【猜 想】動能大小與物體質量和速度有關。

　　【實驗器材】斜面、木塊、大鐵球和小鐵球

　　【實驗設計】

　　① 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。

　　③ 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、轉換法

　　【實驗研究】

　　· 如何判斷動能大�。嚎葱′撉蚰芡苿幽緣K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。(注意控制鋼球質量一定)

　　【實驗分析】

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

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

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

　　保持鋼球速度不變時結論：運動物體速度相同時;質量越大動能越大;

　　【實驗結論】 物體動能與質量和速度有關。質量相同的物體，運動的速度越大，它的動能越大;

　　運動速度相同的物體，質量越大，它的動能也越大。

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

　　分析數(shù)據：可以看出對物體動能大小影響較大的是速度。

　　判斷依據：人的質量約為牛的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量和高度有關;

　　方法：控制變量;

　　如何判斷重力勢能大小：看小鋼球落地時做功的多少(沙子表面凹陷程度 )

　　探究重力勢能大小與物體質量的關系：使質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系：讓同一小球從不同高度下落，觀察沙子表面凹陷程度。

　　結論：質量相同的物體，高度越高，重力勢能越大; 高度相同的物體，質量越大，重力勢能越大。

　　機械能：動能和勢能統(tǒng)稱為機械能。

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

　　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化。如果只有動能和勢能相互轉化，機械能的總和不變，也就是說機械能是守恒的。

　　(二)動能和勢能的轉化

　　動能和重力勢能間的轉化規(guī)律：

　　質量一定的物體，如果加速下降，則動能增大，重力勢能減小，重力勢能轉化為動能。

　　質量一定的物體，如果減速上升，則動能減小，重力勢能增大，動能轉化為重力勢能。

　　動能與彈性勢能間的轉化規(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，則彈性勢能轉化為動能。

　　動能與勢能轉化問題的分析：

　�、� 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。

　　⑵ 還要注意動能和勢能相互轉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)，則動能勢能轉化過程中機械能不變。

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

　　(三)水能和風能的利用

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

　　練習：

　　☆ 水電站修筑攔河大壩的目的是什么?大壩為什么要設計成上窄下寬?

　　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，水下落時能轉化為更多的動能，通過發(fā)電機就能轉化為更多的電能。

　　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;增大壩體的有效植被面積，減少水土流失。

　　(2)防水壓。根據液體內部壓強公式p=ρgh可知，堤壩內的水越靠近堤壩底，水深h越大，水產生的壓強也越大。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越大，水越容易滲進壩體。把下部修得寬些，就可以延長堤壩內水的滲透路徑，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，可以增強壩體與壩基間的最大靜摩擦力，達到防止堤壩滑動的目的。