說(shuō)說(shuō)機(jī)械能的轉(zhuǎn)化及利用

趙字

械能的轉(zhuǎn)化及守恒

動(dòng)能和勢(shì)能統(tǒng)稱機(jī)械能，勢(shì)能包括重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能，動(dòng)能和勢(shì)能是可以相互轉(zhuǎn)化的.一個(gè)物體從高處下落，物體的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化成了它的動(dòng)能：彎弓射箭時(shí)，弓的彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化成箭的動(dòng)能：蹦床運(yùn)動(dòng)員從高處落下，重力勢(shì)能先轉(zhuǎn)化成動(dòng)能，與蹦床面接觸后.床面發(fā)生彈性形變，運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)能轉(zhuǎn)化成蹦床的彈性勢(shì)能.

判斷一個(gè)物體的機(jī)械能是否守恒，可以先分析動(dòng)能和勢(shì)能的變化情況.如果一個(gè)物體的動(dòng)能和勢(shì)能都增大，則機(jī)械能一定增大.比如，“神舟”號(hào)飛船在發(fā)射升空的過(guò)程中，動(dòng)能增大，勢(shì)能也增大，機(jī)械能當(dāng)然增大.同理，如果一個(gè)物體的動(dòng)能和勢(shì)能都減少.總的機(jī)械能一定減少，比如跳傘運(yùn)動(dòng)員在打開降落傘之后.動(dòng)能減少，重力勢(shì)能也減少，機(jī)械能減少，

只有一個(gè)物體的動(dòng)能增大、勢(shì)能減少，或者動(dòng)能減少的同時(shí)勢(shì)能增大，總的機(jī)械能才有守恒的可能.大量的研究結(jié)果表明，如果物體在運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中不受摩擦和介質(zhì)阻力，或者只發(fā)生動(dòng)能和勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化.沒(méi)有其他形式的能產(chǎn)生，機(jī)械能的總和將保持不變.或者說(shuō)，機(jī)械能是守恒的.如，不計(jì)空氣阻力下的自由下落、拋體運(yùn)動(dòng)、擺動(dòng)、物體沿光滑斜面滑下、人造地球衛(wèi)星在大氣層外環(huán)繞地球運(yùn)行等，機(jī)械能都是守恒的.

例1 如圖1所示，已知人造地球衛(wèi)星繞地球運(yùn)行的軌道是橢圓形的.有一近地點(diǎn)和遠(yuǎn)地點(diǎn)，下面關(guān)于衛(wèi)星的說(shuō)法正確的是（）.

A.當(dāng)衛(wèi)星從遠(yuǎn)地點(diǎn)向近地點(diǎn)運(yùn)動(dòng)

圖1時(shí)，速度變大

B.當(dāng)衛(wèi)星從近地點(diǎn)向遠(yuǎn)地點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，速度變大

C.當(dāng)衛(wèi)星在遠(yuǎn)地點(diǎn)時(shí)，動(dòng)能最大，重力勢(shì)能最小

D.當(dāng)衛(wèi)星在近地點(diǎn)時(shí)，動(dòng)能最小，重力勢(shì)能最大

分析：人造地球衛(wèi)星繞地球運(yùn)行過(guò)程中機(jī)械能守恒.衛(wèi)星從遠(yuǎn)地點(diǎn)向近地點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，離地高度減小，重力勢(shì)能減小，減少的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為衛(wèi)星的動(dòng)能.所以衛(wèi)星的動(dòng)能增大，速度變大.衛(wèi)星從近地點(diǎn)向遠(yuǎn)地點(diǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，離地高度增大，重力勢(shì)能增大，增大的重力勢(shì)能是由衛(wèi)星的動(dòng)能轉(zhuǎn)化而來(lái)的，所以衛(wèi)星的動(dòng)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(yùn)動(dòng)，到達(dá)B位置時(shí)速度達(dá)到最大.到達(dá)C位置時(shí)小球的速度變?yōu)榱?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(guò)程中彈簧的彈性勢(shì)能增加量為_______.鐵球從B位置到C位置的過(guò)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(gè)過(guò)程中不計(jì)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(shí)的速度都是零，從A位置到C位置，鐵球的動(dòng)能不變，減少的重力勢(shì)能全部轉(zhuǎn)化為彈簧的彈性勢(shì)能，故彈簧的彈性勢(shì)能增加量為Gh.鐵球在B位置時(shí)的速度最大，球所受的重力等于彈簧對(duì)它的彈力，鐵球從B位置到C位置時(shí)，彈簧進(jìn)一步被壓縮，彈力增大，鐵球所受的重力小于彈簧對(duì)它的彈力，

答案：Gh Gh 小于

機(jī)械能的轉(zhuǎn)化及利用

開發(fā)和利用新能源是解決人類能源危機(jī)的重要途徑.自然界的流水和風(fēng)都是具有大量機(jī)械能的天然能源，我們的祖先很早就開始利用水能和風(fēng)能了.讓水流沖擊水輪轉(zhuǎn)動(dòng)，用來(lái)汲水、磨粉；船靠風(fēng)力鼓起帆來(lái)推動(dòng)它們航行.到l9世紀(jì)，人類開始利用水能發(fā)電，

水力發(fā)電的基本原理是利用水位落差，配合水輪發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電力，其能量轉(zhuǎn)化過(guò)程是：上游水的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為水流的動(dòng)能，水流通過(guò)水輪機(jī)時(shí)將動(dòng)能傳遞給水輪機(jī)，水輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)將動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能，因此水力發(fā)電就是將水的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的過(guò)程，

大量的事實(shí)表明，能量既不會(huì)憑空消滅，也不會(huì)憑空產(chǎn)生，它只會(huì)從一種形式轉(zhuǎn)化為其他形式，或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到其他物體，而在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過(guò)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(guān)于能量的說(shuō)法，正確的是（）.

A.金屬湯勺放在熱湯中，湯勺溫度升高.這說(shuō)明內(nèi)能是可以轉(zhuǎn)移的

B.小孩從滑梯上滑下，機(jī)械能不變

C.電水壺工作時(shí)，將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為電能

D.“神舟”十號(hào)飛船在加速升空過(guò)程中.它的動(dòng)能增加.機(jī)械能不變

分析：金屬湯勺放在熱湯中，湯勺溫度升高，是因?yàn)闊崃繌母邷氐臒釡珎鹘o低溫的湯勺.這是內(nèi)能的轉(zhuǎn)移，故A正確：小孩從滑梯上滑下，會(huì)受到摩擦阻力作用，小孩在克服摩擦力做功的過(guò)程中，自身的一部分機(jī)械能會(huì)轉(zhuǎn)化成內(nèi)能，故B錯(cuò)；電水壺工作時(shí)，將電能轉(zhuǎn)化成內(nèi)能.故C錯(cuò)：“神舟”十號(hào)飛船在加速升空的過(guò)程中，質(zhì)量不變，速度增大，離地高度增大，動(dòng)能增加，重力勢(shì)能增加，機(jī)械能當(dāng)然是增加的，故D錯(cuò).

答案：A

例4 如圖3所示是國(guó)產(chǎn)“殲-15”艦載機(jī)正在“遼寧號(hào)”航母上進(jìn)行阻攔著艦時(shí)的情景：艦載機(jī)呼嘯著艦，機(jī)尾掛鉤精準(zhǔn)鉤住阻攔索，在阻攔索拉力的幫助下，艦載機(jī)在航母的飛行甲板上短距離滑行便停下來(lái).根據(jù)對(duì)艦載機(jī)著艦過(guò)程的介紹可判斷，艦載機(jī)在滑行過(guò)程中（）.

A.受平衡力的作用

B.其機(jī)械能逐漸減小

C.使“遼寧號(hào)”航母的內(nèi)能減小

D.使“遼寧號(hào)”航母的機(jī)械能減小

分析：艦載機(jī)在阻攔索拉力的作用下做減速運(yùn)動(dòng)，處于非平衡狀態(tài)，受非平衡力的作用，故A錯(cuò)；整個(gè)過(guò)程，艦載機(jī)的質(zhì)量不變，速度減小，高度不變，故其動(dòng)能減小，重力勢(shì)能不變，機(jī)械能減小，B正確：艦載機(jī)著艦過(guò)程中，因摩擦生熱會(huì)使航母的內(nèi)能增大.故C錯(cuò)；艦載機(jī)著艦過(guò)程，艦載機(jī)對(duì)航母的摩擦力對(duì)航母做功，會(huì)使航母的機(jī)械能增大.故D錯(cuò).

參考答案：B

學(xué)即用，練一練：

1.如圖4所示，小明在做模擬“蹦極的小實(shí)驗(yàn)時(shí)，將一根橡皮筋一端系一質(zhì)量為m的小球，另一端固定在a點(diǎn).b點(diǎn)是橡皮筋不系小球自然下垂時(shí)下端所在的位置，c點(diǎn)是小球從a點(diǎn)自由下落所能到達(dá)的最低點(diǎn).在小球從a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到c點(diǎn)的過(guò)程中，不考慮空氣阻力，以下說(shuō)法正確的是（）.

A.小球到達(dá)6點(diǎn)時(shí)，受的合力為零

B.小球到達(dá)c點(diǎn)時(shí)，受的合力為零

C.小球的動(dòng)能一直在增加，重力勢(shì)能一直在減小

D.在c點(diǎn)小球的動(dòng)能為零，橡皮筋的彈性勢(shì)能最大

2.草原發(fā)生大面積蝗災(zāi)時(shí)，農(nóng)業(yè)部門利用飛機(jī)噴灑農(nóng)藥消滅蝗蟲.當(dāng)飛機(jī)在某一高度水平勻速飛行噴灑農(nóng)藥時(shí)，它的（）.

A.動(dòng)能不變.勢(shì)能不變

B.動(dòng)能減少.勢(shì)能增加

C.動(dòng)能增加.勢(shì)能減少

D.動(dòng)能減少.勢(shì)能減少

參考答案：1.D2.Dendprint