机械能

1、定义不同

能量守恒是自然科学中最基本的定律之一，观点是能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，只能从一个物体传递给另一个物体，而且能量的形式也可以互相转换。

重力势能、弹性势能和动能统称为机械能，机械能守恒指的是物体在只有重力或弹力做功的情况下，物体的重力势能或弹性势能和动能相互转化，但总机械能保持不变。

2、范围不同

能量守恒定律的范围很广，包括机械能、热能、光能、势能、化学能等等，而机械能守恒只包括了重力势能、弹性势能、动能。在列关系时，能量守恒可以代替机械能守恒。

3、守恒条件不同

能量守恒定律是自然界普遍存在的定律，包括各种能量之间的相互转化过程，适用于所有物理现象。而机械能守恒是有条件的，在只有重力和弹力做功时才成立，如果有除了重力的其他力做功的话，机械能是不守恒的。

动能定理和机械能守恒定理的区别主要有：

1、定义不同：动能定理是描述物体动能变化的量与合外力对物体所做的功的关系，机械能守恒定理表示的是若物体只受到重力或弹力做功，则物体的动能和势能相互转化，而总的机械能保持不变。

2、表达式不同：动能定理的表达式为：W=(1/2)mv1²-(1/2)mv0²，机械能守恒定理的表达式为：Ek0+Ep0=Ek1+Ep1；

3、适用范围不同：动能定理适用于各种情况下的做功，机械能守恒定理只使用于重力或弹力做功时。

猜想：动能大小与物体质量和速度有关。

实验研究：研究对象：小钢球方法：控制变量。

·如何判断动能大小：看小钢球能推动木块做功的多少。

·如何控制速度不变：使钢球从同一高度滚下，则到达斜面底端时速度大小相同。

·如何改变钢球速度：使钢球从不同高度滚下。

分析归纳：保持钢球质量不变时结论：运动物体质量相同时；速度越大动能越大。

保持钢球速度不变时结论：运动物体速度相同时；质量越大动能越大；

得出结论：物体动能与质量和速度有关；速度越大动能越大，质量越大动能也越大。

苏科版初三物理机械能和内能单元测试

姓名________班级________

一、填空题(每空1分,共20分)

1．在汽油机工作的四个冲程中，将机械能转化为内能的是________冲程，将内能转化为机械能的是___________冲程.

2．冬天在室外用双手互相摩擦或者用嘴对着手呵气均可使手发热，前者是通过的方式增加了手的内能；后者是通过的方式增加了手的内能。

3．酒精的热值是3×107J/kg，若要获得9×107J的热量，至少需要燃烧kg的酒精。

4.酒精的热值是3×107J/kg,它的物理意义是____________________,C水＝4.2×103J/kgo℃,它的物理意义是____________________.

5．炮弹里火药燃烧产生的高温高压气体炸开弹壳后温度降低，是用_______的方法减少了气体的内能．食物放进冰箱后温度降低，是用________的方法减少了食物的内能．

6．夏天，水泥马路的温度往往比湖水高得多，这是由于．为此，市政部门经常派出洒水车向路面洒水降温，这是利用了的道理。若某辆洒水车洒水时做匀速直线运动，则车的牵引力（选填">"、"

动量守恒是矢量守恒，守恒条件是从力的角度，即不受外力或外力的和为零。机械能守恒是标量守恒，守恒条件是从功的角度，即除重力、弹力做功外其他力不做功。确定动量是否守恒应分析外力的和是否为零，确定系统机械能是否守恒应分析外力和内力做功，看是否只有重力、系统内弹力做功。还应注意，外力的和为零和外力不做功是两个不同的概念。所以，系统机械能守恒时动量不一定守恒；动量守恒时机械能也不一定守恒。

判定系统动量，机械能是否守恒的关键是明确守恒条件和确定哪个过程，

首先应特别提醒注意的是，机械能守恒的条件绝不是合外力的功等于零，更不是合外力等于零，例如水平飞来的子弹打入静止在光滑水平面上的木块内的过程中，合外力的功及合外力都是零，但系统在克服内部阻力做功，将部分机械能转化为内能，因而机械能的总量在减少．

（1)用做功来判断：分析物体或物体受力情况（包括内力和外力），明确各力做功的情况，若对物体或系统只有重力或弹力做功，没有其他力做功或其他力做功的代数和为零，则机械能守恒；

(2）用能量转化来判定：若物体系中只有动能和势能的相互转化而无机械能与其他形式的能的转化，则物体系机械能守恒．

（3）对一些绳子突然绷紧，物体间非弹性碰撞等除非题目的特别说明，机械能必定不守恒，完全非弹性碰撞过程机械能不守恒

1、内容：在只有重力（和弹簧的弹力）做功的情况下，物体的动能和势能发生相互转化，但机械能的总量保持不变．

2、机械能守恒的条件

（1)做功角度：对某一物体，若只有重力（或弹簧弹力）做功，其他力不做功（或其他力做功的代数和为零），则该物体机械能守恒．

(2）能转化角度：对某一系统，物体间只有动能和重力势能及弹性势能的相互转化，系统和外界没有发生机械能的传递，机械能也没有转变为其他形式的能，则系统机械能守恒．

3、表达形式：EK1＋Epl=Ek2＋EP2

（1）我们解题时往往选择的是与题目所述条件或所求结果相关的某两个状态或某几个状态建立方程式．此表达式中EP是相对的．建立方程时必须选择合适的零势能参考面．且每一状态的EP都应是对同一参考面而言的．

（2）其他表达方式，ΔEP=一ΔEK，系统重力势能的增量等于系统动能的减少量．

（3）ΔEa=一ΔEb，将系统分为a、b两部分，a部分机械能的增量等于另一部分b的机械能的减少量，

⑴首先分析决定动能大小的因素，决定重力势能(或弹性势能)大小的因素──看动能和重力势能(或弹性势能)如何变化。

⑵还要注意动能和势能相互转化过程中的能量损失和增大──如果除重力和弹力外没有其他外力做功(即：没有其他形式能量补充或没有能量损失)，则动能势能转化过程中机械能不变。

⑶题中如果有“在光滑斜面上滑动”则“光滑”表示没有能量损失──机械能守恒；“斜面上匀速下滑”表示有能量损失──机械能不守恒。

中考物理知识点：机械能及其转化

2018年5月21日凌晨，我国成功利用长征四号丙运载火箭将“鹊桥”号中继卫星发射升空，迈出了人类航天器月背登陆第一步!下列有关说法正确的是()

A.火箭点火升空过程中，内能转化为机械能

B.火箭点火升空过程中，火箭的惯性消失

C.火箭加速上升过程中，重力势能转化为动能

D.火箭加速上升过程中，只受到重力和空气阻力

【技法点拨】

(1)首先分析决定动能大小的因素和决定重力势能(或弹性势能)大小的因素——看动能和重力势能(或弹性势能)如何变化;

(2)在动能和势能相互转化的过程中，如果没有机械能与其他形式的能之间的转化，即没有空气阻力和摩擦等原因造成的机械能损失，机械能的总且量保持不变，即机械能守恒.如果存在空气阻力和摩擦等，机械能的总量减小.

注意:题目中如果有“在光滑斜面上滑动”，则表示没有能量损失——机械能守恒;如果有“在斜面上匀速下滑”，则表示有能量损失——机械能不守恒.

中考物理知识点：机械能知识点

知识方法点拨

（1）判断动能增减的方法：在题干中找到关于质量、速度变化的关键词，根据“质量越大、速度越大，动能越大”确定动能的增减。

（2）判断重力势能增减的方法：在题干中找到关于质量、高度变化的关键词，根据“质量越大、高度越高，动能越大”确定重力势能的增减。

（3）判断弹性势能增减的方法：在题干中找到关于形变程度的信息，确定形变量的增减，根据“同一物体，在一定的范围内，弹性形变越大，弹性势能越大”确定弹性势能的增减。

（4）判断机械能增减的方法

法一：根据“机械能=动能+重力势能+弹性势能”，分别确定等号右边每种能量的变化情况，从而确定机械能的增减。

法二：有时无法根据法一确定最终结果，则要根据题意分析出能量的转化情况。如果只有机械能内部的动能和势能彼此之间转化，则机械能守恒，不增不减；如果机械能转化成内能等其它形式的能量，则机械能减少；如果其它形式的能量转化成机械能，则机械能增大。

注：利用法二的经典情况是根据题意判断出有摩擦力，这意味着机械能转化成内能，此时如果没有其它能量转化成机械能，则可断定机械能一定减少。

（5）实验方法：控制变量法和转换法。

1．下列有关机械能的说法中正确的是

A．只要有力对物体做功，物体的机械能就改变

B．在平衡力作用下运动的木块的机械能保持不变

C．推出的铅球下落过程中增加的动能是由重力势能转化来的

D．如果物体通过的路程与所用时间的比值不变，则物体的机械能不变

【答案】C

【解析】

物体机械能守恒的条件是只有重力做功，根据机械能守恒的条件逐个分析物体的受力的情况，即可判断物体是否是机械能守恒．

A、物体机械能守恒不是合外力对物体做功为零，而是只有重力做功，所以A错误．

B、物体处于平衡状态时，物体受到的合力为零，此时机械能不守恒，所以B错误．

C、物体只受重力的作用时，机械能守恒，此时的合外力不为零，等于物体的重力，所以C正确．

D、除重力、弹簧的弹力外，其它力做功不为零时，物体的机械能不守恒，所以D错误．

故选C．

2．掉在水平地面上的弹性小球会跳起，而且弹跳的高度会越来越低。图示是小球弹跳的频闪照片，小球在1、2位置的高度一样。下面说法正确的是（）

A．小球在1、2位置的动能相同，机械能也相同

B．小球在1、2位置的动能相同，2位置的机械能较小

C．小球在1、2位置的机械能相同，2位置的动能较小

D．小球在2位置的动能较小，机械能也较小

【答案】D

【解析】

A小球在1、2位置的高度相同，所以重力势能相同；由于小球与空气之间有摩擦，小球的机械能逐渐减小，所以小球在1处的机械能大于小球在2处的机械能；不符合题意；B小球在1、2位置的高度相同，所以重力势能相同，但在2处的机械能小于1处的机械能，所以小球在2处的动能小于1处的动能，不符合题意；C由于小球与空气之间有摩擦，小球的机械能逐渐减小，小球在2处的机械能小，不符合题意；D由于小球在1、2处的高度相同，所以重力势能相同，又由于小球在2处的机械能小，所以小球在2处的动能较小，符合题意；答案选D。

中考物理知识点：机械能

1、物体能对外做功，我们就说这个物体就具有能。物体能够做的功越多，它具有的能就越多。

2、动能：物体由于运动而具有的能叫动能。物体的速度越大，质量越大，具有的动能就越多。

3、重力势能：受到重力的物体由于被举高而具有的能叫做重力势能。物体质量越大，位置越高，具有的重力势能就越多。

4、弹性势能：具有弹性的物体由于发生形变而具有的能叫做弹性势能。同一弹性物体形变越大，具有的弹性势能就越多。

5、机械能：动能和势能统称为机械能。机械能的单位是：焦耳。

6、物体的动能和势能是可以相互转化。在只有动能和势能相互转化的过程中，机械能的总量保持不变。

7、自然界中可供人类大量利用的机械能有风能和水能。

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从功能关系看，机械能守恒的条件是“系统外力不做功，系统内非保守力不做功”。这一条件与系统内保守力（重力或弹簧的弹力）是否做功无关，因为重力或弹簧弹力是否做功只是决定系统内是否发生动能和势能的相互转化，做功与否都不会改变系统机械能总量。

由此可知，如果质点组（系统）内各物体所受的所有力（包括重力和弹力）都不做功，则各物体的动能和势能均保持不变，动能和势能也不发生相互转化，此时质点组（或系统）的机械能也是守恒的。这是机械能守恒的特例。如在水平面上光滑的圆形轨道上做匀速圆周运动的物体，虽然轨道对物体提供水平方向始终指向圆心的向心力作用，但对物体始终不做功，其机械能总量保持不变，故系统的机械能也是守恒的。

机械能守恒定律的表述为：在只有重力做功的情形下，物体的动能和势能发生相互转化，但机械能总量保持不变。这是机械能守恒定律的最常见情形（即在重力势能和动能的相互转化中，只有重力做功的情况。实际上，在重力势能和弹性势能与动能的相互转化中，只有重力和弹簧的弹力做功时，物体的动能和系统的势能之和保持不变，系统的机械能守恒），也是更普遍的质量守恒定律的一种特殊情况。

机械能守恒定律可以认为是力学方面的能量转化和守恒定律。它的条件是系统只有重力、弹力做功。在这样的系统中，尽管动能和势能在相互转化，但总的机械能恒定。这里谈机械能守恒定律的应用。

首先，机械能守恒是对系统而言的，而不是对单个物体。如：地球和物体、物体和弹簧等。对于系统机械能守恒，要适当选取参照系，因为一个力学系统的机械能是否守恒与参照系的选取是有关的。

从能量转化角度看，只要在某一物理过程中，系统的机械能总量始终保持不变，而且系统内或系统与外界之间没有机械能转化为其他形式的能，也没有其他形式的能转化为系统的机械能，那么系统的机械能就是守恒的，与系统内是否一定发生动能和势能的相互转化无关。如在光滑的水平面上做匀速直线运动的物体。其机械能守恒；如果系统内或系统与外界之间有其他形式的能与机械能的转化。即使系统机械能总量保持不变，其机械能也是不守恒的，如一炸弹在爆炸时，假设外力不做功，但系统内的化学能（非保守力）对系统做功了，虽然机械能总量保持不变，但系统内有其他形式的能（内能或电能）转化为系统的机械能，系统又克服外界做功将机械能转化成其他形式的能。

一、功

1、定义：一个力作用在物体上，且物体沿力的方向通过了一段距离，物理学上称这个力对物体做了机械功，简称做了功。

2、机械功的两个必要因素：

（1）作用在物体上的力；

（2）物体在力的方向上通过的距离。

必要！一个都不能少！

3、认识几种不做功的情况：

（1）有力，但是在力的方向上通过的距离为零——劳而无功；

（2）有距离，但是在运动方向上物理没有力的作用-惯性——不劳无功；

（3）有力，也有距离，但是力和运动方向是相互垂直的——垂直无功；

4、功的大小计算

功的计算公式W=Fs（s必须是在力F的方向上移动的距离）；

单位：焦耳

应用功的公式注意：

①分清哪个力对物体做功，计算时F就是这个力；

②公式中S一定是在力的方向上通过的距离，强调对应。

二、功率

和比较物体运动快慢一样，比较物体做功快慢有两种方法：

a.做相同的功，比较所用时间的多少。时间越少，做功越快

b.相同的时间内，比较做功的多少。做功越多，做功就越快

c.如果做功的多少和所用时间都不同，就比较单位时间内所做功的多少。单位时间内做功越多。做功就越快。

为了比较物体运动快慢，我们引入了速度的概念，为了比较物体做功的快慢，我们引入功率的概念.

1、功率定义：单位时间内所做的功

2、物理意义：表示做功快慢的物理量。

3、公式：P=W／t

4、单位：瓦特，简称瓦，W常用单位kW１kＷ＝1000Ｗ

1w=1J/s，表示1秒钟内所做的功为1J。

三、功的原理

作用在物体上的力；物体在力的方向上通过的距离。

简单机械的作用是什么？

省力省距离改变力的方向

那么使用简单机械可以省力，或者省距离，能省功吗？我们来看一下，要把重物运到高处，有哪些方法？

（1）用手直接把物体提上去

（2）用杠杆把物体提上去

（3）用动滑轮或者滑轮组把物体提上去

1、内容：

使用机械时，人们所做的功，都不会少于直接用手所做的功；即：使用任何机械都不省功。

2、说明：

对于理想机械而言，使用机械做功等于直接用手所做的功。

对于实际机械而言，使用机械做功大于直接用手做的功。

3、不省功的原因是什么？

因为省力的机械必定费距离，省距离的机械一定费力，而功=力x距离，省了多少力，必定费多少距离，

所以力x距离不变，因此不能省功。

4、既然任何机械都不能省功，但人们为什么还要使用机械呢?

①功的原理是一个普遍的结论，对于任何机械都适用。

②功的原理告诉我们：使用机械要省力必须费距离，要省距离必须费力，既省力又省距离的机械是没有的。

③使用机械虽然不能省功，但人类仍然使用，是因为使用机械或者可以省力、或者可以省距离、也可以改变力的方向，给人类工作带来很多方便。

④我们做题遇到的多是理想机械（忽略摩擦和机械本身的重力）理想机械：使用机械时，人们所做的功（FS）=直接用手对重物所做的功（Gh）

四、机械效率：

1、有用功和额外功

①有用功定义：对人们有用的功，有用功是必须要做的功。

例：提升重物W有用=Gh

②额外功：

额外功定义：并非我们需要但又不得不做的功

例：用滑轮组提升重物W额=G动h(G动：表示动滑轮重)

③总功：

总功定义：有用功加额外功的和叫做总功。即动力所做的功。

公式：W总=W有用+W额，W总=FS

2、机械效率

①定义：有用功跟总功的比值。

②公式：η=W有用/W总

③提高机械效率的方法：减小机械自重、减小机件间的摩擦。

④说明：机械效率常用百分数表示，机械效率总小于1

五、机械能

1、动能

①能量：物体能够对外做功(但不一定做功)，表示这个物体具有能量，简称能。

②动能：物体由于运动而具有的能叫做动能。

③质量相同的物体，运动的速度越大，它的动能越大;运动速度相同的物体，质量越大，它的动能也越大。

2、势能

①重力势能：物体由于被举高而具有的能量，叫做重力势能。

物体被举得越高，质量越大，具有的重力势能也越大。

②弹性势能：物体由于弹性形变而具有的能量叫做弹性势能。

物体的弹性形变越大，具有的弹性势能越大。

③势能：重力势能和弹性势能统称为势能。

六、机械能及其转化

1、机械能：动能与势能统称为机械能。

如果只有动能和势能相互转化，机械能的总和不变，或者说，机械能是守恒的。

2、动能和重力势能间的转化规律：

①质量一定的物体，如果加速下降，则动能增大，重力势能减小，重力势能转化为动能;

②质量一定的物体，如果减速上升，则动能减小，重力势能增大，动能转化为重力势能;

3、动能与弹性势能间的转化规律：

①如果一个物体的动能减小，而另一个物体的弹性势能增大，则动能转化为弹性势能;

②如果一个物体的动能增大，而另一个物体的弹性势能减小，则弹性势能转化为动能。

中考物理知识点：正确理解机械能

一个物体能够做功，我们就说它具有能。“能够做功”指物体具有做功的本领，物体不一定正在做功。一个物体能够做的功越多，具有的能量越大。

动能和势能都属于机械能。动能是物体运动时具有的能量；动能的大小与物体的质量和速度有关。势能是存储着的能量，当物体被举高或发生形变时，它们便具有势能。重力势能的大小与物体的质量和高度有关；弹性势能的大小与物体发生弹性形变的大小有关。它们虽然是两种不同形式的能量，但都属于机械能，或者说动能和势能是机械能的两种表现形式。一个物体可以既有动能，又有势能。

物体在运动过程中，其速度、高度、弹性形变都可能发生变化，这时就可能伴随着能量的转化。不同形式的机械能是可以相互转化的，即：动能和重力势能之间可以相互转化，动能和弹性势能之间可以相互转化，重力势能和弹性势能之间也可以相互转化。

例：跳伞运动员在匀速下落过程中，下列说法正确的是（）

A．势能增大，动能减小，机械能不变

B．势能减小，动能不变，机械能减小

C．势能减小，动能增大，机械能不变

D．势能增大，动能不变，机械能增大

解析：因为跳伞运动员的质量是一定的，而且是匀速下落，说明运动员的速度不变，所以运动员的动能不变；又因为跳伞运动员的高度不断减小，所以它的重力势能不断减小，因此，跳伞运动员的机械能减小。所以答案是B。

动能和势能的转化问题是学习中的一个难点。在解释“跳伞运动员在匀速下落过程中”这个问题时，常常认为在此过程中，跳伞运动员的重力势能转化为动能，其实此过程跳伞运动员的动能不变，不属于动能和势能转化的现象，而是机械能转化为内能的现象。学生应针对题设的物理情景进行分析，挖掘已知条件和隐含条件，找到其联系，从而做出正确的答案。

1、机械能：动能和势能的总和称机械能。而势能中除了重力势能外还有弹性势能。所谓弹性势能批量的是物体由于发生弹性形变而具有的能。

2、机械能守恒守律：只有重力做功和弹力做功时，动能和重力势能、弹性势能间相互转换，但机械能的总量保持不变，这就是所谓的机械能守恒定律。

3、机械能守恒定律的适用条件：

（1）对单个物体，只有重力或弹力做功．

（2）对某一系统，物体间只有动能和重力势能及弹性势能相互转化，系统跟外界没有发生机械能的传递,机械能也没有转变成其它形式的能(如没有内能产生)，则系统的机械能守恒．

（3）定律既适用于一个物体(实为一个物体与地球组成的系统)，又适用于几个物体组成的物体系，但前提必须满足机械能守恒的条件．

1、机械能守恒条件的理解

(1)单物体系统：只有重力或弹簧弹力做功，其他力不做功或做功代数和为零

(2)多物体系统：只有重力或弹力做功，其他内、外力不做功或做功代数和为零

2、判断机械能是否守恒的方法

(1)用做功来判断

物体或系统只重力或弹簧弹力做功，其他力不做功或做功代数和为零，守恒。

(2)用能量转化来判定

只动能和势能相互转化而无机械能与其他形式的能的转化，守恒。

(3)绳子突然绷紧，物体间非弹性碰撞等，机械能不守恒。

【注意】

①系统所受到的合外力为零，系统机械能不一定守恒。

②系统所受到的合外力不为零，但不做功或做功为零，系统机械能不一定守恒。

两个物体组成的系统机械能守恒的求解方法