10.4 动能与势能-【初中学霸作业本】2024-2025学年新教材八年级下册物理同步课件(鲁科版2024)

第四节 动能与势能 八年级 初中物理 第十章 功与能 学习目标 1.知道能量的概念、单位，能说出能量与做功的关系。 2.掌握动能、重力势能和弹性势能的概念。 3. 通过实验，掌握动能的大小跟哪些因素有关，重力势能的大小跟哪些因素有关，弹力势能的大小跟哪些因素有关。 课堂引入 做功和能量有什么关系？ 湍急的流水能推动水车，对水车做功，流水具有能量 拉开的弓将箭射出，弓对箭做了功，弓具有能量 风吹动柳枝，流动的空气对柳枝做功，流动的空气具有能量 1.能量：物体能够对外做功，表示这个物体具有能量，简称能。 2.能的单位：在物理学中，能的单位与功的单位相同，都是焦耳（J）。 从拦河大坝流下的水、高空坠物、被压弯的撑杆都具有能量。 3.能量与做功的关系 （1）功是描述一个力对物体作用过程中取得成效的物理量，是相对于一个过程而言的，它是一个过程量。一个物体能够做功，我们就说它具有能量，能量是描述物体做功本领的物理量，是一个状态量。 （2）一个物体能够做的功越多，表示这个物体的能量越大。 能够做功，不等于正在做功。 关于功和能的关系，下列说法正确的是（ ） A. 物体具有的能越多，它做的功越多 B. 物体有了能就一定正在做功 C. 能量的转化是通过做功实现的 D. 做功的物体不一定具有能 典例1 C 解析：：一个物体能够对另一个物体做功，这个物体就具有能量，能量反映了物体做功的本领，一个物体能够做的功越多，表示这个物体的能量越大。物体具有的能越多，它做功的本领越大，但做的功不一定越多，A错误；物体有了能就有了做功本领，但不一定正在做功，B错误；做功的物体一定具有能，D错误。 行驶的公交车、飞行的子弹、奔跑的同学都具有动能。物体由于运动而具有的能，叫动能。一切运动的物体都具有动能。 公交车在马路上行驶 子弹击穿水果 同学们在踢足球 动能 知识点一 1.动能 一颗步枪子弹出枪膛时具有的动能约为5x103 J，而一头行走的牛具有的动能约为160J。物体动能的大小与哪些因素有关? 2.实验探究：动能的大小跟哪些因素有关 （1）提出问题 ①风越大，帆船运动越快，猜想动能可能与物体的运动速度有关； ②当一个小学生和一个身高体壮的成年人分别走过你身旁，不经意间与你发生碰撞时，与体重大的成年人碰撞更不容易站稳，猜想动能大小与物体的质量有关。 （2）猜想与假设 （3）设计实验 转换法：通过小车将木块推动的距离的远近来反映小车的动能大小。 控制变量法： ①控制质量相同，同一小车从不同高度滑下，探究动能大小与速度的关系； ②控制速度相同，不同质量的小车从同一高度滑下，探究动能大小与质量的关系。 （4）进行实验与收集证据 ①如图甲、乙，让同一个小车从斜面的不同高度滑下，它们到达水平面时的速度大小不同。观察小车把木块推出的距离，记录实验结果。 实验序号 小车释放的高度 到达水平面的速度大小 木块被推出的距离 1 2 3 … 实验记录表格 ② 如图乙、丙，让质量不同的小车由斜面的同一高度滑下，它们到达水平面时的速度相同。观察小车把木块推出的距离，记录实验结果。 实验序号 小车的质量 到达水平面的速度大小 木块被推出的距离 1 2 3 … 实验记录表格 （5）分析论证 比较实验乙和实验丙，发现ｓ乙＞ｓ丙，即小车的质量越大，木块被推出的距离越远。可得出结论：运动速度相同时，物体的质量越大，动能越大。 比较实验甲和实验乙，发现ｓ甲＞ｓ乙，即小车的运动速度越大，木块被推出的距离越远。可得出结论：质量相同时，物体运动的速度越大，动能越大。 实验结果表明：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。 （6）实验结论 3.影响动能大小的因素 物体的质量和运动的速度。质量越大，速度越大，物体的动能就越大。 一某段道路的标志牌显示：小型客车最高行驶速度不得超过100km/h；大型客车、载货汽车最高行驶速度不得超过80km/h。 请你用物理知识解释： （1）为什么要对机动车的最高行驶速度进行限制？ （2）为什么在同样的道路上，对不同车型设定不一样的最高行驶速度？ 当车辆的质量相等时，车辆的速度越大，动能越大，越不容易刹住车，所以要对车辆的速度加以限制，以免发生交通事故。 当车辆的速度相等时，质量越大，动能也越大，所以大型客车、载货汽车的限制速度比小型客车的小。 泉城欧乐堡的过山车非常刺激，它从0加速到100 km/h仅需2.5 s。假期里小张和小李相约去欧乐堡体验，若小张体重为50 kg，小李体重为60 kg。在加速过程中，他们的动能________（选填“增大”“减小”或“不变”），某时刻小张的动能_______（选填“大于”“等于”或“小于”）小李的动能。 典例2 增大 小于 解析：在从0加速到100 km/h的过程中，他们的速度增大，所以动能增大。由于小张的体重小于小李的体重，并且在同一时刻他们速度相同，所以小张的动能小于小李的动能。 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，重锤对桩做了功。这说明高处的重锤具有能量。 物体由于受到重力并处于一定高度时所具有的能叫重力势能。 1. 重力势能 势能 知识点二 天空飞来的小陨石块落到地面时，可以把地面砸一个深坑。在盖房子、修公路时，人们常常利用被举高的夯的重力势能来夯实地基和路面。重力势能的大小与哪些因素有关? 2.实验探究：重力势能的大小与哪些因素有关 （1）提出问题 猜想一：重力势能大小可能与物体所处的高度有关； 猜想二：重力势能大小可能与物体的质量有关。 （2）猜想与假设 （3）设计实验 实验装置：如图所示，把一个实验小木桩放在箱体透明的沙箱中。让重物从高处落下，打击小木桩。 ②控制变量法：控制质量相同，让重物从不同高度下落；控制高度相同，让不同质量的重物下落。 实验方法： ①转换法：通过小木桩陷入沙子的深度来反映重物的重力势能大小。小木桩陷入沙子越深，说明重物的重力势能越大。 （4）进行实验与收集证据 ①如图甲、乙，观察同一重物从不同高度落下时小木桩陷入的深度，记录实验结果。 实验序号 重物下落的高度 木桩陷入沙子的深度 1 2 3 … ② 如图乙、丙，换用不同质量的重物，让它们从同一高度落下，观察并记录实验结果。 实验序号 重物的质量 木桩陷入沙子的深度 1 2 3 … （5）分析论证 比较实验甲和实验丙，发现重物的质量越大，小木桩陷入沙子的深度越大，即重物所具有的重力势能越大。 比较实验甲和实验乙，发现重物所处的高度越高，小木桩陷入沙子的深度越大，即重物所具有的重力势能越大。 实验结果表明：物体的重力势能与其质量和被举高的高度有关。高度相同的物体，质量越大，它的重力势能越大；质量相同的物体，高度越高，它的重力势能越大。 （6）实验结论 （重力势能大小的影响因素） 如图所示，跳伞运动员在空中匀速下降的过程中，运动员的重力势能_________ ，动能________。（均选填“变大”“变小”或“不变”） 变小 典例3 不变 解析：跳伞运动员在空中匀速下降的过程中，运动员的质量不变，高度减小，其重力势能减小；同时速度不变，其动能不变。 3. 弹性势能 发生形变的网球拍将网球弹出，具有能量。 被压弯的跳板将运动员弹起，具有能量。 发生形变的物体在恢复形变时可以做功，因此也具有能量。 物体由于发生弹性形变而具有的能叫弹性势能。 重力势能和弹性势能是常见的两种势能。 如图所示，弓拉得越弯，放手时，箭射得越远，弓对箭做的功就越多，它的弹性势能就越大。 4.弹性势能大小的影响因素 物体弹性势能的大小与物体的弹性形变程度和物体本身的材料等因素有关。 对于同一物体，物体的弹性形变越大，它具有的弹性势能越大。 如图所示，小伟在玩蹦蹦杆，蹦蹦杆由地面弹起，在空中升高的过程中，小伟的重力势能______，小伟的动能______；在下落后，从杆尖触地到弹簧压缩至最短，弹性势能______。（均选填“增大”“减小”或“不变”） 增大 减小 增大 典例4 解析：蹦蹦杆在空中升高的过程中，小伟的质量不变，高度增大，其重力势能增大；同时速度减小，其动能减小。在下落后，从杆尖触地到弹簧压缩至最短，弹簧的形变变大，则弹簧的弹性势能增大。 课堂小结 动能与势能 动能 动能：物体由于运动而具有的能叫动能 动能影响因素：质量、速度 势能 重力势能：物体由于受到重力并处于一定高度时所具有的能叫重力势能 重力势能影响因素：质量、高度 弹性势能：物体由于发生弹性形变而具有的能叫弹性势能 弹性势能影响因素：弹性形变程度和物体本身的材料 随堂练习 1.结合所学的动能的知识和下面所提供的小资料分析：对物体动能大小影响最大的因素是（　　） A．物体的质量 B．物体的速度 C．物体的体积 D．物体的密度 B 小资料：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160 飞行的步枪子弹 约5×103 从10m的高处落下的砖块 约200 高速上行驶的小汽车 约6×105 2. 时下土地承包盛行，大面积种植农作物便于统一施肥、喷洒农药等。如图所示，无人机在某一高度匀速飞行喷洒农药的过程中，它的动能是否变化？怎样变化？ 速度不变，质量减小，故动能减小。 注意题中隐含条件。 3.兴趣小组的同学认为车祸的危害程度与汽车的动能大小有关，于是他们进行了如下探究： 【提出问题】汽车的动能大小跟什么因素有关？ 【猜想假设】由“十次车祸九次快”可猜想：汽车的动能可能跟_______有关；由“安全驾驶莫超载”可猜想：汽车的动能可能跟______有关。 速度 质量 【进行实验】他们做了如图所示的三次实验：用金属球模拟汽车，让金属球从斜槽的某一高度由静止开始滚下，碰到水平面上的物块，将物块撞出一段距离。物块被撞击得越远，说明金属球到达水平面时的动能就越______。 大 【分析论证】分析甲、丙两图的实验现象，可以初步得到结论：____________________________________________________________________。 【实践应用】用甲、乙两图的实验现象所得到的结论，可以解释汽车______（选填“超载”或“超速”）行驶时危险性大的原因。 质量相同时，汽车（物体）的速度越大，动能越大 超载 37 4. 如图所示为我国某地的等高线图，若把同一个物体分别放在ａ点和ｂ点，则物体的重力势能（ ）。 A. 在a 点时大 B. 在b 点时大 C. 在两点一样大 D. 条件不足，无法判断 A 5. 如图所示，晓丽做“探究重力势能大小跟哪些因素有关”的实验。 不同 （1）由图甲和乙可知，质量相同的物体A 和B，从______（选填“相同”或“不同”）高度落下，小木桩被打入沙中的深度不同。说明物体的重力势能与物体被举高的高度有关。 （2）由图甲和丙可知，质量不同的物体A 和C，从同一高度落下，小木桩被打入沙中的深度不同。说明物体的重力势能与物体的________有关。 （3）由图中现象______（选填“能”或“不能”）比较B、C 两个物体的重力势能大小。 质量 能 $$