动能和势能

教学内容：三、动能和势能

【学习目标】

1．理解动能和重力势能，能用实例说明物体的动能和势能；

2．知道弹性势能；

3．通过实例了解能量及其存在的不同形式；

4．能简单描述各种各样的能量和我们生活的关系．

【课前复习】

关于能量的知识，我们在以前的学习过程中接触过．你能回答以下几个问题吗？想一想，你能行的．1．能量的单位是什么？

2．你能利用已学的知识，举出三个有能量的物理知识点和三个能量转化的过程吗？

这两个问题对你来说并不难，看你回答得是否正确：能量的单位是焦耳，简称为焦，符号是J，我们在学习过程中接触到声能，例如利用声的能量可以清洗眼镜，还有光能、电能等，能量

转化的过程我们也学过很多，例如，电流通过电热器时，电热器发热，这时电能转化成热能，太阳能电池在应用时，是将太阳能转化成电能，电灯发光时，是电流在做功，将电能转化成光能．现在，你看一看书上“动能和势能”这节内容，将下列填空题完成：

1．物体由于( )而具有的能，叫做动能．

2．( )相同的物体，运动的( )越大，它的动能越( )，( )相同的物体，质量越大，它的动能也就越( )．

3．物体由于( )而具有的能量，叫做重力势能．

4．物体由于( )而具有的能量叫做弹性势能．

5．重力势能大小与物体的质量和被举高的( )有关．

【基础知识精讲】

在前面的学习过程中，我们了解了电能、光能、太阳能、热能、声的能量等，还了解了这些能量的转化过程．本节我们所研究的属于另外一种形式的能量，与前面提到的能量有所不同．下面我们逐一来研究它们的相关知识．

1．动能

在描述物体的状态时，我们说物体或是静止的，或是运动的．运动的物体似乎比静止的物体有“优势”，我们来分析一下．

流动的水会使浮于其上的竹排变得运动，子弹从枪膛射出后，运动速度很快，能将靶面击穿，你开过碰碰车吗？每辆碰碰车周围都围有充气的橡胶圈，当你和别人的碰碰车相撞时，会发现橡胶圈变形，这也是由于它们相撞前有运动速度造成的．那么流水、子弹、运动的碰碰车，或是说运动的物体到底有什么“优势”？

原来，这些运动的物体都具有能量，我们简单地称之为能．

那么，物体由于运动而具有的能，叫做动能．这就是动能的定义．

一切运动的物体都具有动能．例如，行驶的汽车，抛出的石块，踢出的足球，坠落的陨石等，都具有动能．

2．影响动能大小的因素

这是一个需要用实验来探究的问题，在设计实验之前，我想让你先来猜想一下：动能的大小可能与什么因素有关？

你的第一个猜想一定是动能大小与运动速度有关吧！除此之外，你还有其他的猜想吗？同样速度行驶的货车和出租车，假设撞在电线杆上，货车将其撞弯的程度要比出租车严重，看来动能的大小与质量的大小似乎也有关系．它们的具体关系是什么，我们用实验来探究吧．

如图14-1所示，铁球A从斜面上滚下，碰到木块B时，会将B撞出一段距离．在同样的斜面上滑下，并使木块在同样的平面上滑动，这样，我们就可以通过木块B移动的距离远近，来判断铁球A的动能大小，很显然，木块B滑出得越远，铁球A的动能就越大．

图14-1

通过实验我们可以得到如下结论：在质量相同时，物体的运动速度越大，它的动能越大．在

物体运动速度相同时，质量越大，它的动能就越大．

3．势能的分类

势能和动能是不同种形式的能量．势能分为两类：重力势能和弹性势能．我们一一来学习．

4．重力势能

滑雪运动员从高处滑下来时具有了动能，是因为缆车将他送到山顶时给他的身体存储了能量；在沙滩上打排球的年轻人跳起下落时，会将沙滩踩出两个深坑，也是因为他腾空跳起时给身体存储了能量；还有从高层建筑上扔下的西瓜皮，会将停在建筑物旁的汽车砸出很深的伤痕，也是因为西瓜皮在建筑物高处时具有了能量．

上述情况中物体所具有的能量叫重力势能，它的定义为：物体由于被举高而具有的能量，

叫重力势能．

处于高处的物体都具有重力势能．这里的“高处”是指对地面有一定的高度，高山上的人、石块都有重力势能，在高空飞行的飞机也具有重力势能．可以说，不论物体是静止的还是运动的，只要它处于高处，就具有重力势能．

5．影响重力势能大小的因素

要研究影响重力势能大小的因素，可以采用与研究影响动能大小因素的类似的方法．那么，你要先猜想一下：影响重力势能大小的因素有哪些呢？然后再用控制变量法分别研究它们与重力势能的具体关系．在实验过程中，是运用高处下落的物体下落后所具有的破坏力来判断它的重力势能的大小．我们先来猜想一下影响因素是什么，我猜是高度和物体的质量，你的猜想是什么？

根据实验结果我们发现：重力势能大小与质量和高度有关．相同质量的物体，离地面越高，具有的重力势能越大，位于相同高度的物体，质量越大，具有的重力势能越大．6．弹性势能

拉弯的弓能将箭射出去，是因为弓被拉弯时具有了能量，安装在弹簧门上的弹簧变形后能将门弹回去，是因为弹簧变形后也具有了能量，被球拍击扁的网球，也具有能量．

以上物体具有了能量，是因为它们发生了形状的变化．当物体发生了弹性形变时，就具有了能量．你可能要问，什么是“弹性形变”？通俗地讲，弹性形变是指物体发生形变后，会自动恢复原形．例如，只要不对弹簧施加过分大的力，弹簧发生的形变就属于弹性形变，否则，弹簧发生了形变后，不会恢复原状，就不属于弹性形变了．

发生弹性形变的物体具有的能量叫弹性势能． 弹性势能的大小与物体发生弹性形变的大小有关．

【拓展训练】

风能——富有诱惑力的能源

我国是世界上利用风能最早的国家之一．风帆船已有两千多年的历史，提水风车有1300多年的历史．风能被人类利用已有上千年，今天仍然是一种富有诱惑力的能源．特别是随着煤、石油、天然气的需求量日益增加，而储量逐渐减少，随着环境污染和生态平衡等问题越来越受到人们的关注，对风能资源的开发和利用越来越受到各国的重视．

我国风力资源十分丰富，东南沿海地带、内蒙古地区、河西走廊、新疆北部及青藏高原大部，有效风能密度都在200 W /S 2以上．现在内蒙古境内已有数千台风力发电机在工作，一些地区已由“油灯粪火”进入了电气化．原来牧民使用电视机等电器用电池，每年要花三四百元钱，现在1台100 W 风力发电机每年耗费不足10元，还可同时为3户人家提供电力．在江苏、浙江、云南等省的一些地区，大量使用风车用于农田排灌和沿海盐场的提水，经济效益十分显著．内蒙古许多牧区采用风力提水机汲水，费用

仅是用汽油机带动水泵抽水的

4

1． 我国70年代开始研制风力发电机，现已有40多种型号的风力发电机投入使用，有50 W 、100 W 风力发电机，二级风可起动，抗大风能力可达10级以上．18 kW 和40 kW 的中型风力发电机已并入电网．舟山群岛用风力发电淡化海水，为海岛居民解决了饮水问题．

世界上有的国家把100台50 kW 的风力发电机联网发电，可满足1000多户家庭用电．有的国家建造远洋商用帆船，以节约燃料． 一、填空题

1．动能是指物体由于________而具有的能，其大小与物体的________和________有关．

2．势能包含________势能和________势能两种．物体由于被举高而具有的能叫做________势能，它与物体的________和________有关；物体由于发生________而具有的能叫做________势能，它的大小与________有关．

3．我们常用的能量单位是________，用字母________来表示.1999年11月20日，由我国科学家自行设计的“神舟”号载人舱成功地发射并按时返回到指定地点．“神舟”号载人舱在下落（如图）到地面附近时，由于空气阻力作用做匀速运动，则载人舱在匀速下降的过程中：它的动能________，势能________．

4．下列物体各具有什么形式的能量？

（1）高速升空的火箭____________． （2）被拉弯的钢板尺____________． （3）被水电站拦河坝拦住的上游水___________． （4）空中下落的皮球____________.

5．如图所示，在书柜上放有四个体积相同、形状完全一样的金属盒甲乙丙丁，其中甲和乙为铅制的，丙和丁为铝制的.则甲和乙相比，________的势能大；丙和乙相比，________的势能大.四个金属盒中，势能最小的是________．

二、选择题

1．下列说法中正确的是（ ）

A ．用同样的速度抛出去的铅球和乒乓球具有相等的动能

B ．重力势能相等的物体一定在同一高度上

C ．两辆相同的汽车，行驶在同一条公路上，它们具有相等的动能

D ．同一物体的弹性形变越大时，它所具有的弹性势能也越大

2．小孩从滑梯上匀速下滑的过程中，下列说法中正确的是（ ）

A ．重力势能减少，动能增加

B ．重力势能增加，动能减少

C ．重力势能增加，动能不变

D ．重力势能减少，动能不变

3．关于能量的大小，下列说法中错误的是（ ） A ．运动速度越大的物体，动能也越大 B ．质量大的物体，动能不一定大

C ．质量大的物体，其重力势能不一定大

D ．质量越大的物体，被举得越高，其重力势能就越大 4．骑自行车上坡前，一般要加紧蹬几下，这是为了（ ）

A ．增大惯性

B ．增大动能

C ．增大势能

D ．增大冲力 5．物体在平衡力的作用下，下列说法中正确的是（ ）

A ．具有的机械能一定不变

B ．具有的动能一定不变

C ．具有的重力势能一定不变

D ．无法判断 三、简答题

一盆花放在你的身边，你会看到它的美.可是当把这盆花放在楼顶的边沿处，你从下边走过时，这时你注意到的不是它的美，而是心中充满了恐惧.这是为什么呢？