【猜 想】动能大小与物体质量和速度有关。

　　【实验器材】斜面、木块、大铁球和小铁球

　　【实验设计】

　　① 如图所示，在桌面上架起一个斜面，在斜面末端放上木块，让铁球从斜面上自由滑下。

　　② 让大铁球和小铁球先后从斜面的同一高度自由滚下，推动桌面上的木块，分别记下铁球推动木块移动 的距离。

　　③ 让同一铁球先后从斜面上的不同高度自由滚下，分别记下木块两次被推动的距离。

　　【实验方法】控制变量法、转换法

　　【实验研究】

　　· 如何判断动能大小：看小钢球能推动木块做功的多少。

　　· 如何控制速度不变：使钢球从同一高度滚下，则到达斜面底端时速度大小相同。

　　· 如何改变钢球速度：使钢球从不同高度滚下。(注意控制钢球质量一定)

　　【实验分析】

　　实验②说明：物体动能与质量有关。运动速度相同的物体，质量越大，它的动能也越大。

　　实验③说明：物体动能与速度有关。质量相同的物体，运动的速度越大，它的动能越大。

　　【分析归纳】 保持钢球质量不变时结论：运动物体质量相同时;速度越大动能越大。

　　保持钢球速度不变时结论：运动物体速度相同时;质量越大动能越大;

　　【实验结论】 物体动能与质量和速度有关。质量相同的物体，运动的速度越大，它的动能越大;

　　运动速度相同的物体，质量越大，它的动能也越大。

　　练习：☆上表中给出了一头牛漫步行走和一名中学生百米赛跑时的一些数据：

　　分析数据：可以看出对物体动能大小影响较大的是速度。

　　判断依据：人的质量约为牛的1/12，而速度约为牛的12倍，此时动能为牛的12倍，说明速度对动能影响大。

　　探究决定重力势能大小的因素

　　猜想：重力势能大小与物体质量和高度有关;

　　方法：控制变量;

　　如何判断重力势能大小：看小钢球落地时做功的多少(沙子表面凹陷程度 )

　　探究重力势能大小与物体质量的关系：使质量不同的两个钢球从同一高度下落，观察沙地表面凹陷程度。

　　探究重力势能大小与物体高度的关系：让同一小球从不同高度下落，观察沙子表面凹陷程度。

　　结论：质量相同的物体，高度越高，重力势能越大; 高度相同的物体，质量越大，重力势能越大。

　　机械能：动能和势能统称为机械能。

　　有动能的物体具有机械能;有势能的物体具有机械能;同时具有动能和势能的物体具有机械能。

　　动能是物体运动时具有的能量，势能是存储着的能量。

　　动能和势能可以互相转化。如果只有动能和势能相互转化，机械能的总和不变，也就是说机械能是守恒的。

　　(二)动能和势能的转化

　　动能和重力势能间的转化规律：

　　质量一定的物体，如果加速下降，则动能增大，重力势能减小，重力势能转化为动能。

　　质量一定的物体，如果减速上升，则动能减小，重力势能增大，动能转化为重力势能。

　　动能与弹性势能间的转化规律：

　　如果一个物体的动能减小，而另一个物体的弹性势能增大，则动能转化为弹性势能。

　　如果一个物体的动能增大，而另一个物体的弹性势能减小，则弹性势能转化为动能。

　　动能与势能转化问题的分析：

　　⑴ 首先分析决定动能大小的因素，决定重力势能(或弹性势能)大小的因素──看动能和重力势能(或弹性势能)如何变化。

　　⑵ 还要注意动能和势能相互转化过程中的能量损失和增大──如果除重力和弹力外没有其他外力做功(即：没有其他形式能量补充或没有能量损失)，则动能势能转化过程中机械能不变。

　　⑶ 题中如果有“在光滑斜面上滑动”则“光滑”表示没有能量损失──机械能守恒;“斜面上匀速下滑”表示有能量损失──机械能不守恒。

　　(三)水能和风能的利用

　　水电站的工作原理： 利用高处的水落下时把重力势能转化为动能，水的一部分动能转移到水轮机，利用水轮机带动发电机把机械能转化为电能。

　　练习：

　　☆ 水电站修筑拦河大坝的目的是什么?大坝为什么要设计成上窄下宽?

　　答：水电站修筑拦河大坝是为了提高水位，增大水的重力势能，水下落时能转化为更多的动能，通过发电机就能转化为更多的电能。

　　无论是江河大堤，还是水库大坝都修成上窄下宽，其目的主要是

　　(1)降低重心，增加稳度;增大受力面积，减小对坝基压强;增大坝体的有效植被面积，减少水土流失。

　　(2)防水压。根据液体内部压强公式p=ρgh可知，堤坝内的水越靠近堤坝底，水深h越大，水产生的压强也越大。堤坝下宽能承受较大的水压，确保堤坝的安全。

　　(3) 防渗漏。堤坝下部受水的压强越大，水越容易渗进坝体。把下部修得宽些，就可以延长堤坝内水的渗透路径，增大渗透阻力，从而提高堤坝的防渗透性能。

　　(4) 防滑动。堤坝内水的压力总有将大堤向外水平推动和将大坝推向下游的运动趋势，堤坝基底需要有与之抗衡的静摩擦力，才能保持堤坝平衡。将堤坝下部修宽既可增大坝体的重力，也可增大迎水面(挡水面)上水对坝体竖直向下的压力，因此，可以增强坝体与坝基间的最大静摩擦力，达到防止堤坝滑动的目的。