【猜 想】動能大小與物體質(zhì)量和速度有關(guān)。

　　【實驗器材】斜面、木塊、大鐵球和小鐵球

　　【實驗設(shè)計】

　�、� 如圖所示，在桌面上架起一個斜面，在斜面末端放上木塊，讓鐵球從斜面上自由滑下。

　　② 讓大鐵球和小鐵球先后從斜面的同一高度自由滾下，推動桌面上的木塊，分別記下鐵球推動木塊移動 的距離。

　�、� 讓同一鐵球先后從斜面上的不同高度自由滾下，分別記下木塊兩次被推動的距離。

　　【實驗方法】控制變量法、轉(zhuǎn)換法

　　【實驗研究】

　　· 如何判斷動能大小：看小鋼球能推動木塊做功的多少。

　　· 如何控制速度不變：使鋼球從同一高度滾下，則到達(dá)斜面底端時速度大小相同。

　　· 如何改變鋼球速度：使鋼球從不同高度滾下。(注意控制鋼球質(zhì)量一定)

　　【實驗分析】

　　實驗②說明：物體動能與質(zhì)量有關(guān)。運動速度相同的物體，質(zhì)量越大，它的動能也越大。

　　實驗③說明：物體動能與速度有關(guān)。質(zhì)量相同的物體，運動的速度越大，它的動能越大。

　　【分析歸納】 保持鋼球質(zhì)量不變時結(jié)論：運動物體質(zhì)量相同時;速度越大動能越大。

　　保持鋼球速度不變時結(jié)論：運動物體速度相同時;質(zhì)量越大動能越大;

　　【實驗結(jié)論】 物體動能與質(zhì)量和速度有關(guān)。質(zhì)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(zhì)量越大，它的動能也越大。

　　練習(xí)：☆上表中給出了一頭牛漫步行走和一名中學(xué)生百米賽跑時的一些數(shù)據(jù)：

　　分析數(shù)據(jù)：可以看出對物體動能大小影響較大的是速度。

　　判斷依據(jù)：人的質(zhì)量約為牛的1/12，而速度約為牛的12倍，此時動能為牛的12倍，說明速度對動能影響大。

　　探究決定重力勢能大小的因素

　　猜想：重力勢能大小與物體質(zhì)量和高度有關(guān);

　　方法：控制變量;

　　如何判斷重力勢能大�。嚎葱′撉蚵涞貢r做功的多少(沙子表面凹陷程度 )

　　探究重力勢能大小與物體質(zhì)量的關(guān)系：使質(zhì)量不同的兩個鋼球從同一高度下落，觀察沙地表面凹陷程度。

　　探究重力勢能大小與物體高度的關(guān)系：讓同一小球從不同高度下落，觀察沙子表面凹陷程度。

　　結(jié)論：質(zhì)量相同的物體，高度越高，重力勢能越大; 高度相同的物體，質(zhì)量越大，重力勢能越大。

　　機(jī)械能：動能和勢能統(tǒng)稱為機(jī)械能。

　　有動能的物體具有機(jī)械能;有勢能的物體具有機(jī)械能;同時具有動能和勢能的物體具有機(jī)械能。

　　動能是物體運動時具有的能量，勢能是存儲著的能量。

　　動能和勢能可以互相轉(zhuǎn)化。如果只有動能和勢能相互轉(zhuǎn)化，機(jī)械能的總和不變，也就是說機(jī)械能是守恒的。

　　(二)動能和勢能的轉(zhuǎn)化

　　動能和重力勢能間的轉(zhuǎn)化規(guī)律：

　　質(zhì)量一定的物體，如果加速下降，則動能增大，重力勢能減小，重力勢能轉(zhuǎn)化為動能。

　　質(zhì)量一定的物體，如果減速上升，則動能減小，重力勢能增大，動能轉(zhuǎn)化為重力勢能。

　　動能與彈性勢能間的轉(zhuǎn)化規(guī)律：

　　如果一個物體的動能減小，而另一個物體的彈性勢能增大，則動能轉(zhuǎn)化為彈性勢能。

　　如果一個物體的動能增大，而另一個物體的彈性勢能減小，則彈性勢能轉(zhuǎn)化為動能。

　　動能與勢能轉(zhuǎn)化問題的分析：

　�、� 首先分析決定動能大小的因素，決定重力勢能(或彈性勢能)大小的因素──看動能和重力勢能(或彈性勢能)如何變化。

　�、� 還要注意動能和勢能相互轉(zhuǎn)化過程中的能量損失和增大──如果除重力和彈力外沒有其他外力做功(即：沒有其他形式能量補充或沒有能量損失)，則動能勢能轉(zhuǎn)化過程中機(jī)械能不變。

　�、� 題中如果有“在光滑斜面上滑動”則“光滑”表示沒有能量損失──機(jī)械能守恒;“斜面上勻速下滑”表示有能量損失──機(jī)械能不守恒。

　　(三)水能和風(fēng)能的利用

　　水電站的工作原理： 利用高處的水落下時把重力勢能轉(zhuǎn)化為動能，水的一部分動能轉(zhuǎn)移到水輪機(jī)，利用水輪機(jī)帶動發(fā)電機(jī)把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。

　　練習(xí)：

　　☆ 水電站修筑攔河大壩的目的是什么?大壩為什么要設(shè)計成上窄下寬?

　　答：水電站修筑攔河大壩是為了提高水位，增大水的重力勢能，水下落時能轉(zhuǎn)化為更多的動能，通過發(fā)電機(jī)就能轉(zhuǎn)化為更多的電能。

　　無論是江河大堤，還是水庫大壩都修成上窄下寬，其目的主要是

　　(1)降低重心，增加穩(wěn)度;增大受力面積，減小對壩基壓強(qiáng);增大壩體的有效植被面積，減少水土流失。

　　(2)防水壓。根據(jù)液體內(nèi)部壓強(qiáng)公式p=ρgh可知，堤壩內(nèi)的水越靠近堤壩底，水深h越大，水產(chǎn)生的壓強(qiáng)也越大。堤壩下寬能承受較大的水壓，確保堤壩的安全。

　　(3) 防滲漏。堤壩下部受水的壓強(qiáng)越大，水越容易滲進(jìn)壩體。把下部修得寬些，就可以延長堤壩內(nèi)水的滲透路徑，增大滲透阻力，從而提高堤壩的防滲透性能。

　　(4) 防滑動。堤壩內(nèi)水的壓力總有將大堤向外水平推動和將大壩推向下游的運動趨勢，堤壩基底需要有與之抗衡的靜摩擦力，才能保持堤壩平衡。將堤壩下部修寬既可增大壩體的重力，也可增大迎水面(擋水面)上水對壩體豎直向下的壓力，因此，可以增強(qiáng)壩體與壩基間的最大靜摩擦力，達(dá)到防止堤壩滑動的目的。