第十一章 第3节 动能和势能 ----2024-2025学年人教版物理八年级下学期

第十一章 第3节 动能和势能 1.能量 (1)定义：物体能够____________，则这个物体具有能量，简 称________. 对外做功 能 焦耳(J) (2)单位：__________. 温馨提示：一个物体具有能量是说物体具有做功的能力，不 一定要做功. 2.动能 运动 大 大 (1)定义：物体由于________而具有的能. (2)影响因素：质量相同的物体，运动的速度越大，它的动能 越______；运动速度相同的物体，质量越大，它的动能越______. 走进生活：百米赛跑中正在冲刺的运动员________(填“具 有”或“不具有”)动能，当运动员冲刺完毕，正在减速的过程中， 其动能________(填“变大”或“变小”). 具有 变小 (1)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.物体的质量越大，位置越高，它具有的重力势能就越________. (2)弹性势能：物体由于发生__________而具有的能.物体的弹 性形变越大，它具有的弹性势能就越大. 温馨提示：一般而言，规定物体在“水平地面”上的重力势 3.势能 大 弹性形变 能为________. 零 走进生活：一代天骄，成吉思汗，只识弯弓射大雕.高空中飞 行的大雕具有________能和________能，拉弯的弓具有________ 能；射向大雕的箭具有________能和________能，中箭后加速往 下落的大雕的重力势能________，动能________. 动 重力势 弹性势 动 重力势 变小 变大 【实验导引】 提出问题：动能的大小跟哪些因素有关呢？ 【设计与进行实验】 1.实验目的：探究动能的大小跟哪些因素有关. 2.实验器材：带斜面的木板、质量不同的钢球、木块、刻度尺 等. 3.实验装置：如图所示. (1)如图甲、乙，让同一个钢球从斜面的不同高度自由滚下， 推动木块移动，比较两次木块被推距离的远近. (2)如图甲、丙，换用不同质量的钢球，让它们从斜面的同一 高度自由滚下，推动木块移动，比较两次木块被推距离的远近. 4.实验步骤 大 大 大 大 (1)物体动能的大小跟物体的运动速度有关，物体质量相等时， 运动的速度越________，动能越________. (2)物体动能的大小跟物体的质量有关，物体运动速度相等时， 质量越________，动能越________. 5.实验结论 【分析、交流与反思】 6.动能的大小是通过钢球对木块做功的多少来体现的，这是 ________法. 转换 控制变量 质量 7.实验中让同一钢球从不同高度滚下来，从而探究动能与速度 的关系，这里利用了________________法，控制物体的________ 不变. 匀速直线 8.若实验的水平面是绝对光滑的，则木块将一直做__________ 运动，不能达到实验目的. 9.[实验创新]如图所示，实验装置改变为小球由高处摆下撞击 木块，可以避免__________对小球动能的影响. 滚动摩擦 10.[开放性设问]如果木板太短会导致木块滑出木板，不能完 成实验，解决方法有：_____________________________________ _______________________________________________________. ①减小钢球下落时的高度；②增加木板的 长度；③减小钢球的质量；④增加木板的粗糙程度 实验特训：(2023 年兰州)近年来，渣土车因“多拉快跑”而 引发的交通事故时有发生，引起了交通管理部门的高度重视.小彤 设计了如图所示的实验来模拟汽车超速、超载带来的危害，通过 电磁铁的控制，让质量分别为 m1 和 m2(m1＜m2)的小钢球从圆弧轨 道的一定高度(h1＜h2)由静止滚下，撞击水平面上的纸盒并将纸盒 推动一段距离(实验中的圆弧轨道、水平面和纸盒均不变). (1)分析甲、乙两图可知，________(填“甲”或“乙”)图中的 小钢球在刚到达水平面时的速度更大. (2)比较甲、乙两图可知，在___________一定时，小钢球的 __________越大，动能越大. (3)比较________两图可以模拟汽车超载带来的危害. (4)假如你是一名汽车驾驶员，请你从物理学的角度谈谈在安 全行车方面需要注意哪些事项______________________________. 答案：(1)乙 (2)质量 速度 (3)乙、丙 (4)不超载行驶，不超速行驶 知识点 1 动能和势能 典例 1：据报道，一辆横穿铁路的拖拉机，因故障而停在铁 道上，此时从远处驶来一列火车，尽管司机及时采取紧急制动措 施，但缓缓驶近的列车还是将拖拉机撞“飞”了. 这是因为火车的 ( ) A.功率很大 B.速度很大 C.势能很大 D.动能很大 审题：缓慢行驶的列车还是将拖拉机撞“飞”了.说明列车具 有的能量很大，运动的列车具有较大的动能. 答案：D 变式 1：如图所示是“探究影响重力势能大小的因素”的实验 过程.(容器中装有沙子，A和B为实心铁块，A的质量比B的质 量小) (1)由________两图可探究重力势能的大小与质量的关系，得 出的关系是______________________________________________ ________________________________________________. (2)由甲、丙两图________(填“能”或“不能”)探究重力势能 的大小与高度的关系，理由是_______________________________ _______________________________________. (3)本实验是通过____________________________来判断重力 势能大小，这也是物理探究过程中常用的__________法. 答案：(1)乙、丙　当物体的高度一定时，物体的质量越大， 重力势能越大 (2)不能 没有控制物体质量相同 (3)桌腿陷入沙子的深度 转换 知识点 2 动能和势能大小变化的判断 典例 2：(2024 年广元)2024 年 5 月 23 日至 24 日，东部战区 在我国台湾省周边开展“联合利剑－2024A”军事演习，震慑“台 独”分裂势力，坚决捍卫国家主权和领土完整.参加演习的某架战 机加速升空过程中，若不考虑燃油消耗引起的质量变化，则该战 机( ) A.动能减少，重力势能减少 C.动能增大，重力势能减少 B.动能减少，重力势能增大 D.动能增大，重力势能增大 审题：若不考虑燃油消耗引起的质量变化，战机加速升空过 程中，速度变大，动能变大；高度变大，重力势能变大. 答案：D 变式 2：小明在玩蹦蹦杆，在小明将蹦蹦杆中的弹簧向下压缩 的过程中小明的重力势能________，弹簧的弹性势能________. 答案：减小 增大 易错原因 在分析动能和势能的变化时，忽略了质量的影响，只 考虑了速度(高度)对动能(重力势能)的影响 正确理解 分析动能的变化时，要考虑质量和速度的变化；分析 重力势能的变化时，要考虑质量和高度的影响 易错点 分析动能、重力势能的变化时忽略了质量的影响 易错训练：现代农业利用无人机给庄稼喷洒农药，极大地提 高了工作效率.如图所示，无人机在稻田上方沿水平方向匀速飞行 并喷洒农药，此过程中，无人机的动能___________，重力势能 _________.(均填“变大”“变小”或“不变”) 答案：变小 变小 1.关于能的概念，下列说法中正确的是( ) A.如果物体正在做功，才能说明这个物体具有能量 B.教室里的日光灯吊在金属链下不动，它没有做功，所以它 不具有能量 C.物体已做的功越多，说明物体具有的能量越多 D.一个物体能够做功，说明这个物体具有能量 答案：D 2.如图所示为运动员在撑竿跳高的场景，下列说法正确的是 ( ) A.竿被压得越弯，产生的弹力越小 B.竿被压得越弯，竿的弹性势能越大 C.竿的弹性势能跟被压弯程度无关 D.竿被压得越弯，运动员的弹性势能越大 答案：B 3.如图是雨滴在空中下落过程中速度与时间的关系图.雨滴在 t1、t2、t3 三个时刻中具有的动能分别是 E1、E2、E3，不考虑下落 过程中雨滴的质量变化，则动能的大小关系是( ) A.E1<E2<E3 B.E1>E2>E3 C.E1<E2＝E3 D.E1＝E2<E3 答案：C 4.2024 年 8 月 6 日晚，在巴黎奥运会跳水项目女子 10 米跳台 决赛中，擅长“水花消失术”的全红婵成功卫冕冠军.中国队实现 该项目五连冠.如图所示，若不计空气阻力，运动员从最高点加速 下落的过程中，运动员的重力势能________，动能_______.(均填 “变大”“变小”或“不变”) 答案：变小 变大 5.如图所示是小明玩“蹦极”时的情景，不考 虑空气阻力，在他下降的过程中，下列说法正确的 是( ) A.弹性绳伸直前，小明的重力势能增加，动能 减小 B.弹性绳伸直前，小明的重力势能减小，动能减小 C.小明下降到最低点时动能为零，弹性绳弹性势能最大 D.弹性绳刚伸直时，小明的速度最大，动能最大 答案：C 6.科普活动中，老师为同学们表演了一个“自动爬坡”实验， 惊艳了全场.该实验如下：将一个用轻质泡沫塑料做成的圆环，轻 轻放在一个斜坡上，结果发现圆环不但没有滚下，反而加速滚上 了斜坡.解密后才发现，这是一个内部镶嵌了一个小铁块的圆环， 在圆环加速滚上斜坡的过程中，圆环(不含小铁块)的动能_______， 重力势能________. 小铁块的重力势能________.( 均填“增大” “减小”或“不变”) 答案：增大 增大 减小 7.如图所示是某学习小组“探究物体的动能大小与哪些因素 有关”的实验装置图，其中 mA＝mB＜mC，hA＝hC＞hB. (1)实验中，探究的动能是指________(填字母). A.小球在斜面上的动能 C.小球撞击木块后的动能 B.小球撞击木块时的动能 D.木块被小球撞击的动能 (2)实验中通过观察木块被钢球撞击后____________来判断钢 球的动能大小，这种研究问题的物理方法叫____________. (3)由甲、丙两图可知，让质量不同的钢球从斜面的同一高度 滚下，目的是使两球到达水平面时有相同的________；同时也可 以研究动能大小与________ 的关系；通过实验现象得出结论： ____________________________________. (4)甲、乙两次实验中木块被撞击后滑行过程中所受摩擦力分 别为 f1、f2，则 f1________(填“＞”“＝”或“＜”)f2，该过程中 甲、乙实验的木块克服摩擦力做功分别为W1 和W2，则 W1______ (填“＞”“＝”或“＜”)W2. (5)实验后，同学们联想到在交通事故中，造成安全隐患的因 素有汽车的“超载”和“超速”.同学们想进一步知道，在影响物 体动能大小的因素中，哪个因素对动能影响更大？于是利用实验 器材进行了测定，得到数据如下表： 实验 序号 钢球的 质量m/g 钢球自由滚下 速度v/(cm·s-1) 木块被撞后移动的距离s/cm 1 30 2 4 2 30 4 16 3 60 2 8 分析表格中对应的数据可知，________对物体的动能影响更 大，即当发生交通事故时，由此造成的危害更严重. 答案：(1)B　(2)移动的距离　转换法　(3)速度　质量　速度 相同时，质量越大，物体的动能就越大 (4)＝ ＞ (5)速度 8.[历史文化]阅读《水磨》并回答问题. 水磨 在我国农耕文明的历史长河中，“水磨”是劳动人民成功运 用自然力量的代表，是劳动人民智慧的结晶.《秦边纪略》中记载： 清朝初年时西宁及周边地区只要有小河处，便可以见到“水磨” 的身影.为了控制水量大小，人们在建有“水磨”的河道边开渠引 水，使水形成落差，然后在渠的下方跨渠建成磨坊.“水磨”以渠 水为动力带动木轮引擎运转，木轮引擎再带动水磨转动. 如图所示为一种具有典型结构的“水磨”，它主 要由上、下扇磨盘和木质转轴、水轮盘和支架构成， 磨盘用坚硬的石块制成，上、下扇磨盘上刻有相反的 螺旋纹，上扇磨盘用结实的绳子悬吊于支架上，下磨 盘和水轮盘固定在同一个转轴的两端. 流水作用在水轮盘上使水轮盘转动，水轮盘通过转轴带动下 扇磨盘转动.调整悬挂上扇磨盘绳子的松紧，使上、下磨盘间留有 适当的空隙，在上扇磨盘的上方悬有存放原粮的吊斗，当原粮随 着上扇磨盘的进口进入两扇磨盘间的空隙时，由于下扇磨盘的转 动，原粮就被碾碎成比较小的颗粒.如果两扇磨盘之间的存粮过多， 碾碎后的粮食颗粒就较大，如果两扇磨盘之间的存粮过少，则可 能损坏磨盘.所以控制好两扇磨盘间的空隙大小和原粮进入空隙的 流量需要非常丰富的经验. 请根据上述材料，回答下列问题. (1)“水磨”以________为动力带动木轮引擎运转，木轮引擎 再带动石磨转动. (2)如图所示的“水磨”在工作时，水的动能________(填“增 大”“减小”或“不变”). (3)假如你是一名工程师，发挥你的想象力给出两个建议，使 水流冲击水轮盘时能带动图中质量更大的下扇磨盘转动：①_____ _________________；②__________________________. 答案：(1)渠水 (2)减小 (3)①增大水的流速 ②增大水轮盘的半径(把“水磨”建在水流量更大的位置、减 小转轴跟支架的摩擦等) $$