11.3 动能与势能
教学目标
1、知识与技能
让学生初步了解能量的概念。
理解动能的初步概念及影响动能大小的因素。
知道势能的初步概念及影响势能大小的因素。
2、过程与方法
通过探究活动，培养学生的观察、实验能力和分析概括能力。
通过“想想议议”培养学生用所学知识解决实际问题的能力。
3、情感与价值观
培养学生良好的科学态度和实事求是的科学精神。
教学重难点
1、重点：通过实例理解动能、势能的初步概念，探究影响动能的因素。
2、难点：组织、指导学生在探究过程中，仔细观察、认真分析，得出影响动能和重力势能大小的因素。
教学准备
斜槽，钢球、木球，火柴盒，弹簧。
教学过程
1.复习
鉴于能量和功的概念有密切的联系，所以通过"怎样才算做了功"的提问，引导学生进一步理解力的作用成效、功的两要素。
当一个力作用在物体上，物体在这个力的作用下，沿力的方向上通过了一段距离，这个力的作用有了成效，就说这个力做了功。
2.引入新课
出示斜槽，并演示钢球从斜槽上滚下，在水平桌面上撞击木块，使木块移动了一段距离。让学生分析碰撞过程中，做没做功?
利用学生分析的结果"钢球对木块做了功"引入能量的概念：一个物体能够做功，我们就说它具有能量。可见物理学中，能量和功有着密切的联系，能量反映了物体做功的本领。
不同的物体做功的本领也不同。一个物体能够做的功越多，表示这个物体的能量越大。
3.进行新课
物体具有能量的形式是多种多样的，以后我们将逐步认识各种形式的能量。刚才的实验中钢球撞击木块能够做功，但若将钢球停靠在木块一侧(边讲边演示)，这时的钢球并不能推动木块做功。只有运动的钢球才能推动木块做功。
(1)动能：物体由于运动而能够做功，它们具有的能量叫做动能。
引导学生广泛地列举事例，说明运动的空气、水和各种物体都能够做功，而具有动能。概括出"一切运动的物体都具有动能。"
列举事例说明：运动的物体具有的动能多少不尽相同。如狂风能吹倒大树，而微风只能使树枝摇动。进而通过演示实验，猜想决定物体动能大小的因素。
探究，可分三步：
①将同一个钢球，从斜面不同高度滚下，让学生观察钢球将木块推动的距离。木块被推动的距离不同，说明钢球对木块做的功不同。木块被推动得越远，表明钢球的动能越大。实验说明：从不同高度滚下的网球，具有不同的动能。
②上面的实验表明钢球从较高处滚下时具有的动能大。那么钢球从不同的高度滚下时有什么不同呢?我们可通过观察实验来得到结论。将质量相同的两个钢球，同时从斜槽的最高点和接近斜槽底部的位置释放。从最高点滚下的钢球能在水平槽上追上从接近底部滚下的钢球。实验表明从高处滚下的钢球速度大。从而得到结论：物体的动能与速度有关，速度越大，物体的动能越大。
③换用不同质量的钢球，从同一高度让其滚下，让学生观察钢球推动木块的距离。从而得出结论：运动物体的质量越大，动能就越大。
演示实验之后，总结实验结果：运动物体的速度越大，质量越大，动能就越大。
(2)势能：物体由于运动的原因而具有动能，物体还可能由于其他的原因而具有能量。例如，同学们都玩过用橡皮筋弹射纸弹的游戏，拉长的橡皮筋能给纸弹一个力，并推动纸弹移一段距离，从而对纸弹做了功。同样拉弯的弓、压缩的弹簧也能够做功，它们都具有能量，这种能量叫做弹性势能，它是由于物体发生弹性变形变而具有的能量。
阐明物体的弹性形变越大，它具有的弹性势能就越大。
被举高的重物，也能够做功。例如：举高的铅球，落地时能将地面砸个坑；举高的夯落下时能把木桩打入地里。举高的物体具有的能量叫重力势能。
列举事例说明：物体的质量越大，举得越高，它具有的重力势能越大。如：举起同样高度的铅球和乒乓球，铅球落下时做的功多，具有的重力势能大。铅球举得越高，具有的重力势能就越大。
引导学生讨论树上结的苹果是否有重力势能?通过讨论使学生理解"一个物体能够做功"的含义。能够做功只是说物体具有了做功的"本领"，但不一定做了功。树上结的苹果虽然没有做功，但只要它从树上掉下来就能做功，所以我们说它具有重力势能。
(3)机械能：让学生分析静止在桌面上的钢球是否具有能量?(具有重力势能)继而让学生分析在桌面上滚动的钢球具有什么能?通过分析得知滚动的钢球既有动能，又有势能。
动能和势能统称为机械能。一个物体既有动能，又有势能，那么动能和势能的和就是它的总机械能。
(4)能量的单位：从前面的讨论，我们可以认识到能量是跟做功有密切联系的概念，能量反映了物体具有做功的本领，能量的大小可以用能够做功的多少来衡量。因此，动能、势能和机械能的单位跟功的单位相同，也是焦耳。
小结
作业
动手动脑学物理
11.3 动能和势能 同步练习
1.下面关于能量的说法中正确的是 ( )
A.只有正在做功的物体才具有能量
B.具有能量的物体都在做功
C.不做功的物体就不具有能量
D.能够做功的物体一定具有能量
【解析】选D。本题考查对能量的理解。一个物体能够做功,我们才说这个物体具有能量。但这里只是说能够做功即具有做功的能力,不一定正在做功,所以不做功的物体也可能具有能量。具有能量的物体具有做功的能力,但不一定正在做功。故选D。
2.如图所示,苹果树上结有甲、乙、丙三个质量相等的苹果,哪一个苹果的重力势能最大 ( )
A.甲 B.乙 C.丙 D.一样大
【解析】选C。本题考查影响重力势能大小的因素。重力势能的大小跟物体的质量和被举高的高度有关:质量越大,高度越高,物体的重力势能越大。对于甲、乙、丙三个质量相等的苹果,丙的高度最高,重力势能最大,故选C。
3.我国研制的新型消雾无人机在加速飞往雾霾区域的过程中,它的 ( )
A.动能增大 B.质量增大
C.合力为零 D.运动状态不变
【解析】选A。本题考查影响动能大小的因素及运动状态与力的关系。无人机在加速飞行的过程中,质量大小不变,速度不断增大,无人机的动能增大,选项A正确、B错误;无人机在加速飞行的过程中,合力不为零,力是运动状态改变的原因,故无人机的运动状态发生改变,因此C、D错误。
4.从飞机空投的救灾物资在下落过程中,逐渐减小的物理量是
( )
A.重力势能 B.动能
C.重力 D.质量
【解析】选A。救灾物资下落过程中,质量不变,高度减小,重力势能减小。救灾物资下落过程中,质量不变,速度增大,动能增大。重力跟质量成正比,质量不变,重力不变。质量是物体本身的一种属性,位置变化,质量不变。故选A。
5.熊猫喜欢吃竹子,当它把竹子拉得弯下腰时,竹子具有 ;藏羚羊在平地上奔跑时具有 ;风筝在空中飞行时,具有 和 。(以上四个空均选填“动能”“重力势能”或“弹性势能”)
【解析】本题考查动能和势能的概念。竹子发生弹性形变,具有弹性势能。在平地上奔跑的藏羚羊由于运动而具有动能。风筝在空中飞行,既在一定高处,又运动,故具有重力势能和动能。
答案:弹性势能 动能 动能 重力势能
6.某日,冰雹突袭沈阳南部地区,鸽子蛋大小的冰雹(如图所示)因其 比通常冰雹要大,因而落下后的 也大,打在露天停放的汽车玻璃上,致使玻璃被砸破,报警声不断。
【解析】本题考查影响动能大小的因素。动能的大小与质量和速度有关。鸽子蛋大小的冰雹其质量越大,具有的动能也就越大,能够做的功就越多,因而打在露天停放的汽车玻璃上,致使玻璃被砸破。
答案:质量 动能
7.在水平地面上铺一张纸,将皮球表面涂黑,使皮球分别从不同高度处自由下落,在纸上留下黑色圆斑A、B,如图所示。球从较高处下落形成的圆斑是图中
(选填“A”或“B”),由此可知重力势能大小与 有关。
【解析】本题考查探究影响势能大小的因素。从图中A、B的印迹看出,B球的形变大,说明它原有的重力势能大;在质量相同的情况下,高度越高,重力势能越大。
答案:B 高度
8.如图所示是“探究动能大小与哪些因素有关”的实验装置。
(1)实验中为了保证 不变,应始终使用同一个小球。
(2)让小球A从不同高度由静止开始滚下,是为了研究小球到达水平面时动能的大小是否与 有关。
(3)实验中通过比较物块B在同一水平面上被撞击的 来比较小球A到达水平面时动能的大小。
(4)实验表明,质量相同时,小球的速度越大,动能越 。
【解析】本题考查的是影响动能大小的因素。(1)动能大小与小球的质量和速度的关系:使用同一小球是为了保证质量不变。
(2)题图中让小球从不同高度由静止滚下,是探究小球动能大小与速度的关系。
(3)物块被推动的距离的大小来表示小球的动能的大小,这种方法是转换法。
(4)质量相同,小球速度越大,具有的动能越大。
答案:(1)质量 (2)速度 (3)距离 (4)大
【试题备选】1.如图所示,用装有细沙的容器、三脚小桌和质量不同的木块做“探究重力势能大小与哪些因素有关”的实验。
(1)该实验是通过观察比较 来间接判断物体重力势能大小的。
(2)实验中采用质量不同的木块,是为了探究物体重力势能大小与物体
的关系,操作时应该让木块从 (选填“相同”或“不同”)的高度自由下落。
(3)若要探究物体重力势能大小与物体高度的关系,请简要说明具体做法。
【解析】本题考查研究重力势能大小的影响因素。被举高的木块具有重力势能,木块下落,撞击小桌,对小桌做功,小桌陷入沙中越深,木块对小桌做的功就越多,表明木块具有的重力势能就越大。重力势能大小与物体的质量和物体被举高的高度有关。因此若探究重力势能大小与物体质量的关系,应控制木块被举高的高度相同,改变木块的质量;若要探究重力势能大小与物体高度的关系,应选择相同的木块,从不同的高度释放木块,观察小桌下陷的深度,确定重力势能的大小。
答案:(1)小桌陷入沙中的深度 (2)质量 相同
(3)选择相同的木块,从不同的高度释放木块,观察小桌下陷的深度,确定重力势能的大小。
2.如图所示是探究“动能大小与哪些因素有关”的实验,请补全下面实验过程:
(1)在探究动能大小与物体质量关系时,应使小球的质量 (选填“相同”或“不同”),到达斜面底端时的 相同。
(2)如图甲、乙所示,质量为m的小球与质量为2m的大球,从同一斜面的同一高度由静止释放,观察到大球将木块推出的距离较远,由此可得到的结论是:当速度相同时,质量越大, 。图甲中木块被推动时所受摩擦力大小
(选填“大于”“小于”或“等于”)图乙中木块被推动时所受摩擦力大小。
(3)在探究动能大小与物体运动速度的关系时,应将图 与图 比较,其中图 中木块被推动的距离较远。
【解析】本题考查探究影响动能大小的因素实验。
(1)探究动能大小与物体质量关系,应使小球的质量不同,到达水平面时的速度相同。
(2)小球从同一高度滚下,由题图知,质量大的小球(2m)将木块推动的距离较大,说明其动能较大,由此可得:当速度相同时,质量越大,动能越大;图甲和图乙是木块对水平面的压力不变,接触面的粗糙程度不变,所以摩擦力的大小也不变。
(3)探究动能大小与物体运动速度的关系,应使小球的质量相同,运动速度不同,所以让同一小球从不同高度滚下,比较木块被推动的距离,应选择图甲和图丙进行比较;图甲中小球滚下的高度较大,所以动能较大,将木块推动得较远。
答案:(1)不同 速度 (2)动能越大 等于 (3)甲 丙 甲
【一点通】找找你容易错在哪里
“歼-20”是我国自主研制的新一代隐身歼击机,具有卓越的机动性能,当它在空中加速向上运动时,动能①,重力势能②。(选填“增大”“减小”或“不变”)
【学生自答】
①减小 ②增大
【教师点评】
①判断动能大小时忽略了关键词“加速”,理解成只要上升,速度就会减小。
②审题不清,没有看清题目要求,不按要求答题。
【正确答案】
增大 增大
课件26张PPT。第3节 动能和势能1.了解能量的初步概念。2.通过实例理解动能、势能的概念。3.了解动能、重力势能的大小各与什么因素有关，并能解释简单现象。小小的飞鸟为什么能给这么大的战斗机造成重创？ 2006年11月14日，兰州空军某部河南籍飞行员李剑英驾驶某型歼击机，在训练结束下降途中，飞机撞鸟，当时飞机上还有800多公升航空油，李剑英看到飞机下方的密集村庄和人群，毅然决定改跳伞为迫降，为了保护国家和人民群众的生命财产安全而不幸殉难。水冲击水轮机转动而做功风可以使风车转动，使帆船前进而做功张开的弓可以使箭射出去而做功能量：物体能够对外做功，我们就说这个物体具有能量，简称能。能量的单位和功的单位一样都是焦耳（J）。物体做功的过程就是能量转化的过程，物体做的功越多，说明某种能转化为别的形式的能就越多。动能：物体由于运动具有的能量叫动能。飞驰的汽车流动的水风下列哪些物体具有动能?水中游动的鱼；
地上飞奔的猎豹；
天上飞的老鹰；
高速铁路上行驶的空载火车；
高速铁路上行驶的满载火车；
快跑的小明；
慢跑的小明。小鸟和飞机迎面相撞时，其中的能量大到足以击落飞机，那么物体的动能大小跟哪些因素有关呢？泥石流雪崩【猜一猜】运动物体的质量越大，速度越大，动能也越大。1.判断动能变化情况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 。增大减小0减小2.比较动能大小①汽车空载和满载时以相同速度前进： 时
动能大。
②某同学慢跑和快跑： 时动能大。满载快跑 物体的质量和它的速度都能影响物体的动能。请你研究小资料的数据，能不能看出：质量和速度相比，哪个对物体动能的影响更大？速度 如图为高速公路一景，请从动能的角度解释：
（1）为什么要对机动车的行驶速度进行限制？
（2）为什么在同样的道路上，不同车型的限制车速不一样？高处的物体具有的能叫重力势能物体因发生弹性形变具有的能叫弹性势能 重力势能和弹性势能统称为势能重力势能的大小与哪些因素有关？物体的质量越大，被举得越高，重力势能就越大。一架匀速上升的直升飞机，它的（ ）
A.动能增加，重力势能不变
B.动能不变，重力势能增加
C.动能和重力势能都增加
D.动能和重力势能都不变 B1.用手拉动橡皮筋
2.用弯曲的钢尺拨动书本
3.用自制的弹弓将橡皮块射出
使橡皮块射的更远，应如何做？【体验一下】弹性势能与哪些因素有关？ 弹性势能的大小跟物体（弹性）形变的大小有关，物体的（弹性）形变越大，弹性势能就越大。一切发生弹性形变的物体都具有弹性势能。看看下面这些物体分别具有什么势能被举高的重锤站在3楼的同学在空中飞行的足球静止在空中的飞艇在空中随风飘动的树枝被压缩的弹簧拉伸的橡皮筋用力掰弯的塑料棍重力势能弹性势能只要物体处于高处就具有重力势能只要物体发生弹性形变就具有弹性势能一、动能： 1.物体由于运动而具有的能量叫动能。
2.一切运动的物体都具有动能。
3. 运动物体质量越大，速度越大，动能就越大。二、势能： 1.物体由于被举高而具有的能量叫重力势能。
2.物体质量越大，位置越高，具有的重力势能就越大。
3.物体由于发生弹性形变而具有的势能叫弹性势能。
物体的弹性形变越大，弹性势能就越大。
