看故事學能量

李陶節(jié)

一、認識能量（能）

我們知道，運動的鋼球打在木塊上，可以把木塊推走：水流沖擊水輪機，可以使水輪機轉動：被舉高的重錘下落時，能夠把木樁打人地里：發(fā)生形變的網球拍能將網球彈出.這些事實說明運動的鋼球、水流，被舉高的重錘和形變的網球拍等都能夠做功.在物理學中，物體能夠對外做功，我們就說這個物體具有能量f能）.也就是說無論物體是否在做功，只要這個物體有做功的能力或本領，那么這個物體就具有能.一個物體能夠做的功越多，這個物體的能量就越大.功是能量變化多少的量度，能量的單位和功的單位相同.也是焦耳，

例1 掛在天花板上的燈，兇為靜止，沒有做功，所以沒有能，這種說法是否正確？

解析：“做功”與“能做功”是兩個不同的概念.掛在天花板上的燈處于一定的高度，可視為“被舉高”了，說明它能做功，但它不一定做功，燈處于靜止狀態(tài)，沒有做功，不表明它不能做功，也不能斷言它沒有能.故題中說法不正確.

答案：說法不正確.

二、動能和勢能

運動的物體、地球表面附近被舉高的物體或發(fā)生彈性形變的物體都具有做功的本領，即都具有能量.

我們把物體由于運動而具有的能叫作動能，一切運動的物體都具有動能.物體由于被舉高而具有的能叫作重力勢能，所有被舉高的物體都能夠做功.都具有重力勢能.物體由于發(fā)生彈性形變而具有的能叫作彈性勢能.所有發(fā)生彈性形變的物體都能夠做功，都具有彈性勢能.重力勢能和彈性勢能是常見的兩種勢能，

例2下面的物體中，只有動能的是____，只有勢能的是____，既有動能、又有勢能的是______.

A.停在車站地面的汽車

B.在空中飛行的飛機

C.被起重機吊在空中靜止的貨物

D.彈簧

E.正在水平鐵軌上行駛的火車

解析：在確定物體具有何種能時，應按照動能、重力勢能、彈性勢能的定義，分析物體是否在運動、被舉高或發(fā)生了彈性形變，符合哪一種能的定義.就可確定物體具有哪一種能量.停在車站地面的汽車沒有運動，它不具有動能，因靜止在地面上，它也沒有勢能：在空中飛行的飛機在運動著，具有動能，它離地面有一定的高度，又具有重力勢能；在空中靜止的貨物沒有運動，不具有動能，只有重力勢能：彈簧在沒有發(fā)生彈性形變時，它不具有彈性勢能：水平鐵軌上行駛的火車.只有動能沒有勢能.

答案：E C B

例3 在第十七屆“渝洽會”上，重慶造恩斯特龍408型直升機（如圖1）簽下了20架的大訂單.下列關于該型自升機在加速上升的過程巾（忽略燃油變化）動能和勢能變化情況的描述，正確的是（）.

A.動能增大，勢能減小

B.動能減小.勢能增大

C.動能增大.勢能增大

D.動能減小.勢能減小

解析：判斷動能的大小和變化時，應抓住質量和速度進行分析：判斷勢能的大小和變化時，應抓住質量和離地面的高度或抓住彈性形變的情況進行分析.直升機在加速上升的過程中（忽略燃油變化），質量沒有變，但離地面的高度和運動速度都增加，故動能和重力勢能都增加，

答案：C

三、探究物體的動能（勢能）跟哪些因素有關

物體的動能與物體的質量和運動速度有關.質量相同的物體，運動的速度越大，它的動能越大；運動速度相同的物體，質量越大，它的動能就越大.物體的重力勢能與物體的質量和被舉高的高度有關.物體被舉的高度一定時，質量越大，重力勢能越大；物體質量一定時，被舉得越高，則它的重力勢能就越大.發(fā)生彈性形變的物體，彈性形變量越大，則它具有的彈性勢能就越大.

例4 為了模擬研究汽車超載和超速帶來的安全隱患.小明同學設計了如圖2甲、乙、丙所示的探究實驗，將A、B、C三個小球先后從同一裝置、高度分別為hA、hB、hc的位置滾下（mA=mBhB），推動小木塊運動一段距離后靜止，請你根據生活經驗和所學的物理探究方法，對以下問題進行解答：

（1）用來研究超速安全隱患時，需要控制的變量是____，實驗時應選擇_兩個圖所示實驗進行比較.

（2）用來研究超載安全隱患時，應選擇______兩個圖所示實驗進行比較，通過這個實驗得到的結論是______.

解析：實驗時要掌握“控制變量法”與“轉換法”的運用，明確影響動能大小的因素，知道自由滾下的物體到達水平面的速度取決于物體所處的高度，跟質量無關.

（1）由于物體動能的大小與物體的質量和運動速度均有關，而超速是指汽車的質量一定，速度越大，動能越大.所以在研究超速安全隱患時，應控制實驗中小球的質量相同，只改變小球的運動速度，比較質量相等但速度不同的小球撞擊木塊移動距離的遠近，故應選擇甲、乙兩圖所示實驗進行比較.

（2）超載是指汽車的速度一定時，質量越大，動能越大，所以在研究超載安全隱患時，應控制買驗中小球的速度相同，只改變小球的質量，比較速度相等但質量不同的小球撞擊木塊移動距離的遠近，故應選擇甲、丙兩圖所示實驗進行比較.由實驗可知，速度相同時.質量越大的物體撞擊木塊移動距離越遠，則物體的動能越大.

答案：（1）小球的質量相同 甲、乙 （2）甲、丙速度相同時.質量大的物體的動能大

現(xiàn)在.你可以試著用能量的知識解釋文章開頭提出的問題了吧.

學即用，練一練：

1.如圖3所示，男孩腳踩滑板車從高處滑下，在下滑的過程中（）.

A.動能增加.勢能減少

B.動能增加.勢能增加

C.動能減少.勢能增加

D.動能減少，勢能減少

參考答案：1.A