(一)动能和重力势能的相互转化
动能和重力势能之间可以相互转化,一般发生在重力作用下的运动过程中。
(1)摆锤的摆动:在摆锤向下摆动的过程中,高度越来越低,速度越来越大,重力势能减小,动能增大,重力势能转化为动能:在摆锤摆过中点向上摆动的过程中,高度越来越高,速度越来越小,重力势能增大,动能减小,动能转化为重力势能。
(2)滚摆的运动:在滚摆下降的过程中,高度越光越低,速度越来越大,重力势能减小,动能增大,重力势能转化为动能;在滚摆上升的过程中,高度越来越高,速度越来越小,重力势能增大,动能减小,动能转化为重力势能。
(3)高处滚下的小球:小球在最高点运动速度是零,不具有动能,只具有重力势能; 到最低点只具有动能;之间既有动能又有重力势能。最高点开始小球在滚动过程中,重力势能转化为动能;最低点开始动能转化为重力势能。
(二)动能和弹性势能的相互转化
一个木球从高处滚下来,撞击到弹簧片上。
研究的过程 |
球的速度 |
动能 |
弹簧片形变程度 |
弹性势能 |
能的转化 |
木球压弯弹簧片 |
不断减小直至为零 |
不断减小直至为零 |
由小变大 |
不断增大 |
动能转化为弹性势能 |
弹簧片把木球弹回 |
由零不断增大 |
由零不断增大 |
由大变小 |
不断减小,直至为零 |
弹性势能转化为动能 |
(三)机械能守恒
动能和势能之和称为机械能。物体的动能和势能可以相互转化,而且在转化过程中,如果只有动能和势能的相互转化,机械能的总量就保持不变,即机械能守恒。
(四)动能和势能转化的应用
动能和势能的相互转化有着广泛的应用。如撑杆跳高运动员起跳后,身体不断上升,撑竿剧烈弯曲,动能转化为运动员的重力势能和撑竿的弹性势能。当上升到一定高度时,动能变得很小。此后,撑竿的弹性势能将逐渐转化为运动员的重力势能。水力发电站是利用水的势能转化为水的动能,再转化为叶轮的动能,进而带动发电机发电的。 |