动能和重力势能的相互转化

我们首先通过图 6-19 的实验来观察物体动能和重力势能的相互转

化。如图所示，把一个钢球拴在细线的一端，把线的另一端悬挂起来，让它可以自由摆动，然后把钢球从平衡位置 O 拉到 B，放手后可以看到钢球从 B 经过 O 摆到 C，再由 C 经过 O 回到 B，来回摆动。显然在 B 点和 C 点时， 钢球的速度为零，动能等于零，只具有重力势能。钢球经过 O 点时，只具有动能，重力势能等于零(把 O 点所在的水平面作为 h=0 的参考平面)。也就是说，钢球经过 O 点时的动能是由它在 B 点时的重力势能转化来的，钢球到达 C 点时的重力势能又是由它在 O 点时的动能转化来的。这样，由于钢球的来回摆动，它的重力势能和动能也就不停地相互转化着。

在建筑工地上，我们可以看到这样的事例：气锤在升高的过程中，克服重力做功，速度越来越小，动能不断减小，但重力势能不断增大，显然这时它的动能转化为重力势能。从高处回落的气锤情况恰好相反，在下落的过程中，重力对它作功，重力势能不断减小，但速度越来越大，动能不断增大，显然这时它的重力势能转化为动能。分析这个事例，我们不难看出动能和重力势能的相互转化，是通过重力做功来实现的。下面我们再进一步来研究这个转化过程中的数量关系。