我想请问一下,为什么座在车上(四个轮的小车)推车,车不能动,但我在地上推车.车就会动!为什么呢?
參考答案:这是能量守衡定律 动能和势能相互转化
1.能量:①定义:一个物体能够做功,这个物体就具有能量。
②提示:第一,一个物体能够做功越多,表示这个物体的能量越大。
第二,物体能够做功,是指有做功的本领,可以是正在做功,也可以是不在做功。
第三,能量有机械能、内能、电能、热能、光能、原子能、生物能等各种形式。机械能的单位和功的单位一样,是焦耳。其中机械能包括动能和势能,势能包括重力势能和弹性势能。
2.动能:①定义:物体由于运动而具有的能量叫做动能。
②提示:物体的质量和速度决定其动能的大小,运动物体的质量越大,速度越大,动能就越大。一切运动的物体都具有动能。
3.势能:势能分为重力势能和弹性势能。
重力势能的定义:物体由于被举高而具有的能量叫做重力势能。(所有被举高的物体都能够做功,都具有重力势能)物体的质量越大,被举得越高,则它的重力势能就越大。
弹性势能的定义:物体由于发生弹性形变而具有的能量叫做弹性势能。(所有发生弹性形变的物体都能够做功,都具有弹性势能)发生弹性形变的物体,弹性形变越大,则它具有的弹性形变就越大。(弹性形变的含义是:物体遇到外力作用而发生的形状改变叫做形变,如果外力撤消,物体能恢复原状,这种形变叫做弹性形变)
4.举例:流动的河水具有动能,因为它是运动的物体,能够冲走小石头,给石头做功;
被高举重锤具有重力势能,因为它能够将地面砸个坑,能够做功;
被拉弯的弓具有弹性势能,因为弓发生了弹性形变,能够将箭射出去,具有做做功的本领;
5.问:如果有两个物体,其质量相同而高度不同,它们谁的重力势能大?如果重力势能不相等,如何使得它们的重力势能相等?
答:质量相同而高度不同的物体,高度越高的物体重力势能越大。要想使他们的重力势能相等,需要将两者放置于同一高度。
8.问:如果两个物体质量不等而高度相同,则谁的重力势能大?如果重力势能不相等,如何使得它们的重力势能相等?
答:高度相同,质量大的物体具有的重力势能大,要想使两者具有同一重力势能,需将质量大的物体放置到较低的位置。质量小的物体放置到比较高的位置。
9.问:一个空中飞行的皮球具有的机械能为35焦耳,如果已知它的动能为17焦耳,则它的重力势能为多少?
答:因为机械能=动能+势能,所以势能=机械能—动能,在皮球的势能中,只具有重力势能,不具有弹性势能,所以皮球的重力势能就是皮球的势能,为35—17=18焦耳。
10.动能和势能是可以相互转化的,有五个典型实例可以证明。
(1)滚摆(一个重力势能和动能相互转化的装置):滚摆的装置如课本P4图1—5,手工卷动滚摆,使悬线缠在滚摆的轴上,当滚摆达到最高点,释放,从这个时刻开始研究滚摆的运动过程:滚摆在最高点,静止释放,开始的速度为0,也就是说,滚摆在最高点的重力势能最大,而动能最小。随着它高度的降低,滚动得越来越快,直到最低点,速度最大,即,它在最低点重力势能最小,而动能最大。在由最高点到最低点的运动过程中,重力势能减少,动能增大,减少的重力势能转化为动能。相反,在由最低点到最高点的运动过程中,动能减少而重力势能增大,减少的动能等于增加的重力势能。
(2)单摆(一个重力势能和动能相互转化的装置):单摆的装置如课本P4图1—6,单摆和滚摆的能量转化的原理一样,只是,滚摆只有一个最高点和一个最低点;而单摆有两个最高点和一个最低点。在最高点重力势能最大而动能为0,在最低点重力势能最小而动能最大。在由最高点到最低点的运动过程中,重力势能减少,动能增大,减少的重力势能转化为等量的动能。相反,在由最低点到最高点的运动过程中,动能减少而重力势能增大,减少的动能转化为等量的重力势能。
(3)课本P4实验三(一个动能和弹性势能相互转化的例子):第一个过程:滚动的小球从接触弹簧片,到将弹簧片压弯小球自身静止,(同时弹簧片达到最大弹性形变),第二个过程:然后弹簧片恢复形变,小球速度从零逐渐增大,以至小球速度最大时,弹簧片形变为零。在这两个过程中,前者,小球的动能转化为弹簧片的弹性势能,减少的动能转化为等量的增加的弹性势能;后者,弹簧片的弹性势能转化为小球的动能,减少的弹性势能转化为等量的增加的动能。
(4)卫星(卫星运动于远地点和近地点之间,进行着重力势能和动能的相互转化):卫星环绕着地球转动,在椭圆形的轨道上有两个点,一个近地点,一个远地点。卫星的能量转化和滚摆也相似,远地点相当于最高点,势能最大,动能最小;近地点相当于最低点,势能最小动能最大。
(5)皮球从高处下落,遇地反弹:球在空气中,是重力势能和动能的转化,球在与地面的接触过程中,是动能和弹性势能的转化,与前面类似,不再重复