11.3 动能和势能-2024-2025学年人教版物理八年级下学期

第3节 动能和势能 第十一章 功和机械能 1 2013年6月2日中午，一幕真实版“愤怒的 小鸟”在江苏镇江附近上演，与小鸟相撞 的是一列高铁。“砰”的一声闷响后，小 鸟当场死亡，高铁挡风玻璃则出现大面积 开裂，被迫检修并换车。平时小鸟撞到我们房子的玻璃上，玻璃安然无恙，而高铁的玻璃强度是非常高的，那么小鸟撞到高铁的玻璃上为什么会撞碎玻璃呢？这种力量哪里来的呢？ 一、能量 物体能够对外做功，表示这个物体具有能量。 能量的单位与功的单位相同，也是焦耳（J）。 （1）物体做功的过程就是能的转化或转移的过程。 （2）具有能量的物体不一定正在做功。 （3）能量是表示物体做功本领的物理量。一个物体能够做的功越多，表示这个物体的能量越大。 运动的保龄球打在木瓶上，木瓶被撞开，保龄球对木瓶做了功。 表明保龄球具有能量。 动能：物体由于运动而具有的能。 二、动能 二、动能 动能：物体由于运动而具有的能。 一切运动的物体都具有动能。 那么，动能大小由什么因素决定？ 奔跑的猎豹 运动的子弹 宇宙中的星体 飞驰的摩托 流动的水 （1）猜想与假设 ①风越大，帆船运动越快，可猜想动能可能与物体的运动速度有关； ②同样速度的自行车和汽车，碰上行人后造成的伤害不同，可猜想动能大小与物体的质量有关。 实验探究：物体的动能跟哪些因素有关 运动速度 物体的质量 二、动能 二、动能 实验探究：物体的动能跟哪些因素有关 B被推得越远，A对B做的功就越多，A的动能也就越大。 转换法 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碰上物体B后，能将B推动一段距离。 运动速度 物体的质量 控制变量法 通过被撞物体运动的距离s来反映动能的大小。 7 二、动能 实验探究：物体的动能跟哪些因素有关 钢球从高处滚下，高度h越高，钢球运动到底部时越________(快、慢)，物体B被撞得越远。所以，质量相同时，钢球的速度越大，动能越 _______。 快 大 控制质量不变，改变速度的方法： 同一小球从不同高度滚下 二、动能 实验探究：物体的动能跟哪些因素有关 速度相同时，质量越_______的钢球能将物体B 撞得越远 。所以，钢球的速度相同时，质量越大，动能越 ________。 大 大 控制速度不变，改变质量的方法： 质量不等的小球从同一高度滚下。 二、动能 结论 物体动能的大小跟速度、质量有关， 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。 讨论：如图为高速公路限速牌，请用物理学术语解释。 答:物体的速度大,动能就大,不容易刹车,容易造成交通事故。 答：质量大，动能就大，所以大客车的限速要比小汽车的低。 2. 为什么在同样的道路上，不同车型的限制车速不一样？ 1. 为什么要对机动车的行驶速度进行限制？ 二、动能 一些物体的动能（单位：J） 根据数据推断，质量和速度相比，哪个因素对物体的动能影响更大？ 速度 一些物体的动能 物体 动能/J 物体 动能/J 抛出去的篮球 约30 跑百米的运动员 约3×103 行走的牛 约60 飞行的步枪子弹 约5×103 从10m的高处落下的砖块 约2.5×102 行驶的小汽车 约2×105 说一说：知道这些安全警示牌表示什么含义？ 当心吊物　　　　当心落物　　 必须戴安全帽 打桩机工作时，高高举起的重锤落下时，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。 重力势能：物体由于受到重力并处在一定高度时所具有的能 三、重力势能 三、重力势能 重力势能：物体由于受到重力并处在一定高度时所具有的能 水滴石穿 陨石把地面 砸出一个大坑 那么，重力势能大小由什么因素决定？ 高处下落的水流 高处下落的物体 高空抛物的伤害程度 三、重力势能 ①一个20克的麻将从20楼飞下可致人骨折 ②一块西瓜皮从25楼抛下击中头部可致人死亡 ③一个空易拉罐从25楼抛下可致人死亡 猜想 设 计 实 验 A:将不同质量的重锤，举高到同一高度后让其自由下落，观察每次木桩下陷的程度。 B:将同一重锤举高到不同高度后让其自由下落，撞击木桩，观察每次木桩下陷的程度。 物体重力势能可能跟_____________与_______________有关。 “控制变量法” 被举高的高度 物体的质量 “转换法” 三、重力势能 实验探究：影响重力势能大小的因素 猜想 设 计 实 验 A:将不同质量的重锤，举高到同一高度后让其自由下落，观察每次小桌下陷的程度。 B:将同一重锤举高到不同高度后让其自由下落，撞击木桩，观察每次小桌下陷的程度。 物体重力势能可能跟_____________与_______________有关。 “控制变量法” 被举高的高度 物体的质量 “转换法” 三、重力势能 实验探究：影响重力势能大小的因素 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的实验现象可得出影响重力势能大小的因素有__________。 （3）比较球A、B的实验现象可得出影响重力势能大小的因素有___________。 球陷入沙中的深度 A 质量 高度 三、重力势能 实验探究：影响重力势能大小的因素 结论 在高度一定时，物体质量越大，具有的重力势能越大； 在质量一定时，高度越大，具有的重力势能越大。 三、重力势能 三、重力势能 从物理学角度思考，工地上为什么不戴安全帽不让进工地？ 因为工地上可能有从高空坠落的物体，这种物体具有较高的重力势能，砸中人时，会对人造成严重的伤害。 三、重力势能 应用1：强夯地基施工 高度 大质量夯锤 思考： 怎样最简单有效的提高夯击效果？ 三、重力势能 水力发电站想发出更多的电来，就要想办法储存更多的水，将水位提得更高，尽量使水的重力势能更大。 应用2：水电站 拦河大坝 上游水库 发电机 三峡大坝 四、弹性势能 物体由于发生弹性形变而具有的能量，叫弹性势能。 发生形变的物体在恢复形变时可以做功，它们也具有能量。 物体的弹性形变越大，它具有的弹性势能就越大。 上紧的发条 被压弯的跳板 被拉弯的弓 下凹的蹦床 重力势能和弹性势能统称为势能。 五、课堂小结 物体能够对外做功 物体具有能量 单位：焦耳（J） 物体由于运动 动能 质量m 速度v 物体受重力并处于一定高度 重力势能 质量m 高度h 势能 弹性势能 弹性形变程度 物体由于发生弹性形变 动能和势能 六、巩固练习 1、消防直升机灭火时会水平匀速飞行，将携带的水倾倒在火灾区域，如图所示，倾倒过程中，消防直升机的动能 （选填“变大”“变小”或“不变”），理由是 。 变小 影响物体动能大小的因素是：物体的质量和速度。 直升机匀速飞行，速度不变， 所以它具有的动能变小。 1.原理 2.分析 3.结论 倒水过程中它的总质量减小。 六、巩固练习 2、如图，质量较大的大雁与质量较小的燕子在空中匀速飞行，如果它们的动能相等，那么 （选填“大雁”或“燕子”）飞得更快。 燕子 影响动能大小的因素是：物体的质量和速度。 所以是燕子的速度较大。 由于燕子和大雁动能相同， 1.原理 2.分析 3.结论 而燕子质量小于大雁 六、巩固练习 3. 如图所示,忽略空气阻力,一个小球由空中A处静止释放后，加速下落。先后经过B、C两个位置。小球从B位置运动到C位置的过程中，其动能 、重力势能 。（选填“增大”、“不变”、“减小”） 1.原理 2.分析 3.结论 影响动能大小的因素是：物体的质量和速度。 所以小球的动能增大。 因为同一小球，质量不变， 而小球加速下落，说明从B位置运动到C位置速度增大 增大 六、巩固练习 3. 如图所示,忽略空气阻力,一个小球由空中A处静止释放后，加速下落。先后经过B、C两个位置。小球从B位置运动到C位置的过程中，其动能 、重力势能 。（选填“增大”、“不变”、“减小”） 增大 减小 1.原理 2.分析 3.结论 影响重力势能大小的因素是：物体的质量和高度。 所以小球的重力势能减小。 因为同一小球，质量不变， 而小球直线下落，小球的高度减小 六、巩固练习 4.甲的质量比乙小，甲站在以0.5m/s匀速上行的自动扶梯上，乙站在0.7m/s匀速下行的自动扶梯上。甲上行中动能________ (选填“增加”、“不变”、“减少”)。某时刻他们的位置如图3所示，该时刻甲的动能______乙的动能，甲的重力势能______乙的重力势能。(后两空均选填“大于”、“等于”、“小于”) 不变 小于 小于 六、巩固练习 5、判断下列物体动能的变化情况： 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 . 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. 满载 快跑 变大 减小 0 减小 六、巩固练习 6、 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．升力大于重力 B．空气阻力和重力是一对平衡力 C．动能减小、重力势能减小 D．动能不变、重力势能减小 C 六、巩固练习 7. 2021年3月15日，全国十多个省市出现恶劣的沙尘暴天气，迎着沙尘，脸部被沙尘打得瑟瑟发痛，原因是沙尘虽然质量较小，但飞行　　　    大，　　  能较大。 动 速度　 8、 如图所示是玩弹弓的情景。经验表明，橡皮筋拉得越长，同样的“子弹”射得越　　　，这说明橡皮筋的弹性势能与橡皮筋发生　　 　    大小有关；若橡皮筋被拉得长度相同，所用“子弹”的质量不同，则发现射出时的速度也　　　   (选填“相同”或“不相同”)；在此过程中，橡皮筋对“子弹”做的功　　    (选填“相同”或“不相同”)。 远　 　弹性形变程度 不相同 相同 六、巩固练习 9. 下列物体中: ①卷紧的钟表发条；②扔在空中的橡皮；③被适当拉伸的弹簧；④充满气的气球。 具有弹性势能的是 （ ） A. ①②③④　　　　     B. ①③④ C. 只有①　　　　     D. 只有①③ B 六、巩固练习 10. 司机开车上坡前，往往加大油门以提高车速，这是为了增大汽车的　 能。清扫路面垃圾的清洁车，能通过吸尘器将路面上的垃圾吸入车内容器中，清洁车沿街道匀速行驶，在清扫垃圾过程中，车的动能将　　　    (选填“变大”、“变小”或“保持不变”)。 动 变大 11.一跳伞运动员跳离飞机,当降落伞张开后,他开始匀速下降,此时他的重力势能将____________,他的动能将____________。(均选填“增大”“减小”或“不变”)  减小 不变 六、巩固练习 12. 将体积相等的实心铅球和铁球放在同一水平桌面上,则铅球的重力势能　　　　(选填“大于”“等于”或“小于”)铁球的重力势能(以地面为参考面,ρ铅>ρ铁)。现将铅球斜向上方抛出落至地面,此现象表明力是改变物体　_____　　　的原因,此过程中铅球的动能变化是____________　　　　。 大于 先减小后增大 运动状态 六、巩固练习 13、下列关于物体具有能量的叙述，不正确的是（ ） A．拉弯的弓能把箭射得很远，拉弯的弓具有能量 B．高空坠物会砸伤人，高空的物体具有能量 C．台风把大树连根拔起，台风具有能量 D．激流能将石头冲走，激流没有能量，石头具有能量 D 六、巩固练习 14、 一个弹簧既能被拉长也能被压缩,关于弹簧的弹性势能,下列说法正确的是 (　　) A. 弹簧被拉长比被压缩时的弹性势能小 B. 弹簧被压缩时没有弹性势能 C. 弹簧被拉长与被压缩时的弹性势能不可能相等 D. 无论弹簧被拉长还是被压缩，在一定范围内弹簧形变越大， 具有的弹性势能越大 D 六、巩固练习 15、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 B 六、巩固练习 16、在探究“物体动能大小跟哪些因素有关”的实验中，让小球由静止开始沿斜面向下运动去撞击水平面上的木块，实验步骤如图甲、乙、丙所示。 ①木块运动的距离越远，说明撞击木块时小球具有的动能越______。 ②通过比较甲、乙两次实验可得，动能大小与_______有关。 ③通过比较甲、丙两次实验可得动能大小与__________有关。 大 速度 质量 六、巩固练习 17、如图所示,在探究“动能的大小与哪些因素有关”的实验中,小阳用同一实验装置，让从斜面上滚下的小钢球钻入水平面上的硬纸盒,完成以下实验。 (1)通过比较甲、乙两次实验中硬纸盒被推的远近,可以得出结论:质量相同时物体的____________越大,动能越大。对比甲、乙两次实验还可以得出：质量相同时，物体位置越高，重力势能_________。在甲、乙两次实验中，硬纸盒所受滑动摩擦力_________（选填“相同”或“不同”） 速度 越大 相同 六、巩固练习 (2)如果做乙图实验时,硬纸盒被撞后滑出木板掉落,为防止因此造成硬纸盒损坏,需改进乙图实验,再与甲图实验对比。在不改变木板长度的情况下,应采用以下_____方法(填写正确选项前的字母)。 A. 换用质量更小的钢球 B. 给水平木板铺上毛巾 C. 适当降低钢球的高度 D. 换用一个较重的硬纸盒 C 六、巩固练习 (3)若要探究影响动能大小的另一因素,具体的操作方法是：选择两个________不同的钢球,从同一斜面相同高度由静止滑下。 (4)小阳在原硬纸盒的上 表面粘上砝码,设计了如 图丙所示实验,探究影响 滑动摩擦力大小的因素, 通过比较甲、丙两次实验 可得出：滑动摩擦力与_______ __有关。 质量 压力大小 六、巩固练习 18、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： （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 3 大 超载 Lavf52.104.0 Lavf58.20.100 $$