上一階段，蕭雲老師的主要精力放在了視頻課制作上。視頻課有其優勢，直觀形象，但容量往往不大，一些善于鑽研的同學希望蕭雲老師能夠發布一些圖文，講講月考的考點，因此有了今天的圖文内容。這次咱們談談機械能的轉化和守恒定律這個考點，希望能夠對參加第三次月考的同學有所幫助。

一、能量：

如果物體能夠做功,我們就說該物體具有能量。

二、動能：物體由于運動而具有的能量叫動能。

1、物體質量相同時，速度越大，動能越大。

2、物體速度相同時，質量越大，動能越大。

實際上動能的計算公式為EK=mv2，由公式可知，物體動能的大小既跟物體的質量有關，也跟物體的速度有關，而且速度對動能的影響更大（因為動能大小與速度的平方成正比）。

三、勢能：包括重力勢能和彈性勢能

1、重力勢能：物體由于被舉高而具有的能量叫重力勢能。

（1）質量相同時，物體的高度越高，勢能越大。

（2）高度相同時，物體的質量越大，勢能越大。

實際上重力勢能的計算式為Ep=mgh，可見重力勢能既跟物體的質量有關，也跟物體高度有關。

2、彈性勢能：物體由于發生彈性形變而具有的能量叫做彈性勢能。

同一物體，其彈性形變程度越大，其彈性勢能也就越大。

注意：物體受力後會發生形變，其中撤銷外力後能恢複原狀的形變叫做彈性形變。

四、物體的動能和勢能的總和稱為機械能，即機械能=動能 勢能

五、機械能的轉化和守恒

實例1：如圖單擺在A點由靜止擺向最低點B然後再擺向另一側的最高點C，使分析其能量轉化情況。

分析：

A到B點的過程：

重力勢能變小，動能變大，同時球與空氣摩擦産熱 ，可見此階段重力勢能轉化為動能和熱能。

B到C點的過程：

動能變小，重力勢能變大，同時球與空氣摩擦産熱 ，見動能轉化為重力勢能和熱能。

由上可知，單擺在每一次擺動的過程中，總有一部分機械能轉化為熱能，故單擺随着擺動的進行，機械能将越來越小。

試想一下，單擺在沒有任何空氣阻力的環境中，其機械能将如何變化？

答：沒有阻力，機械能不會因轉化為熱能而損耗，故機械能總量将保持不變。

由上分析可得結論：

物體的動能和勢能可以相互轉化，而且在轉化過程中，如果物體不受任何阻力，那麼物體的機械能總量将保持不變。這個規律叫做機械能的轉化和守恒定律。

注意點：機械能守恒的條件是不受任何阻力，并不是要求不受任何外力！

在初中可以如下理解：物體若僅受重力作用，則物體的機械能總量将保持不變。

實例2：如圖所示：一根輕彈簧下端固定，豎立在水平面上，其正上方A位置有一小球，小球從靜止開始下落，在B位置接觸彈簧的上端，在C位置小球所受的彈力大小等于重力，在D位置小球速度減小到零。試分析各階段能量的轉化：

先來分析小球從A到B的的受力情況：

如上圖可知，若不考慮空氣阻力，則小球僅受向下的重力作用，故小球加速運動。此時重力勢能轉化為動能。 F

分析小球從B到C（不含C）的情況：

由圖可知，從B到C（不含C），小球雖然受到彈簧向上的彈力F的作用，但F小于G，故小球總體仍然受到向下的力的作用，故小球仍在加速。故這一階段，小球的重力勢能轉化為小球的動能和彈簧的彈性勢能。

分析C到D情況（不含C）：

由圖可知，從C到D（不含C），小球受到彈簧向上的彈力F的作用，且F大于G，故小球總體受到向上的力的作用，故小球将減速。故這一階段，小球的動能和重力勢能轉化為彈簧的彈性勢能。

到D點以後反彈階段，彈簧的彈性勢能轉化為小球的動能和重力勢能。

由上分析可知全過程中，小球在C點時速度最大，故在C點時小球動能也最大。

下面請同學們仿照上例，來分析一下蹦極運動各階段的能量變化，一定要注意先進行各個階段的受力分析，再分析加減速情況，最後考慮能量轉化情況。

實例3：蹦極運動

如圖所示是“蹦極”的示意圖，A點是彈性繩自然下垂時繩端的位置，B點是繩吊着人最終靜止的位置，C點是蹦極者下降最低點．試分析各階段能量的轉化

人跳下直到下落到A點：_________________________

A點到B點_______________________________注意該階段小球在做_____（填“加速”或“減速”）運動

B點到C點_______________________________注意該階段小球在做_____（填“加速”或“減速”）運動

到C點後反彈階段___________________________________

全過程中，人的動能最大點為_______。

實例4：人造地球衛星

環繞地球運動的人造衛星，其動能與勢能在不斷地相互轉化，一般人造衛星的運動軌道是橢圓形的（如圖），如我國發射的第一顆人造地球衛星，它距地球的最近點（近地點）是439km，距地球的最遠點（遠地點）是2384km．在近地點的速度約為8.1km/s，在遠地點的速度約為6.3km/s．越過遠地點向近地點運動的過程中，勢能逐漸_______，動能逐漸_______，到達近地點時，勢能最______，動能最_______．假如沒有阻力，衛星将周而複始地運行下去，機械能的總量_____．

分析：

衛星從近地點向遠地點運動時（如圖中A點），地球的吸引力對衛星起到減速作用，故此階段衛星的動能減少，重力勢能增大，動能轉化為勢能。

衛星從遠地點向近地點運動時（如圖中B點），地球的吸引力對衛星起到加速作用，故此階段衛星的動能增大，重力勢能減小，勢能轉化為動能。

實例5：撐杆跳的分析

助跑階段：人體的化學能轉化為人的動能（機械能）；

撐杆起跳階段：此階段人減速，杆彎曲、人上升，故人的動能轉化為人的重力勢能和杆的彈性勢能；

越橫杆階段：杆逐漸伸直，人繼續上升。杆的彈性勢能轉化為人的動能和重力勢能。

越過橫杆後：人下掉，人的重力勢能轉化為動能。若不考慮空氣阻力，越過橫杆後，人僅僅受到重力的作用，人的機械能将守恒。

另外還要注意兩點：

（1）過程中，運動員達到最高點時速度不為零（還存在一個水平方向的速度）

（2）運動員要越過橫杆重心不一定要高于橫杆。

好的，通過上方的分析，估計大家能夠正确回答下方的題目了，請試試。

練習：第十三屆世界田徑錦标賽于2011年8月在韓國大邱舉行．在撐杆跳比賽中，波蘭選手沃伊切霍夫斯基以5.90m高度奪金，如果把撐杆跳全過程分成四個階段：a-b、b-c、c-d、d-e，如圖所示，不考慮空氣阻力則對這四個階段的下列描述正确的是（　　）

A．a-b為加速助跑階段，人和杆的機械能守恒

B．b-c為杆彎曲人上升階段，人的動能減少，重力勢能和彈性勢能在增加

C．c-d為杆伸直人上升階段，人的動能減少等于重力勢能的增加

D．d-e為人過橫杆後的下落階段，重力所做的功等于人機械能的增加量

答案：B

好的，本次講解就到這裡了，謝謝大家。點點關注，不迷路！請認準百家号、頭條号、B站“初中科學教育蕭雲老師”，跟我免費學初中物理、化學、生物等科學學科内容。

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