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首页 初中物理知识 机械能转化与守恒 机械能与其他形式能量的转化 试题正文
  • 填空题
    李刚在进行体育中考前的训练中将体内的化学能转化为______能和内能．宇宙飞船在返回大气层的过程中，在降落到接近地面的时候会打开携带的降落伞使其做匀速直线下落．在下落的过程中，宇宙飞船的动能______，重力势能______，机械能______．（填“变大”、“变小”或“不变”）．
    本题信息：物理填空题难度较难 来源:未知
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本试题 “李刚在进行体育中考前的训练中将体内的化学能转化为______能和内能．宇宙飞船在返回大气层的过程中，在降落到接近地面的时候会打开携带的降落伞使其做匀速直...” 主要考查您对

机械能转化与守恒

机械能与其他形式能量的转化

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  • 机械能转化与守恒
  • 机械能与其他形式能量的转化
机械能定义：
动能与势能之和称为机械能。

机械能守恒：
动能与势能之间是可以相互转化的，即动能可以转化成势能，势能也可以转化成动能。在只有动能与势能转化的过程中，机械能的总量保持不变。如图：卫星绕地球转动时，由于太空是真空，动能和势能相互转化，机械能不变。

规律总结：在只有重力、引力、弹力做功时，机械能是守恒的，其他力做功，机械能不守恒。
机械能间的转化：
(1)动能和重力势能可以相互转化。
①动能转化为重力势能的标志是速度减小，所处的高度增加；
②重力势能转化为动能的标志是所处的高度减小，速度增大。

(2)动能和弹性势能可以相互转化。
①动能转化为弹性势能的标志是速度减小，形变增大；
②弹性势能转化为动能的标志是动能增大，形变减小；
③动能和弹性势能的相互转化可以发生在同一物体上，也可以发生在不同物体之间。

(3)在动能和势能相互转化的过程中，若没有能量损失(如克服阻力)或其他形式的能量的补充，机械能的总和保持不变，机械能守恒。

(4)机械能也可以转化为其他形式的能量。
对能量转化的理解：
(1)分析某个物体在物理变化的过程中机械能的大小发生改变与否时，应全面考虑。即同时考虑动能、重力势能、弹性势能的变化情况。

(2)物体储存能量时，物体具有做功的本领，物体损失能量时，就说物体正在做功。

(3)物体对外界做功时，物体的能量减小。

(4)外界对物体做功时，物体的能量增加。

滚摆：
    滚摆又称麦克斯韦摆，它是在学习机械能时，常用来演示重力势能和动能之间相互转化的仪器，如图。

    做滚摆实验时，先调整悬绳，使摆轮处于水平最低位置，然后转动摆轮，使悬绳均匀地绕在摆轮的轴上，直至摆轮上升到悬绳的最上部，并且保持摆轮的轴与水平地面平行。此时，摆轮具有一定的重力势能，而动能为零。当由静止释放摆轮，在重力和悬绳拉力的共同作用下，摆轮边旋转，边下降，摆轮的重力势能不断减少，转化成摆轮的动能。当悬线全部伸开时，摆轮的重力势能不再减少，摆轮的动能达到最大值。由于惯性，摆轮继续旋转，摆轮轴又开始把绳绕在轴上，使摆轮开始上升，随着重力势能的增加，动能不断减少，动能转化为势能。直到上升到开始位置，摆轮停止转动，停止上升。接着又开始新的一轮下降、上升…… 实际上，摆轮每次下降后再上升都不会上升到前一次的高度，这是摩擦力、空气阻力等作用的结果，使一部分机械能转化为内能。

水能及其利用：
    水能及其利用流动的水具有动能，高处的水具有势能，水所具有的机械能统称水能。
    瀑布的水向下流时(如图)，它会以极大的力量冲击瀑布下的岩石，并且以很大的速度冲刷土壤。

      数千年前，人们已知道利用流水的能量来转动水车，汲水灌溉。自从19世纪末德国建成世界上第一座水电站以来，水力发电就成了水能利用的主要形式。当上游的水冲击水轮机的叶片时，就把大部分动能传递给水轮机，使水轮机转动起来，由此带动发电机发电。
      为了增加水的机械能，必须修筑拦河大坝来提高河流上游的水位。如图是水力发电站的原理图。


能量的转化形式：
     有什么运动形式就有什么性质的能量，机械能是与物体的机械运动相关的能量。不仅动能和势能之间可以互相转化，在一定的条件下机械能还可以与内能、电能、光能、化学能、核能等等进行转化。
如何判断机械能的形式：
      机械能有动能、势能两种形式，势能又分重力势能和弹性势能。判断一个物体具有哪种形式的机械能，应根据动能、重力势能、弹性势能的定义进行分析。
例1：现有四种不同情景中的物体：①在水平冰面上滑行的冰块；②悬挂在教室屋顶上的日光灯；③钟表内被卷紧的发条；④发射升空的火箭。其中，______具有动能；____具有重力势能；______具有弹性势能(选填物体序号)。

解析：动能是由于物体的运动而具有的能，故在水平冰面上滑行的冰块具有动能；重力势能是由于物体被举高而具有的能，故悬挂的日光灯具有重力势能；弹性势能是由于物体发生弹性形变而具有的能，故被卷紧的发条具有弹性势能；发射升空的火箭既在运动，又被举高，故它既具有动能，又具有重力势能。

答案：①④②④③

说明：重力势能具有相对性，通常是以水平地面为参考平面，认为位于水平地面的物体不具有重力势能(或重力势能为零)，而位于高处或空中的物体都具有重力势能。

如何判断机械能的变化:
    判定机械能的变化时，要同时判定动能与势能的变化，看两者的总和怎样变。
例1下列事例中，物体机械能增加的是(   )
A．随直升机匀速上升的救灾物资
B．落地又弹起的皮球
C．缓缓降落的“神舟“飞船返回舱
D．上升的滚摆

解析：A中物资的动能不变，重力势能增加，所以机械能会增加；B中的皮球最终会静止在地面上，所以机械能会减小；C中返回舱的动能减小，重力势能减小，所以机械能会减小；D中的滚摆在转动过程中会与空气摩擦，有一部分机械能会转化成内能，所以机械能会减小。

答案：A
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