动能和势能,动能和势能的转化

动能和势能，动能和势能的转化

学习内容

1、动能和势能的概念

2、影响动能和势能大小的因素

3、动能和势能的转化过程

学习目标要求：

1．知道动能、重力势能、弹性势能、机械能的初步概念，并能举例说明。

2．知道动能、重力势能、弹性势能的大小的影响因素，并能解释简单的现象。

3．知道动能和势能的相互转化。

4．了解水轮机在人类生产和生活中的重要作用。

5．了解水力发电站的主要构造，知道水轮机在发电站的作用。

6．了解风力发动机的用途。

7．能说出一些人类利用风能和水能的实例。

中考基本要求：

1．知道什么是动能、势能、机械能和弹性势能，并能举例说明。

2．知道动能、重力势能、弹性势能的大小各与什么因素有关，并能解释简单的现象。

3．理解动能和势能的相互转化，能解释有关不同形式的机械能相互转化的简单现象。

中考常考内容：

1．判断什么样的物体具有能量，判断一个物体具有何种形式的机械能。

2．比较物体具有的动能、重力势能或弹性势能的大小。

3．分析有关动能和势能间相互转化的事例。

知识要点精析：

1．功和能的关系

能是一种状态，能量的大小是状态量；而做功是一个过程，功的大小是过程量。物体具有做功的本领，即说明此物体具有能。但是有能不一定正在做功。物体能做多少功，就说它具有多少能。

功有大小，能也有大小，能量可以转化或转移，在机械能里动能和势能可以相互转化，动能可以转化为势能，势能也可以转化为动能，功就是转化多少的量度。功代表了能量从一种形式转化为一另种形式的数量，因而功和能的单位也是相同的。

物体具有做功的本领时，说它具有了能，即物体能够做功。但能够做功与物体有没有做功是有区别的。没有做功的物体不能说它不能做功。有多少能量也不一定要做多少功。物体具有的能量也许一部分用来做功，而另一部分又转化为其它形式的能量（如热能等）。

2．动能及影响动能大小的因素

动能是物体由于运动而具有的能量，即物体由于运动而具有做功的本领叫做动能。

运动的物体动能的大小与两个因素有关：一是物体的质量，二是物体运动的

速度大小。当物体的质量一定时，物体运动的速度越大其动能越大，物体的速度越小其动能越小。具有相同运动速度的物体，质量越大动能越大，质量越小动能越小。

3．重力势能及影响重力势能大小的因素

物体由于被举高而具有的能量，叫做重力势能。例如：被举高的重锤，空中的飞机，阳台上的花盆等都具有重力势能。

重力势能的大小与两个因素有关：一个是物体的质量，另一个是物体距零势能面的高度。当物体的质量一定时，物体距零势能面的高度越大，其重力势能越大，物体距零势能面的高度越小，其重力势能越小；当物体距零势能面的高度一定时，物体质量越大其重力势能越大，物体质量越小其重力势能越小。物体的质量越大，举得越高，其重力势能就越大。

4．弹性势能及影响弹性势能大小的因素

物体由于发生形变而具有的能量叫做弹性势能。物体在外力作用下，它的形变会发生变化，称为形变。如果将对物体施加的外力撤消，物体的形变能够完全消失，恢复原状，这种形变称为弹性形变。发生弹性形变的物体有恢复原来形状的能力，具有做功的本领，因此具有能，这种能称为弹性势能。

弹性势能的大小与两个因素有关：一个是弹簧本身的性质，另一个是弹性形变的大小。当弹簧本身的性质相同时，形变越大，它具有的弹性势能就越大，形变越小，具有的弹性势能就越小；当弹簧形变相同时，性质不同的弹簧弹性势能不同。

5．动能和势能间的相互转化及机械能守恒定律

动能和重力势能之间可以相互转化。动能和重力势能之间的相互转化一般发生在只受重力作用下的运动过程中，例如滚摆在下降的过程中，越转越快，它的重力势能越来越小，动能越来越大，重力势能转化为动能；滚摆在上升过程中，越转越慢，它的重力势能越来越大，动能越来越小，动能转化为重力势能。

动能和弹性势能之间也可以相互转化。它可以发生在同一物体上，也可以发生在不同物体之间，例如，从高处落下的皮球与地面撞击的过程中，由于皮球发生弹性形变，皮球的动能转化为弹性势能，皮球在恢复形变的过程中，它的弹性势能转化为动能。拉弯的弓把箭射出去的过程中，拉弯的弓具有弹性势能，射出去的箭具有动能，这是弓的弹性势能转化为箭的动能。

在动能和势能相互转化的过程中，如果没有机械能和其它形式的能量之间的相互转化，则机械能的总量保持不变。这就是机械能守恒定律。

6．水能和风能利用

自然界的流水和风都是具有大量机械能的天然资源，可以用来为人类服务。

修筑拦河坝可以提高坝前上游的水位，水位越高，水的重力势能就越大。这样水从坝上落下时转化成的动能就越大，水推动坝下方的水轮机转动，水轮机又带动发电机发电，水能最终转化为电能。

利用风能做功主要是靠风车，也可以用风车的转动带动发电机发电。利用风能不会有环境污染，但风能不稳定，不像建拦河坝那样能把“风能”储存起来。

例题分析

第一阶梯

[例1]在下面的现象中，有哪些物体做了功？

1、叉车举起货物；

2、马拉车前进；

3、水开了，水蒸汽顶起了壶盖；

4、拉弯了的弓。

提示：物体做功必须同时满足两个条件：一是要有力作用在物体上；二是物体要在力的方向上通过一段距离。

答案：叉车、马车和水蒸汽都满足了做功的两个必要条件，它们分别对货物、车和壶盖做了功。而拉弯的弓不满足做功的两个条件，所以没有做功。

说明：应当注意的是，被拉弯的弓一旦恢复变形，就会把箭射出去，从而对箭做功。因此，拉弯的弓是可以做功的。

判断这些现象中的物体能否做功的目的是找出功和能之间的联系。能量和功具有密切的关系，我们说一个物体能够做功，就说这个物体具有能。换句话说，具有能的物体的特点是它们具有做功的本领（这种本领可以是潜在的）。因此，叉车、马车、水蒸汽和被拉弯的弓都具有能。

例2、在下面三幅图中，指出哪些物体能够做功？这些物体各具有什么能？