一。建立能量与做功的关系
张强同学有没有"能力"?这是看不见摸不着的。如何办哪?让他工作。例如,让张强同学管理一个班级,工作一年后,张强同学管理的班级学业成绩有了很大的提高,每位同学的各科成绩有了明显的进步,我们可以说张强同同学的"能力"很强。
所以要体现一个人的能力,最好的办法就是让他工作。
同样的道理,物体是否有能量是看不见摸不着的。如何办呢?让它做功。例如,让一个铅球在桌上滚动碰一个木块,结果木块被铅球推出一段距离,铅球对木块做了功,这就说明铅球能能量。
所以要体现出物体是否有能量,最好的办法就是做功。
二。动能的提出
物体运动起来是否有能量?我们就看运动的物体是否能做功。例如,让一个铅球在桌上滚动碰一个木块,结果木块被铅球推出一段距离,铅球对木块做了功,这就说明运动的铅球能能量。再例如,跑着(运动)的张强同学碰了静止的李伟同学,结果李伟同学被推出了一段距离,张强同学对李伟同学做了功,这说明运动的张强同学有能量。
大量的生活经验告诉我们,运动的物体可以对物体做功,说明运动的物体有能量。
物体由于运动而具有的能我们称为动能。
三。动能的认识
课本的小资料中给出了常见物体的动能。行走的牛是约60J,投出去的篮球约是30J,通过两者的对比可以看出,动能与物体的质量有关。行走的牛动能约是60J,飞行的步枪子弹动能约是5000J,通过两者的对比可以看出,物体的动能与物体的速度有关。
通过生活中的实例我们初步体会到,物体的动能与物体的质量和物体的速度有关。
下面我们通过实验探究一下物体动能大小与质量和速度的关系
1.如何观察动能的大小?我们可能通过观察木块被小球推动的距离来表示动能的大小。木块运动的距离越大,表示小球对物体做的功越多,小球的动能就越大
2.让同一小球从不同高度下滑,我们会发现高度越高,小球运动的越快,木块推动的距离就越大,表示做功越多,小球的动能就越大。所以我们可以得出结论:速度越大,动能越大。
3.让不同质量的小球从同一高度下滑,我们会发现,小球的质量越大,木块被推动的距离越大,表示做的功的越多,小球的动能越大。所以我们得出结论:质量越大,动能越大。
通过实验我们进一步得出结论:质量越大、速度越大,小球的动能也就越大。
四。势能的认识
铅球被举高之后落下可以将桌面上的钉子钉进桌面,说明什么?说明从高处落下的铅球对钉子做了功,更说明被举高的铅球具有了能量。我们可以举出许多举高物体可以做功的例子。
总之物体被举高后物体会具有能量,这种能量我们称之为重力势能。
长尺子形状变化后可以将放在上面的粉笔弹出,说明了形变的物体可以对物体做功,形变的物体具有能量。
我们把物体由于弹形形变而具有的能称这弹性势能。
物体上将动能、重力势能、弹性势能统称为机械能