金羽茜

機械能是最常見的一種能量，轉化是最基本的科學思想，機械能的轉化和守恒與日常生活息息相關。下面歸納此部分知識的考點并舉例分析。

[考點速覽]

考點1：機械能及其轉化

動能、重力勢能和彈性勢能統(tǒng)稱為機械能。動能和勢能是可以相互轉化的，兩種不同形式的能在發(fā)生轉化時，一種形式的能減少，另一種形式的能增加。在判斷能量的轉化方向時，首先要根據動能、重力勢能和彈性勢能的影響因素判斷所研究的能量是否發(fā)生變化及如何變化。其中動能的大小與物體的質量和速度有關，質量越大，速度越大，動能越大；重力勢能的大小與物體的質量和位置高度有關，質量越大，位置越高，重力勢能越大；彈性勢能與物體的形變程度有關，物體的形變程度越大，彈性勢能越大。能量的轉化方向是從能量減少的一種形式的能轉化為能量增加的另一種形式的能。

考點2：機械能守恒及其應用

判斷機械能是否守恒的方法有以下兩種。

方法一：根據動能、勢能的影響因素分析物體的動能和勢能的大小是否變化、如何變化，再判斷動能和勢能之和（也就是機械能）如何變化。

方法二：分析物體在能量轉化的過程中，是否有機械能與其他形式的能之間的轉化。若只有動能和勢能相互轉化，則機械能守恒。若機械能轉化為其他形式的能，則機械能減少。（注意觀察題干中是否提及“接觸面是否光滑”“是否考慮空氣阻力”等。）若有其他形式的能轉化為機械能，則機械能變大。

[應用提升]

1. （2022·四川·自貢）在2022年北京冬奧會自由式滑雪比賽中，谷愛凌獲得冠軍，她在雪道上自由下滑的過程中，如果不計雪道阻力和空氣阻力，下列說法中正確的是（）。

A. 動能不變，重力勢能不變，機械能不變

B. 動能增大，重力勢能增大，機械能不變

C. 動能增大，重力勢能減少，機械能不變

D. 動能減少，重力勢能減少，機械能減少

解析：運動員在雪道上自由下滑時，不計雪道阻力和空氣阻力，只有動能和勢能的相互轉化，機械能守恒。下滑過程中，質量不變，速度變大，高度降低，所以動能增大，重力勢能減少。答案：C。

2. （2022·四川·南充）擲實心球是南充中考體育項目之一，如圖1是某同學擲出的實心球的運動軌跡，O點是實心球剛離開手的位置，A點是實心球運動到最高點的位置，B點是實心球落地前瞬間的位置。不計空氣阻力，下列說法正確的是（）。

A. 實心球離開手后受到重力和慣性力的作用

B. 實心球在最高點A點時處于平衡狀態(tài)

C. 實心球從O點運動到B點的動能先減小、后增大

D. 實心球在O點的機械能大于在B點的機械能

解析：實心球離開手后只受到重力作用，它能繼續(xù)前進，是由于球具有慣性，不能說“受到慣性力的作用”，因為慣性不是力，故A錯誤。實心球從O點運動到B點，運動的方向和速度都在發(fā)生變化，整個過程實心球均處于非平衡狀態(tài)，因此實心球在最高點A點時處于非平衡狀態(tài)，故B錯誤。實心球從O點運動到A點，實心球的動能轉化為重力勢能，動能減?。粚嵭那驈腁點運動到B點，實心球的重力勢能轉化為動能，動能增加。因此實心球從O點運動到B點的動能先減小、后增大，故C正確。實心球在整個運動的過程中，忽略空氣阻力，只受到重力作用，機械能守恒，因此實心球在O點的機械能等于在B點的機械能，故D錯誤。答案：C。

3. （2022·廣東）圖2中過山車從A點出發(fā)，先后經過B、C、D、E點，圖3是過山車在B、C、D、E點的動能和重力勢能大小的示意圖，則過山車的動能在___________點最大，B點重力勢能的大小___________E點動能的大小。在這個過程中，過山車的機械能是______________________（選填“變化”或“不變”）的。

解析：由圖3可知，過山車的動能在C點最大，B點重力勢能的大小與E點動能的大小相等，C點和E點重力勢能為0，但是C點動能大于E點動能，說明過山車在運動過程中，機械能不守恒。答案：C；等于；變化。

（作者單位：沈陽市南昌初級中學）