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科学九年级上册第1节 能量及其形式优质教学设计
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这是一份科学九年级上册第1节 能量及其形式优质教学设计，文件包含机械能的转化与守恒学生版docx、机械能的转化与守恒教师版docx等2份教案配套教学资源，其中教案共34页， 欢迎下载使用。
浙教版初中科学教师辅导讲义
[教师版]
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知识图谱
动能和势能
知识精讲
一．认识能量
1．物体能够对外做功，就说它具有能量。能量也简称能。
2．一个物体能够做的功越多，表示这个物体的能量越大。
二．能量的形式
自然界中任何物体都具有能量，能量是以多种形式存在的，根据能量的特点大致可以分为机械能、电磁能、内能、化学能、光能、核能、声能等。
三．动能
1．动能的概念：物体由于运动而具有的能量。
举例：风吹着帆船航行、急流的河水把石头冲走、运动的钢球打在木块上把木块推走，都具有动能。
2．决定动能大小的两个因素
决定动能大小的两个因素是物体的质量和运动速度。（1）当质量一定时，速度越大，动能越大；（2）当速度一定时，质量越大，动能越大。
四．重力势能
1．重力势能的概念：物体由于被举高而具有的能量。
举例：人们在打桩时，先把重锤高高举起，重锤落下就能把桩打入地里；在高空中的铅球落到地上，能在地上打出一个小坑；从上面的例子可以看出，被举高了的物体也具有能量。
注意：因为物体所处的高度具有相对性，所以物体具有的重力势能大小也具有相对性。如无特别指明，今后提到的重力势能都是相对于地面而言的。
2．决定重力势能大小的因素
决定重力势能大小的因素是物体的质量和被举的高度。（1）质量一定时，物体被举的高度越大，重力势能越大；（2）物体被举的高度一定时，质量越大，重力势能越大。
五．弹性势能
1．弹性势能的概念：物体由于发生弹性形变而具有的能量。
举例：a．射箭运动员把弓拉弯，放手后被拉弯的弓能把箭射出去；b．压缩的弹簧能将压在它上面的物体弹出去。
2．决定弹性势能大小的因素
决定弹性势能大小的因素是物体弹性形变的大小和它本身的性质，对同一个弹性物体，它发生的弹性形变越大，具有的弹性势能也越大；但对不同的弹性物体，其弹性势能的大小除与它的弹性形变的大小有关外，还与它本身的性质有关。如用不同种类的弹簧枪射击，在弹簧被压缩的程度相同时，子弹被射出的距离却不同。
三点剖析
一．考点
动能、重力势能和弹性势能的影响因素及实验探究
二．重难点
验证动能和势能的实验中涉及到控制变量法和转换法，如：
（1）研究动能大小是否与物体的质量有关，让小球从斜面上同一高度下落，保证与物块碰撞前的速度相等，选用质量不同的小球做对比实验，比较物块被推的远近；
（2）探究重力势能是否与物体高度有关，选用相同的小球从不同高度处由静止下落，观察桌子下陷的深度；
（3）探究弹性势能是否与弹簧的形变量有关，选用相同材质的弹簧，压缩不同的长度，观察物块被推上斜面上的高度等。
动能
例题
例题1、在“探究物体的动能大小与哪些因素有关”的实验中，同学们做了如图18所示三个实验，质量为m和2m的小球分别沿同一斜面按照实验要求下滑，与水平面上的纸盒相碰，纸盒在水平面上移动一段距离后静止。请回答下列问题：
（1）实验中所探究的“物体的动能”是指小球在_____（选填“A”、“B”或“C”）位置的动能；实验中小球的动能大小是通过纸盒的移动距离来_____（选填“直接”或“间接”）反映的；
（2）由实验_____和实验_____（选填“甲”、 “乙”或“丙”）可知：物体的动能大小与物体的速度大小有关。
【答案】（1）C；间接（2）甲；乙
【解析】实验中探究物体在水平面上的运动过程，物体的初动能指的是在C点的动能；小球动能越大，纸盒被碰撞之后移动的距离越远，实验利用纸盒移动距离间接的表示小球的动能大小；探究动能大小与速度的关系，需要控制变量质量相同，所以用甲乙两组实验进行探究。
例题2、如图所示的是运动员在铅球比赛中的场景．铅球离手后，在空中飞行过程中动能EK随时间t变化的曲线最接近的是（ ）
A.
B.
C.
D.
【答案】 A
【解析】如图，铅球在整个飞行过程中，质量不变，铅球一直在运动，动能不为零．从出手到最高点过程中速度减小，此过程动能减小；在下落的过程中，速度不断增大，到达地面最大，此过程动能增大．整个过程动能先减小再增大，故排除BD，处于最高点时竖直方向速度为0，但水平方向仍然有速度，因此动能不为0，故排除C．
故选：A
随练
重力势能
例题
例题1、某同学在体育活动中，从铅球下落陷入沙坑的深度情况猜想到：物体的重力势能可能与物体的质量、下落高度和运动路径有关．于是设计了如图所示的实验：用大小、形状相同的A、B、C、D四个铅球，其中A、C、D三球的质量为m，B球质量为2m，让A、B两球从距沙表面高H静止下落，C球从距沙表面高2H静止下落，D球从距沙表面高2H的光滑弯曲管道上端静止滑入，最后从管道下端竖直地落下（球在光滑管道中运动的能量损失不计）．实验测得A、B两球陷入沙深度分别为h1和h2，C、D两球陷入沙深度均为h3，且h1＜h2＜h3．
（1）本实验中，铅球的重力势能大小是通过____来反映的；
（2）比较A、B两球，发现B球陷入沙深度更大，由此可得出结论：____；
（3）比较A、C两球，发现C球陷入沙深度更大，由此可得出结论：____；
（4）比较C、D两球，发现两球运动的路径不同，但陷入沙深度相同，由此可得出结论：物体的重力势能与物体运动的路径____（选填：“有关”或“无关”）．
【答案】（1）球陷入沙面的深度 （2）当下落高度一定时，物体的质量越大，重力势能越大 （3）当物体的质量相同时，下落高度越高，物体的重力势能越大 （4）无关
【解析】此题考查学生对于物体重力势能的理解和掌握，注意分析实验时，控制条件．
影响重力势能的因素有物体的质量和下落高度，实验中研究物体的重力势能与物体的质量关系时，需要保持下落高度和运动路径相同，改变物体质量；
研究物体重力势能与下落高度的关系时，需要保持物体质量和运动路径相同，改变下落高度；研究物体重力势能与运动路径的关系时，需要保持物体质量和下落高度相同，改变运动路径．据此分析解答．
（1）本实验中，铅球的重力势能大小是通过球陷入沙面的深度来反映；
（2）比较A、B两球，下落高度和运动路径相同，B球质量大于A球质量，发现B球陷入沙深度更大，由此可得出结论：当下落高度一定时，物体的质量越大，重力势能越大；
（3）比较A、C两球，两球质量相同，下落路径也相同，C球的下落高度大于A球的下落高度，发现C球陷入沙深度更大，由此可得出结论：当物体的质量相同时，下落高度越高，物体的重力势能越大；
（4）比较C、D两球，两球的质量相同，下落高度也相同，两球的运动路径不同，发现两球运动的路径不同，但陷入沙深度相同，由此可得出结论：物体的重力势能与物体运动的路径无关．
故答案为：（1）球陷入沙面的深度；（2）当下落高度一定时，物体的质量越大，重力势能越大；（3）当物体的质量相同时，下落高度越高，物体的重力势能越大；（4）无关
随练
随练1、如图所示的是“探究影响重力势能大小因素”的实验过程．（容器中装有沙子，A和B为实心铁块，A的质量比B小）．
（1）由____两图可探究重力势能的大小与质量的关系，结论是：当____一定时，质量越大，重力势能越大．
（2）由甲丙两图____（填“能”或“不能”）探究重力势能的大小与高度的关系：理由是____．
（3）本实验是通过观察____来判断重力势能大小的，这也是物理探究过程中较常用的____法，利用本实验装置还可探究____．
【答案】（1）乙丙；高度（2）不能；没有控制质量相等（3）桌腿在沙子中下陷的程度；转换；压力的作用效果跟哪些因素有关
【解析】（1）由乙丙图知，A、B两块铁高度相等，B的质量更大一些，所以可探究重力势能的大小与质量的关系，结论是：当高度一定时，质量越大，重力势能越大；
（2）由甲丙两图相比，不能探究重力势能的大小与高度的关系，因为AB的质量不相等，探究中存在两个变量；
（3）在此实验中，通过观察桌腿陷入沙子中的深度来比较各块铁块重力势能的大小的，这种方法叫做转换法；应用此方法的探究实验很多，例如探究压力的作用效果跟哪些因素有关、探究电磁铁磁性强弱的影响因素等．
故答案为：（1）乙丙；高度；（2）不能；没有控制质量相等；（3）桌腿在沙子中下陷的程度；转换；压力的作用效果跟哪些因素有关．
弹性势能
例题
例题1、下列物体中，具有弹性势能的是（ ）
A.弓开如满月
B.箭去似流星
C.云来云又往
D.蜻蜓立杆头
【答案】 A
【解析】判定物体具有什么形式的机械能，要利用该形式机械能的特征去判定：具有动能的特征是运动；重力势能的特征是举高；弹性势能的特征是发生弹性形变．
利用弹性势能的定义，分析出物体具有弹性势能的特征，从而可判定出选择项中提到的物体是否具有弹性势能．
A、弓开如满月，弓开反映了物体发生了弹性形变，根据弹性势能的定义，所以该物体具有弹性势能．故A正确．
B、箭去似流星，运动的箭并没有发生弹性形变，所以不具有弹性势能．故B错误．
C、云来云又往，云在空中运动，没有发生弹性形变，所以不具有弹性势能．故C错误．
D、蜻蜓立杆头，蜻蜓没有发生弹性形变，所以也不具有弹性势能．故D错误．
故选A．
例题2、如图所示，两边分别用自然伸长的弹簧K1和K2拴住的滑块M静止在O点处，用于向右拨动滑块M，它就可以在光滑的水平面上来回运动，当滑块从O点向右运动时（弹簧在弹性限度内）（ ）
A.弹簧K1和K2的势能同时增大
B.弹簧K1和K2的势能同时减小
C.弹簧K1的势能增大，K2的势能减小
D.弹簧K1的势能减小，K2势能增大
【答案】 A
【解析】由题意可知，当滑块从O点向右运动时，弹簧k1被拉长，k2被压缩，弹性势能都增加，故A正确，BCD错误。
例题3、小鹭想探究弹性势能的大小与哪些因素有关．她利用一段弹簧、光滑轨道、物块A和B等器材进行实验．如图所示，用物块将弹簧压缩到一定程度后释放，物块沿轨道向左滑行，最高可冲到光滑斜面虚框处．
（1）实验时可通过观察同一滑块____来判断弹性势能的大小．
（2）比较如图（a）、（b）两个实验可以初步得出，弹簧的弹性形变越大，具有的弹性势能就____．
（3）若物块冲上斜面的最大高度ha=hc＜hb，弹性形变的大小la＜lb=lc，则物块达到最高处所具有的重力势能Ea、Eb、Ec的大小关系是____．
【答案】（1）冲上斜面的高度（2）越大（3）Ea＜Eb=Ec
【解析】（1）实验时可通过观察同一滑块冲上斜面的高度来判断弹性势能的大小；
故答案为：冲上斜面的高度．
（2）比较（a）与（b）两个实验可知，弹簧的形变量la＜lb，物块冲上斜面的高度ha＜hb，
同一滑块冲上斜面的高度越大，弹簧的弹性势能越大，由此可见：弹簧的弹性形变越大，具有的弹性势能就越大；
故答案为：越大．
（3）弹簧的形变量越大，弹簧的弹性势能越大，最终物块在最高处时所具有的重力势能越大，因为la＜lb=lc，因此Ea＜Eb=Ec；
故答案为：Ea＜Eb=Ec．
随练
随练1、探究影响物体弹性势能大小的因素，选择弹簧进行研究，将光滑水平面与光滑斜面连接，如图．
①将甲弹簧放置在水平面上，用小球压缩弹簧2厘米，释放后，小球滚上A斜面，记录小球在斜面最高点时的高度，重复三次，取平均值记录在表中．更换B斜面，重复实验．
②压缩甲弹簧3厘米，重复实验①步骤．
③换用不同弹簧，重复实验①步骤．
（1）实验中，通过观察____判断弹簧弹性势能的大小．
（2）比较____（选填实验序号），说明弹簧的弹性势能大小与弹簧形变大小有关．
（3）由实验结果可知，弹簧的弹性势能大小还与弹簧的____有关．
【答案】（1）小球到达斜面的高度 （2）1、2（3）长度、材料
【解析】本题考查学生对势能的影响因素及其转化的掌握情况；在研究多变量的关系时，一定要运用控制变量法．
弹性势能和弹性形变程度有关，弹性形变程度越大，弹性势能越大．
重力势能和两个因素有关，一是物体重力，二是物体上升高度．
探究过程应按照控制变量法进行．
（1）当弹簧压缩程度越大时，弹簧弹性形变程度越大，对小球做功就越多，实验中，通过观察小球到达斜面的高度判断弹簧弹性势能的大小．
（2）需要按照控制变量法，比较实验1、2说明弹簧的弹性势能大小与弹簧形变大小有关．
（3）2、3组数据两弹簧的材料不同，弹性形变的程度相同；据图还能看出，它们推动小球上升高度不同，即表明它们所具有的弹性势能不同，这是由于材料不同造成的．
通过比较2、4或3、5两个实验可知，弹簧的弹性势能与弹簧的长度有关．
由实验结果可知，弹簧的弹性势能大小还与弹簧的长度、材料有关；
故答案为：（1）小球到达斜面的高度；（2）1、2；（3）长度、材料。
机械能
知识精讲
一．机械能
动能和势能统称为机械能。一个物体可以具有动能，又可以具有势能，动能和势能之和称为机械能。
二．机械能的转化
动能和重力势能之间可以相互转化，该知识点主要有四个常见例子，考查时也常以这四个例子的形式见于试卷。
如图①所示滚摆，在下降过程中，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；滚摆上升过程中，越转越慢，重力势能越来越大，动能越来越小，动能转化为重力势能。
如图②所示的单摆，小球从A点摆向最低点B时，位置越来越低，重力势能减小，动能增大，重力势能转化为动能；从B点摆向C点时，小球上升，位置升高，动能减小，重力势能增大，动能转化为重力势能。
③木球与弹簧片碰撞过程，（上图甲→乙），木球速度从大逐渐减小至零，弹簧片形变从零逐渐增大，弹性势能增大，木球的动能转化成弹簧片的弹性势能．在弹簧片恢复原状的过程中（上图乙→丙）木球的速度又从零逐渐增大，动能增大，而弹簧片弹性形变从大逐渐减小到零，弹性势能减小，弹簧片的弹性势能转化为木球的动能。
①
②
③
如图④“弹簧床”模型：小球从高处下落，从接触弹簧（A点），到压缩到最低（C点）过程中，小球和弹簧的机械能守恒，弹簧的弹性势能逐渐增大，小球的机械能逐渐减小，其中小球的重力势能逐渐减小，动能先增大后减小，在F弹=G时（B点）是速度最大。
④
三．机械能守恒
动能和势能可以相互转化。如果只有动能和势能的相互转化，机械能的总量保持不变，称为机械能守恒。
三点剖析
一．考点
机械能的转化和守恒
二．重难点
动能和势能之间可以相互转化，同时机械能也可以转化为其他形式的能量。当动能和势能之间发生相互转化时，减少的动能和增加的势能相等或减少的势能和增加的动能相等，那么物体的机械能守恒。另外，判断机械能守恒的条件是：除了重力和弹簧弹力以外，没有其它力做功，或其它力所做的总功为零时，那么系统的机械能守恒。
三．易错点
判断机械能守恒时，一种方法是通过比较前后两次动能和势能的变化来比较，这里有一个容易出错的地方是，比如洒水车在水平面上匀速运动时，其质量是减小的，所以动能、重力势能和机械能都是减小的。还有做匀速直线运动的物体，其机械能的变化得看其势能怎变。
动能和势能的转化
例题
例题1、下列过程中，物体的机械能减小的是（ ）
A.羽毛飘落
B.人乘坐电梯匀速上升
C.人加速跑到坡顶
D.排球被运动员向上抛出
【答案】 A
【解析】A．羽毛飘落，空气阻力做负功，机械能减小；B．人乘坐电梯匀速上升，重力势能增加，动能不变，电梯对人做正功，机械能增加；C．人加速跑到坡顶，重力势能增加，动能增加，摩擦力对人做正功，机械能增加；D． 排球被运动员向上抛出，运动员对排球做正功。故选A。
例题2、如图所示，一辆在水平路面上匀速行驶的洒水车正在洒水作业，关于该洒水车，下列说法正确的是（ ）
A.机械能不变，重力势能不变
B.机械能变小，重力势能动能变小
C.机械能不变，动能变小
D.机械能变小，动能不变
【答案】 B
【解析】掌握动能、重力势能、弹性势能大小的影响因素，根据影响因素能判断动能、重力势能和弹性势能的大小变化．
（1）动能大小的影响因素：质量和速度，质量越大，速度越大，动能越大；
（2）动能和势能统称为机械能．
（1）洒水车在不断的洒水工程中，虽然速度是不变的，但是由于质量减小，所以动能减小．
（2）虽然在水平街道上，但是由于质量减小，所以重力势能也会减小，所以洒水车的机械能减小．
故选B．
例题3、小鹭想探究弹性势能的大小与哪些因素有关．她利用一段弹簧、光滑轨道、物块A和B等器材进行实验．如图所示，用物块将弹簧压缩到一定程度后释放，物块沿轨道向左滑行，最高可冲到光滑斜面虚框处．
（1）实验时可通过观察同一滑块____来判断弹性势能的大小．
（2）比较如图（a）、（b）两个实验可以初步得出，弹簧的弹性形变越大，具有的弹性势能就____．
（3）若物块冲上斜面的最大高度ha=hc＜hb，弹性形变的大小la＜lb=lc，则物块达到最高处所具有的重力势能Ea、Eb、Ec的大小关系是____．
【答案】（1）冲上斜面的高度（2）越大（3）Ea＜Eb=Ec
【解析】（1）实验时可通过观察同一滑块冲上斜面的高度来判断弹性势能的大小；
故答案为：冲上斜面的高度．
（2）比较（a）与（b）两个实验可知，弹簧的形变量la＜lb，物块冲上斜面的高度ha＜hb，
同一滑块冲上斜面的高度越大，弹簧的弹性势能越大，由此可见：弹簧的弹性形变越大，具有的弹性势能就越大；
故答案为：越大．
（3）弹簧的形变量越大，弹簧的弹性势能越大，最终物块在最高处时所具有的重力势能越大，因为la＜lb=lc，因此Ea＜Eb=Ec；
故答案为：Ea＜Eb=Ec．
例题4、张工、李工两位是建筑设计师，均受某公司邀请参加某火车站进站段铁路工程的设计，最后张工上交了甲图所示的设计方案图，李工上交了乙图所示的设计方案图，若你是此公司代表，你将选择____图的设计方案，结合你学到的物理知识，请简要谈谈你选择的理由．
【答案】乙 ；根据动能与重力势能的转化可以知道，甲图中火车进站时下坡，这一过程中又有一部分重力势能转化为车的动能，就会使得车速提高，难以刹车．故不合理；
乙图进站时上坡，将动能转化为重力势能，即便于刹车，出站时还可以将储存的重力势能转化为动能，节省能源。
【解析】本题考查了利用机械能转化的知识解决实际问题的能力，体现了物理知识和生活的密切联系．
影响动能大小的因素是物体的质量和速度；影响重力势能大小的因素是质量和高度；
火车从斜面上向下运动，重力势能转化为动能；进站时上坡，动能转化为重力势能，可以节约能源．
根据动能与重力势能的转化可以知道，甲图中火车进站时下坡，这一过程中又有一部分重力势能转化为车的动能，就会使得车速提高，难以刹车．故不合理；
乙图进站时上坡，将动能转化为重力势能，即便于刹车，出站时还可以将储存的重力势能转化为动能，节省能源．
故答案为：乙。
例题5、如图所示，一弹簧的左端固定，右端连接一个小球，把它们套在光滑的水平杆上．a点是压缩弹簧后小球静止释放的位置，b点是弹簧原长时小球的位置，c点时小球到达最右端的位置．则小球a点运动到c点的过程中，下列说法正确的是（ ）
A.小球在a点，弹簧的弹性势能最小
B.小球在b点，小球的速度最小
C.从a点到b点，小球的动能逐渐增大
D.从b点到c点，弹簧的弹性势能逐渐减小
【答案】 C
【解析】动能大小的影响因素：质量、速度．质量越大，速度越大，动能越大．
重力势能大小的影响因素：质量、被举得高度．质量越大，高度越高，重力势能越大．
弹性势能与物体的弹性形变程度有关．
A、a点是压缩弹簧后形变程度最大处，弹性势能也最大，故A错误；
B、因为水平杆光滑，所以小球在a点时只受到弹簧向右的弹力，则小球由a向b运动时会加速运动，故B错误；
C、小球质量一定，从a点到b点时速度越来越快，所以动能逐渐增大，故C正确；
D、b点是弹簧原长时小球的位置，弹性势能为0，小球到达b点后由于惯性继续向右运动，所以弹簧逐渐被拉伸，弹性势能逐渐变大，故D错误．
故选C．
例题6、如图所示，捻动滚摆的轴使其升高后释放，观察滚摆运动过程，长时间后滚摆会停止上下摆动．从能量角度对其分析，下列说法不正确的是（ ）
A.滚摆沿着悬线向下运动时，重力势能减小，动能增加
B.滚摆到最低点后又上升，动能转化为重力势能
C.滚摆整个运动过程中，机械能守恒
D.滚摆每次上升的高度逐渐减小，说明滚摆具有的机械能减小
【答案】 C
【解析】本题考查了机械能的定义及动能和重力势能的相互转化，注意在只有重力做功的情况下，重力势能和动能可以相互转化，但总量是保持不变的．
分析滚摆的向上运动时的速度及高度的变化，则可知动能及重力势能的变化；根据机械能的定义可知机械能的变化．
滚摆向上运动的过程中，由于高度升高，则重力势能增加，同时速度减小，则动能减小；即动能转化为了重力势能；故AB正确；
因重力势能和动能统称为机械能；又因为滚摆在运动的过程中，高度逐渐减小，说明机械能转化为内能；故机械能会减小；故C错误，D正确
故选 C．
随练
随练1、一架直升飞机水平匀速飞行的同时，不断向地面投下物资，关于飞机能量变化情况的正确说法是（ ）
A.动能不变，重力势能增大
B.动能减小重力势能不变
C.动能和重力势能都减小，机械能不变
D.动能和重力势能都减小，机械能减小
【答案】 D
【解析】（1）重力势能大小的影响因素：质量和高度．质量越大，高度越高，重力势能越大．
（2）动能大小的影响因素：质量和速度．质量越大，速度越大，动能越大．
（3）动能和势能统称为机械能．
一架直升飞机水平匀速飞行的同时，不断向地面投下物资，其速度不变，质量减小，故动能减小；同时高度不变，质量减小，故重力势能减小，所以机械能减小．
故选D．
随练2、如图所示，小华被蹦床弹起，向上运动的过程中，其机械能的变化是（ ）
A.弹性势能增大，动能增大
B.动能减小，弹性势能增大
C.弹性势能增大，重力势能减小
D.动能减小，重力势能增大
【答案】 D
【解析】小华从蹦床弹起后向上运动的过程中，质量不变，高度增大，重力势能增大；速度减小，动能减小．
机械能守恒
例题
例题1、如图所示是蹦极运动的简化示意图，弹性绳一端固定在O点，另一端系住运动员，运动员从O点自由下落，到A点处弹性绳自然伸直．B点是运动员受到的重力与弹性绳对运动员拉力相等的点，C点是蹦极运动员到达的最低点（忽略空气阻力），下列说法正确的是（ ）
A.从O点到C点运动员速度一直减小
B.从O点到C点运动员的机械能一直在增大
C.从O点到C点运动员的机械能一直在减小
D.从O点到A点运动员的机械能不变
【答案】 D
【解析】解决本题的关键知道加速度的方向与合力的方向相同，当合力方向与速度方向相同时，速度增大，当合力方向与速度方向相反时，速度减小．
当重力大于弹性绳对运动员拉力时，运动员做加速运动；当弹性绳对运动员拉力大于重力时，运动员做减速运动．
根据题意可知，从O点到B点的过程中，重力大于弹性绳对运动员拉力，因此速度越来越大；从B点到C点的过程中，弹性绳对运动员拉力大于重力，运动员的速度开始减小，到达C点时，速度为零；由于不计空气阻力，因此整个过程能量守恒．故ABC都是错误的．
故选D．
随练
随练1、如图所示，将摆球从A点静止释放，摆球在A、C两点间来回摆动，B为最低点，不计空气阻力，下列说法正确的是的机械能（ ）
A.从A点到B点，摆球动能增大，机械能增大
B.从B点到C点，摆球动能减小，机械能减小
C.摆球在摆动过程中所经各点的机械能均相等
D.摆球在B点的机械能最大，在A，C两点的机械能能最小
【答案】 C
【解析】A、从A→B的过程中，金属小球的质量不变、高度减小、速度增大，所以重力势能减小，动能增大，在B点时动能最大、重力势能最小；在此过程中重力势能转化为动能，不计空气阻力，机械能守恒，故A错误；
B、从B→C的过程中，金属小球的质量不变、高度增大、速度减小，重力势能增大，动能减小，在C点动能最小、重力势能最大，在此过程中动能转化为重力势能，机械能守恒，故B错误；
CD、不计空气阻力，小球会在AC间来回摆动时，总机械能守恒，故C正确，D错误。
能量的转化与守恒
知识精讲
一．能量的转化与守恒定律
19世纪自然科学领域最重要的三大发现是：能量的转化与守恒定律、细胞的发现和“进化论”的提出。这三大发现不论是对自然科学还是对人们的思想认识都具有划时代的意义。能量的转化与守恒是其中更带有普遍意义的发现，它是经过许多科学家多年的探索，找到的各种运动形式之间的普遍联系，确立了自然界的一个最普遍的规律。
1．能量守恒定律的内容：能量既不会被消灭，也不会创生。能量只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。
2．能量守恒定律的理解：
自然界中有许多不同形式的能，如机械能、内能、电能、光能、原子能、化学能等。在一定条件下，各种形式的能可以相互转化。如钻木取火，就是利用机械能转化为内能；发电机发电是将机械能转化为电能；热机将内能转化为机械能等，在各种形式能的转化过程中都遵守能量守恒定律。
3．能的转化，是指通过做功，能的形式发生了改变，一种形式的能转化为另一种形式的能；能的转移，是指同一种能从一个物体转移到另一个物体上或者从一物体的一个部分转移到另一部分，能的形式没有改变，如热传递。
三点剖析
一．考点
1．能量的转化和守恒
二．重难点
1．能量守恒定律：能量既不会凭空消失，也不会凭空产生，它只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到其他物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。常见的能量形式有机械能、内能、化学能、电能、太阳能、风能、核能等。
能量的转化与守恒
例题
例题1、如关于能源的利用和节能，下面说法正确的是
A.节约能源只要提高节能意识就行，与科技进步无关
B.由于能量既不能消灭，也不会创生，所以节约能源的意义不大
C.根据能量守恒定律，能源的利用率应该是100%
D.在能源的利用中，总会有一部分能源未被利用而损失了
【答案】 D
【解析】A．加强发展科技，提高能源的利用率，会更多的节约能源；
B．能源若都转化为不能利用或不易利用能源，会减少可利用资源的数量，因此应该节约能源；
C．能力在利用过程中，总会有部分能量未被利用而损失掉，因此能源的利用率都会低于100%；
D．在能源的利用中，总会有一部分能源未被利用而损失了，正确。
例题2、如图所示，近年在黔东南州“一事一议”财政奖补政策的支持下，农村道路两旁安装有太阳能路灯，这样改善了农村的村容村貌，灯杆顶端是太阳能电池板，它能将____能转化为____能，并向放在灯杆中的蓄电池充电，充电时把____能转化为____能蓄存起来，夜晚蓄电池给路灯供电．
【答案】太阳；电；电；化学
【解析】本题考查了太阳能电池板与蓄电池的能量转化，是一道基础题，知道转化前后能量存在的形式，是正确解题的关键．
太阳能电池板把太阳能转化为电能，蓄电池充电时把电能转化为化学能、放电时把化学能转化为电能．
太阳能电池板将太阳能转化电能；蓄电池充电时将电能转化为化学能储存起来；在夜晚时蓄电池对路灯供电照明，将化学能转化为电能．
故答案为：太阳；电；电；化学．
例题3、科学研究表明，能量是守恒的物理量，能量的转化和转移具有______。热量_______自发地从低温物体传给高温物体。汽车制动时，由于摩擦，________能转化为内能，然而，这些内能不能自动地再次开动汽车。
【答案】方向性；不能；机械（动）
【解析】根据热传递时内能只能从高温物体转移向低温物体的；摩擦生热时内能以热量的形式散发掉，所以能量转化和转移具有方向性，热量不能自发地从低温物体传给高温物体；汽车制动时，由于摩擦动能转化为内能，这些内能不能自动地再次开动汽车．
C、目前核电站主要利用核裂变的可控链式反应来发电的，不符合题意；
D、核反应堆中发生的链式反应是可控的，符合题意．
故选D．
例题4、过去几百年来许多人一直致力于发明一种永动机，包括伟大的科学家牛顿，但都以失败告终．近几年来，科学家发现某种合金具有“形状记忆功能”：如果在较低温度时将它弯曲成某一形状，然后加热到较高温度时再弯曲成另一形状，那么当降低到原来较低温度时，它就会自行恢复到低温时的形状．现用它制成如图所示的装置：在可绕圆心O转动的均匀轻质圆盘上，安装一个用形状记忆合金做成的螺旋圈，它们在温度低时收紧、温度高时放松．实验表明：当把该圆盘的下半部分浸在盛有一定量热水的水槽中时，只要给圆盘一个起始转动的力，圆盘就能克服摩擦和水的阻力连续转动起来．这不就是一个可以不消耗能量的“永动机”吗？
（1）你认为上述装置是否可以看成一个“永动机”呢？为什么？
（2）根据上述形状记忆合金的特点，发挥你的想象力，提出一个应用形状记忆合金的设想．
【答案】见解析
【解析】（1）不可以，热水不可能一直维持一定的温度，如果要维持一定的温度，就必须消耗其他形式的能，因此，记忆合金盘的转动仍是由其他形式的能转化而来．
（2）用形状记忆合金制作一个“警示铃”，安装在电器内易发热的元件附近，但温度过高时记忆合金就恢复高温时的形状，断开电路；温度降低时，恢复低温时的形状，接通电路．或用记忆合金制做一个“窗帘开关”．白天温度升高时，记忆合金就恢复高温时的形状，拉开窗帘；夜晚温度降低时恢复低温时的形状，关闭窗帘．
随练
随练1、下列关于能量的说法中，不正确的是（ ）
A.所有能量转化过程，都遵守能量守恒定律
B.汽油机的做功冲程中，内能转化为机械能
C.电动机在工作的过程中，电能转化为机械能的效率小于1
D.物体受到平衡力的作用时，其重力势能一定保持不变
【答案】 D
【解析】A、所有能量转化过程，都遵守能量守恒定律，故A正确．不符合题意．
B、汽油机的做功冲程中，内能转化为机械能，不B正确．不符合题意．
C、电动机在工作的过程中，因为还存在电能转化为内能，则电能转化为机械能的效率小于1，故C正确．不符合题意．
D、物体受到平衡力的作用时，其重力势能受其质量和离地高度的影响，若上升高度处于变化中，则其重力势能是变化的，故D错误．不符合题意．
故选D．
随练2、“怪坡”是大自然中一种奇妙现象，在“怪坡”上，水可以自行往高处流，人骑在自行车上无需蹬车就可以自行冲上“怪坡”的坡顶，可是要想从坡顶下来就必须得用力蹬车才行，你说这种坡怪不怪!近些年，许多旅游城市的著名景点中也相继出现了“怪坡”，“怪坡”如此的神奇，无数游客慕名而来，参观、体验后连连称绝，大呼不可思议！没法用常理来解释啊！甚至有的报刊大肆宣扬“怪坡”是鬼神作祟。
在图18甲中，左侧公路是厦门的文凭路，右侧的上坡路就是著名的厦门“怪坡”。许多科学工作者来到这里进行实地考察，他们先排除了由于“重力异常”、“磁场干扰”的可能性，然后利用专业测量高度的仪器—水准仪，选取“怪坡”上不同位置作为研究点，反复多次测量其实际高度，对测量数据进行处理分析后，“怪坡”的神秘面纱终于被揭开了，数据显示人们亲眼看到的“怪坡”中沿“上坡”方向选取的研究点不是越来越高，而是依次降低，这个95m长的“怪坡”的坡顶比坡底还要低出1.6m，它的“上坡”其实就是个真正意义的下坡，难怪水会往高处流!
原来，怪坡与文凭路之间的小山坡（如图18乙的3D俯视效果图所示）作为参照物，给人的眼睛造成了强烈的视觉误差，这实际上是左氏错觉现象。左氏错觉是指人眼受周围参照物的影响而产生不真实的视觉感受，就像图18丙中的长线原本是平行的，但是在周围短线出现后，视觉受到干扰就认为那些线不平行了。怪坡原本是向下的下坡，但是，两条路之间的小山坡的面积快速增大，就好像是由怪坡向上和旁边的文凭路向下延伸导致的，从而形成了错觉，我们被自己眼睛看到的景象欺骗了。由此可见，“眼见为实”有纰漏，科学测量正乾坤。（1）图19中，弧线A和弧线B的实际长度的大小关系为_______（选填“一样长”、“A比B长”或“B比A长” )
（2）在“怪坡”上，人骑在自行车上无需蹬车就可以自行冲上“怪坡”的坡顶，人和自行车的动能_____（选填“增大”或“减小”），如果人和自行车重力势能也增大，则违反了_____定律；
（3）工人师傅在铺设地面瓷砖时，要用到气泡水平仪。当铺设的瓷砖水平时，放在瓷砖上的水平仪气泡停在如图20甲所示的位置；当气泡停在如图20乙所示的位置时，说明瓷砖的_______（选填“左”或“右”）侧偏高。
【答案】（1）A比B长（2）增大；能量守恒（3）右
【解析】（1）由题意可知，A在B的上方，其实际要比B更长一些，如果看到B更长，是眼睛的一种错觉；
（2）“怪坡”实际上是个下坡，重力势能转化为动能，动能增加；如果重力势能也增加，则违反了能量守恒定律。
（3）瓷砖水平时，气泡在水平仪的中央，当右侧偏高时，水会向较低的左侧流动，从而将气泡挤向右侧，故图中的情形说明侧转的右侧偏高。
拓展
拓展1、如图所示，压缩弹簧，弹簧可以将小球弹起．弹簧将小球弹起的高度与哪些因素有关呢？（以下所有弹簧被压缩后都未超过其弹性限度）．
（1）小明利用一根弹簧、一个小球和刻度尺进行了三次实验，得出的三组不同数据如表所示：
由表可得出的初步结论是：____．
（2）小红猜想：弹簧将小球弹起的高度可能与被压缩弹簧的材料有关．她设计的探究方案如下：
①将A、B两根外形完全相同，材料不同的弹簧分别置于水平桌面上；
②将小球置于弹簧A的上端，按下小球，使弹簧被压缩的长度为5cm，松手后小球被弹起，记下小球弹起的高度H1；
③再将同一小球置于弹簧B的上端，按下小球，使弹簧被压缩的长度为6cm，松手后小球被弹起，记下小球弹起的高度H2；
④比较H1、H2的大小，就可初步得出弹簧将小球弹起的高度是否与被压缩弹簧的材料有关了．
小红探究方案中存在的一个问题是：____．
（3）影响弹簧将小球弹起的高度的因素可能还有____（说出一个影响因素即可）；弹簧在生产和生活中有着广泛有应用，请你举出一例____．
【答案】（1）弹簧被压缩的长度不同，弹簧将小球弹起的高度不同（2）没有控制弹簧两次被压缩的长度相等 （3）弹簧的粗细（4）弹簧测力计
【解析】（1）比较三组实验中弹簧被压缩的长度和小球弹起的高度可知：弹簧被压缩的长度不同，弹簧将小球弹起的高度不同；
（2）要想研究弹簧将小球弹起的高度是否与被压缩弹簧的材料有关时，应当控制弹簧两次被压缩的长度相等，否则得不出正确结论，这就是小红研究方案中没有注意的问题；
（3）影响弹簧将小球弹起的高度的因素可能还有弹簧的粗细；弹簧在生产和生活中有着广泛有应用比较多，如测量力时用的弹簧测力计；
故答案为：（1）弹簧被压缩的长度不同，弹簧将小球弹起的高度不同；
（2）没有控制弹簧两次被压缩的长度相等；
（3）弹簧的粗细；弹簧测力计．
拓展2、如图所示，是小明在课外探究物体动能、势能的转化时做的一个小实验．对于小球从a处运动到d处的过程，下面的一些判断正确的是（ ）
A.从a到b，小球的势能和动能都增大
B.从b到c，小球的势能不变，动能增大
C.从c到d，小球的动能减小，势能增大
D.小球到达d处时的动能最大
【答案】 C
【解析】本题主要考查学生对：单摆摆动过程中的能量的转化的理解和掌握，是中招的热点．
要解答本题需掌握：单摆摆动过程中能量转化．
A、小球从a到b的过程中，势能减小，动能增大．故A不正确．
B、小球从b到c，小球的势能减小，动能增大．故B不正确．
C、从c到d，小球的动能减小，势能增大．故C 正确．
D、小球到达c处的动能最大．故D不正确．
故选C。
拓展3、如图所示的实验中，小车从斜面的某一高度由静止开始滑下，撞击静止于水平木板上的木块（不计空气阻力）．则下列说法中正确的是（ ）
A.小车在斜面上下滑的过程中，小车的动能转化为重力势能
B.小车在斜面上下滑的过程中，小车的机械能增大
C.木块对木板的压力和木板对木块的支持力是一对平衡力
D.若木板的表面光滑且足够长，则被撞击后的木块所获得的动能将保持不变
【答案】 D
【解析】A、从斜面上开始下滑到水平木板上，撞击木块前，小车的质量不变，速度增大，高度减小，故重力势能减小，动能增加，是重力势能转化为动能；故A错误；
B、由于不计空气阻力，但存在摩擦，所以小车在斜面上下滑的过程中，小车的机械能是减小的，一部分机械能转化成了内能，故B错误；
C、木块对木板的压力和木板对木块的支持力是一对相互作用力，故C错误；
D、若木板的表面光滑且足够长，木块在水平方向不受摩擦力，将做匀速直线运动，动能不变，保持平衡，故D正确。
拓展4、人造卫星沿椭圆轨道绕地球运行．它从近地点向远地点运动过程中（ ）
A.动能增大，势能减小，机械能不变
B.动能减小，势能增大，机械能不变
C.动能不变，势能增大，机械能变大
D.动能减小，势能不变，机械能变小
【答案】 B
【解析】人造卫星在飞行过程中，动能和重力势能在相互转化，因为没有阻力，所以，总能量保持不变．
（1）从动能和势能大小的影响因素进行判断：
动能大小的影响因素：质量、速度．质量越大，速度越大，动能越大．
势能大小的影响因素：质量、相对高度．质量越大，相对高度越高，势能越大．
（2）人造卫星在太空运行时，没有克服摩擦做功，机械能守恒．
人造卫星沿椭圆形的轨道绕地球运行时，没有克服摩擦做功，机械能守恒．
所以它由近地点向远地点运行时，质量不变，相对地面的高度增大，势能增大；速度减小，动能减小，总机械能不变．
故选B．
拓展5、关于能量的转化和守恒，下列说法正确的是（ ）
A.植物吸收太阳光进行光合作用，消耗光能，变成植物内部的化学能，故是光能转化为化学能
B.水电站里水轮机带动发电机发电，是电能转化为机械能
C.能量可以凭空产生
D.永动机是可以制成的
【答案】 A
【解析】A．植物吸收太阳光进行光合作用，是光能转化为化学能，正确；
B．发电机发电，是将机械能转化为电能；
C．能量不可以凭空产生，也不会凭空消失；
D．永动机不可能制成，能量不可以凭空产生，也不会凭空消失。
拓展6、下列关于能量转化的实例，你认为说法正确的是（ ）
A.水轮机带动发电机发电：电能转化为机械能
B.电动机工作：机械能转化为电能
C.燃料燃烧：化学能转化为内能
D.汽油机的压缩冲程：内能转化为机械能
【答案】 C
【解析】A、水轮机带动发电机发电，将机械能转化为电能，故A错误；
B、电动机工作过程中消耗电能转化为机械能，故B错误；
C、燃料燃烧都是将化学能转化为内能，故C正确；
D、汽油机的做功冲程对外做功，将内能转化为机械能，故D错误．
拓展7、随着世界性能源危机的日益加剧，一向为人们所唾弃的垃圾也身价倍增，变成了能源再生的“宝库”。利用垃圾的一种方式就是将垃圾填埋后，通过厌氧发酵产生沼气，这些沼气燃烧，产生高温燃气，推动汽轮机转动，汽轮机驱动发电机来发电。
（1）根据上面的短文，请你将垃圾发电过程中的能量转化填写完整。
化学能
电能
沼气燃烧
汽轮机
（2）用垃圾发电与传统的垃圾填埋处理方法相比有哪些优点？(至少写出一条)
【答案】（1）内能；机械能（2）环保、节能，说出一点给2分
【解析】（1）燃料的化学能通过燃烧转化为内能，又通过机器做功，把内能转化为机械能，然合带动发电机发电，使机械能转化为电能．
（2）利用垃圾发电与传统的垃圾填埋处理方法相比可以节约能源．
故答案为：（1）内能，机械能；（2）环保（或者节能）．
拓展8、从空中自由释放弹力球，落地后，会在地上弹跳一段时间，但会越跳越低，最后停在地上，请从能量转化和守恒的角度分析这一现象产生的原因.
【答案】弹力球从空中自由释放，下落过程中重力势能转化为动能，和地面碰撞过程是动能和弹性势能相互转化的过程，上升过程是动能转化为重力势能的过程，如果不考虑整个过程中的摩擦和空气阻力，应该机械能守恒.但实际上存在空气阻力，有一部分机械能转化为因摩擦和空气阻力而产生的内能，因此机械能越来越少，球越跳越低，最后停在地上.但减少了的机械能等于增加的内能，总的能量不变
【解析】弹力球从空中自由释放，下落过程中重力势能转化为动能，和地面碰撞过程是动能和弹性势能相互转化的过程，上升过程是动能转化为重力势能的过程，如果不考虑整个过程中的摩擦和空气阻力，应该机械能守恒.但实际上存在空气阻力，有一部分机械能转化为因摩擦和空气阻力而产生的内能，因此机械能越来越少，球越跳越低，最后停在地上.但减少了的机械能等于增加的内能，总的能量不变。
浙教版初中科学教师辅导讲义
[教师版]
学员姓名
年 级
辅导科目
学科教师
上课时间
知识图谱
动能和势能
知识精讲
一．认识能量
1．物体能够对外做功，就说它具有能量。能量也简称能。
2．一个物体能够做的功越多，表示这个物体的能量越大。
二．能量的形式
自然界中任何物体都具有能量，能量是以多种形式存在的，根据能量的特点大致可以分为机械能、电磁能、内能、化学能、光能、核能、声能等。
三．动能
1．动能的概念：物体由于运动而具有的能量。
举例：风吹着帆船航行、急流的河水把石头冲走、运动的钢球打在木块上把木块推走，都具有动能。
2．决定动能大小的两个因素
决定动能大小的两个因素是物体的质量和运动速度。（1）当质量一定时，速度越大，动能越大；（2）当速度一定时，质量越大，动能越大。
四．重力势能
1．重力势能的概念：物体由于被举高而具有的能量。
举例：人们在打桩时，先把重锤高高举起，重锤落下就能把桩打入地里；在高空中的铅球落到地上，能在地上打出一个小坑；从上面的例子可以看出，被举高了的物体也具有能量。
注意：因为物体所处的高度具有相对性，所以物体具有的重力势能大小也具有相对性。如无特别指明，今后提到的重力势能都是相对于地面而言的。
2．决定重力势能大小的因素
决定重力势能大小的因素是物体的质量和被举的高度。（1）质量一定时，物体被举的高度越大，重力势能越大；（2）物体被举的高度一定时，质量越大，重力势能越大。
五．弹性势能
1．弹性势能的概念：物体由于发生弹性形变而具有的能量。
举例：a．射箭运动员把弓拉弯，放手后被拉弯的弓能把箭射出去；b．压缩的弹簧能将压在它上面的物体弹出去。
2．决定弹性势能大小的因素
决定弹性势能大小的因素是物体弹性形变的大小和它本身的性质，对同一个弹性物体，它发生的弹性形变越大，具有的弹性势能也越大；但对不同的弹性物体，其弹性势能的大小除与它的弹性形变的大小有关外，还与它本身的性质有关。如用不同种类的弹簧枪射击，在弹簧被压缩的程度相同时，子弹被射出的距离却不同。
三点剖析
一．考点
动能、重力势能和弹性势能的影响因素及实验探究
二．重难点
验证动能和势能的实验中涉及到控制变量法和转换法，如：
（1）研究动能大小是否与物体的质量有关，让小球从斜面上同一高度下落，保证与物块碰撞前的速度相等，选用质量不同的小球做对比实验，比较物块被推的远近；
（2）探究重力势能是否与物体高度有关，选用相同的小球从不同高度处由静止下落，观察桌子下陷的深度；
（3）探究弹性势能是否与弹簧的形变量有关，选用相同材质的弹簧，压缩不同的长度，观察物块被推上斜面上的高度等。
动能
例题
例题1、在“探究物体的动能大小与哪些因素有关”的实验中，同学们做了如图18所示三个实验，质量为m和2m的小球分别沿同一斜面按照实验要求下滑，与水平面上的纸盒相碰，纸盒在水平面上移动一段距离后静止。请回答下列问题：
（1）实验中所探究的“物体的动能”是指小球在_____（选填“A”、“B”或“C”）位置的动能；实验中小球的动能大小是通过纸盒的移动距离来_____（选填“直接”或“间接”）反映的；
（2）由实验_____和实验_____（选填“甲”、 “乙”或“丙”）可知：物体的动能大小与物体的速度大小有关。
【答案】（1）C；间接（2）甲；乙
【解析】实验中探究物体在水平面上的运动过程，物体的初动能指的是在C点的动能；小球动能越大，纸盒被碰撞之后移动的距离越远，实验利用纸盒移动距离间接的表示小球的动能大小；探究动能大小与速度的关系，需要控制变量质量相同，所以用甲乙两组实验进行探究。
例题2、如图所示的是运动员在铅球比赛中的场景．铅球离手后，在空中飞行过程中动能EK随时间t变化的曲线最接近的是（ ）
A.
B.
C.
D.
【答案】 A
【解析】如图，铅球在整个飞行过程中，质量不变，铅球一直在运动，动能不为零．从出手到最高点过程中速度减小，此过程动能减小；在下落的过程中，速度不断增大，到达地面最大，此过程动能增大．整个过程动能先减小再增大，故排除BD，处于最高点时竖直方向速度为0，但水平方向仍然有速度，因此动能不为0，故排除C．
故选：A
随练
重力势能
例题
例题1、某同学在体育活动中，从铅球下落陷入沙坑的深度情况猜想到：物体的重力势能可能与物体的质量、下落高度和运动路径有关．于是设计了如图所示的实验：用大小、形状相同的A、B、C、D四个铅球，其中A、C、D三球的质量为m，B球质量为2m，让A、B两球从距沙表面高H静止下落，C球从距沙表面高2H静止下落，D球从距沙表面高2H的光滑弯曲管道上端静止滑入，最后从管道下端竖直地落下（球在光滑管道中运动的能量损失不计）．实验测得A、B两球陷入沙深度分别为h1和h2，C、D两球陷入沙深度均为h3，且h1＜h2＜h3．
（1）本实验中，铅球的重力势能大小是通过____来反映的；
（2）比较A、B两球，发现B球陷入沙深度更大，由此可得出结论：____；
（3）比较A、C两球，发现C球陷入沙深度更大，由此可得出结论：____；
（4）比较C、D两球，发现两球运动的路径不同，但陷入沙深度相同，由此可得出结论：物体的重力势能与物体运动的路径____（选填：“有关”或“无关”）．
【答案】（1）球陷入沙面的深度 （2）当下落高度一定时，物体的质量越大，重力势能越大 （3）当物体的质量相同时，下落高度越高，物体的重力势能越大 （4）无关
【解析】此题考查学生对于物体重力势能的理解和掌握，注意分析实验时，控制条件．
影响重力势能的因素有物体的质量和下落高度，实验中研究物体的重力势能与物体的质量关系时，需要保持下落高度和运动路径相同，改变物体质量；
研究物体重力势能与下落高度的关系时，需要保持物体质量和运动路径相同，改变下落高度；研究物体重力势能与运动路径的关系时，需要保持物体质量和下落高度相同，改变运动路径．据此分析解答．
（1）本实验中，铅球的重力势能大小是通过球陷入沙面的深度来反映；
（2）比较A、B两球，下落高度和运动路径相同，B球质量大于A球质量，发现B球陷入沙深度更大，由此可得出结论：当下落高度一定时，物体的质量越大，重力势能越大；
（3）比较A、C两球，两球质量相同，下落路径也相同，C球的下落高度大于A球的下落高度，发现C球陷入沙深度更大，由此可得出结论：当物体的质量相同时，下落高度越高，物体的重力势能越大；
（4）比较C、D两球，两球的质量相同，下落高度也相同，两球的运动路径不同，发现两球运动的路径不同，但陷入沙深度相同，由此可得出结论：物体的重力势能与物体运动的路径无关．
故答案为：（1）球陷入沙面的深度；（2）当下落高度一定时，物体的质量越大，重力势能越大；（3）当物体的质量相同时，下落高度越高，物体的重力势能越大；（4）无关
随练
随练1、如图所示的是“探究影响重力势能大小因素”的实验过程．（容器中装有沙子，A和B为实心铁块，A的质量比B小）．
（1）由____两图可探究重力势能的大小与质量的关系，结论是：当____一定时，质量越大，重力势能越大．
（2）由甲丙两图____（填“能”或“不能”）探究重力势能的大小与高度的关系：理由是____．
（3）本实验是通过观察____来判断重力势能大小的，这也是物理探究过程中较常用的____法，利用本实验装置还可探究____．
【答案】（1）乙丙；高度（2）不能；没有控制质量相等（3）桌腿在沙子中下陷的程度；转换；压力的作用效果跟哪些因素有关
【解析】（1）由乙丙图知，A、B两块铁高度相等，B的质量更大一些，所以可探究重力势能的大小与质量的关系，结论是：当高度一定时，质量越大，重力势能越大；
（2）由甲丙两图相比，不能探究重力势能的大小与高度的关系，因为AB的质量不相等，探究中存在两个变量；
（3）在此实验中，通过观察桌腿陷入沙子中的深度来比较各块铁块重力势能的大小的，这种方法叫做转换法；应用此方法的探究实验很多，例如探究压力的作用效果跟哪些因素有关、探究电磁铁磁性强弱的影响因素等．
故答案为：（1）乙丙；高度；（2）不能；没有控制质量相等；（3）桌腿在沙子中下陷的程度；转换；压力的作用效果跟哪些因素有关．
弹性势能
例题
例题1、下列物体中，具有弹性势能的是（ ）
A.弓开如满月
B.箭去似流星
C.云来云又往
D.蜻蜓立杆头
【答案】 A
【解析】判定物体具有什么形式的机械能，要利用该形式机械能的特征去判定：具有动能的特征是运动；重力势能的特征是举高；弹性势能的特征是发生弹性形变．
利用弹性势能的定义，分析出物体具有弹性势能的特征，从而可判定出选择项中提到的物体是否具有弹性势能．
A、弓开如满月，弓开反映了物体发生了弹性形变，根据弹性势能的定义，所以该物体具有弹性势能．故A正确．
B、箭去似流星，运动的箭并没有发生弹性形变，所以不具有弹性势能．故B错误．
C、云来云又往，云在空中运动，没有发生弹性形变，所以不具有弹性势能．故C错误．
D、蜻蜓立杆头，蜻蜓没有发生弹性形变，所以也不具有弹性势能．故D错误．
故选A．
例题2、如图所示，两边分别用自然伸长的弹簧K1和K2拴住的滑块M静止在O点处，用于向右拨动滑块M，它就可以在光滑的水平面上来回运动，当滑块从O点向右运动时（弹簧在弹性限度内）（ ）
A.弹簧K1和K2的势能同时增大
B.弹簧K1和K2的势能同时减小
C.弹簧K1的势能增大，K2的势能减小
D.弹簧K1的势能减小，K2势能增大
【答案】 A
【解析】由题意可知，当滑块从O点向右运动时，弹簧k1被拉长，k2被压缩，弹性势能都增加，故A正确，BCD错误。
例题3、小鹭想探究弹性势能的大小与哪些因素有关．她利用一段弹簧、光滑轨道、物块A和B等器材进行实验．如图所示，用物块将弹簧压缩到一定程度后释放，物块沿轨道向左滑行，最高可冲到光滑斜面虚框处．
（1）实验时可通过观察同一滑块____来判断弹性势能的大小．
（2）比较如图（a）、（b）两个实验可以初步得出，弹簧的弹性形变越大，具有的弹性势能就____．
（3）若物块冲上斜面的最大高度ha=hc＜hb，弹性形变的大小la＜lb=lc，则物块达到最高处所具有的重力势能Ea、Eb、Ec的大小关系是____．
【答案】（1）冲上斜面的高度（2）越大（3）Ea＜Eb=Ec
【解析】（1）实验时可通过观察同一滑块冲上斜面的高度来判断弹性势能的大小；
故答案为：冲上斜面的高度．
（2）比较（a）与（b）两个实验可知，弹簧的形变量la＜lb，物块冲上斜面的高度ha＜hb，
同一滑块冲上斜面的高度越大，弹簧的弹性势能越大，由此可见：弹簧的弹性形变越大，具有的弹性势能就越大；
故答案为：越大．
（3）弹簧的形变量越大，弹簧的弹性势能越大，最终物块在最高处时所具有的重力势能越大，因为la＜lb=lc，因此Ea＜Eb=Ec；
故答案为：Ea＜Eb=Ec．
随练
随练1、探究影响物体弹性势能大小的因素，选择弹簧进行研究，将光滑水平面与光滑斜面连接，如图．
①将甲弹簧放置在水平面上，用小球压缩弹簧2厘米，释放后，小球滚上A斜面，记录小球在斜面最高点时的高度，重复三次，取平均值记录在表中．更换B斜面，重复实验．
②压缩甲弹簧3厘米，重复实验①步骤．
③换用不同弹簧，重复实验①步骤．
（1）实验中，通过观察____判断弹簧弹性势能的大小．
（2）比较____（选填实验序号），说明弹簧的弹性势能大小与弹簧形变大小有关．
（3）由实验结果可知，弹簧的弹性势能大小还与弹簧的____有关．
【答案】（1）小球到达斜面的高度 （2）1、2（3）长度、材料
【解析】本题考查学生对势能的影响因素及其转化的掌握情况；在研究多变量的关系时，一定要运用控制变量法．
弹性势能和弹性形变程度有关，弹性形变程度越大，弹性势能越大．
重力势能和两个因素有关，一是物体重力，二是物体上升高度．
探究过程应按照控制变量法进行．
（1）当弹簧压缩程度越大时，弹簧弹性形变程度越大，对小球做功就越多，实验中，通过观察小球到达斜面的高度判断弹簧弹性势能的大小．
（2）需要按照控制变量法，比较实验1、2说明弹簧的弹性势能大小与弹簧形变大小有关．
（3）2、3组数据两弹簧的材料不同，弹性形变的程度相同；据图还能看出，它们推动小球上升高度不同，即表明它们所具有的弹性势能不同，这是由于材料不同造成的．
通过比较2、4或3、5两个实验可知，弹簧的弹性势能与弹簧的长度有关．
由实验结果可知，弹簧的弹性势能大小还与弹簧的长度、材料有关；
故答案为：（1）小球到达斜面的高度；（2）1、2；（3）长度、材料。
机械能
知识精讲
一．机械能
动能和势能统称为机械能。一个物体可以具有动能，又可以具有势能，动能和势能之和称为机械能。
二．机械能的转化
动能和重力势能之间可以相互转化，该知识点主要有四个常见例子，考查时也常以这四个例子的形式见于试卷。
如图①所示滚摆，在下降过程中，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；滚摆上升过程中，越转越慢，重力势能越来越大，动能越来越小，动能转化为重力势能。
如图②所示的单摆，小球从A点摆向最低点B时，位置越来越低，重力势能减小，动能增大，重力势能转化为动能；从B点摆向C点时，小球上升，位置升高，动能减小，重力势能增大，动能转化为重力势能。
③木球与弹簧片碰撞过程，（上图甲→乙），木球速度从大逐渐减小至零，弹簧片形变从零逐渐增大，弹性势能增大，木球的动能转化成弹簧片的弹性势能．在弹簧片恢复原状的过程中（上图乙→丙）木球的速度又从零逐渐增大，动能增大，而弹簧片弹性形变从大逐渐减小到零，弹性势能减小，弹簧片的弹性势能转化为木球的动能。
①
②
③
如图④“弹簧床”模型：小球从高处下落，从接触弹簧（A点），到压缩到最低（C点）过程中，小球和弹簧的机械能守恒，弹簧的弹性势能逐渐增大，小球的机械能逐渐减小，其中小球的重力势能逐渐减小，动能先增大后减小，在F弹=G时（B点）是速度最大。
④
三．机械能守恒
动能和势能可以相互转化。如果只有动能和势能的相互转化，机械能的总量保持不变，称为机械能守恒。
三点剖析
一．考点
机械能的转化和守恒
二．重难点
动能和势能之间可以相互转化，同时机械能也可以转化为其他形式的能量。当动能和势能之间发生相互转化时，减少的动能和增加的势能相等或减少的势能和增加的动能相等，那么物体的机械能守恒。另外，判断机械能守恒的条件是：除了重力和弹簧弹力以外，没有其它力做功，或其它力所做的总功为零时，那么系统的机械能守恒。
三．易错点
判断机械能守恒时，一种方法是通过比较前后两次动能和势能的变化来比较，这里有一个容易出错的地方是，比如洒水车在水平面上匀速运动时，其质量是减小的，所以动能、重力势能和机械能都是减小的。还有做匀速直线运动的物体，其机械能的变化得看其势能怎变。
动能和势能的转化
例题
例题1、下列过程中，物体的机械能减小的是（ ）
A.羽毛飘落
B.人乘坐电梯匀速上升
C.人加速跑到坡顶
D.排球被运动员向上抛出
【答案】 A
【解析】A．羽毛飘落，空气阻力做负功，机械能减小；B．人乘坐电梯匀速上升，重力势能增加，动能不变，电梯对人做正功，机械能增加；C．人加速跑到坡顶，重力势能增加，动能增加，摩擦力对人做正功，机械能增加；D． 排球被运动员向上抛出，运动员对排球做正功。故选A。
例题2、如图所示，一辆在水平路面上匀速行驶的洒水车正在洒水作业，关于该洒水车，下列说法正确的是（ ）
A.机械能不变，重力势能不变
B.机械能变小，重力势能动能变小
C.机械能不变，动能变小
D.机械能变小，动能不变
【答案】 B
【解析】掌握动能、重力势能、弹性势能大小的影响因素，根据影响因素能判断动能、重力势能和弹性势能的大小变化．
（1）动能大小的影响因素：质量和速度，质量越大，速度越大，动能越大；
（2）动能和势能统称为机械能．
（1）洒水车在不断的洒水工程中，虽然速度是不变的，但是由于质量减小，所以动能减小．
（2）虽然在水平街道上，但是由于质量减小，所以重力势能也会减小，所以洒水车的机械能减小．
故选B．
例题3、小鹭想探究弹性势能的大小与哪些因素有关．她利用一段弹簧、光滑轨道、物块A和B等器材进行实验．如图所示，用物块将弹簧压缩到一定程度后释放，物块沿轨道向左滑行，最高可冲到光滑斜面虚框处．
（1）实验时可通过观察同一滑块____来判断弹性势能的大小．
（2）比较如图（a）、（b）两个实验可以初步得出，弹簧的弹性形变越大，具有的弹性势能就____．
（3）若物块冲上斜面的最大高度ha=hc＜hb，弹性形变的大小la＜lb=lc，则物块达到最高处所具有的重力势能Ea、Eb、Ec的大小关系是____．
【答案】（1）冲上斜面的高度（2）越大（3）Ea＜Eb=Ec
【解析】（1）实验时可通过观察同一滑块冲上斜面的高度来判断弹性势能的大小；
故答案为：冲上斜面的高度．
（2）比较（a）与（b）两个实验可知，弹簧的形变量la＜lb，物块冲上斜面的高度ha＜hb，
同一滑块冲上斜面的高度越大，弹簧的弹性势能越大，由此可见：弹簧的弹性形变越大，具有的弹性势能就越大；
故答案为：越大．
（3）弹簧的形变量越大，弹簧的弹性势能越大，最终物块在最高处时所具有的重力势能越大，因为la＜lb=lc，因此Ea＜Eb=Ec；
故答案为：Ea＜Eb=Ec．
例题4、张工、李工两位是建筑设计师，均受某公司邀请参加某火车站进站段铁路工程的设计，最后张工上交了甲图所示的设计方案图，李工上交了乙图所示的设计方案图，若你是此公司代表，你将选择____图的设计方案，结合你学到的物理知识，请简要谈谈你选择的理由．
【答案】乙 ；根据动能与重力势能的转化可以知道，甲图中火车进站时下坡，这一过程中又有一部分重力势能转化为车的动能，就会使得车速提高，难以刹车．故不合理；
乙图进站时上坡，将动能转化为重力势能，即便于刹车，出站时还可以将储存的重力势能转化为动能，节省能源。
【解析】本题考查了利用机械能转化的知识解决实际问题的能力，体现了物理知识和生活的密切联系．
影响动能大小的因素是物体的质量和速度；影响重力势能大小的因素是质量和高度；
火车从斜面上向下运动，重力势能转化为动能；进站时上坡，动能转化为重力势能，可以节约能源．
根据动能与重力势能的转化可以知道，甲图中火车进站时下坡，这一过程中又有一部分重力势能转化为车的动能，就会使得车速提高，难以刹车．故不合理；
乙图进站时上坡，将动能转化为重力势能，即便于刹车，出站时还可以将储存的重力势能转化为动能，节省能源．
故答案为：乙。
例题5、如图所示，一弹簧的左端固定，右端连接一个小球，把它们套在光滑的水平杆上．a点是压缩弹簧后小球静止释放的位置，b点是弹簧原长时小球的位置，c点时小球到达最右端的位置．则小球a点运动到c点的过程中，下列说法正确的是（ ）
A.小球在a点，弹簧的弹性势能最小
B.小球在b点，小球的速度最小
C.从a点到b点，小球的动能逐渐增大
D.从b点到c点，弹簧的弹性势能逐渐减小
【答案】 C
【解析】动能大小的影响因素：质量、速度．质量越大，速度越大，动能越大．
重力势能大小的影响因素：质量、被举得高度．质量越大，高度越高，重力势能越大．
弹性势能与物体的弹性形变程度有关．
A、a点是压缩弹簧后形变程度最大处，弹性势能也最大，故A错误；
B、因为水平杆光滑，所以小球在a点时只受到弹簧向右的弹力，则小球由a向b运动时会加速运动，故B错误；
C、小球质量一定，从a点到b点时速度越来越快，所以动能逐渐增大，故C正确；
D、b点是弹簧原长时小球的位置，弹性势能为0，小球到达b点后由于惯性继续向右运动，所以弹簧逐渐被拉伸，弹性势能逐渐变大，故D错误．
故选C．
例题6、如图所示，捻动滚摆的轴使其升高后释放，观察滚摆运动过程，长时间后滚摆会停止上下摆动．从能量角度对其分析，下列说法不正确的是（ ）
A.滚摆沿着悬线向下运动时，重力势能减小，动能增加
B.滚摆到最低点后又上升，动能转化为重力势能
C.滚摆整个运动过程中，机械能守恒
D.滚摆每次上升的高度逐渐减小，说明滚摆具有的机械能减小
【答案】 C
【解析】本题考查了机械能的定义及动能和重力势能的相互转化，注意在只有重力做功的情况下，重力势能和动能可以相互转化，但总量是保持不变的．
分析滚摆的向上运动时的速度及高度的变化，则可知动能及重力势能的变化；根据机械能的定义可知机械能的变化．
滚摆向上运动的过程中，由于高度升高，则重力势能增加，同时速度减小，则动能减小；即动能转化为了重力势能；故AB正确；
因重力势能和动能统称为机械能；又因为滚摆在运动的过程中，高度逐渐减小，说明机械能转化为内能；故机械能会减小；故C错误，D正确
故选 C．
随练
随练1、一架直升飞机水平匀速飞行的同时，不断向地面投下物资，关于飞机能量变化情况的正确说法是（ ）
A.动能不变，重力势能增大
B.动能减小重力势能不变
C.动能和重力势能都减小，机械能不变
D.动能和重力势能都减小，机械能减小
【答案】 D
【解析】（1）重力势能大小的影响因素：质量和高度．质量越大，高度越高，重力势能越大．
（2）动能大小的影响因素：质量和速度．质量越大，速度越大，动能越大．
（3）动能和势能统称为机械能．
一架直升飞机水平匀速飞行的同时，不断向地面投下物资，其速度不变，质量减小，故动能减小；同时高度不变，质量减小，故重力势能减小，所以机械能减小．
故选D．
随练2、如图所示，小华被蹦床弹起，向上运动的过程中，其机械能的变化是（ ）
A.弹性势能增大，动能增大
B.动能减小，弹性势能增大
C.弹性势能增大，重力势能减小
D.动能减小，重力势能增大
【答案】 D
【解析】小华从蹦床弹起后向上运动的过程中，质量不变，高度增大，重力势能增大；速度减小，动能减小．
机械能守恒
例题
例题1、如图所示是蹦极运动的简化示意图，弹性绳一端固定在O点，另一端系住运动员，运动员从O点自由下落，到A点处弹性绳自然伸直．B点是运动员受到的重力与弹性绳对运动员拉力相等的点，C点是蹦极运动员到达的最低点（忽略空气阻力），下列说法正确的是（ ）
A.从O点到C点运动员速度一直减小
B.从O点到C点运动员的机械能一直在增大
C.从O点到C点运动员的机械能一直在减小
D.从O点到A点运动员的机械能不变
【答案】 D
【解析】解决本题的关键知道加速度的方向与合力的方向相同，当合力方向与速度方向相同时，速度增大，当合力方向与速度方向相反时，速度减小．
当重力大于弹性绳对运动员拉力时，运动员做加速运动；当弹性绳对运动员拉力大于重力时，运动员做减速运动．
根据题意可知，从O点到B点的过程中，重力大于弹性绳对运动员拉力，因此速度越来越大；从B点到C点的过程中，弹性绳对运动员拉力大于重力，运动员的速度开始减小，到达C点时，速度为零；由于不计空气阻力，因此整个过程能量守恒．故ABC都是错误的．
故选D．
随练
随练1、如图所示，将摆球从A点静止释放，摆球在A、C两点间来回摆动，B为最低点，不计空气阻力，下列说法正确的是的机械能（ ）
A.从A点到B点，摆球动能增大，机械能增大
B.从B点到C点，摆球动能减小，机械能减小
C.摆球在摆动过程中所经各点的机械能均相等
D.摆球在B点的机械能最大，在A，C两点的机械能能最小
【答案】 C
【解析】A、从A→B的过程中，金属小球的质量不变、高度减小、速度增大，所以重力势能减小，动能增大，在B点时动能最大、重力势能最小；在此过程中重力势能转化为动能，不计空气阻力，机械能守恒，故A错误；
B、从B→C的过程中，金属小球的质量不变、高度增大、速度减小，重力势能增大，动能减小，在C点动能最小、重力势能最大，在此过程中动能转化为重力势能，机械能守恒，故B错误；
CD、不计空气阻力，小球会在AC间来回摆动时，总机械能守恒，故C正确，D错误。
能量的转化与守恒
知识精讲
一．能量的转化与守恒定律
19世纪自然科学领域最重要的三大发现是：能量的转化与守恒定律、细胞的发现和“进化论”的提出。这三大发现不论是对自然科学还是对人们的思想认识都具有划时代的意义。能量的转化与守恒是其中更带有普遍意义的发现，它是经过许多科学家多年的探索，找到的各种运动形式之间的普遍联系，确立了自然界的一个最普遍的规律。
1．能量守恒定律的内容：能量既不会被消灭，也不会创生。能量只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。
2．能量守恒定律的理解：
自然界中有许多不同形式的能，如机械能、内能、电能、光能、原子能、化学能等。在一定条件下，各种形式的能可以相互转化。如钻木取火，就是利用机械能转化为内能；发电机发电是将机械能转化为电能；热机将内能转化为机械能等，在各种形式能的转化过程中都遵守能量守恒定律。
3．能的转化，是指通过做功，能的形式发生了改变，一种形式的能转化为另一种形式的能；能的转移，是指同一种能从一个物体转移到另一个物体上或者从一物体的一个部分转移到另一部分，能的形式没有改变，如热传递。
三点剖析
一．考点
1．能量的转化和守恒
二．重难点
1．能量守恒定律：能量既不会凭空消失，也不会凭空产生，它只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到其他物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。常见的能量形式有机械能、内能、化学能、电能、太阳能、风能、核能等。
能量的转化与守恒
例题
例题1、如关于能源的利用和节能，下面说法正确的是
A.节约能源只要提高节能意识就行，与科技进步无关
B.由于能量既不能消灭，也不会创生，所以节约能源的意义不大
C.根据能量守恒定律，能源的利用率应该是100%
D.在能源的利用中，总会有一部分能源未被利用而损失了
【答案】 D
【解析】A．加强发展科技，提高能源的利用率，会更多的节约能源；
B．能源若都转化为不能利用或不易利用能源，会减少可利用资源的数量，因此应该节约能源；
C．能力在利用过程中，总会有部分能量未被利用而损失掉，因此能源的利用率都会低于100%；
D．在能源的利用中，总会有一部分能源未被利用而损失了，正确。
例题2、如图所示，近年在黔东南州“一事一议”财政奖补政策的支持下，农村道路两旁安装有太阳能路灯，这样改善了农村的村容村貌，灯杆顶端是太阳能电池板，它能将____能转化为____能，并向放在灯杆中的蓄电池充电，充电时把____能转化为____能蓄存起来，夜晚蓄电池给路灯供电．
【答案】太阳；电；电；化学
【解析】本题考查了太阳能电池板与蓄电池的能量转化，是一道基础题，知道转化前后能量存在的形式，是正确解题的关键．
太阳能电池板把太阳能转化为电能，蓄电池充电时把电能转化为化学能、放电时把化学能转化为电能．
太阳能电池板将太阳能转化电能；蓄电池充电时将电能转化为化学能储存起来；在夜晚时蓄电池对路灯供电照明，将化学能转化为电能．
故答案为：太阳；电；电；化学．
例题3、科学研究表明，能量是守恒的物理量，能量的转化和转移具有______。热量_______自发地从低温物体传给高温物体。汽车制动时，由于摩擦，________能转化为内能，然而，这些内能不能自动地再次开动汽车。
【答案】方向性；不能；机械（动）
【解析】根据热传递时内能只能从高温物体转移向低温物体的；摩擦生热时内能以热量的形式散发掉，所以能量转化和转移具有方向性，热量不能自发地从低温物体传给高温物体；汽车制动时，由于摩擦动能转化为内能，这些内能不能自动地再次开动汽车．
C、目前核电站主要利用核裂变的可控链式反应来发电的，不符合题意；
D、核反应堆中发生的链式反应是可控的，符合题意．
故选D．
例题4、过去几百年来许多人一直致力于发明一种永动机，包括伟大的科学家牛顿，但都以失败告终．近几年来，科学家发现某种合金具有“形状记忆功能”：如果在较低温度时将它弯曲成某一形状，然后加热到较高温度时再弯曲成另一形状，那么当降低到原来较低温度时，它就会自行恢复到低温时的形状．现用它制成如图所示的装置：在可绕圆心O转动的均匀轻质圆盘上，安装一个用形状记忆合金做成的螺旋圈，它们在温度低时收紧、温度高时放松．实验表明：当把该圆盘的下半部分浸在盛有一定量热水的水槽中时，只要给圆盘一个起始转动的力，圆盘就能克服摩擦和水的阻力连续转动起来．这不就是一个可以不消耗能量的“永动机”吗？
（1）你认为上述装置是否可以看成一个“永动机”呢？为什么？
（2）根据上述形状记忆合金的特点，发挥你的想象力，提出一个应用形状记忆合金的设想．
【答案】见解析
【解析】（1）不可以，热水不可能一直维持一定的温度，如果要维持一定的温度，就必须消耗其他形式的能，因此，记忆合金盘的转动仍是由其他形式的能转化而来．
（2）用形状记忆合金制作一个“警示铃”，安装在电器内易发热的元件附近，但温度过高时记忆合金就恢复高温时的形状，断开电路；温度降低时，恢复低温时的形状，接通电路．或用记忆合金制做一个“窗帘开关”．白天温度升高时，记忆合金就恢复高温时的形状，拉开窗帘；夜晚温度降低时恢复低温时的形状，关闭窗帘．
随练
随练1、下列关于能量的说法中，不正确的是（ ）
A.所有能量转化过程，都遵守能量守恒定律
B.汽油机的做功冲程中，内能转化为机械能
C.电动机在工作的过程中，电能转化为机械能的效率小于1
D.物体受到平衡力的作用时，其重力势能一定保持不变
【答案】 D
【解析】A、所有能量转化过程，都遵守能量守恒定律，故A正确．不符合题意．
B、汽油机的做功冲程中，内能转化为机械能，不B正确．不符合题意．
C、电动机在工作的过程中，因为还存在电能转化为内能，则电能转化为机械能的效率小于1，故C正确．不符合题意．
D、物体受到平衡力的作用时，其重力势能受其质量和离地高度的影响，若上升高度处于变化中，则其重力势能是变化的，故D错误．不符合题意．
故选D．
随练2、“怪坡”是大自然中一种奇妙现象，在“怪坡”上，水可以自行往高处流，人骑在自行车上无需蹬车就可以自行冲上“怪坡”的坡顶，可是要想从坡顶下来就必须得用力蹬车才行，你说这种坡怪不怪!近些年，许多旅游城市的著名景点中也相继出现了“怪坡”，“怪坡”如此的神奇，无数游客慕名而来，参观、体验后连连称绝，大呼不可思议！没法用常理来解释啊！甚至有的报刊大肆宣扬“怪坡”是鬼神作祟。
在图18甲中，左侧公路是厦门的文凭路，右侧的上坡路就是著名的厦门“怪坡”。许多科学工作者来到这里进行实地考察，他们先排除了由于“重力异常”、“磁场干扰”的可能性，然后利用专业测量高度的仪器—水准仪，选取“怪坡”上不同位置作为研究点，反复多次测量其实际高度，对测量数据进行处理分析后，“怪坡”的神秘面纱终于被揭开了，数据显示人们亲眼看到的“怪坡”中沿“上坡”方向选取的研究点不是越来越高，而是依次降低，这个95m长的“怪坡”的坡顶比坡底还要低出1.6m，它的“上坡”其实就是个真正意义的下坡，难怪水会往高处流!
原来，怪坡与文凭路之间的小山坡（如图18乙的3D俯视效果图所示）作为参照物，给人的眼睛造成了强烈的视觉误差，这实际上是左氏错觉现象。左氏错觉是指人眼受周围参照物的影响而产生不真实的视觉感受，就像图18丙中的长线原本是平行的，但是在周围短线出现后，视觉受到干扰就认为那些线不平行了。怪坡原本是向下的下坡，但是，两条路之间的小山坡的面积快速增大，就好像是由怪坡向上和旁边的文凭路向下延伸导致的，从而形成了错觉，我们被自己眼睛看到的景象欺骗了。由此可见，“眼见为实”有纰漏，科学测量正乾坤。（1）图19中，弧线A和弧线B的实际长度的大小关系为_______（选填“一样长”、“A比B长”或“B比A长” )
（2）在“怪坡”上，人骑在自行车上无需蹬车就可以自行冲上“怪坡”的坡顶，人和自行车的动能_____（选填“增大”或“减小”），如果人和自行车重力势能也增大，则违反了_____定律；
（3）工人师傅在铺设地面瓷砖时，要用到气泡水平仪。当铺设的瓷砖水平时，放在瓷砖上的水平仪气泡停在如图20甲所示的位置；当气泡停在如图20乙所示的位置时，说明瓷砖的_______（选填“左”或“右”）侧偏高。
【答案】（1）A比B长（2）增大；能量守恒（3）右
【解析】（1）由题意可知，A在B的上方，其实际要比B更长一些，如果看到B更长，是眼睛的一种错觉；
（2）“怪坡”实际上是个下坡，重力势能转化为动能，动能增加；如果重力势能也增加，则违反了能量守恒定律。
（3）瓷砖水平时，气泡在水平仪的中央，当右侧偏高时，水会向较低的左侧流动，从而将气泡挤向右侧，故图中的情形说明侧转的右侧偏高。
拓展
拓展1、如图所示，压缩弹簧，弹簧可以将小球弹起．弹簧将小球弹起的高度与哪些因素有关呢？（以下所有弹簧被压缩后都未超过其弹性限度）．
（1）小明利用一根弹簧、一个小球和刻度尺进行了三次实验，得出的三组不同数据如表所示：
由表可得出的初步结论是：____．
（2）小红猜想：弹簧将小球弹起的高度可能与被压缩弹簧的材料有关．她设计的探究方案如下：
①将A、B两根外形完全相同，材料不同的弹簧分别置于水平桌面上；
②将小球置于弹簧A的上端，按下小球，使弹簧被压缩的长度为5cm，松手后小球被弹起，记下小球弹起的高度H1；
③再将同一小球置于弹簧B的上端，按下小球，使弹簧被压缩的长度为6cm，松手后小球被弹起，记下小球弹起的高度H2；
④比较H1、H2的大小，就可初步得出弹簧将小球弹起的高度是否与被压缩弹簧的材料有关了．
小红探究方案中存在的一个问题是：____．
（3）影响弹簧将小球弹起的高度的因素可能还有____（说出一个影响因素即可）；弹簧在生产和生活中有着广泛有应用，请你举出一例____．
【答案】（1）弹簧被压缩的长度不同，弹簧将小球弹起的高度不同（2）没有控制弹簧两次被压缩的长度相等 （3）弹簧的粗细（4）弹簧测力计
【解析】（1）比较三组实验中弹簧被压缩的长度和小球弹起的高度可知：弹簧被压缩的长度不同，弹簧将小球弹起的高度不同；
（2）要想研究弹簧将小球弹起的高度是否与被压缩弹簧的材料有关时，应当控制弹簧两次被压缩的长度相等，否则得不出正确结论，这就是小红研究方案中没有注意的问题；
（3）影响弹簧将小球弹起的高度的因素可能还有弹簧的粗细；弹簧在生产和生活中有着广泛有应用比较多，如测量力时用的弹簧测力计；
故答案为：（1）弹簧被压缩的长度不同，弹簧将小球弹起的高度不同；
（2）没有控制弹簧两次被压缩的长度相等；
（3）弹簧的粗细；弹簧测力计．
拓展2、如图所示，是小明在课外探究物体动能、势能的转化时做的一个小实验．对于小球从a处运动到d处的过程，下面的一些判断正确的是（ ）
A.从a到b，小球的势能和动能都增大
B.从b到c，小球的势能不变，动能增大
C.从c到d，小球的动能减小，势能增大
D.小球到达d处时的动能最大
【答案】 C
【解析】本题主要考查学生对：单摆摆动过程中的能量的转化的理解和掌握，是中招的热点．
要解答本题需掌握：单摆摆动过程中能量转化．
A、小球从a到b的过程中，势能减小，动能增大．故A不正确．
B、小球从b到c，小球的势能减小，动能增大．故B不正确．
C、从c到d，小球的动能减小，势能增大．故C 正确．
D、小球到达c处的动能最大．故D不正确．
故选C。
拓展3、如图所示的实验中，小车从斜面的某一高度由静止开始滑下，撞击静止于水平木板上的木块（不计空气阻力）．则下列说法中正确的是（ ）
A.小车在斜面上下滑的过程中，小车的动能转化为重力势能
B.小车在斜面上下滑的过程中，小车的机械能增大
C.木块对木板的压力和木板对木块的支持力是一对平衡力
D.若木板的表面光滑且足够长，则被撞击后的木块所获得的动能将保持不变
【答案】 D
【解析】A、从斜面上开始下滑到水平木板上，撞击木块前，小车的质量不变，速度增大，高度减小，故重力势能减小，动能增加，是重力势能转化为动能；故A错误；
B、由于不计空气阻力，但存在摩擦，所以小车在斜面上下滑的过程中，小车的机械能是减小的，一部分机械能转化成了内能，故B错误；
C、木块对木板的压力和木板对木块的支持力是一对相互作用力，故C错误；
D、若木板的表面光滑且足够长，木块在水平方向不受摩擦力，将做匀速直线运动，动能不变，保持平衡，故D正确。
拓展4、人造卫星沿椭圆轨道绕地球运行．它从近地点向远地点运动过程中（ ）
A.动能增大，势能减小，机械能不变
B.动能减小，势能增大，机械能不变
C.动能不变，势能增大，机械能变大
D.动能减小，势能不变，机械能变小
【答案】 B
【解析】人造卫星在飞行过程中，动能和重力势能在相互转化，因为没有阻力，所以，总能量保持不变．
（1）从动能和势能大小的影响因素进行判断：
动能大小的影响因素：质量、速度．质量越大，速度越大，动能越大．
势能大小的影响因素：质量、相对高度．质量越大，相对高度越高，势能越大．
（2）人造卫星在太空运行时，没有克服摩擦做功，机械能守恒．
人造卫星沿椭圆形的轨道绕地球运行时，没有克服摩擦做功，机械能守恒．
所以它由近地点向远地点运行时，质量不变，相对地面的高度增大，势能增大；速度减小，动能减小，总机械能不变．
故选B．
拓展5、关于能量的转化和守恒，下列说法正确的是（ ）
A.植物吸收太阳光进行光合作用，消耗光能，变成植物内部的化学能，故是光能转化为化学能
B.水电站里水轮机带动发电机发电，是电能转化为机械能
C.能量可以凭空产生
D.永动机是可以制成的
【答案】 A
【解析】A．植物吸收太阳光进行光合作用，是光能转化为化学能，正确；
B．发电机发电，是将机械能转化为电能；
C．能量不可以凭空产生，也不会凭空消失；
D．永动机不可能制成，能量不可以凭空产生，也不会凭空消失。
拓展6、下列关于能量转化的实例，你认为说法正确的是（ ）
A.水轮机带动发电机发电：电能转化为机械能
B.电动机工作：机械能转化为电能
C.燃料燃烧：化学能转化为内能
D.汽油机的压缩冲程：内能转化为机械能
【答案】 C
【解析】A、水轮机带动发电机发电，将机械能转化为电能，故A错误；
B、电动机工作过程中消耗电能转化为机械能，故B错误；
C、燃料燃烧都是将化学能转化为内能，故C正确；
D、汽油机的做功冲程对外做功，将内能转化为机械能，故D错误．
拓展7、随着世界性能源危机的日益加剧，一向为人们所唾弃的垃圾也身价倍增，变成了能源再生的“宝库”。利用垃圾的一种方式就是将垃圾填埋后，通过厌氧发酵产生沼气，这些沼气燃烧，产生高温燃气，推动汽轮机转动，汽轮机驱动发电机来发电。
（1）根据上面的短文，请你将垃圾发电过程中的能量转化填写完整。
化学能
电能
沼气燃烧
汽轮机
（2）用垃圾发电与传统的垃圾填埋处理方法相比有哪些优点？(至少写出一条)
【答案】（1）内能；机械能（2）环保、节能，说出一点给2分
【解析】（1）燃料的化学能通过燃烧转化为内能，又通过机器做功，把内能转化为机械能，然合带动发电机发电，使机械能转化为电能．
（2）利用垃圾发电与传统的垃圾填埋处理方法相比可以节约能源．
故答案为：（1）内能，机械能；（2）环保（或者节能）．
拓展8、从空中自由释放弹力球，落地后，会在地上弹跳一段时间，但会越跳越低，最后停在地上，请从能量转化和守恒的角度分析这一现象产生的原因.
【答案】弹力球从空中自由释放，下落过程中重力势能转化为动能，和地面碰撞过程是动能和弹性势能相互转化的过程，上升过程是动能转化为重力势能的过程，如果不考虑整个过程中的摩擦和空气阻力，应该机械能守恒.但实际上存在空气阻力，有一部分机械能转化为因摩擦和空气阻力而产生的内能，因此机械能越来越少，球越跳越低，最后停在地上.但减少了的机械能等于增加的内能，总的能量不变
【解析】弹力球从空中自由释放，下落过程中重力势能转化为动能，和地面碰撞过程是动能和弹性势能相互转化的过程，上升过程是动能转化为重力势能的过程，如果不考虑整个过程中的摩擦和空气阻力，应该机械能守恒.但实际上存在空气阻力，有一部分机械能转化为因摩擦和空气阻力而产生的内能，因此机械能越来越少，球越跳越低，最后停在地上.但减少了的机械能等于增加的内能，总的能量不变。
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