4 机械能-【帮课堂】九年级科学上册同步学与练（华师大版）

一、机械能及其转化 1、机械能 （1）定义∶动能、重力势能和弹性势能统称为机械能。 （2）单位∶焦耳，简称焦，符号是J。 （3）大小∶机械能 = 动能 + 势能。（势能包括重力势能和弹性势能） 【注释】①对机械能的理解 一个物体可以同时具有动能和势能，如天空中飞行的飞机、跳水过程中的运动员等;也可以只具有动能或只具有势能，如在水平地面上行驶的汽车只具有动能，吊在天花板上的灯只具有重力势能。 ②机械能的决定因素 机械能由动能和势能（包括重力势能和弹性势能）共同决定。由于动能与质量和速度有关，重力势能与质量和高度有关，弹性势能与弹簧的弹性形变程度有关，因此机械能的决定因素有质量、速度、高度、弹性形变程度等。 2、动能和势能的相互转化 （1）动能和重力势能的相互转化 单摆实验：如图所示，将摆球从A 点静止释放，摆球从 A 点摆向最低点 B的过程中，位置越来越低，速度越来越快，所以重力势能逐渐减小，动能逐渐增大，重力势能转化为动能;从 B 点摆向 C点的过程中，位置越来越高，速度越来越慢直至为零，所以重力势能逐渐增大，动能逐渐减小，动能转化为重力势能。 除此之外，常见的动能和重力势能相互转化的例子还有滚摆、过山车等。 （2）动能和弹性势能的相互转化 小球碰撞弹簧实验：如图所示，从斜面上滚下的小球从接触弹簧到把弹簧压缩到最短的过程中（图甲→乙），小球速度越来越小，弹簧的形变越来越大，即小球的动能减小，弹簧的弹性势能增大，小球的动能转化为弹簧的弹性势能;弹簧从最短到恢复原状的过程中（图乙→丙），弹簧的弹性形变越来越小，小球的速度越来越大，弹簧的弹性势能转化为小球的动能。 另外，篮球落地反弹的过程、撑竿跳高的过程中也发生了动能和弹性势能的相互转化。 【对动能和势能相互转化过程的理解】 （1）在动能和势能相互转化的过程中，只要其中一种能量在减少，另一种能量就在增加; （2）动能和势能的转化可以发生在同一物体之间，比如单摆实验中摆球的动能和重力势能的相互转化;也可以发生在不同物体之间，比如小球碰撞弹簧实验中小球的动能与弹簧的弹性势能的相互转化。 3、机械能守恒 （1）机械能守恒∶大量研究结果表明，如果只有动能和势能相互转化，尽管动能、势能的大小会变化，但机械能的总和不变，或者说，机械能是守恒的。 （2）机械能守恒的条件∶机械能守恒是有条件的，只有动能和势能相互转化时，或者说只有重力和弹力做功时，机械能才守恒。 【机械能不守恒的情况】 ①受到阻力作用的物体机械能不守恒。如果运动的物体受到摩擦或空气阻力，机械能就会转化为其他形式的能，从而使机械能逐渐减小，不再守恒。如落地的篮球越跳越低，最终静止在地面上，机械能逐渐减小。 ②有重力或弹力以外的力对物体做功时，机械能不守恒。 二、动能 1、概念∶物体由于运动而具有的能，叫做动能。 2、具有动能的物体∶一切运动的物体都具有动能。如风吹动帆船，使肌船前进，风对帆船做了功，说明流动的空气具有能量（动能）;子弹击穿苹果，子弹对苹果做了功，说明运动的子弹具有能量（动能）。 【注释】动能是物体"由于运动具有的能量"，不能理解为"运动的物体具有的能量" 一切运动的物体都有动能，动能指的是与物体运动有关的能量，不能理解为"运动的物体具有的能量"，因为运动的物体不只具有动能，它还可能具有其他形式的能量，如重力势能、弹性势能、内能等。 3、影响物体动能大小的因素 （1）速度∶质量相同的物体，运动的速度越大，它的动能越大; （2）质量∶运动速度相同的物体，质量越大，它的动能越大。 【判断物体动能大小的变化】 在分析物体的动能大小变化时，必须同时考虑物体的质量和运动速度是否发生变化，不能只考虑其中一个因素。注意有些物体自身质量的变化，如洒水车洒水时或飞机空投物资时总质量在不断减小;道路清扫车清扫过程中总质量在不断增大。 三、势能 1、重力势能 （1）定义∶物体由于受到重力并处在一定高度时所具有的能，叫做重力势能。 （2）具有重力势能的物体∶高处的物体都具有重力势能。比如打桩机上被举高的重锤具有重力势能，可以将桩打入地下;山上的石头具有重力势能，掉下时会对人或物造成伤害。 【对物体重力势能的理解】 重力势能定义中的"高度"是指相对高度，例如在山顶有一块石头，如果以地面为参照物，石头具有重力势能，如果以山顶为参照物，其重力势能为零;一般情况下我们都是以地面为参照物来确定物体是否具有重力势能。 （3）影响物体重力势能大小的因素 ①质量∶高度相同的物体、质量越大，它的重力势能越大; ②高度∶质量相同的物体，高度越高，它的重力势能越大。 【重点】重力势能大小的比较 物体的重力势能由质量和高度共同决定，质量大的物体，重力势能不一定大，高度高的物体重力势能也不一定大;在比较重力势能的大小时，要同时比较物体的质量和高度。 2、弹