看故事学能量

李陶节

一、认识能量（能）

我们知道，运动的钢球打在木块上，可以把木块推走：水流冲击水轮机，可以使水轮机转动：被举高的重锤下落时，能够把木桩打人地里：发生形变的网球拍能将网球弹出.这些事实说明运动的钢球、水流，被举高的重锤和形变的网球拍等都能够做功.在物理学中，物体能够对外做功，我们就说这个物体具有能量f能）.也就是说无论物体是否在做功，只要这个物体有做功的能力或本领，那么这个物体就具有能.一个物体能够做的功越多，这个物体的能量就越大.功是能量变化多少的量度，能量的单位和功的单位相同.也是焦耳，

例1 挂在天花板上的灯，凶为静止，没有做功，所以没有能，这种说法是否正确？

解析：“做功”与“能做功”是两个不同的概念.挂在天花板上的灯处于一定的高度，可视为“被举高”了，说明它能做功，但它不一定做功，灯处于静止状态，没有做功，不表明它不能做功，也不能断言它没有能.故题中说法不正确.

答案：说法不正确.

二、动能和势能

运动的物体、地球表面附近被举高的物体或发生弹性形变的物体都具有做功的本领，即都具有能量.

我们把物体由于运动而具有的能叫作动能，一切运动的物体都具有动能.物体由于被举高而具有的能叫作重力势能，所有被举高的物体都能够做功.都具有重力势能.物体由于发生弹性形变而具有的能叫作弹性势能.所有发生弹性形变的物体都能够做功，都具有弹性势能.重力势能和弹性势能是常见的两种势能，

例2下面的物体中，只有动能的是____，只有势能的是____，既有动能、又有势能的是______.

A.停在车站地面的汽车

B.在空中飞行的飞机

C.被起重机吊在空中静止的货物

D.弹簧

E.正在水平铁轨上行驶的火车

解析：在确定物体具有何种能时，应按照动能、重力势能、弹性势能的定义，分析物体是否在运动、被举高或发生了弹性形变，符合哪一种能的定义.就可确定物体具有哪一种能量.停在车站地面的汽车没有运动，它不具有动能，因静止在地面上，它也没有势能：在空中飞行的飞机在运动着，具有动能，它离地面有一定的高度，又具有重力势能；在空中静止的货物没有运动，不具有动能，只有重力势能：弹簧在没有发生弹性形变时，它不具有弹性势能：水平铁轨上行驶的火车.只有动能没有势能.

答案：E C B

例3 在第十七届“渝洽会”上，重庆造恩斯特龙408型直升机（如图1）签下了20架的大订单.下列关于该型自升机在加速上升的过程巾（忽略燃油变化）动能和势能变化情况的描述，正确的是（）.

A.动能增大，势能减小

B.动能减小.势能增大

C.动能增大.势能增大

D.动能减小.势能减小

解析：判断动能的大小和变化时，应抓住质量和速度进行分析：判断势能的大小和变化时，应抓住质量和离地面的高度或抓住弹性形变的情况进行分析.直升机在加速上升的过程中（忽略燃油变化），质量没有变，但离地面的高度和运动速度都增加，故动能和重力势能都增加，

答案：C

三、探究物体的动能（势能）跟哪些因素有关

物体的动能与物体的质量和运动速度有关.质量相同的物体，运动的速度越大，它的动能越大；运动速度相同的物体，质量越大，它的动能就越大.物体的重力势能与物体的质量和被举高的高度有关.物体被举的高度一定时，质量越大，重力势能越大；物体质量一定时，被举得越高，则它的重力势能就越大.发生弹性形变的物体，弹性形变量越大，则它具有的弹性势能就越大.

例4 为了模拟研究汽车超载和超速带来的安全隐患.小明同学设计了如图2甲、乙、丙所示的探究实验，将A、B、C三个小球先后从同一装置、高度分别为hA、hB、hc的位置滚下（mA=mBhB），推动小木块运动一段距离后静止，请你根据生活经验和所学的物理探究方法，对以下问题进行解答：

（1）用来研究超速安全隐患时，需要控制的变量是____，实验时应选择_两个图所示实验进行比较.

（2）用来研究超载安全隐患时，应选择______两个图所示实验进行比较，通过这个实验得到的结论是______.

解析：实验时要掌握“控制变量法”与“转换法”的运用，明确影响动能大小的因素，知道自由滚下的物体到达水平面的速度取决于物体所处的高度，跟质量无关.

（1）由于物体动能的大小与物体的质量和运动速度均有关，而超速是指汽车的质量一定，速度越大，动能越大.所以在研究超速安全隐患时，应控制实验中小球的质量相同，只改变小球的运动速度，比较质量相等但速度不同的小球撞击木块移动距离的远近，故应选择甲、乙两图所示实验进行比较.

（2）超载是指汽车的速度一定时，质量越大，动能越大，所以在研究超载安全隐患时，应控制买验中小球的速度相同，只改变小球的质量，比较速度相等但质量不同的小球撞击木块移动距离的远近，故应选择甲、丙两图所示实验进行比较.由实验可知，速度相同时.质量越大的物体撞击木块移动距离越远，则物体的动能越大.

答案：（1）小球的质量相同 甲、乙 （2）甲、丙速度相同时.质量大的物体的动能大

现在.你可以试着用能量的知识解释文章开头提出的问题了吧.

学即用，练一练：

1.如图3所示，男孩脚踩滑板车从高处滑下，在下滑的过程中（）.

A.动能增加.势能减少

B.动能增加.势能增加

C.动能减少.势能增加

D.动能减少，势能减少

参考答案：1.A