11.3 动能和势能 课件(共28张PPT) 2023-2024学年物理人教版八年级下册

(共28张PPT)
第3节 动能和势能
八年级
初中物理
第十一章 功和机械能
学习目标
1.知道能量的概念、单位，能说出能量与做功的关系。
3.掌握势能概念，掌握势能的大小跟哪些因素有关。
2.掌握动能概念，掌握动能的大小跟哪些因素有关。
4.初步形成从能量的角度分析物理问题的意识。
课堂引入
做功和能量有什么关系？
湍急的流水能推动水车，对水车做功，流水具有能量
拉开的弓将箭射出，弓对箭做了功，弓具有能量
能量
知识点一
1.概念：物体能够对外做功，我们就说这个物体具有能量，简称能。
2.单位：能量的单位与功的单位相同，都是焦耳（J）。
从拦河大坝流下的水、高空坠物、被压弯的撑杆都具有能量。
3.能量与做功的关系
（1）功是描述一个力对物体作用过程中取得成效的物理量，是相对于一个过程而言的，它是一个过程量。一个物体能够做功，我们就说它具有能量，能量是描述物体做功本领的物理量，是一个状态量。
（2）一个物体能够做的功越多，表示这个物体的能量越大。
能够做功，不等于正在做功。
关于功和能的关系，下列说法正确的是（ ）
A. 物体具有的能越多，它做的功越多
B. 物体有了能就一定正在做功
C. 能量的转化是通过做功实现的
D. 做功的物体不一定具有能
典例1
C
解析：：一个物体能够对另一个物体做功，这个物体就具有能量，能量反映了物体做功的本领，一个物体能够做的功越多，表示这个物体的能量越大。物体具有的能越多，它做功的本领越大，但做的功不一定越多，A错误；物体有了能就有了做功本领，但不一定正在做功，B错误；做功的物体一定具有能，D错误。
动能
知识点二
物体由于运动而具有的能，叫动能。一切运动的物体都具有动能。
1. 定义
运动的钢球打在木块上，木块被撞走，钢球对木块做了功，钢球能够做功，表明钢球具有能量。
（1）猜想与假设
2.实验探究：动能的大小跟哪些因素有关
②同样速度的小汽车和重型卡车，碰上物体后造成的危害不同，猜想动能大小与物体的质量有关。
①风越大，帆船运动越快，猜想动能可能与物体的运动速度有关；
（2）设计实验
转换法：通过小车将木块推动的距离的远近来反映小车的动能大小。
控制变量法：①控制质量相同，同一小车从不同高度滑下，探究动能大小与速度的关系；②控制速度相同，不同质量的小车从同一高度滑下，探究动能大小与质量的关系。
（3）实验过程
①实验甲，小车从斜面上高为2ｈ的位置从静止开始滑下，到达水平面后，发现它的运动速度较大，推动木块移动的距离为ｓ甲。
②实验乙，让小车从斜面上高为ｈ的位置从静止开始滑下，到达水平面后，发现运动的速度较小，推动木块移动的距离为ｓ乙。
③实验丙，让一质量小一些的小车从与乙相同的高度ｈ 处从静止开始滑下，到达水平面后，推动木块移动的距离为为ｓ丙。
（4）实验结论
比较实验乙和实验丙，发现ｓ乙＞ｓ丙。可得出结论：运动速度相同时，物体的质量越大，动能越大。
比较实验甲和实验乙，发现ｓ甲＞ｓ乙。可得出结论：质量相同时，物体运动的速度越大，动能越大。
3.影响动能大小的因素
物体的质量和运动的速度。质量越大，速度越大，物体的动能就越大。
一某段道路的标志牌显示：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80km/h。
请你用物理知识解释：
（1）为什么要对机动车的最高行驶速度进行限制？
（2）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？
当车辆的质量相等时，车辆的速度越大，动能越大，越不容易刹住车，所以要对车辆的速度加以限制，以免发生交通事故。
当车辆的速度相等时，质量越大，动能也越大，所以大型客车、载货汽车的限制速度比小型客车的小。
泉城欧乐堡的过山车非常刺激，它从0加速到100 km/h仅需2.5 s。假期里小张和小李相约去欧乐堡体验，若小张体重为50 kg，小李体重为60 kg。在加速过程中，他们的动能________（选填“增大”“减小”或“不变”），某时刻小张的动能_______（选填“大于”“等于”或“小于”）小李的动能。
典例2
增大
小于
解析：在从0加速到100 km/h的过程中，他们的速度增大，所以动能增大。由于小张的体重小于小李的体重，并且在同一时刻他们速度相同，所以小张的动能小于小李的动能。
在地球表面附近，物体由于受到重力并处在一定高度时所具有的能，叫重力势能。
1. 重力势能
打桩机在工作时，先把重锤高高举起，重锤落下，可以把桩打入地里，重锤对桩做了功。这说明高处的重锤具有能量。
势能
知识点三
重力势能的影响因素：质量和高度。
在高度一定时，物体的质量越大，它具有的重力势能越大；在质量一定时，物体的位置越高，它具有的重力势能越大。
例如，水力发电站要想发出更多的电来，就要想办法储存更多的水，将水位提得更高，也就是尽量使水的重力势能更大。
如图所示，晓丽做“探究重力势能大小跟哪些因素有关”的实验。
典例3
不同
（1）由图甲和乙可知，质量相同的物体A 和B，从______（选填“相同”或“不同”）高度落下，小木桩被打入沙中的深度不同。说明物体的重力势能与物体被举高的高度有关。
（2）由图甲和丙可知，质量不同的物体A 和C，从同一高度落下，小木桩被打入沙中的深度不同。说明物体的重力势能与物体的________有关。
（3）由图中现象______（选填“能”或“不能”）比较B、C 两个物体的重力势能大小。
质量
能
2. 弹性势能
发生形变的网球拍将网球弹出，具有能量
被压弯的跳板将运动员弹起，具有能量
发生形变的物体在恢复形变时可以做功，因此也具有能量。
物体由于发生弹性形变而具有的能叫弹性势能。
弹性势能的影响因素：弹性形变程度、物体本身的材料。
对于同一物体，弹性形变越大，它具有的弹性势能就越大。
重力势能和弹性势能统称势能。
如图所示，小伟在玩蹦蹦杆，蹦蹦杆由地面弹起，在空中升高的过程中，小伟的重力势能______，小伟的动能______；在下落后，从杆尖触地到弹簧压缩至最短，弹性势能______。（均选填“增大”“减小”或“不变”）
增大
减小
增大
典例4
解析：蹦蹦杆在空中升高的过程中，小伟的质量不变，高度增大，其重力势能增大；同时速度减小，其动能减小。在下落后，从杆尖触地到弹簧压缩至最短，弹簧的形变变大，则弹簧的弹性势能增大。
课堂小结
动能和势能
影响因素：质量、速度
定义：物体由于运动而具有的能
动能
影响因素：质量、高度
定义：物体由于受到重力并处在一定高度时所具有的能
重力势能
影响因素：弹性形变程度
定义：物体由于发生弹性形变而具有的能
弹性势能
随堂练习
1. 如图所示为我国某地的等高线图，若把同一个物体分别放在ａ点和ｂ点，则物体的重力势能（ ）。
A. 在a 点时大
B. 在b 点时大
C. 在两点一样大
D. 条件不足，无法判断
A
2. 时下土地承包盛行，大面积种植农作物便于统一施肥、喷洒农药等。如图，无人机在某一高度匀速飞行喷洒农药的过程中，动能和重力势能的变化情况是（ ）
A. 动能增加，重力势能增加
B. 动能减小，重力势能减小
C. 动能不变，重力势能减小
D. 动能减小，重力势能增加
B
3.兴趣小组的同学认为车祸的危害程度与汽车的动能大小有关，于是他们进行了如下探究：
【提出问题】汽车的动能大小跟什么因素有关？
【猜想假设】由“十次车祸九次快”可猜想：汽车的动能可能跟_______有关；由“安全驾驶莫超载”可猜想：汽车的动能可能跟______有关。
速度
质量
【进行实验】他们做了如图所示的三次实验：用金属球模拟汽车，让金属球从斜槽的某一高度由静止开始滚下，碰到水平面上的物块，将物块撞出一段距离。物块被撞击得越远，说明金属球到达水平面时的动能就越______。
大
【分析论证】分析甲、丙两图的实验现象，可以初步得到结论：____________________________________________________________________。
【实践应用】用甲、乙两图的实验现象所得到的结论，可以解释汽车______（选填“超载”或“超速”）行驶时危险性大的原因。
质量相同时，汽车（物体）的速度越大，动能越大
超载