11.3动能和势能 --- 2024-2025学年人教版物理八年级下学期

第11章功和机械能 物理 人教版 八年级下册 11.3 动能和势能 物理意义 表示物体做功的快慢 定义 功与做功所用时间之比 11.3动能和势能 单位：1W=1 功率的表达式 功率的测量 J/s,1kW=10³W 定义式P= 推导式P=Fv 知识回顾 功率 湍急的流水能推动水车， 高速运动的子弹能击穿靶体， 飓风能吹倒大树， 泥石流摧毁房屋 …… 11.3动能和势能 新课导入 问 题 - 一辆车停在某高层住宅的楼下，车顶遭到损毁，警察在 现场只看到了一些碎的西瓜皮。经过分析，原来“罪魁祸首” 正是这些西瓜皮。坚固的车顶居然能被西瓜皮砸坏，这是什 么原因呢? 11.3动能和势能 新课讲解 从高处落下的西瓜皮可以砸坏车顶，压缩 的弹簧能将小球弹起，湍急的流水能推动水 车(图11.3-1),处于高处的西瓜皮、压缩的弹 簧、流水都能做功。物体能够对外做功，我 们就说这个物体具有能量(energy), 简称能。 能量的单位与功的单位相同，也是焦耳。 图11.3-1湍急的 11.3动能和势能 流水能推动水车 一般来说， 一个物体能够做的功越多，表示这个物体的能量 越 大 。 11.3动能和势能 动能 运动的钢球碰到木块上，木块被撞走，钢球对木块做了 功。钢球能够做功，表明钢球具有能量。物体由于运动而 具有的能，叫作动能(kinetic energy)。一切运动的物体都 具有动能。 11.3动能和势能 11.3动能和势能 动能的大小跟哪些因素有关呢?我们通过下面的实验来研究 这个问题。 演 示 研究物体的动能跟哪些因素有关 如图11.3-2所示，钢球从斜槽上高为 h 处滚下，在水平面上 运动。运动的钢球碰上木块后，将木块撞出的距离为s。 11.3动能和势能 图11.3-2研究物体的动能 图11.3-2研究物体的动能 在同样的水平面上，木块被撞得越远，说明钢球对木块做的 功就越多。木块被撞的远近反映了钢球动能的大小。 11.3动能和势能 实验表明，钢球从高处滚下，高度越高，钢球运动到水平面 时速度越 快 ,木块被撞得越 远 。所以，质量相 同时，钢球的速度越大，动能越 大 O 1.让同一个钢球分别从不同的高度由静止开始滚下，钢球运动 到水平面时的快慢一样吗?哪次木块被撞得远? 11.3动能和势能 甲 丙 丁 实验表明，速度相同时，质量越 大 的钢球将木块撞得 越远。所以， 钢球的速度相同时， 质量越大， 动能越 人 O 2.让质量不同的钢球从同一高度由静止开始滚下。哪个钢球把 木块撞得远? 11.3动能和势能 大量实验表明： 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。 11.3动能和势能 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80 km/h (图11.3-3)。 11.3动能和势能 图11.3-3交通标志牌 想想议议 请你用物理知识解释，为什么要对机 动车的最高行驶速度进行限制?为什么 在同样的道路上，对不同车型会设定不 一样的最高行驶速度? 动能大小的决定因素是物体的质量 和运动的速度。 11.3动能和势能 图11.3-3交通标志牌 质量越大，速度越大，物体的动能就越大。当机动车的质 量相等时，机动车的速度越大，动能越大，越不容易刹住车， 所以要对机动车的速度加以限制，以免发生交通事故。当机 动车的速度相等时，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。 11.3动能和势能 车型不同，车的质量往往也不 同。如果车的行驶速度相同，质 量大的车，动能大，行驶时危险 性就大。因此，在同样的道路上， 交通管理部门会对不同车型设定 不同的最高行驶速度。 图11.3-3交通标志牌 11.3动能和势能 打桩机在工作时(图11.3-4),把重锤 高高举起，重锤落下就可以把桩打入地 下，重锤对桩做了功。这说明高处的重 锤具有能量。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 ， 叫 作重 力 势 能。 11.3动能和势能 图11.3-4举高的重 锤具有重力势能 势能 物体的质量越大，位置越高，它的重 力势能就越大。 例如，如果想让水力发电站发出更多 的电，就要想办法储存更多的水，将水 位提得更高，尽量增大水的重力势能。 11.3动能和势能 图11.3-4举高的重 锤具有重力势能 我国的乌东德水电站的拦河拱坝高 270m (图11.3-5)。水电站满负荷发电 时， 一天的发电量就可以满足30万人 1年的生活用电。我国葛洲坝水电站 的拦河坝高70m 。 有人说，前者水的 重力势能比后者的大。能够这样简单 地得出结论吗?为什么? 11.3动能和势能 图11.3-5乌东德水 电站的拦河拱坝 物体被举高 度 一 定， 质 量越 大， 重力势能越 大； ◆物体质量一定，被举得越高，重 力势能越 大。 11.3动能和势能 图11.3-5乌东德水 电站的拦河拱坝 11.3动能和势能 发生形变的物体在恢复原状时可以做功，因此也具有能量。 图11.3-7拉弯的弓具 有弹性势能 图11.3-6发生形变的 网球拍具有弹性势能 例如，发生形变的网球拍能将网球弹出，具有能量(图11.3-6); 拉弯的弓能将箭射出，具有能量(图11.3-7); 11.3动能和势能 图11.3-7 拉弯的弓具 有弹性势能 图11.3-6发生形变的 网球拍具有弹性势能 被压弯的跳板能将运动员弹起， 具有能量……物体由于发生弹性 形变而具有的能叫作弹性势能。 射箭时弓的形变越大，箭射得 越远。物体的弹性形变越大，它 具有的弹性势能就越大。 11.3动能和势能 11.3动能和势能 重力势能和弹性势能是常见的两种势能 (potential energy)。 动能、重力势能和弹性势能的实例。 动能的实例：运动的汽车、游动的鲸鱼、奔跑的老虎等。 重力势能的实例：站在树枝上的小鸟、山上的石头等。 弹性势能的实例：拉开的弹弓、伸长的橡皮筋、弯曲的钢尺等。 11.3动能和势能 除了课本中所列举的能对外做功的物体，请你各举一个具有 ① ② 请你判断下列物体具有哪种形式的能量： (1)在水平公路上行驶的汽车； 在水平公路上行驶的汽车具有动能。 (2)悬挂在天花板上的吊灯； 悬挂的吊灯受重力且具有一定高度，具有重力势能。 11.3动能和势能 (3)在空中飞行的飞机； 在空中飞行的飞机，有高度而具有重力势能，因运动而具 有动能 。 (4)被拉开的弹弓。 被拉开的弹弓发生了弹性形变，具有弹性势能。 11.3动能和势能 行驶，有时还要停靠在高架轨道的站台上。在上述三种情况 下，轻轨列车分别具有什么形式的能量? 水平行驶的轻轨列车具有动能；在高架轨道上行驶的轻轨列 车具有重力势能和动能；停靠在高架轨道上的轻轨列车具有重 力势能 。 11.3动能和势能 轻轨列车有时在水平地面上的轨道行驶，有时在高架轨道上 ③ 同的钢球从同一高度由静止开始滚下的目的是什么?你是通 过观察什么现象来比较钢球动能大小的? 让不同的钢球从同一高度由静止开始滚下的目的：使小球到 达底部时的速度相等； 比较钢球动能大小的方法：观察木块被撞击距离的远近。 11.3动能和势能 在“研究物体的动能跟哪些因素有关”的实验中，让质量不 ④ ⑤ 请你从能量的角度解释，为什么骑自行车时速度不能太大? 因为在质量不变的情况下，速度越大，动能越大，发生意 外时造成的伤害越大，故骑自行车的速度不能太大。 11.3动能和势能 11.3动能和势能 能够对外做功的物体就具有能量 单位：焦耳(J) 物体由于运动而具有的能 影响因素：质量、速度 物体由于受到重力并处在 一定高度时所具有的能 影响因素：质量、高度 物体由于发生弹性形变而 具有的能 影响因素：弹性形变程度 能量 动能 势能 重力 势能 弹性 势能 课堂小结 动能和势能 1.下列关于物体具有能量的叙述，不正确的是( D ) 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 11.3动能和势能 课堂练习 2. (阜新中考)在探究“物体的动能跟哪些因素有关”的实验中， 如图甲、乙、丙所示，将A、B、C 三个钢球先后从同一装置高度分 别为h₁ 、h₂ 、h₃ 的位置由静止开始滚下(mA=mp<mc,h₁=h ₃>h₂), 水平面上同一位置的木块被撞出一段距离后停下。请回答以下问题： 11.3动能和势能 A h₁ 丙 h₃ S₁ S3 11.3动能和势能 C h₃ S3 丙 (1)该实验探究的是 钢球 (选填“木块”或“钢球”)的动能。 (2)实验通过观察木块被钢球撞出_ 距离 的长短，来判断钢球 动能的大小，这种研究问题的方法叫 转换法 O 11.3动能和势能 C h₃ S3 (3)比较 甲 、乙 两图进行的实验，可以探究钢球动能大小 与速度有关。 11.3动能和势能 (4)比较 甲、丙 两图进行的实验，可以探究钢球动能大 小与质量有关。此探究过程中两球刚好运动到水平面时的速度 相等 (选填“相等”或“不相等”)。 11.3动能和势能 (5)由此实验联想到某段道路限速牌上标明“100”和“80”字 样 ， 大客车 (选填“大客车”或“小轿车”)的限速应该是 80 km/h。 3. (河南三门峡期末)在探究“重力势能的大小与哪些因素”有关 的实验中，重物A 、B 、C 的质量关系为mA=mp<mc, 木桩相同。 木和重物位置如图甲所示。重物静止释放后，木桩被打击陷入沙 中的情形如图乙所示，重物B、C 将木桩打入沙中的深度相同。 11.3动能和势能 甲 丙 甲 丙 (1)重物自由下落打击木桩，通过观察木桩陷入沙中的深度判 断 重物 (选填“重物”或“木桩”)的重力势能大小。 11.3动能和势能 甲 丙 (2)比较A 、B 两个重物将木桩打入沙中的深度，可判断重力 势能的大小和重物下落高度的关系，得出的结论是 物体的质 量一定时，高度越高，物体的重力势能就越大 O 11.3动能和势能 A. 禁止高空抛物 B.大货车限载限速 C.机翼上部总是凸起下部平滑 丙 11.3动能和势能 (3)如图丙所示的现象或应用与本实验结论有关的是 A O 甲 丙 (4)重物B 、C 的重力势能的大小关系是：EB三 (选填“>” “<”或“=”)Eco 11.3动能和势能 4. (2024 ·大庆中考)神舟十八号是中国载人航天工程第十八艘载 人飞船，于2024年4月25日，在酒泉卫星发射中心发射成功。中 国国旗随神舟十八号载人飞船搭载进人中国空间站，由神舟十八 号航天员乘组与神舟十七号航天员乘组进行了太空传递和在轨展 示。在飞船加速上升的过程中，若不考虑其质量的变化，下列分 析正确的是( C ) A.重力势能增加，动能不变 B.重力势能减少，动能增加 C.重力势能增加，动能增加 D.重力势能不变，动能不变 11.3动能和势能 本课结束 THE $$