第十一章功和机械能第3节动能和势能 课件内嵌视频2021-2022学年人教版物理八年级下册（共81张PPT WPS打开）

第3节 动能和势能
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第十一章 功和机械能
1、了解能量的初步概念。
2、知道什么是动能及影响动能大小的因素。
3、知道什么是重力势能和弹性势能及影响势能大小的因 素。
4、能举例说明物体的动能、重力势能、弹性势能。
5、能用影响动能、势能大小的因素解释简单的现象。
重点：
1、知道什么是动能及影响动能大小的因素。
2、知道什么是重力势能和弹性势能及影响势能大小的因素。
难点：
能用影响动能、势能大小的因素解释简单的现象。
1、做功的两个必要因素:一个是 ;另一个是物体在这个力的方向上 。
2、功的公式: 。
3、在“阻力对物体运动的影响”实验中，让小车从斜面的相同高度滑下，目的 。
4、物体受力时发生形变，不受力时又恢复到 的性质，叫 。
急流水
拉弯的弓
高举的重锤
想想有什么现象发生 … …
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}能对外做功的物体
被做功的物体
做功的表现
高举的重锤落下　　
地面
急速流动的水　
水车
拉弯的弓弦　
箭
　　
能够对外做功
高举的重锤
急流的水
拉弯的弓弦
具有能量
归纳结论
1、定义：
物体能够对外做功，则这个物体具有能量，简称能．
2、做功的实质：
实质是能量转换的过程。物体做的功越多，说明一种形式的能，转化为其他形式的能就越多，这个物体的能量大。
3、单位：焦耳（J）．
一个物体能够做的功越多，表示这个物体的能量越大．
一、能量
⑴能：是描述物体具有对其他物体功的本领，是一个状态量；
功：是表示一个力对物体做功的过程，是一个过程量。
（2）物体具有能量，但不一定正在做功。如：一块静止在屋顶上的 砖。但正在做功的物体一定具有能量。
（3）功是能的量度。
物体的能量变化了多少，它就对其他物体做了多少功。反之也成立。
4、功和能的关系：
1．关于功和能的说法正确的是( )
A．具有能量的物体一定正在做功
B．物体具有的能量越大，它做的功就越多
C．物体做的功越少，它具有的能量就越少
D．物体能够做的功越多，它具有的能量就越大
2、下列关于能量的说法正确的是( )
A.一个物体能够做功，就说这个物体具有能量
B.用线悬挂着的小球没有做功，所以没有能
C.没有做功的物体，一定不能做功
D.运动的物体做了功，说明这个物体还具有动能
3．据报道，一辆横穿铁路的拖拉机，因故障而停在铁道上，此时远处驶来一列火车，尽管司机及时采取紧急制动措施，但缓慢驶进的列车还是将拖拉机撞飞了，这是因为火车的（ ）
A．动能很大　　　　　B．速度很大
C．势能很大 D．功率很大
飞行的子弹击穿西瓜
弹弓射出的弹丸击碎盘子
1、定义：
物体由于运动而具有的能，叫动能。
注：
（1）不能说运动的物体具有的能，叫动能。因为运动的物体可能不只有动能。如天空中飞行的飞机。
（2）一切运动的物体都具有动能。
一、动能
【猜想与假设】
（1）动能大小可能与物体的 有关。
严禁超载的大货车上路
超载的大货车具有巨大的能量
二、探究物体的动能跟哪些因素有关
(2) 动能大小可能与物体运动 有关。
高速公路，不同的车型限速不同
高速穿甲弹，击穿多层厚钢板
【实验器材】质量相同和质量不同的小球、木块、斜面。
【实验方法】
（1）转换法:
通过比较水平面上木块移动的 ，来反映小球动能的大小。木块移动得越远，表示小球的动能 。
（2）控制变量法:
①控制小球的质量相同，研究动能大小与小球速度的关系。
②控制小球的速度相同，研究动能大小与小球质量的关系。
思考：
如何控制小球到达水平面时的速度相同？以及如何使小球到达水平面时的速度不同？（联系探究阻力对运动的影响）
【实验设计】
钢球从高为h的斜槽上滚下，在水平面上运动。运动的钢球A撞击木块后，能将木块推动一段距离。木块被推得越远，A对木块做的功就越多，A的动能也就越大。
【进行实验】
（1）让 不同钢球，从 高度由静止释放，观察木块被推开的距离。
分析论证：
质量不同的钢球，从斜面的同一高度由静止释放，钢球碰撞木块时的速度 。质量 的钢球将木块推得越远。说明质量越大物体动能 。
（2）让 相同钢球，从不同 由静止释放，观察木块被推开的距离。
分析论证：
质量相同的钢球，从斜面的不同高度由静止释放，高度越高的钢球碰撞木块时的速度 。速度 的钢球将木块推得越远。说明速度越大物体动能 。
影响动能大小的因素：
物体动能的大小与物体的 和运动 有关
（1）质量相同的物体，运动的 越大，它的动能越大;
（2）运动速度相同的物体， 越大，它的动能也越大。
【概括总结】
交流与反思:
在探究和理解动能大小与哪些因素有关时,应注意以下两点。
①比较物体的动能大小时，必须同时考虑质量和速度，不可忽略其中任何一个。
②在分析物体动能大小是否变化时，要同时考虑物体的质量和物体的速度是否变化，不能只考虑其中的一个方面。
高速公路限速牌：
小型客车最高行驶速度不得超过100km/h；大型客车、载货汽车最高行驶速度不得超过90km/h。
请利用物理知识解释，为什么要对机动车的最高行驶速度进行限制？为什么在同样的道路上，对不同车型设定不一样的最高行驶速度？
想一想
速度越大，动能越大。限制机动车的最高行驶速度，才能保证机动车行驶的安全性。
车型不同，载重量不同，如果车的行驶速度相同，质量大的，动能大，行驶的危险性大。
1、一辆汽车加速运动，它的动能 .
2、火车进站时做减速运动，它的动能 ；停止后，它的动能等于 .
3、一辆洒水车在马路上匀速前进并洒水，它的动能 .
4、汽车空载和满载时以相同速度前进： 时动能大.
5、某同学慢跑和快跑： 时动能大.
被举高的重锤打击木桩
重锤下落将地基夯实
三、势能
势能的分类：重力势能和弹性势能
1、重力势能
（1）定义：
物体由于被举高而具有的能，叫重力势能。
注：
①一切被举高的物体都具有重力势能。
②初中阶段“被举高”是相对于地面而言的。
为什么高空坠物这么危险呢？
【提出问题】重力势能的大小可能跟哪些因素有关？
【猜想与假设】
1、重力势能的大小跟物体被举高度有关
打击木桩时，要将重锤高高的举起
2、重力势能的大小跟物体的质量有关
高速公路施工，使用强夯法对路基加固。夯锤的质量非常大。
【设计实验】
可以采用三个体积相同，而质量不同的小球做实验。实验时分别将小球由某个高度自由落下，然后观察在松软的花泥上砸出的痕迹，从而判断重力势能的大小，实验过程及现象如图所示．（m钢＞m玻＞m木）
【实验方法】
1、控制变量法 2、转化法
A
B
C
D
E
①实验(A)(B)(C)中三个小球所处高度 ，但质量 ，钢球的质量最大，木球的质量最小．发现钢球砸出的痕迹最深
说明:
重力势能的大小与物体的质量有关，且 越大，重力势能 。
②比较（D）（E）两次实验，两次小球的 相同，但所处高度 ，小球所处高度越高，落下来砸出的痕迹越深.
说明:
小球高度越高，具有的重力势能 。
2、影响物体重力势能的因素：
重力势能的大小与高度、质量有关。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。
【交流与反思】
(1)在比较重力势能大小的变化时，要同时考虑物体的质量和高度两个因素。质量大的物体其重力势能不一定大；同理高度高的物体，其重力势能也不一定大。
(2)在没有特别指明的情况下，“高度”一般是指相对于地面而言的。
注：在初中阶段，通常把地面上的物体所具有的重力势能看成零。
发生弹性形变的蹦床，能把孩子们弹起来。
发生弹性形变的弹弓，快速射出弹丸。
发生弹形变的物体，在恢复形变时可以对其他物体做功，因此具有能量。
例如，发生形变的网球拍能将网球弹出，具有能量。
四、弹性势能
1、定义：
物体由于弹性形变而具有的能量，叫弹性势能.
2、影响因素：
（1）与物体本身的材料和弹性形变的的程度有关。
（2）同一物体，物体弹性形变越大，弹性势能越大。
（在弹性限度内）
3、重力势能和弹性势能，统称为势能
物体弹性势能的大小与物体的弹性形变程度和物体本身的材料等因素有关。对于同一物体，弹性形变越大，弹性势能越大。
影响弹性势能大小的因素
动能和势能
能量:
物体能够对外做功，表示这个物体具有能量
动能
物体由于运动而具有的能
影响因素：质量、速度
势能
重力势能
弹性势能
物体由于被举高而具有的能量
影响因素：质量、高度
物体由于弹性形变而具有的能量
2、高速公路上对不同类型的车辆有不同的限速规定，这样做可以控制汽车行驶时的(　　)
A．惯性 B．阻力
C．动能 D．耗油量
3、关于动能，下列说法正确的是(　　)
A．自行车一定具有动能
B．速度越大的物体，动能越大
C．汽车的动能一定比自行车的动能大
D．物体由于运动而具有的能叫做动能
4、【2019郴州】一架飞机在高空中水平匀速飞行，向灾区投放救灾物资．该飞机在此过程中(　　)
A．动能不变 B．动能减小
C．重力势能不变 D．重力势能增大
5、下列物体中，不具有弹性势能的是(　　)
A、被跳水运动员压弯的跳板
B、被射箭运动员拉弯的弓
C、放在桌上的弹簧
D、机械手表中旋紧的发条
6、【2019长春】2019年6月5日，我国航天完成首次海上发射，用长征十一号运载火箭将七颗卫星送入太空．火箭加速升空过程中，这七颗卫星的动能 (　　)
A．变小 B．不变
C．变大 D．无法判断
7、【徐州2020】月球表面有很多陨石撞击造成的大大小小的陨石坑，关于造成陨石坑大小不一的因素，下列猜测不合理的是(　　)
A、陨石的质量 B、陨石的撞击速度
C、被撞处的硬度 D、被撞处是否在阴影中
8、【2019·广西】如图所示，物块在光滑斜面上由静止开始下滑，依次经过a、b两个点，不计空气阻力，比较物块在a、b两点的能量，下列说法正确的是(　　)
A、物块在a点动能大
B、物块在b点动能大
C、物块在b点重力势能大
D、物块在a、b两点的重力势能一样大
9、【常州中考】现代农业利用喷药无人机喷洒农药，安全又高效，如图所示，喷药无人机在农田上方沿水平方向匀速飞行，同时均匀喷洒农药，此过程中，喷药无人机的(　　)
A．动能减小，重力势能减小
B．动能减小，重力势能不变
C．动能不变，重力势能减小
D．动能不变，重力势能不变
10、【台州中考】立定跳远时的动作分解如图所示，在此过程中运动员(　　)
A．上升时，动能减小，势能减小
B．上升时，动能增大，势能增大
C．下落时，势能增大，动能减小
D．下落时，势能减小，动能增大
12、玩弹弓时，橡皮筋被拉得越长，同样的“子弹”射得越远，这说明橡皮筋的弹性势能与____________________有关；
若橡皮筋被拉的长度相同，而所用“子弹”的质量不同，则质量大的“子弹”射出的距离较小，原因是质量大的“子弹”刚射出时的________小．
13、【山东中考】某汽车在平直公路上由于行驶速度过快，______能大，危害性就大，为防止意外，汽车不能超速行驶．乘客必须使用安全带，一旦发生碰撞，车身就停止运动，而乘客身体由于________会继续向前运动造成伤害．
14、【山东中考】如图所示，跳水运动员为获得充足的空间滞留时间，都会在跳水前先用力下压跳板，以便利用跳板的____________让自己上升得更高．不计空气阻力，运动员从离开跳板到入水的过程中，________(选填“离开跳板”“最高点”或“入水”)时动能最大．
15、【四川中考】如图所示，货架上放着A、B、C、D四个体积相同的实心球，其中A 和B 为铅球，C 和D 为铁球，那么A和B两球相比较，_____球的重力势能大；B和C两球相比较，做功本领更大的是_____球．(ρ铅＞ρ铁)
16、【2020宿迁】如图所示，在“探究影响重力势能大小的因素”实验中，有三个实心的、大小相同的铁球A、铁球B和塑料球C.球A、C离沙地高度相同．现让三个球同时由静止释放，球落到沙地上的状态如图中虚线所示．
(1)根据____________________可以判断出_____球释放前的重力势能最大．
(2)比较球A、C可得出影响重力势能大小的因素是________.
17、【2019·广西】如图探究“动能的大小跟哪些因素有关”的实验装置图．
(1)若让同一钢球分别从斜面不同的高度由静止开始滚下，高度h 越高，钢球运动到水平面时速度越______，木块B 被撞得越______.
(2)若让不同质量的钢球分别从斜面相同的高度h由静止开始滚下，比较木块B被撞击后运动距离s的远近，这是为了探究动能的大小与________的关系．
18、【青岛中考】为了探究“弹簧的弹性势能跟哪些因素有关”，小明同学设计了如图所示的装置，并进行了如下实验．
①将弹簧放在水平面上，一端固定；
②在弹性限度内，用物块(物块与弹簧不联结)将弹簧压缩，测量并记录弹簧的形变量ΔL；
③由静止释放物块，测量并记录物块在水平面上滑行的距离s；
④多次改变弹簧的形变量，重复步骤②③；
⑤分析实验数据得出结论．
①将弹簧放在水平面上，一端固定；
②在弹性限度内，用物块(物块与弹簧不联结)将弹簧压缩，测量弹簧的形变量ΔL；
③由静止释放物块，测量并记录物块在水平面上滑行的距离s；
④多次改变弹簧的形变量，重复步骤②③；
⑤分析实验数据得出结论．
请回答以下问题：
(1)本实验中，探究了弹簧弹性势能大小跟______________的关系．
(2)本实验中，弹簧弹性势能大小是通过__________________来间接反映的．
(3)　 本实验中，从物块离开弹簧到静止，物块将____________能转化为__________能。
19、【湖南中考】在体育活动中，从铅球下落陷入沙坑的深度情况猜想到：物体的重力势能可能与物体的质量、下落高度和运动路径有关．于是设计了如图所示的实验：用大小、形状相同的A、B、C、D四个铅球，其中A、C、D三球的质量为m，B球质量为2m，让A、B两球从距沙表面高H静止下落，C球从距沙表面高2H处静止下落，D球从距沙表面高2H处的光滑弯曲管道上端静止滑入，最后从管道下端竖直地落下(球在光滑管道中运动的能量损失不计)．实验测得A、B两球陷入沙坑的深度分别为h1和h2，C、D两球陷入沙坑的深度均为h3，且h1＜h2＜h3.
(1)本实验中，铅球的重力势能大小是通过______________________来反映的．
(2)比较A、B两球，发现B球陷入沙坑的深度更大，由此可得出结论：当下落高度一定时，________________________________.
用大小、形状相同的A、B、C、D四个铅球，其中A、C、D三球的质量为m，B球质量为2m，让A、B两球从距沙表面高H静止下落，C球从距沙表面高2H处静止下落，D球从距沙表面高2H处的光滑弯曲管道上端静止滑入，最后从管道下端竖直地落下(球在光滑管道中运动的能量损失不计)．实验测得A、B两球陷入沙坑的深度分别为h1和h2，C、D两球陷入沙坑的深度均为h3，且h1＜h2＜h3.
(3)比较________两球，发现C球陷入沙坑的深度更大，由此可得出结论：当物体质量相同时，下落的高度越高，物体的重力势能越大．
(4)比较C、D两球，发现两球运动的路径不同，但陷入沙坑的深度相同，
结论：物体的重力势能与物体运动的路径________(选填“有关”或“无关”)．
A、C、D三球的质量为m，B球质量为2m，让A、B两球从距沙表面高H静止下落，C球从距沙表面高2H处静止下落，D球从距沙表面高2H处的光滑弯曲管道上端静止滑入，最后从管道下端竖直地落下(球在光滑管道中运动的能量损失不计)．实验测得A、B两球陷入沙坑的深度分别为h1和h2，C、D两球陷入沙坑的深度均为h3，且h1＜h2＜h3.
实验次数
钢球质量m/g
钢球下摆高度h/cm
木块滑行距离s/cm
1
20
30
35
2
40
30
65
3
60
30

20、【包头中考】如图所示，在探究“物体动能与质量和速度的关系”实验中，将钢球从某一高度由静止释放，钢球摆到竖直位置时，撞击水平木板上的木块，将木块撞出一段距离．
(1)本实验使钢球获得动能的操作方法是______________________________.
(2)从上表数据可以看出，实验中控制了________相同，从而探究动能与________的关系．
(3)第1次实验时若不考虑能量损失，钢球对木块最多可做_________J的功；第3次实验时，木块被撞后滑出木板无法记录数据，需要重做第3次实验，甲同学建议换用同样较长的木板，乙同学建议换一个较大的木块，丙同学建议降低钢球下摆的高度，你认为应当采用______同学的建议．
(4)由上述实验数据和现象可得出结论：
__________________________________.
实验次数
钢球质量m/g
钢球下摆高度h/cm
木块滑行距离s/cm
1
20
30
35
2
40
30
65
3
60
30

(4)该实验物体的速度是指物体A从斜面上由静止滚下与物体B即将碰撞时的速度，它是通过改变 (选填“高度”或“质量”)来改变的．
(5)实验表明，同一物体A从斜面高处滚下，高度越大，物体B被撞得越远，可得结论： ．
(6)若要研究物体动能与质量的关系，则需将 的物体从斜面上的 高度由静止滚下，并观察记录数据．
22、【广西中考】如图Ⅰ所示，在“探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验中，将小钢球从高度为h的同一斜面上由静止开始滚下，推动同一小木块向前移动一段距离s后停下．完成甲、乙、丙所示的三次实验，其中h1＝h3＞h2，mA＝mB＜mC.
(1)小钢球的动能大小是通过_________(选填“高度h”或“距离s”)大小来反映的．
(2)小钢球在水平面上不能立即停下，是因为小钢球具有________，小木块最终会停下来是因为受到______力的作用．
其中h1＝h3＞h2，mA＝mB＜mC.
(3)分析比较甲和乙两组实验可得，物体质量相同时，速度越大，动能越______.
(4)分析比较__________两组实验可得出物体的动能与质量的关系．
(5)综合上述可知，如图Ⅱ所示的交通标志牌是交通管理部门对不同车型设定的最高________.
其中h1＝h3＞h2，mA＝mB＜mC.