看故事學(xué)能量

李陶節(jié)

一、認(rèn)識能量（能）

我們知道，運(yùn)動(dòng)的鋼球打在木塊上，可以把木塊推走：水流沖擊水輪機(jī)，可以使水輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)：被舉高的重錘下落時(shí)，能夠把木樁打人地里：發(fā)生形變的網(wǎng)球拍能將網(wǎng)球彈出.這些事實(shí)說明運(yùn)動(dòng)的鋼球、水流，被舉高的重錘和形變的網(wǎng)球拍等都能夠做功.在物理學(xué)中，物體能夠?qū)ν庾龉?，我們就說這個(gè)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(gè)物體有做功的能力或本領(lǐng)，那么這個(gè)物體就具有能.一個(gè)物體能夠做的功越多，這個(gè)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(gè)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?fàn)顟B(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(dòng)能和勢能

運(yùn)動(dòng)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(lǐng)，即都具有能量.

我們把物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能叫作動(dòng)能，一切運(yùn)動(dòng)的物體都具有動(dòng)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(dòng)能的是____，只有勢能的是____，既有動(dòng)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(jī)

C.被起重機(jī)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(shí)，應(yīng)按照動(dòng)能、重力勢能、彈性勢能的定義，分析物體是否在運(yùn)動(dòng)、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(yùn)動(dòng)，它不具有動(dòng)能，因靜止在地面上，它也沒有勢能：在空中飛行的飛機(jī)在運(yùn)動(dòng)著，具有動(dòng)能，它離地面有一定的高度，又具有重力勢能；在空中靜止的貨物沒有運(yùn)動(dòng)，不具有動(dòng)能，只有重力勢能：彈簧在沒有發(fā)生彈性形變時(shí)，它不具有彈性勢能：水平鐵軌上行駛的火車.只有動(dòng)能沒有勢能.

答案：E C B

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

A.動(dòng)能增大，勢能減小

B.動(dòng)能減小.勢能增大

C.動(dòng)能增大.勢能增大

D.動(dòng)能減小.勢能減小

解析：判斷動(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：判斷勢能的大小和變化時(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.直升機(jī)在加速上升的過程中（忽略燃油變化），質(zhì)量沒有變，但離地面的高度和運(yùn)動(dòng)速度都增加，故動(dòng)能和重力勢能都增加，

答案：C

三、探究物體的動(dòng)能（勢能）跟哪些因素有關(guān)

物體的動(dòng)能與物體的質(zhì)量和運(yùn)動(dòng)速度有關(guān).質(zhì)量相同的物體，運(yùn)動(dòng)的速度越大，它的動(dòng)能越大；運(yùn)動(dòng)速度相同的物體，質(zhì)量越大，它的動(dòng)能就越大.物體的重力勢能與物體的質(zhì)量和被舉高的高度有關(guān).物體被舉的高度一定時(shí)，質(zhì)量越大，重力勢能越大；物體質(zhì)量一定時(shí)，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(xué)設(shè)計(jì)了如圖2甲、乙、丙所示的探究實(shí)驗(yàn)，將A、B、C三個(gè)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(dòng)小木塊運(yùn)動(dòng)一段距離后靜止，請你根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)和所學(xué)的物理探究方法，對以下問題進(jìn)行解答：

（1）用來研究超速安全隱患時(shí)，需要控制的變量是____，實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)選擇_兩個(gè)圖所示實(shí)驗(yàn)進(jìn)行比較.

（2）用來研究超載安全隱患時(shí)，應(yīng)選擇______兩個(gè)圖所示實(shí)驗(yàn)進(jìn)行比較，通過這個(gè)實(shí)驗(yàn)得到的結(jié)論是______.

解析：實(shí)驗(yàn)時(shí)要掌握“控制變量法”與“轉(zhuǎn)換法”的運(yùn)用，明確影響動(dòng)能大小的因素，知道自由滾下的物體到達(dá)水平面的速度取決于物體所處的高度，跟質(zhì)量無關(guān).

（1）由于物體動(dòng)能的大小與物體的質(zhì)量和運(yùn)動(dòng)速度均有關(guān)，而超速是指汽車的質(zhì)量一定，速度越大，動(dòng)能越大.所以在研究超速安全隱患時(shí)，應(yīng)控制實(shí)驗(yàn)中小球的質(zhì)量相同，只改變小球的運(yùn)動(dòng)速度，比較質(zhì)量相等但速度不同的小球撞擊木塊移動(dòng)距離的遠(yuǎn)近，故應(yīng)選擇甲、乙兩圖所示實(shí)驗(yàn)進(jìn)行比較.

（2）超載是指汽車的速度一定時(shí)，質(zhì)量越大，動(dòng)能越大，所以在研究超載安全隱患時(shí)，應(yīng)控制買驗(yàn)中小球的速度相同，只改變小球的質(zhì)量，比較速度相等但質(zhì)量不同的小球撞擊木塊移動(dòng)距離的遠(yuǎn)近，故應(yīng)選擇甲、丙兩圖所示實(shí)驗(yàn)進(jìn)行比較.由實(shí)驗(yàn)可知，速度相同時(shí).質(zhì)量越大的物體撞擊木塊移動(dòng)距離越遠(yuǎn)，則物體的動(dòng)能越大.

答案：（1）小球的質(zhì)量相同 甲、乙 （2）甲、丙速度相同時(shí).質(zhì)量大的物體的動(dòng)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(xué)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(dòng)能增加.勢能減少

B.動(dòng)能增加.勢能增加

C.動(dòng)能減少.勢能增加

D.動(dòng)能減少，勢能減少

參考答案：1.A