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第3节 动能和势能
第十一章 功和机械能
R·八年级物理下册
问题导入
坚固的车顶居然能被西瓜皮砸坏，这是什么原因？
物体
能对外
做功
拉弯的弓
流动的水
举高的重锤
可推动水车
转动
能把地面砸塌陷
可使箭
射出
物体具有能量
探究新知
知识点1 能量
物体能够对外做功，我们就说这个物体具有能量，简称能。
单位：焦耳（J）
物体做功的过程就是能量转化或转移的过程。
1. 有能不一定做功；做功一定有能。
物体具有的能量越大，做的功不一定越多
功是描述对物体作用过程中所取得成效的物理量，是过程量；能量是指物体能够对外做功的本领，是状态量。
功与能的关系
2. 一个物体能够做的功越多，它具有的的能越大。
下列关于能量的说法中正确的是（ ）
A. 做功的物体具有能量，不做功的物体没有能量
B. 做功多的物体能量大，做功少的物体能量小
C. 能够对外做功的物体具有能量，但不一定在做功
D. 能量大的物体所做的功一定多
C
练习
知识点2 动能
物体由于运动而具有的能，叫作动能。
具有动能
运动的钢球碰到木块上，木块被撞走，钢球对木块做了功。
一切运动的物体都具有动能
研究物体的动能跟哪些因素有关
如图所示，钢球从斜槽上高为 h 处滚下，在水平面上运动。运动的钢球碰上木块后，将木块撞出的距离为 s。在同样的水平面上，木块被撞得越远，说明钢球对木块做的功就越多。木块被撞的远近反映了钢球动能的大小。
转换法
1. 让同一个钢球分别从不同的高度由静止开始滚下，钢球运动到水平面时的快慢一样吗？哪次木块被撞得远？
动能大小可能与速度有关
猜想与假设
实验表明，钢球从高处
滚下，高度越高，钢球运动
到水平面时的速度越_____
(选填“大” 或“小”)，木块被撞得越_____(选填“远” 或“近”) ，所以，质量相同时，钢球的速度越大，动能越 ____ (选填“大” 或“小”) 。
大
远
大
2. 让质量不同的钢球从同一高度由静止开始滚下，哪个钢球把木块被撞得远？
控制变量法：探究动能与速度的关系时，控制质量相同，改变速度；探究动能与质量的关系时，控制速度相同，改变质量
动能大小可能与质量有关
猜想与假设
从光滑斜面上由静止释放的小球，到达斜面底端的速度只与释放位置的高度有关，释放位置越高，到达底端的速度越大。
加油站
实验表明，速度相同时，质量越_____的钢球将木块撞得越远。所以，钢球的速度相同时，质量越大，动能越 _____ (均选填“大” 或“小”) 。
大
大
结 论
大量实验表明：质量相同的物体，运动的速度越大，它的动能越大；运动速度相同的物体，质量越大，它的动能也越大。
请你用物理知识解释，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，对不同车型会设定不一样的最高行驶速度？
同一车辆，其速度越大，动能越大，越不容易刹住车，所以要对机动车的最高行驶速度加以限制，以免发生交通事故。
车辆速度一定时，质量越大，动能就越大，行驶时危险性越大，所以大型客车、载货汽车的最高行驶速度比小型客车的小。
点击图片观看
踢毽子起源于汉代。毽子被踢出后能继续向上运动，是因为毽子具有_______。在上升过程中，毽子的动能_______（选填“增大”“不变”或“减小”）。
惯性
练习
减小
知识点3 势能
势
请说出下列词语中“势”的含义：
山势
地势
风势
火势
——自然界或物体的形貌
——事物力量表现出来的趋向
势能：
是储存于一个系统内的能量，可以释放或转化为其它形式的能量。
在地球表面附近，物体由于 受到重力并处于一定高度时所具有的能，叫作重力势能。
具有重力势能
1. 重力势能
举高的重锤
影响重力势能大小的因素
如图所示，用不同质量的重物从不同高度由静止释放，自由下落撞击沙箱中的小方桌。比较小方桌下陷的深度，你能得出什么结论？
重力势能大小可能与所在位置的高度有关
猜想与假设
重力势能大小可能与物体的质量有关
结 论
由于物体所在位置，总是相对于一定的参考位置而言的，所以，重力势能的大小也是相对于一定的参考位置而言的。
物体的重力势能与物体的质量和它所在位置的高度有关。
质量相同时，位置越高，重力势能越大。
高度相同时，质量越大，重力势能越大。
水力发电站要想发出更多的电，就要想办法储存更多的水，将水位提得更高，尽量增大水的重力势能。
我国的乌东德水电站的拦河拱坝高270m。水电站满负荷发电时，一天的发电量就可以满足30万人1年的生活用电。
我国葛洲坝水电站的拦河
坝高70m，有人说，前者水的
重力势能比后者的大。能够这
样简单地得出结论吗？为什么？
不能。重力势能的大小不仅与物体所处的高度有关，还与物体的质量有关。
要比较两个水电站中水的
重力势能的大小，不仅要看水
位的高度，还要看储存水的质
量。仅凭水位高低，不能得出
正确结论。
某地的等高线如图所示，数值表示海拔。若把同一物体分别放在 A、B、C三点，则相对于海平面，物体的重力势能（ ）
在 A 点时最大
在 B 点时最大
在 C 点时最大
在 A、B、C 三点一样大
A
练习
物体由于发生弹性形变而具有的能叫作弹性势能。
具有弹性势能
2. 弹性势能
拉弯的弓
弹性势能大小与形变程度有关吗？
思考
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拉弯的弓使箭射出,而对箭做功
网球拍击打网球时对其做功，将网球弹出
物体的弹性形变越大，它具有的弹性势能就越大。
重力势能、弹性势能是常见的两种势能。
下列物体中具有弹性势能的是（ ）
放在桌面上的一根弹簧
收在盒子里的橡皮筋
机械钟内卷紧的发条
实验用的橡皮泥
C
练习
动能和势能的比较
产生原因 影响因素 相同特点
动能
势能 重力势能 弹性势能 运动
质量、速度
处于高处
质量、高度
发生弹性形变
弹性形变程度、材料
具有能的物体都可以做功，动能和势能的单位都是焦耳(J)
判断物体具有哪些形式的能，关键是明确能量的标志，如动能的标志是物体在运动(如疾驰等)，重力势能的标志是物体处在一定高度(如在空中等)，而弹性势能的标志是物体发生了弹性形变(如弹簧被压缩等) 。
判断物体是否具有动能或势能的方法
无人机在林场上空某一高度喷洒农药时，水平匀速飞行。关于无人机的动能和势能变化，下列说法中正确的是（ ）
A. 动能减小，势能减小
B. 动能减小，势能增大
C. 动能增大，势能减小
D. 动能不变，势能不变
A
练习
质量减小
重力势能
1. 除了课本中所列举的能对外做功的物体，请你各举一个具有动能、重力势能和弹性势能的实例。
在水平地面骑自行车时，人和自行车具有动能；
桌面上的杯子具有重力势能；
撑竿跳高时弯曲的撑竿具有弹性势能。
练习与应用
2. 请你判断下列物体具有哪种形式的能量:
（1）在水平公路上行驶的汽车；
（2）悬挂在天花板上的吊灯；
（3）在空中飞行的飞机；
（4）被拉开的弹弓。
重力势能，因为吊灯相对地面有一定的高度
动能，因为汽车有一定的速度
动能和重力势能，因为飞机相对地面有一定的高度以及自身有一定的速度
弹性势能，因为弹弓发生了弹性形变
3. 轻轨列车有时在水平地面上的轨道行驶，有时在高架轨道上行驶，有时还要停靠在高架轨道的站台上。在上述三种情况下，轻轨列车分别具有什么形式的能量？
轻轨列车在水平地面的轨道上行驶时具有动能，在高架轨道上行驶时具有动能和重力势能，停靠在高架轨道的站台上时具有重力势能。
4. 在“研究物体的动能跟哪些因素有关”的实验中，让质量不同的钢球从同一高度由静止开始滚下的目的是什么？你是通过观察什么现象来比较钢球动能大小的？
让质量不同的钢球从同一高度由静止开始滚下的目的是确保钢球运动到水平面上时具有相同的速度。该实验中是通过观察木块被撞的远近来比较钢球动能大小的。
5. 请你从能量的角度解释，为什么骑自行车时速度不能太大？
因为在质量不变的情况下，骑自行车时的速度越大，人和车的动能就越大，刹车阻力相同时，制动距离就越长，自行车越不容易停下来，容易发生危险，所以骑自行车时速度不能太快。
课堂小结
动能和
势能
势能
能量
动能
物体由于运动而具有的能
物体能够对外做功，表示这个物体具有能量
影响因素：质量、速度
重力势能
弹性势能
物体由于被举高而具有的能
影响因素：质量、高度
物体由于弹性形变而具有的能
影响因素：材料、形变程度等
