一、动能和势能

在物理学中，能量这个概念跟前面学过的功的概念是有密切联系的．一个物体能够做功，我们就说它具有能量．一个物体能够做的功越多，表示

这个物体的能量越大．打个比方，这就好像一家企业对外能够支付得越多，表示这家企业的资金越雄厚一样．

动能风吹着帆船航行，空气对帆船做了功；急流的河水把石头冲走，水对石头做了功；运动着的钢球打在木块上，把木块推走，钢球对木块做了功．流动的空气和水，运动的钢球，它们能够做功，它们都具有能量．空气、水、钢球是由于运动而能够做功的，它们具有的能量叫做动能．一切运动的物体都具有动能．

动能的大小跟哪些因素有关呢？

实验如图 1—1 所示，让钢球从斜面上滚下，打到一个小木块上，推动木块做功．让同一个钢球从不同高度滚下，看哪次木块被推得远．换用质量不同的钢球，让它们从同一高度滚下，看哪个钢球把木块推得远．同一个钢球，原来的位置越高，滚到斜面下端时速度越大，把木块推

得越远．在滚下速度相同时，钢球的质量越大，把木块推得越远．

实验结果表明，钢球的质量越大，它运动的速度越大，把木块推得越远，对木块做的功越多，表示钢球的动能越大．因此，运动物体的速度越大，质量越大，动能就越大．

势能人们在打桩时，先把重锤高高举起，重锤落下就能把木桩打入地里（图 l—2）．重锤是由于被举高而能够做功的，举高的物体具有的能量叫重力势能．物体的质量越大，举得越高，它具有的重力势能就越大．

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图 1—2 被举高的重锤具有重力势能．重锤的质量越大，被举得越高，下落时做的功越多，表示重锤的重力势能越大．

射箭运动员把弓拉弯，放手后被拉弯的弓能把箭射出去（图 1—3）．被压缩的弹簧在放松后能把压在上面的砝码举起（图 1—4）．弓和弹簧都是由于发生弹性形变①而能够做功的，发生弹性形变的物体具有的能量叫弹性势能．物体的弹性形变越大，它具有的弹性势能就越大．

机械能 动能和势能统称为机械能．一个物体可以既有动能，又有势能，例如，飞行中的飞机因为它在运动而具有动能，又因为它在高处而具有重力势能，把这两种能量加在一起，就得到它的总机械能．机械能是最常见的一种形式的能量．

前面说过，一个物体能够做的功越多，表示这个物体的能量越大，因此，能量的大小可以用做功的多少来衡量．动能、势能或机械能的单位跟功的单位相同，也是焦耳．例如我们说在空中飞行的一个球的重力势能是5 焦，动能是 4 焦，球的机械能则为 9 焦．

想想议议 举起的重锤落下时能把木桩打入地里，举高的重锤具有重力势能．高山上有一块大石头，稳稳地在那里，它有没有重力势能？说一说你的看法．

① 物体受到外力作用而发生的形状变化，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．

练习