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初中物理機(jī)械能例題分類全解析
有關(guān)動(dòng)能和勢(shì)能的例題
　
【例1】下面的物體中，只具有動(dòng)能的是______；只有勢(shì)能的是______；既具有動(dòng)能、又具有勢(shì)能的是 [ ]。
　　A．停在地面上的汽車。
　　B．在空中飛行的飛機(jī)。
　　C．被起重機(jī)吊在空中靜止的貨物。
　　D．彈簧。
　　E．在水平鐵軌上正行駛的火車。
【分析】停在地面上的汽車沒有運(yùn)動(dòng)，它不具有動(dòng)能；因在地面上，它也沒有勢(shì)能。
　　正在空中飛行的飛機(jī)，它在運(yùn)動(dòng)著，具有動(dòng)能；它離地面有一定的高度，又具有重力勢(shì)能。
　　在空中靜止的貨物，它沒有動(dòng)能，只有重力勢(shì)能。
　　彈簧在沒有發(fā)生彈性形變時(shí)，它不具有彈性勢(shì)能。
　　水平鐵軌上行駛的火車，只有動(dòng)能沒有勢(shì)能。
【解答】只有勢(shì)能的是C；只有動(dòng)能的是E；既有動(dòng)能又有勢(shì)能的是B。
【說明】在確定物體具有何種能量時(shí)，應(yīng)按照動(dòng)能、重力勢(shì)能、彈性勢(shì)能的定義，分析物體是否在運(yùn)動(dòng)，是否被舉高，是否發(fā)生了彈性形變，符合哪一種能量的定義，就確定物體具有哪一種能量。
【例2】體積相同的實(shí)心鋼球和木球放在水平桌面上，銅球靜止，木球在桌面上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則 [ ]
　　A．銅球的動(dòng)能小于木球的動(dòng)能。
　　B．銅球的勢(shì)能小于木球的勢(shì)能。
　　C．銅球的機(jī)械能一定小于木球的機(jī)械能。
　　D．銅球的機(jī)械能一定等于木球的機(jī)械能。
【分析】銅球靜止，沒有動(dòng)能，木球運(yùn)動(dòng)著，具有動(dòng)能。銅球和木球都在水平桌面上，離地面的高度相同，但銅球的質(zhì)量大于木球的質(zhì)量，因此銅球的重力勢(shì)能大于木球的重力勢(shì)能。機(jī)械能等于物體的勢(shì)能與動(dòng)能之和。銅球的動(dòng)能為零，但勢(shì)能大；木球的動(dòng)能大，但勢(shì)能小。由于不知它們的具體大小，所以無法比較銅球和木球的機(jī)械能的大小。
【解答】A。
【說明】緊緊抓住決定動(dòng)能、勢(shì)能大小的因素進(jìn)行分析，即可比較出物體具有動(dòng)能、勢(shì)能的多少。
【例3】判斷下列幾種情況下，物體的動(dòng)能、勢(shì)能是否變化？是增加還是減少？
　　(1)貨物在鋼絲繩的牽引下上升，但速度在減小；
　　(2)電梯上升得越來越快；
　　(3)汽車在平直公路上勻速前進(jìn)；
　　(4)彎曲的鋼鋸條在逐漸變直。
【分析】(1)貨物在上升過程中，離地面的高度增加，運(yùn)動(dòng)速度減小。
　　(2)電梯在上升過程中，離地面的高度及運(yùn)動(dòng)速度都增加。
　　(3)汽車在平直公路上勻速行駛時(shí)，其離地面的高度和運(yùn)動(dòng)速度都沒有發(fā)生變化。
　　(4)彎曲的鋼鋸條在逐漸變直的過程中，彈性形變逐漸變小。
【解答】(1)貨物的重力勢(shì)能增加，動(dòng)能減少。
　　(2)電梯的重力勢(shì)能增加，動(dòng)能增加。
　　(3)汽車的重力勢(shì)能、動(dòng)能都不變。
　　(4)鋼鋸條的彈性勢(shì)能減小。
【說明】在說明動(dòng)能的大小和變化時(shí)，應(yīng)抓住質(zhì)量和速度進(jìn)行分析；說明勢(shì)能的大小和變化時(shí)，應(yīng)抓住質(zhì)量和離地面的高度或抓住彈性形變的情況進(jìn)行分析。
【例4】下列物體各具有什么形式的機(jī)械能？
　　(1)高速升空的火箭；
　　(2)被拉長(zhǎng)的彈弓橡皮條；
　　(3)被水電站攔河壩攔住的上游水；
　　(4)豎直到達(dá)最高點(diǎn)的上拋小球。
【分析】對(duì)照動(dòng)能、重力勢(shì)能、彈性勢(shì)能的定義，即能判斷出上述物體各具有什么形式的能。
【解答】(1)高速升空的火箭，速度不為零，且高度在增加，因此具有動(dòng)能和勢(shì)能。
　　(2)被拉長(zhǎng)的彈弓橡皮條發(fā)生彈性形變，具有彈性勢(shì)能。
　　(3)被攔河壩攔住的上游水是流動(dòng)的，具有功能；同時(shí)水位又被攔河壩提得較高，因此又具有重力勢(shì)能。
　　(4)小球被豎直拋到最高點(diǎn)時(shí)，不再運(yùn)動(dòng)，速度為零，因此只具有重力勢(shì)能。
【例5】體育課上所用的鉛球和壘球，外形的大小很相似，當(dāng)它們以同樣的快慢在水泥球場(chǎng)上滾動(dòng)時(shí)，哪一種球的動(dòng)能更大些，其原因是什么？
【分析】決定物體動(dòng)能大小的因素是物體的質(zhì)量和運(yùn)動(dòng)速度。比較鉛球和壘球的質(zhì)量大小，就能比較出當(dāng)它們以同樣大小的速度滾動(dòng)時(shí)動(dòng)能的大小關(guān)系。
【解答】鉛球的動(dòng)能更大些。因?yàn)殂U球和壘球的體積相似，而鉛的密度較大，則鉛球的質(zhì)量大于壘球的質(zhì)量；由于它們的運(yùn)動(dòng)速度大小相同，所以鉛球的動(dòng)能大些。
【例6】試說明水輪機(jī)的作用。
【解答】水輪機(jī)是利用水能做功代替人力勞動(dòng)的機(jī)器。
【說明】自然界中的水能不便于人們直接利用，需要把水能轉(zhuǎn)變成轉(zhuǎn)動(dòng)形式的動(dòng)能，以便帶動(dòng)各種機(jī)器的轉(zhuǎn)動(dòng)。水輪機(jī)的葉輪就可以實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)變。
　　水輪機(jī)能直接帶動(dòng)工作機(jī)，也可以帶動(dòng)發(fā)電機(jī)把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能使用。
【例7】“掛在屋檐上的瓦，因?yàn)殪o止，沒有做功，所以沒有能”。這種說法對(duì)嗎？
【分析】掛在屋檐上的瓦，處于一定的高度，可視為“被舉高”了，因而具有重力勢(shì)能。
【解答】題中說法不對(duì)。因?yàn)橐粋€(gè)物體具有能，只說明它能做功，但它不一定做功。所以瓦處于靜止，沒有做功，不能表明它不能做功，因而也就不能斷言它沒有能。
【說明】“做功”與“能做功”是兩個(gè)不同的概念，要注意加以區(qū)分。
　　有關(guān)動(dòng)能和勢(shì)能的轉(zhuǎn)化的例題
有關(guān)動(dòng)能和勢(shì)能轉(zhuǎn)化的例題　
【例1】一只乒乓球由高處靜止下落撞擊地板后又上升，在整個(gè)過程中，乒乓球機(jī)械能轉(zhuǎn)化的情況是 [ ]
　　A．勢(shì)能→動(dòng)能→勢(shì)能。
　　B．動(dòng)能→勢(shì)能→勢(shì)能。
　　C．動(dòng)能→勢(shì)能→動(dòng)能→勢(shì)能→動(dòng)能。
　　D．勢(shì)能→動(dòng)能→勢(shì)能→動(dòng)能→勢(shì)能。
【分析】乒乓球在高處，由于被舉高具有勢(shì)能。在下落過程中，高度降低，速度增大，在撞擊地面前，球的全部勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能。在撞擊地板的一瞬間，由于球發(fā)生形變，球的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為球的彈性勢(shì)能。球在恢復(fù)形變的過程中，彈性勢(shì)能又轉(zhuǎn)化成動(dòng)能，使球產(chǎn)生一個(gè)反方向的速度（如不考慮能的損失，則此速度與球撞擊地板前的速度大小相同），向上跳起。在上升的過程中，動(dòng)能又逐漸轉(zhuǎn)化成勢(shì)能，直至動(dòng)能為零。從下落到反跳的全過程中，經(jīng)歷的能量變化過程是：重力勢(shì)能→動(dòng)能→彈性勢(shì)能→動(dòng)能→重力勢(shì)能。
【解答】D。
【說明】在解答同一物體的重力勢(shì)能和動(dòng)能之間的轉(zhuǎn)化問題時(shí)，由于同一物體質(zhì)量一定，所以重力勢(shì)能和動(dòng)能的變化，主要表現(xiàn)在離地面的高度與速度的大小變化。
【例2】物體沿斜面勻速滑下時(shí)，它的 [ ]
　　A．動(dòng)能增加，重力勢(shì)能減少，機(jī)械能不變
　　B．動(dòng)能不變，重力勢(shì)能不變，機(jī)械能不變
　　C．動(dòng)能不變，重力勢(shì)能減少，機(jī)械能減少
　　D．動(dòng)能增加，重力勢(shì)能減少，能械能減少
【分析】注意物體是“勻速滑下”，說明物體運(yùn)動(dòng)的速度不變，所以動(dòng)能不變。但隨高度的降低，勢(shì)能減少。因?yàn)闄C(jī)械能是動(dòng)能與勢(shì)能的統(tǒng)稱，所以機(jī)械能由于動(dòng)能不變而勢(shì)能減少，因而也減少了。
【解答】C。
【說明】對(duì)于一個(gè)物體（質(zhì)量一定），它的動(dòng)能是否變化就看它的速度是否變；它的重力勢(shì)能是否變化就看它的高度是否變。
【例3】用一根不可伸長(zhǎng)的細(xì)線，一端拴住一小球，另一端固定，如圖1
　
　動(dòng)，小球從B→O→C→的過程中機(jī)械能發(fā)生怎樣的轉(zhuǎn)化？
【分析】小球運(yùn)動(dòng)過程中，沒有摩擦阻力，也沒有外力對(duì)小球做功，只有動(dòng)能和重力勢(shì)能之間的轉(zhuǎn)化。把小球從O點(diǎn)移到B點(diǎn)，是小球被舉高的過程，因此小球在B點(diǎn)具有重力勢(shì)能，但在B點(diǎn)速度為零，不具有動(dòng)能。
　
　　小球從B→O運(yùn)動(dòng)時(shí)，高度逐漸減小，說明小球的重力勢(shì)能逐漸減少；而小球的運(yùn)動(dòng)速度逐漸增大，說明小球的動(dòng)能逐漸增大。在這個(gè)過程中，小球的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化成它的動(dòng)能。
　　小球從O→C運(yùn)動(dòng)時(shí)，高度逐漸增加，說明小球的重力勢(shì)能逐漸增加；而小球的運(yùn)動(dòng)速度逐漸減小至零，說明小球的動(dòng)能逐漸減少至零。在這個(gè)過程中，小球的動(dòng)能又轉(zhuǎn)化成它的重力勢(shì)能了。
【解答】B-O重力勢(shì)能減小，動(dòng)能增加；
　　 O—C重力勢(shì)能增加，動(dòng)能減小；
　　 C-O同B—O；
　　 O-B同O-C。
【例4】豎直向上拋起的石塊，上升過程中，它的速度越來越小（空氣的作用不計(jì)），這是為什么？
【分析】可以從力的角度和能的角度去考慮。
【解答】從力的角度分析，在石塊向上的過程中，石塊受到的重力跟它的運(yùn)動(dòng)方向相反，因此使石塊的速度越來越小。
　　從能的角度分析，在石塊上升的過程中，它的勢(shì)能增加，而勢(shì)能是石塊的動(dòng)能轉(zhuǎn)化來的，因此石塊的動(dòng)能減小，它的速度就會(huì)減小。

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