动能和势能动能和势能的转化Word文件下载.docx
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动能是物体由于运动而具有的能量，即物体由于运动而具有做功的本领叫做动能。
运动的物体动能的大小与两个因素有关：
一是物体的质量，二是物体运动的速度大小。
当物体的质量一定时，物体运动的速度越大其动能越大，物体的速度越小其动能越小。
具有相同运动速度的物体，质量越大动能越大，质量越小动能越小。
3．重力势能及影响重力势能大小的因素
物体由于被举高而具有的能量，叫做重力势能。
例如：
被举高的重锤，空中的飞机，阳台上的花盆等都具有重力势能。
重力势能的大小与两个因素有关：
一个是物体的质量，另一个是物体距零势能面的高度。
当物体的质量一定时，物体距零势能面的高度越大，其重力势能越大，物体距零势能面的高度越小，其重力势能越小；
当物体距零势能面的高度一定时，物体质量越大其重力势能越大，物体质量越小其重力势能越小。
物体的质量越大，举得越高，其重力势能就越大。
4．弹性势能及影响弹性势能大小的因素
物体由于发生形变而具有的能量叫做弹性势能。
物体在外力作用下，它的形变会发生变化，称为形变。
如果将对物体施加的外力撤消，物体的形变能够完全消失，恢复原状，这种形变称为弹性形变。
发生弹性形变的物体有恢复原来形状的能力，具有做功的本领，因此具有能，这种能称为弹性势能。
弹性势能的大小与两个因素有关：
一个是弹簧本身的性质，另一个是弹性形变的大小。
当弹簧本身的性质相同时，形变越大，它具有的弹性势能就越大，形变越小，具有的弹性势能就越小；
当弹簧形变相同时，性质不同的弹簧弹性势能不同。
5．动能和势能间的相互转化及机械能守恒定律
动能和重力势能之间可以相互转化。
动能和重力势能之间的相互转化一般发生在只受重力作用下的运动过程中，例如滚摆在下降的过程中，越转越快，它的重力势能越来越小，动能越来越大，重力势能转化为动能；
滚摆在上升过程中，越转越慢，它的重力势能越来越大，动能越来越小，动能转化为重力势能。
动能和弹性势能之间也可以相互转化。
它可以发生在同一物体上，也可以发生在不同物体之间，例如，从高处落下的皮球与地面撞击的过程中，由于皮球发生弹性形变，皮球的动能转化为弹性势能，皮球在恢复形变的过程中，它的弹性势能转化为动能。
拉弯的弓把箭射出去的过程中，拉弯的弓具有弹性势能，射出去的箭具有动能，这是弓的弹性势能转化为箭的动能。
在动能和势能相互转化的过程中，如果没有机械能和其它形式的能量之间的相互转化，则机械能的总量保持不变。
这就是机械能守恒定律。
6．水能和风能利用
自然界的流水和风都是具有大量机械能的天然资源，可以用来为人类服务。
修筑拦河坝可以提高坝前上游的水位，水位越高，水的重力势能就越大。
这样水从坝上落下时转化成的动能就越大，水推动坝下方的水轮机转动，水轮机又带动发电机发电，水能最终转化为电能。
利用风能做功主要是靠风车，也可以用风车的转动带动发电机发电。
利用风能不会有环境污染，但风能不稳定，不像建拦河坝那样能把“风能”储存起来。
例题分析
第一阶梯
[例1]在下面的现象中，有哪些物体做了功？
1、叉车举起货物；
2、马拉车前进；
3、水开了，水蒸汽顶起了壶盖；
4、拉弯了的弓。
提示：
物体做功必须同时满足两个条件：
一是要有力作用在物体上；
二是物体要在力的方向上通过一段距离。
答案：
叉车、马车和水蒸汽都满足了做功的两个必要条件，它们分别对货物、车和壶盖做了功。
而拉弯的弓不满足做功的两个条件，所以没有做功。
说明：
应当注意的是，被拉弯的弓一旦恢复变形，就会把箭射出去，从而对箭做功。
因此，拉弯的弓是可以做功的。
判断这些现象中的物体能否做功的目的是找出功和能之间的联系。
能量和功具有密切的关系，我们说一个物体能够做功，就说这个物体具有能。
换句话说，具有能的物体的特点是它们具有做功的本领（这种本领可以是潜在的）。
因此，叉车、马车、水蒸汽和被拉弯的弓都具有能。
例2、在下面三幅图中，指出哪些物体能够做功？
这些物体各具有什么能？
三幅图中，马、重锤和弓都能做功，它们分别对木头、木桩和箭做功。
马由于向前运动而具有做功的能量，这种能量叫动能。
重锤是因为被高高举起而具有做功的能量，这种能量叫重力势能。
弓是因为被拉弯，发生了弹性变形而具有做功的能量，这种能量叫弹性势能。
在物理学中，将动能和势能（包括重力势能和弹性势能）统称为机械能。
一个物体可以同时具有动能和势能。
例如，重锤从高处落下时，由于运动而具有动能，又因为在高处而具有重力势能。
例3、利用上图的装置，做下面两个实验。
1、将同一钢球从不同高度沿斜面滚下。
仔细观察钢球每次滚到下端时，获得的速度是否一样？
在哪种情况下，钢球将木块推得最远？
2、取质量不同的两个钢球，让它们分别从同一高度滚下，观察哪个钢球将木块推得更远？
这两个实验主要考察影响物体动能大小的两个因素：
物体运动的速度和物体的质量。
1、在第一次实验中，钢球从不同的高度滚下时，获得的速度不同。
从越高的地方滚下，钢球获得的速度越大，将木块推得越远。
表明速度越大，钢球具有的动能越大。
2、在第二次实验中，由于钢球从相同的高度滚下，到达底步时的速度相同。
质量大的钢球将木块推得更远。
表明质量越大的物体具有的动能越大。
物体动能的大小是由它的速度和质量决定的。
运动物体的速度越大，质量越大，动能也就越大。
例4、同一重锤从不同高度落下，将木桩打入地里的深度是否相同？
将质量不同的重锤从同一高度落下，将木桩打入地里的深度是否相同？
本题考察影响物体重力势能大小的两个因素：
物体的高度和物体的质量。
用同一重锤打木桩时，重锤被举得越高，下落时的速度也就越大，将木桩打入地里越深。
说明，重锤被举得越高越高，对木桩做的功就越多，即它的重力势能越大。
将不同的重锤从同一高度落下时，质量大的重锤将木桩将打入地里较深。
说明重锤的质量越大，对木桩做的功就越多，即它的重力势能越大。
物体的重力势能的大小是由它的高度和质量决定的。
物体被举得越高，质量越大，重力势能也就越大。
例5、人在拉弓时，弓被拉弯的程度不同时，箭被射出去的距离是否相同？
本题考察影响物体弹性势能大小的因素。
弓被拉得越弯，放手后箭射出去的距离也越远。
物体的弹性势能的大小是由它弹性变形的程度决定决定的。
物体弹性变形越大，它的弹性势能也就越大。
第二阶梯
例1、下列几种说法中，正确的是：
（）
A、静止在高山上的石头没有做功，但它具有重力势能；
B、弓一定具有弹性势能
C、装满货物的货车一定比以相同速度行驶的小汽车具有的动能要大；
D、被举到相同高度的物体，他们的重力势能一定相等。
判断物体是否有能，关键看它是否能够做功。
A，C
判断物体动能或势能的大小，不能只考虑一个因素，而忽略另一个因素。
当不同物体的速度相同时，质量大的物体具有的动能较大。
当不同物体被举到相同的高度时，质量大的物体具有的重力势能较大。
弓不被拉开时，没有发生弹性形变，不能做功，因此没有弹性势能。
例2、观察滚摆在下降、上升时的速度有什么变化？
分析在这一过程中，滚摆动能和势能的转化关系。
在下降过程中，滚摆速度越来越快，位置越来越低，因此，它的动能逐渐增大，而势能逐渐变小；
到最低点时，滚摆的势能最低，但速度达到最大，动能也最大；
在上升的过程中，滚摆的速度越来越慢，位置越来越高，因此，它的动能逐渐变小，势能逐渐增大；
差不多回到原来的位置时，滚摆的速度减为零，动能最小，但位置达到最高，势能最大。
物体的动能和势能可以相互转化。
如果不考虑空气的阻力，滚摆在滚动过程中的动能和势能可以互相转化，总的机械能保持不变。
例3、皮球从手中落到地上，又向上弹起来。
说出这一过程中能量的转化。
将这一过程分为几个阶段，根据能量的定义和决定能量大小的因素来分析每个阶段皮球能量的转化情况。
皮球从手中落下，又向上弹起来，这一过程可以分为四个阶段，每个阶段的能量转化情况分别如下：
1、皮球下落阶段：
在这一阶段，皮球的高度逐渐变小，重力势能随之逐渐减小；
但同时，皮球的速度在逐渐增加，动能也逐渐增大。
重力势能转化为动能。
2、皮球落地瞬间：
在这一时间，皮球因冲击地面而发生弹性形变，运动速度很快变小，动能转化为弹性势能。
3、皮球恢复变形开始向上弹起：
由于恢复变形，皮球的弹性势能逐渐变小，并获得反弹的速度，动能增加。
弹性势能转化为动能。
4、皮球向上运动：
皮球获得反弹速度，离开地面的高度增加，速度减弱，动能变小，重力势能增加。
皮球在下落后又向上弹起的过程，若没有空气的阻力，皮球又会第2次、第3次......跳到相同的高度，总的机械能将保持不变。
但现实情况下，皮球肯定受到空气的阻力，机械能总是会减少的。
减少的机械能转化为物体的内能（后面会学到）。
在回答这类问题时，一定要将物体运动过程分阶段，针对每一阶段去分析能量的转化，以免发生遗漏。
第三阶梯
例1．关于能的概念，下列说法中正确的是（ ）
A、在空中飞行的小鸟，因为它能够做功，所以它具有能
B、举高的重锤，因为它处于静止状态，没有做功，所以它不具有能
C、甲车比乙车的速度大，所以甲车的动能一定比乙车的动能大
D、甲锤的高度比乙锤的高度大，所以甲锤的势能一定比乙锤的势能大
解析：
本题是关于能的要领的判断问题。
根据能的概念，只强调物体具有做功的本领，不强调在什么时候，什么地点做功。
又知动能的大小与物体质量和运动速度有关，重力势能的大小与物体的质量和举的高度有关，只强调其中一个因素都是不正确的。
因此应选A。
例2．火箭在大气层里加速上升的过程中，若不考虑质量的变化，其（ ）
A、机械能减少，内能增加 B、机械能增加，内能减少
C、机械能与内能都增加 D、机械能不变，内能增加
本题是关于识别机械能、内能大小变化的问题。
根据机械能的定义，知物体的动能和势能总和为物体的总机械能。
火箭在大气层里加速上升的过程中，其质量未变（损耗的燃料不计），运动速度越来越大，离地面的位置越来越远，则其动能增加，重力势能也增加；
由于火箭是在大气层中加速，因此，火箭与大气相摩擦而生热，使得火箭外壳温度升高，其内能也增加。
所以，火箭在大气层中加速上升的过程中，机械能增加，内能也增加。
因此应选C。
例3．物体在平衡力作用下，下列说法正确的是（ ）
A、物体的机械能一定不变 B、物体的机械能一定增加
C、物体的机械能一定减少 D、以上说法都不对
物体在平衡力的作用下，保持静止状态或匀速直线运动状态。
如果保持静止状态，机械能不变。
如果保持匀速直线运动状态，就有多种情况，当物体在水平面上做匀速直线运动时，物体的高度和速度都不变，那么它的动能和势能也不变，所以机械能不变；
当物体向上做匀速直线运动时，虽然速度不变，动能不变，但物体位置升高，势能增加，所以机械能增加；
当物体向下做匀速直线运动时，虽然速度不变，动能不变，但物体高度降低，势能减小，所以机械能减小。
因此应选D。
例4．如图1所示，天花板上挂一个单摆，放手后摆球沿弧
来回摆动。
若在
点钉一枚钉子，当摆球从
点摆到
点时，绳子被钉子挡住。
则小球在左侧升高的高度将（ ）
A、高于
点 B、低于
点 C、与
点等高 D、无法 判断
解析：
木板上挂一个单摆，放物后摆球沿弧
来回摆动，因为
、
两点的高度相同，说明摆球在摆动过程中机械能守恒。
点时，虽然绳子被钉子挡住，但是摆球由于惯性继续向左运动，只是摆球的运动轨迹是在以
点为圆心，以
为半径的圆弧上，如图2所示。
在沿圆弧上升的过程中，摆球的动能转化为重力势能，而它的机械能没有转化为其它形式的能量，即摆球的机械能守恒。
所以摆球在右侧升高的高度与
点等高。
因此选C。
例5．如图3所示，一个静止的木块
，从
点分别沿不同的光滑轨道
自由下滑，到达同一水平地面上，如果不计空气阻力，以下说法正确的是（ ）
A、到达地面时动能不相等，沿
轨道下滑时动能最大
B、在不同的轨道上运动时，重力势能的变化相同
C、沿着不同轨道到达地面时速度大小相同
D、沿不同轨道运动时，
的机械能保持不变
“光滑”表示无摩擦，又不计空气阻力，则木块下滑过程中机械能守恒。
木块虽沿不同轨道下滑，但从图中可以看出，不管木块从哪一轨道滑下，下降的高度总是相同的，那么木块的重力势能的变化总是相同的，说明B正确。
由于重力势能转化为动能，因而转化的动能也相同，说明A错误。
木块下降到地面时，速度也相等，说明C正确。
木块沿不同轨道下滑时，机械能都是守恒的，说明D正确。
所以应选B、C、D。
例6．如图4所示，把一小球从碗壁
处放开，小球经
点运动到
点，在这一过程中，小球的能量转化形式为（ ）
A、从
到
，动能转化为重力势能，从
动能转化为重力势能
B、从
重力势能转化为动能
C、从
，重力势能转化为动能，从
D、从
小球在
处有一定的高度，具有重力势能，在从
向
运动过程中，高度越来越低，重力势能越来越小，速度越来越大，动能越来越大，这一过程中，小球的重力势能转化为小球的动能。
小球从
处运动时，越来越高，重力势能越来越大，但越来越慢，动能逐渐减小，这一过程是小球的动能转化为小球的重力势能。
所以应选C。
例7：
根据上图：
1、判断小人在每个位置都具有的什么能？
2、小人从位置
（1）到位置（5）的过程中，能是如何转化的？
在分析过程中，不考虑空气阻力等因素，只考虑动能、重力势能和弹性势能之间的转化。
1、位置
（1）：
小人具有重力势能；
位置
（2）：
小人既具有重力势能，又具有动能；
位置（3）：
小人既具有弹性势能；
位置（4）：
位置（5）：
小人既具有重力势能。
2、从位置1到位置2：
重力势能变小，动能变大，重力势能转化为动能；
从位置2到位置3：
当人与绷床接触时，动能转化为弹性势能；
在绷床恢复形变的过程中，弹性势能又转化为动能。
从位置3到位置4：
小人的动能变小，重力势能变大，动能转化为重力势能。
从位置4到位置5：
从位置1到位置5，过程较长，某些阶段能量转化不只一种。
只有认真观察，紧紧抓住动能、势能的定义
和决定它们大小的因素去分析，才能得出正确的结论。
本讲巩固练习：
1．跳伞运动员在空中匀速降落的过程中，他具有的（ ）
A、动能增加，势能减少 B、动能增加，势能不变
C、动能减少，势能增加 D、动能不变，势能减少
2．下列关于机械能的说法，正确的是（ ）
A、骑自行车匀速下坡，机械能不变 B、射向球门的足球，势能减少，动能增大
C、匀速上坡的车，机械能不断增大 D、带动钟表转动的发条，将动能转化为势能
3．质量相同的甲、乙两个物体，从同一高度处分别沿光滑和粗糙斜面下滑到地面的过程中，物体的重力势能减少情况是（ ）
A、甲多 B、乙多 C、一样多 D、无法判断
4．体操运动员在跳鞍马时往往要借助于起跳板，请从能量的角度来分析起跳板的作用。
5．某河流的流量为
，现要修建
高的大坝，建成后利用水能发电，则
水流可做多少
功？
水流的功率是多大？
（
取
）
本讲练习答案：
1．选D。
因为跳伞运动员在空中是匀速降落，他的运动速度不变，他的质量也不变，所以其动能不变。
由于降落过程中距地面高度不断减小，所以其重力势能不断减少。
2．选C。
对于A，动能不变，重力势能减少，所以机械能减少；
对于B，射向球门的足球在不同时刻高度和速度都不确定，所以无法判断势能和动能的变化；
对于D，发条是将弹性势能转化为动能。
3．选C。
因为下滑过程中，两个物体在竖直方向上（即重力方向上）下落的高度是相同的，所以它们重力势能的减少情况相同。
4．答：
运动员踏上起跳板，使起跳板发生弹性形变，运动员的一部分动能转化为起跳板的弹性势能，起跳板在恢复弹性形变的过程中，弹性势能又转化为人的动能，使人向上弹起，跳过鞍马。
5．
，
。
因为：
m＝
所以：
测试
选择题
1．关于能的概念，下面正确的是（ ）
A、用线悬挂着的物体，它没有做功，所以它没有能
B、在空中飞行的子弹，因为它能够做功，所以它具有能
C、甲物体的速度比乙物体的速度大，则甲物体的动能一定比乙物体的动能大
D、甲物体的高度比乙物体的高度高，则甲物体的重力势能一定比乙物体的重力势能大
2．关于物体的动能和势能，下列说法中正确的是（ ）
A、质量大的物体一定比质量小的物体动能大
B、高速飞行的子弹一定比缓慢行驶的汽车动能大
C、质量相同的两个物体放在同一高度，它们的重力势能一定相同
D、一根弹簧被拉长时弹性势能增大，被压缩时弹性势能减小
3．不断升高的物体质量不变，可以肯定的是（ ）
A、势能增大 B、势能增大，动能减小 C、机械能增大 D、机械能不变
4．一个物体做的功越多，说明（ ）
A、一定是这个物体的动能很大 B、一定是这个物体的势能很大
C、一定是这个物体的机械能很大 D、可能是这个物体的能量很大
5．甲、乙两物体，甲每分种运动50米，乙每秒钟运动20米，则甲、乙两物体动能较大的是（ ）
A、甲物体 B、乙物体 C、两物体相同 D、无法确定
6．放在同一桌面上的两个体积相等的实心小球，一个为铜球，一个为铝球，铜球静止，铝球在桌面上做匀速运动，如果以地面为参考面，则（ ）
A、两球的势能相等 B、两球的机械能相等
C、铝球的动能较大 D、铝球的机械能一定大于铜球的机械能
7．下列各种过程中，属于动能转化为势能的是（ ）
A、拉开了的弓，放手后把箭射出去 B、小铁球在空中落下
C、在水平地面上滚动的足球 D、物体滑上光滑的斜坡
8．有四种器材：
（1）自行车座；
（2）机械手表；
（3）衣服夹子；
（4）发令手枪。
其中利用弹簧形变的势能转化为动能工作的有（ ）
A、
（1）和
（2） B、
（1）和（4） C、
（2）和（3） D、
（2）和（4）
答案与解析
答案:
1.B2.C3.A4.D5.D6.C7.D8.D
解析:
1．选B。
由动能和重力势能的概念知，用线悬挂着的物体，由于被举高而能够做功，它具有重力势能；
物体动能的大小，是由物体质量大小、速度大小决定的；
物体重力势能的大小，是由物体质量的大小和被举高的高度决定的。
所以其它选项不正确。
物体动能大小由质量和速度两个因素决定，质量大速度可能小，所以动能不一定大，同样子弹速度大质量小，动能不一定比汽车的动能大。
物体重力势能由质量和高度两个因素决定，只有两者都相同时，重力势能才相同。
弹簧被拉长和压缩时弹性形变都增大，它的弹性势能都增大。
3．选A。
因为物体重力势能的增大与被举高的高度成正比，所以肯定势能增大。
题目中没有明确说明物体运动速度的变化情况，也就无法判断物体动能的变化情况，所以也就无法判断机械能的变化情况。
4．选D。
能量的形式很多，不只有机械能一种。
一个物体能够做的功越多，不一定说明这个物体具有的机械能就越多，也可能是其它形式的能越多，所以其它选项均错误。
5．选D。
物体乙的运动速度比物体甲的运动速度大，但它们的质量大小不明确，所以它们的动能大小无法确定。
6．选C。
体积相等的铜球和铝球，铜球的质量大，处在相同的高度，所以铜球的重力势能大，故A错；
铜球静止时动能为零，铝球匀速运动，所以铝球的动能比铜球的动能大，所以C正确；
虽然知道铜球的重力势能大，铝
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