《動(dòng)能和勢(shì)能》解讀  

    能是一個(gè)重要的概念，能量在生活中被大量利用。一個(gè)物體具有能量并不一定對(duì)外做功，就如一個(gè)人口袋中有錢，他可以不買東西；一個(gè)物體對(duì)外做了功，則一定具有能量，正如一個(gè)人正在買東西，他口袋中一定有錢。能量的種類有很多，平時(shí)說的有電能、太陽能、內(nèi)能等。一個(gè)物體具有的能量有多種形式，下面僅探討動(dòng)能和勢(shì)能。一、基礎(chǔ)知識(shí)解讀

（一）動(dòng)能的概念及其影響因素

動(dòng)能是指物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能。一個(gè)物體不論質(zhì)量大小、位置如何，只要物體在運(yùn)動(dòng)，它就具有動(dòng)能；物體具有動(dòng)能大小的影響因素有二----質(zhì)量和運(yùn)動(dòng)速度：在物體質(zhì)量一定時(shí)，運(yùn)動(dòng)速度越大，物體具有的動(dòng)能就越大；在物體的運(yùn)動(dòng)速度一定時(shí)，質(zhì)量越大，物體具有的動(dòng)能就越大。

（二）勢(shì)能的分類及其影響因素

勢(shì)能分為重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能兩種。重力勢(shì)能是指物體由于被舉高而具有的能。也就是說物體只要有一定高度，就具有重力勢(shì)能。影響重力勢(shì)能大小的因素是物體的質(zhì)量和被舉高的高度：在物體質(zhì)量一定時(shí)，被舉得越高，具有的重力勢(shì)能就越大；在物體的高度一定時(shí)，質(zhì)量越大，具有的重力勢(shì)能就越大。

彈性勢(shì)能是指物體由于發(fā)生彈性形變而具有的能，影響彈性勢(shì)能的因素是物體的大小與物體彈性形變的程度。而彈性形變是指物體發(fā)生變化之后能夠恢復(fù)原狀的形變。

一個(gè)物體可以只具有動(dòng)能，也可以只具有勢(shì)能，也可以同時(shí)具有動(dòng)能和勢(shì)能。

二、基本考點(diǎn)接觸

（一）物體具有動(dòng)能還是具有勢(shì)能？

例1.下列物體既具有動(dòng)能又具有勢(shì)能的是（     ）

A．在水平路面上勻速行駛的汽車         B．在空中高速飛行的子彈

C．放在水平地面上被壓縮的彈簧         D．被攔河壩攔住的河水

分析：在水平地面上行駛的汽車，由于在行駛而具有動(dòng)能，因?yàn)樵谒降孛妫瑳]有高度，沒有重力勢(shì)能；在空中飛行的子彈，因?yàn)樵诳罩芯哂幸欢ǜ叨榷哂兄亓?shì)能，又因?yàn)樵诟咚亠w行而具有動(dòng)能，所以同時(shí)具有動(dòng)能和重力勢(shì)能；被壓縮的彈簧發(fā)生彈性形變，具有彈性勢(shì)能，因?yàn)榉旁谒降孛?，沒有運(yùn)動(dòng)，沒有高度，所以沒有動(dòng)能，沒有重力勢(shì)能；被攔河壩攔住的河水，水位被抬高，水因?yàn)橛懈叨榷哂兄亓?shì)能，被攔住無法運(yùn)動(dòng)，沒有動(dòng)能。

答案：B

點(diǎn)評(píng)：考查物體動(dòng)能、重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能的概念，關(guān)鍵點(diǎn)在于：物體是否運(yùn)動(dòng)？是否具有高度？是否發(fā)生彈性形變？

（二）動(dòng)能、勢(shì)能大小影響因素的探究

例2. 在學(xué)習(xí)勢(shì)能的知識(shí)時(shí)，小明同學(xué)猜想物體重力勢(shì)能的大小可能與以下兩個(gè)因素有關(guān)：A、物體的高度；B、物體的質(zhì)量。

為了證明自己的猜想，他把橡皮泥平鋪在水平面上，讓同一小球從不同高度自由下落，記錄結(jié)果如表。

（1）由記錄結(jié)果可以得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是：                                          ；

（2）若想對(duì)另一個(gè)因素進(jìn)行驗(yàn)證，你認(rèn)為小明應(yīng)該怎么做？                          

                                        。

分析：在實(shí)驗(yàn)中，通過觀察小球陷入橡皮泥的凹陷程度反映重力勢(shì)能的大小。通過表格數(shù)據(jù)可知，同一小球的高度越高，橡皮泥的凹陷程度越深，說明小球的重力勢(shì)能越大；即物體的質(zhì)量相同，高度越大，重力勢(shì)能越大；在探究重力勢(shì)能大小與質(zhì)量的關(guān)系時(shí)，除質(zhì)量之外都應(yīng)控制相同。

答案：（1）物體的質(zhì)量相同，高度越大，重力勢(shì)能越大；（2）讓不同質(zhì)量的小球從同一高度下落。

點(diǎn)評(píng)：解決此類問題要結(jié)合影響重力勢(shì)能的大小因素進(jìn)行分析，學(xué)會(huì)運(yùn)用控制變量法。

（三）動(dòng)能、勢(shì)能大小的判斷

例3.下列情況中，物體的動(dòng)能和重力勢(shì)能都增加的是（　 ?。?span lang="EN-US" style="line-height: 28px;">

A．水平拋出的粉筆       B．飛流而下的瀑布

C．加速上升的子彈       D．平直軌道上行駛的列車

分析：水平拋出的粉筆，質(zhì)量不變，在運(yùn)動(dòng)的過程中逐漸下落，高度降低，重力勢(shì)能減??；飛流而下的瀑布，高度不斷減小，重力勢(shì)能減?。患铀偕仙淖訌?，質(zhì)量不變，高度增加，重力勢(shì)能增加，速度增加，動(dòng)能增加；平直行駛的列車，質(zhì)量不變，高度不變，重力勢(shì)能不變。

答案：C

點(diǎn)評(píng)：此題是動(dòng)能和重力勢(shì)能影響因素的具體應(yīng)用，要同時(shí)考慮影響的幾個(gè)因素，不能只考慮其中一個(gè)因素。

三、中考真題揭秘

例4. （2012?濟(jì)南）如果汽車、摩托車與列車三種車輛的速度相等，那么按照它們的動(dòng)能從大到小排列順序正確的是（　　）

A．汽車、摩托車、列車         B．列車、汽車、摩托車

C．摩托車、汽車、列車         D．汽車、列車、摩托車

分析：影響動(dòng)能大小的因素是質(zhì)量和速度，物體的質(zhì)量越大、速度越大，物體的動(dòng)能越大。汽車、摩托車和列車三者的速度相同，質(zhì)量大的動(dòng)能大，列車的質(zhì)量最大、摩托車的質(zhì)量最?。灰虼巳叩膭?dòng)能大小按車的質(zhì)量大小排序。

答案：B

點(diǎn)評(píng)：此題考查影響動(dòng)能大小的因素，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)估測(cè)出物體的質(zhì)量大小是解題的關(guān)鍵。

例5.（2012?婁底）如圖所示，是探究“動(dòng)能的大小與哪些因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)：

（1）用質(zhì)量不同的A、B兩個(gè)小球（m_A＞m_B）碰撞靜止在同一水平面上的紙盒。實(shí)驗(yàn)中控制小球的高度相同，是為了控制兩球到達(dá)底端時(shí)__________相同；實(shí)驗(yàn)中通過觀察紙盒被推動(dòng)的距離的大小，可以比較A、B兩個(gè)小球的________的大小。

（2）將（甲）與（乙）兩實(shí)驗(yàn)比較可知，小球動(dòng)能的大小與小球的_______有關(guān)。將（甲）與（丙）兩實(shí)驗(yàn)比較可知，小球動(dòng)能的大小與小球的_______有關(guān)。

（3）本次實(shí)驗(yàn)采用物理最常用的一種實(shí)驗(yàn)方法是                             。

分析:（1）在實(shí)驗(yàn)中，小球的位置越高，滾到水平面時(shí)的速度就越大，讓小球從同一高度滾下是物理讓兩球到達(dá)水平面時(shí)能夠具有相同的速度；通過比較撞擊紙盒距離的長(zhǎng)短來判斷小球的動(dòng)能大小，采用了轉(zhuǎn)換法。（2）（甲）與（乙）兩實(shí)驗(yàn)中兩球的質(zhì)量相同，高度不同，到達(dá)底端的速度不同，所以可探究動(dòng)能與速度大小的關(guān)系；（甲）與（丙）兩實(shí)驗(yàn)中兩球的高度相同，這樣到達(dá)底端的速度相同，但它們的質(zhì)量不同，所以可探究動(dòng)能與質(zhì)量大小的關(guān)系；（3）實(shí)驗(yàn)中分別控制質(zhì)量和速度不變，利用了控制變量法。

答案：（1）速度   動(dòng)能   （2）速度   質(zhì)量   （3）控制變量法

點(diǎn)評(píng)：此類實(shí)驗(yàn)題考查科學(xué)方法的運(yùn)用（控制變量法、轉(zhuǎn)換法），以及如何對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行分析歸納出正確的結(jié)論。

四、小站練兵場(chǎng)

題：為了研究動(dòng)能的大小與哪些因素有關(guān)，教材中設(shè)計(jì)了“小鋼球撞木塊”的實(shí)驗(yàn)（如圖所示）讓靜止的小鋼球從斜面滾下，觀察木塊被推動(dòng)的距離．關(guān)于該實(shí)驗(yàn)的說法中，不正確的是（　?。?span lang="EN-US" style="line-height: 28px;">

A．該實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思路是采用轉(zhuǎn)換法，用木塊移動(dòng)的距離來表示動(dòng)能的大小

B．該實(shí)驗(yàn)研究的基本方法是控制變量法，如分別控制小球滾下的高度、小球的質(zhì)量等

C．在實(shí)驗(yàn)器材的選擇時(shí)，可以不考慮斜面的光滑程度，被撞木塊的質(zhì)量和軟硬等因素

D．實(shí)驗(yàn)過程中，讓同一小球從不同高度落下，目的是為了讓小球獲得不同的運(yùn)動(dòng)速度

參考答案：C

《中學(xué)生數(shù)理化》