故其動能減小，重力勢能不變，機械能減小，B正確：艦載機著艦過程中，因摩擦生熱會使航母的內能增大.故C錯；艦載機著艦過程，艦載機對航母的摩擦力對航母做功，會使航母的機械能增大.故D錯.

參考答案：B

學即用，練一練：

1.如圖4所示，小明在做模擬“蹦極的小實驗時，將一根橡皮筋一端系一質量為m的小球，另一端固定在a點.b點是橡皮筋不系小球自然下垂時下端所在的位置，c點是小球從a點自由下落所能到達的最低點.在小球從a點運動到c點的過程中，不考慮空氣阻力，以下說法正確的是（）.

A.小球到達6點時，受的合力為零

B.小球到達c點時，受的合力為零

C.小球的動能一直在增加，重力勢能一直在減小

D.在c點小球的動能為零，橡皮筋的彈性勢能最大

2.草原發生大面積蝗災時，農業部門利用飛機噴灑農藥消滅蝗蟲.當飛機在某一高度水平勻速飛行噴灑農藥時，它的（）.

A.動能不變.勢能不變

B.動能減少.勢能增加

C.動能增加.勢能減少

D.動能減少.勢能減少

參考答案：1.D2.Dendprint