11.3动能和势能 课件-2023-2024学年人教版物理八年级下册

11.3动能和势能 -1- ■考点一 能 1. 能量的定义： 物体能够对外做功，我们就说这个物体具有能量，简称能。 2. 能量的单位：在国际单位制中，能量的单位是焦耳（Ｊ）。 3. 能量与功的关系 （1）一个物体具有能，可对外做功，反过来一个 物体能对外做功，它就具有能。 （2）能量是指物体能够做功的本领。能够做的功越多，就表明这个物体的能量越大。 例如：同一个铁球被举得越高，落下时把木桩砸入地里越深，这说明被举得越高的铁球能够对外做的功越多，它具有的能量就越大。 [考点解读] 第 3 节 动能和势能 -2- （3）能够做功并不等于正在做功。只要该物体具有做功的本领，不论它是在做功，还是没在做功， 做功的潜在本领始终存在，则说该物体具有能。判 断一个物体是否具有能的标志是看它能否做功。 例如：被举高的铁球在空中静止，它虽然现在没有在做功，但当它下落时，可将木桩打入地下而做功。 第 3 节 动能和势能 -3- 例 1 下列关于能的叙述中，正确的是（ ） Ａ． 一个物体能够做功，我们就说这个物体具有能 Ｂ． 挂在树枝上的苹果，没有做功，所以没有能 Ｃ． 一个物体已做过的功越多，说明这个物体具有的能越多 Ｄ． 运动的物体具有能，静止的物体没有能 典题精析 第 3 节 动能和势能 -4- 解析：挂在树枝上的苹果，虽然没有做功，但具有做功的本领，所以具有能，故 B 错误；一个物体做功的多少与这个物体具有的能的多少没有必然联系，故 D 错误；运动的物体具有能，静止的物体也可能具有能，故 D 错误。 答案：A 易错：B 错因：误认为没有做功的物体不具有能，忽略了物体具有能与物体是否在做功没有因果关系。 满分备考：判断物体是否具有能，关键是看物体是否具有对外做功的能力。 具有能的物体可能正在做功，也可能没有做功。也就是说有能量的物体不一定在做功，但正在做功的物体一定具有能量。 第 3 节 动能和势能 -5- ■考点二 动 能 1. 对动能的理解 定义 物体由于运动而具有的能 判断物体是否具有动能的方法 看此物体是否在运动，若物体是运动的则它必定具有动能 实例 航行的帆船，急流的河水，飞行的小鸟 决定大小的因素 物体的质量和速度 比较大小的方法 相同质量时比较速度，相同速度时比较质量，不能忽略其中任何一个因素 （1）速度相同时，质量越大的物体，具有的动能就越大； （2）质量相同时，物体的速度越大，具有的动能就越大。 第 3 节 动能和势能 -6- 2. 控制变量法研究影响动能大小的因素 实验目的：探究动能的大小与哪些因素有关。 实验器材：斜面、木板、长方体木块、质量不同的钢球。 实验原理：观察木块在木板上移动的距离，木块移动得越远，表示对木块做的功越多，说明钢球具有的动能越大。 实验装置图：如下图所示 第 3 节 动能和势能 -7- 实验步骤：（1）让同一钢球从斜面的不同高度 由静止滚下，推动木块在木板上前进，观察木块在 木板上移动的距离。（做三次） （2）换质量较大的钢球从斜面的同一高度由静止滚下，观察木块在木板上移动的距离。（做三次） 实验结论：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。 第 3 节 动能和势能 -8- 例 2 通常，行驶速度相同的载重汽车造成的车祸比小轿车造成的车祸要严重得多，这主要是因为载重汽车具有相当大的 ＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。 但小轿车有时比载重汽车造成的车祸严重得多，造成这种情况的原因是小轿车的速度比载重汽车的速度 ＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿，具有的动能大。 解析：动能的大小与质量和速度有关。行驶速度相同时，载重汽车的质量比小轿车的质量大得多，所以载重汽车具有的动能大；虽然小轿车的质量比载重汽车小，但当其速度比载重汽车大得多时，小轿车具有的动能大。 答案：动能 大 满分备考：物体的动能由质量和速度共同决定，动能与质量和速度都成正比关系。比较动能大小的方法是质量一定时比速度，速度一定时比质量。 典题精析 第 3 节 动能和势能 -9- ■考点三 势 能 1. 重力势能和弹性势能是常见的两种势能。 势能的单位是焦耳（J）。 2. 重力势能：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。 判断物体是否具有重力势能的方法 看此物体相对某一个平面是否被举高，即相对此平面有没有一定 的高度。若有高度，则物体具有重力势能 实例 被举高的重锤、吊在天花板上的吊灯、山上的石块 决定大小的因素 物体的质量和所处的高度 比较大小的方法 相同质量时比较高度，相同高度时比较质量，不能忽略其中任何一个因素 第 3 节 动能和势能 -10- 3. 弹性势能：物体由于发生弹性形变而具有的能。 判断物体是否具有弹性势能的方法 看此物体是否发生了弹性形变，物体有弹性无形变或有形变无弹性时都没有弹性势能，必须既有弹性又有形变，才具有弹性势能 实例 拉伸的弹簧、被拉弯的弓、压弯的树枝 决定大小的因素 弹性形变的大小和弹性大小 比较大小的方法 同一物体形变量变大， 弹性势能变大， 不同物体还要看弹性的大小 第 3 节 动能和势能 -11- 例 3 下列说法中正确的是 （ ） A． 同一物体的弹性形变越大时，它所具有的 弹性势能也越大 B． 重力势能相等的物体一定在同一高度上 C． 质量相同的物体重力势能一定相同 D． 放在张紧了的弓上的箭，具有弹性势能 典题精析 第 3 节 动能和势能 -12- 解析：根据弹性势能的知识可知，同一物体的弹性形变越大时，它所具有的弹性势能也越大，A 正确；重力势能的大小与物体的质量和所处的高度有关，故质量不同的物体，重力势能相等时，物体一定不在同一高度上，B 错误；质量相同的物体只有在同一高度时重力势能才相等，C 错误；张紧了的弓具有弹性势能，弓上的箭没有弹性势能，D 错误。 答案：A 易错：D 错因：忽视了具有弹性势能的物体一定有弹性形变。 张紧了的弓具有弹性形变，而弓上的箭没有弹性形变。 满分备考：了解重力势能和弹性势能的定义和决定因素是解决势能问题的关键。 做题时应思考全面，不能漏掉任一决定因素。 教材图片 图片解读 （人教八年级下 P68） 命题考点：影响动能大小的因素 动能大小的决定因素是物体的 ①_______ 和运动的②_______。 质量越大，速度越大，物体的动能 就越③_______。 物体的速度越大，动能越大，越④________（选填“容易”或“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。质量越大，动能也越大，所以大型客车的限制速度比小型客车小。 （人教八年级下 P69） 命题考点：重力势能及其影响因素 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。 举高的重锤能够对木桩做功，说明举高的重锤具有能量。 物体的质量越⑤_______，位置越⑥_______，它具有的重力势能就越大。 第 3 节 动能和势能 -13- [教材图片全解] （人教八年级下 P69） 命题考点：弹性势能及其影响因素 发生形变的物体在恢复形变时可以做功，因此也具有能量。发生形变的网球拍能将网球弹出，具有⑦________。 网球拍发生形变的程度越大，具有的弹性势能越 ⑧________。 （人教八年级下 P69） 命题考点：弹性势能及其影响因素 拉弯的弓能将箭射出，具有弹性势能。弓的形变越大，箭射得越远， 说明物体的弹性形变越大，它具有的弹性势能越⑨________。 第 3 节 动能和势能 -14- 续表 第 3 节 动能和势能 -15- 答案： 教材图片全解： ①质量 ②速度 ③大 ④不容易 ⑤大 ⑥高 ⑦弹性势能 ⑧大 ⑨大 第 3 节 动能和势能 -16- ■易错点 不能正确分析动能、重力势能的变化 [易错分析] 例 （常州中考）北京世园会上，车身离地 30 cm 高的电动无人扫地车在平直路面上匀速前进并将地面上的落叶吸入车内， 此过程中，扫地车整体的 （ ） A． 动能不变，重力势能不变 B． 动能不变，重力势能变大 C． 动能变大，重力势能不变 D． 动能变大，重力势能变大 第 3 节 动能和势能 -17- 解析：电动无人扫地车在平直路面上匀速前进 并将地面上的落叶吸入车内，此过程中，扫地车的总质量变大，速度和高度不变，则动能和重力势能 均变大，故 D 正确。 答案：D 易错：A 错因：忽略了质量变化的情况。 易错警示：影响动能大小的因素有物体的质量和物体运动的速度，影响重力势能大小的因素有物体的质量和物体所处的高度。在判断动能和重力势能的变化时，要认真审读题意，分析所要研究的物体的质量、运动速度、高度是否发生变化，是变大还是变小，然后进一步判断动能和重力势能的大小变化。 第 3 节 动能和势能 -18- ■题型一 判断物体具有的能量类型 [题型探究] 例 1（扬州中考）扬州城区的高层建筑越来越多，但高空抛物却存在巨大的安全隐患，因为高处的物体具有较大的 （ ） A． 弹性势能 B． 重力势能 C． 体积 D． 阻力 解析：由题意可知，高空抛物之所以会造成危害，是因为物体被举高后具有了重力势能，而且物 体的质量越大、高度越高，重力势能就越大，因此高 空抛物会造成很大的危害。 答案：B 题型解法：判断物体具有什么形式的能量，应依据动能、重力势能和弹性势能的概念来判断，一个物体可以只具有一种形式的能量，也可以同时具有多种形式的能量。 第 3 节 动能和势能 -19- ■题型二 动能与势能的变化分析 例 2 （怀化中考）如图所示，小球从 A 点摆动 到 C 点的过程中（不计空气阻力），下列说法正确的是 （ ） A． 从 A 到 B 的过程中，动能增大，重力势能减小 B． 从 A 到 B 的过程中，动能减小，重力势能增大 C． 从 B 到 C 的过程中，动能增大，重力势能增大 D． 从 B 到 C 的过程中，动能减小，重力势能减小 第 3 节 动能和势能 -20- 解析：从 A 到 B 的过程中，小球的质量不变、速度增大，动能增大，小球的质量不变、高度减小，重力势能减小，故 A 正确，B 错误；从 B 到 C 的过程中，小球的质量不变、速度减小，动能减小，小球的质量不变、高度增大，重力势能增大，故 C、D 错误。 答案：A 题型解法：分析物体所具有的动能、重力势能和弹性势能大小的变化时，要注意明确研究对象， 然后分析影响研究对象动能、重力势能、弹性势能大小因素的变化情况，从而做出判断。 物体的动能与物体的质量和速度有关，重力势能与物体的质量和所处的高度有关，弹性势能与物体发生弹性形变的大小有关。 第 3 节 动能和势能 -21- ■题型三 探究物体的动能跟哪些因素有关 例 3 （长沙中考）如图，小海在研究“物体的动能与哪些因素有关”时，将质量为 m 的小钢球从斜槽的某高度 h 处由静止释放，钢球运动到水平面时， 将水平面上静止的木块撞出一段距离 s。小海的部分实验数据和现象记录如下： 第 3 节 动能和势能 -22- （1）上述 3 次实验中，第________次实验钢球滑到斜槽底端时动能最大； （2）上述实验数据表明：当速度一定时，钢球的质量越大，动能越 ________，这个结论可用于解释汽车 _______（选填“超速”或“超载”）带来的危害。 实验次数 1 2 3 钢球质量 m/g 20 40 60 钢球下落高度 h/cm 20 20 20 木块滑行距离 s 近 较远 远 第 3 节 动能和势能 -23- 解析：（1）因为不同质量的物体从相同高度自由下滑到达斜面底端的速度是相同的，所以三个小球从斜槽的某高度 h 处由静止释放，钢球运动到水平面时速度相同，小球的质量越大，推动木块运动得越远，对木块做功越大，说明小球的动能越大，所以第 3 次实验中小球动能最大。 （2）上面数据得出：当速度一定时，钢球的质量越大，动能越大。汽车超速是因为速度大造成动能大，汽车超载是因为质量大造成动能大。 答案：（1）3 （2）大 超载 题型解法：探究物体的动能跟哪些因素有关的实验时应用了控制变量法，得出了物体的动能大小与物体的质量和速度有关。 在探究过程中，要保持钢球滚下时的速度相同，就要使钢球从同一高度滚下。动能的大小是通过木块被推出距离的远近来判断的，此处用到了转换法，因为能量的大小是用功来量度的，所以木块被推出距离的远近就表明了做功能力的大小，也就是动能的大小。 1. 能量 定义：物体能够对外 ______，就说这个物体具有能量，简称能。一个物体能够做的功越多，表示这个物体的能量 ______。 2. 动能 （1）定义：物体由于 ______ 而具有的能叫做动能。 （2）影响因素：物体的动能大小与物体的 ______ 和 ____________ 有关；质量相同的物体，运动的速度 ______，物体的动能越大；运动速度相同的物体，质量 ______，物体的动能越大。 3. 势能 （1）重力势能：在地球表面附近，物体由于 ___________ 所具有的能叫做重力势能。物体的重力势能大小与物体的 _____ 和 _________ 有关。 物体的质量越 ________，所处位置越 ________，具有的重力势能就越大。 -1- 11.3 动能和势能 ▍课前预习/新知导引 （2）弹性势能：物体由于 ____________ 而具有的能叫做弹性势能。弹性势能的大小与物体 _____________ 有关，物体的弹性形变程度越大，具有的弹性势能 ______。 -2- 11.3 动能和势能 11.3 动能和势能 -3- ■考点 1 能 量 1. 关于能的概念，下列说法中错误的是 （ ） A． 一个物体能够做功越多，这个物体具有的能量越多 B． 能量的单位是焦耳 C． 运动的物体具有能，静止的物体没有能 D． 甲物体的速度比乙物体的速度大，但甲物体具有的动能不一定比乙物体多 2. 关于功和能的说法正确的是 （ ） A. 具有能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，它具有的能就越大 ▍考点集训/夯实基础 ■考点 2 动 能 3. 空降兵在 4999 m 高空跳离飞机后先加速下降，最后以较小速度平稳着陆，关于空降兵动能的变化，以下说法正确的是 （ ） A． 越来越大 B． 越来越小 C． 先增大后减小 D． 先减小后增大 4. 公路上都有限制汽车速度的标志，以减少交通事故，这是因为汽车行驶时的速度越大，_____ 越大。 5. 在平直的公路上甲、乙两辆质量相同的汽车由北向南行驶，但甲车上的司机却看到乙车向北行驶，可见甲车的动能 ______ 乙车的动能（选填“大于”“等 于”或“小于”）。 -4- 11.3 动能和势能 ■考点 3 势 能 6. 如图所示，是某跳水运动员正在进行训练的情景，被压弯的跳板具有 ______________ 能，弹向空中在最高点时运动员具有 _______________。 （第 6 题图） （第 7 题图） 7. 如图所示是中国选手韩晓鹏冬运会男子自由式滑雪时的雄姿，他在空中下落过程中重力势能将 __________（选填“变大”“变小”或“不变”）。 -5- 11.3 动能和势能 8. 下面例子中物体的重力势能变大的是 （ ） A． 铁球从斜面顶端滚下来 B． 骑自行车冲上坡顶 C． 飞机在高空水平飞行 D． 立在山顶上的石头 9. 有一个弹簧测力计，它的量程是 10 N，在这个弹簧测力计下分别挂 5 N 和 3 N 的物体时，对两次弹簧测力计上的弹簧具有的弹性势能进行比较，以下正确的是 （ ） A． 两次弹簧具有的弹性势能相同 B． 第一次比第二次弹簧具有的弹性势能大 C． 第一次比第二次弹簧具有的弹性势能小 D． 无法确定 -6- 11.3 动能和势能 1. 做功 越大 2.（1）运动 （2）质量 运动的速度 越大 越大 3.（1）高度 质量 所处的高度 大 高 （2）发生弹性形变 弹性形变的程度 越大 -6- 第十一章 功和机械能 ▍课前预习/新知导引 11.3 动能和势能 第十一章 功和机械能 -7- 1. C 提示：运动的物体具有能，静止的物体不一定没有能，例如静止在高处的物体具有重力势能，故 C 错误。 2. D 提示：能够做功的物体具有能，具有能的物体不一定正在做功，故 A 错误；物体具有的能量越大，能够做的功越多，但它可能没做功，例如，静止在高处的石块可以做功，但没有做功，故 B 错误；物体做功少，它具有的能量不一定少，故 C 错误。 3. C 提示：在整个下落过程中，空降兵的质量不变，但其速度是先增大后减小，因此空降兵动能的变化是先增大后减小。 4. 动能 提示：汽车行驶时的质量是不变的，其速度越大，动能就越大，发生交通事故时对外做的功会越多，其破坏性就越强。 ▍考点集训/夯实基础 5. 大于 提示：由题意知，两车质量相同，在此条件下，车的速度越大具有的动能越大，甲乙两车都向南行驶，甲车上的司机看到乙车向北行驶是选择甲车作为参照物，说明甲车比乙车相对地面的速度大，甲车的动能大。 6. 弹性势 重力势能 7. 变小 8. B 提示：铁球从斜面顶端滚下来，质量不变，高度减小，重力势能减小，故 A 不符合题意；飞机在高空水平飞行，质量不变，高度不变，重力势能不变，故 C 不符合题意；立在山顶上的石头，质量不变，高度不变，重力势能不变，故 D 不符合题意。 9. B 提示：从题中可以看出，两次弹簧发生的都是弹性形变，第一次弹簧测力计所挂物体的重力比第二次的大，则第一次的弹性形变要比第二次的大，所以弹簧第一次比第二次具有的弹性势能大。 -8- 第十一章 功和机械能 $$