11.3 动能和势能 讲义----2024-2025学年人教版物理八年级下册

人教版八年级下册物理精讲精练： 11.3动能和势能 【内容分析】 1、 课标解读与分析：本节是义务教育物理课程标准科学内容中一级主题《能量》下 的二级主题《机械能》中的内容。“能量”是课程标准中科学内容的三大主题之一。能量的转化和守恒定律是自然界的基本和普遍规律。它与很多学科都有关联，和生产、生活息息相关。这部分内容对于学生形成可持续发展的意识以及进一步学习其他科学技术，都是十分重要的。这部分内容具有较强的综合性，应注意与本课程其他内容的联系，注意和其他学科的交叉，注意能源、环境与可持续发展的关联。 2、 教材分析：《动能和势能》是义务教育课程标准实验教科书，九年级《物理》第 十五章第四节的内容。它包括动能、势能的概念，以及动能、势能的大小的决定因素，是在机械运动、功的基础上展开的，是前面知识的延伸，又为后面的《机械能及其转化》的学习奠定基础，教材用生活实例引出动能、势能的概念。通过探究让学生明白其决定因素，符合学生认知规律，能够体现从生活走向物理、注重科学探究的新课程理念。 3、学情分析：在前一段的物理学习中，学生对“功”“能量“这一词眼已不间断地有所认识，这是学生学习动能和势能的认识基础；且对生活现象当中蕴含的一些物理知识颇有兴趣，这是学生学好本课知识的兴趣基础；学生已具备了物理实验探究意识及方法，乐于运用身边的器材来设计实验来探究其中的物理道理，具备了一定的合作与交流意识，为教师课堂上的顺利指导奠定了基础；学生的学习水平和动手能力参差不齐，分组探究时要注意按照组间同质、组内异质的原则合理搭配，做好分工与合作。 【学习目标】 1、物理观念:通过分析实例,从做功的角度描述能量,知道能量的单位;通过实例分类和分析,初步认识动能、势能的概念,并能解释相关的现象;通过实验探究,了解动能、势能大小的影响因素。 2、科学思维:从生活实例出发,分析比较物体对外做功的物理过程,归纳、总结实例中的共同本质特征,初步形成动能、势能的概念;会利用转换法比较动能、势能的大小;结合生活与实验事实,能推理、论证影响动能和势能大小的因素。 3、科学探究:通过生活经验和实验事实提出影响动能、势能大小因素的初步假设;根据已有经验,利用控制变量法设计探究方案,选择实验器材进行实验。 4、科学态度与责任:用能量的观念分析生活实例,感悟物理与生活、社会等密切关联;通过探究影响动能和势能大小的因素,养成良好的实验习惯、严谨的科学态度和勇于创新、团结合作的品质;通过应用动能和势能的知识解释生活生产中的相关现象,培养将科学知识应用于实践的习惯。 【知识小结】 1.物体能够做功，表示这个物体具有能量.在物理学中，能的单位是______，简称______，符号是______. 2．物体由于______而具有的能，叫做动能.物体动能的大小跟它的______和______有关.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，它的动能也越______. 3．物体由于______而具有的能量，叫做重力势能.物体的重力势能跟它的______和______有关.对于高度相同的物体，质量越大的势能越______；对于质量相同的物体，高度越高的势能越______. 4．物体由于发生______而具有的能量叫做弹性势能.重力势能和弹性势能统称为______. 【知识点精讲】 知识点1：能量 1.物体能够______，我们就说这个物体具有能量，简称能.能量是表示物体做功本领大小的物理量.物体能够做的功越多，表示这个物体的能量越大. 2.能量的单位：______. 知识点2：动能 （一）动能的概念 慧星、子弹、弓箭具有的能量都是由于______而具有的.物体由于______而具有的能量，叫做动能.一切的物体都具有动能. （二）探究“影响动能大小的因素” 1.汽车速度越快，发生事故时越严重；一辆汽车以同一速度运动，重载比空载时事故更严重.说明动能大小可能与物体的______、______等因素有关. 2.实验中通过____________来反映动能的大小，利用了______法. 3.探究动能大小与物体运动速度的关系，应控制______不变，使钢球从斜面的______高度滑下，观察木块被推动的距离. 4.探究动能大小与物体质量的关系，应改变钢球的______，从斜面的______高度滑下，观察木块被推动的距离. 5.实验步骤： ①探究动能大小与速度的关系 控制钢球的质量m不变；让同一钢球A分别从不同的高度由静止开始滚下，撞击木块B；观察并测量木块被撞出的距离s. 实验表明钢球从高处滚下，高度h越高，钢球运动到底部时越___ __，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___ ___. ②探究动能大小与质量的关系 控制速度不变，即固定钢球在滑槽上的释放位置的高度h；改变钢球的质量m；观察并测量木块被撞出的距离. 实验表明，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______. 6.实验结论：物体动能的大小跟______有关，质量相同的物体，运动速度越______，它的动能越______；运动速度相同的物体，质量越______，它的动能越______. 7.思考并讨论以下问题： ①将质量不同的钢球放在斜面上同一高度处静止释放的目的：__________________. ②将质量相同的钢球由斜面上不同位置静止释放的目的：________________________. ③若实验中木块的质量较大，为确保实验现象明显，应如何改进？ ④实验中如果不用木块，如何改进？ 知识点3：势能 （一）重力势能 1.打桩机打桩的过程中“重锤”落下时对桩做了功，高空下落的物体能对地面的物体做功，这种能量是物体由于受到重力产生的.物体由于______而具有的能量叫重力势能. 2.探究“影响重力势能大小的因素” 物体离地面越高、质量越大，一旦落到地面，做功越多，做功的本领越强.重力势能的大小可能与物体离开地面______、物体______等因素有关. 实验设计方案： （1）实验器材：水槽（内盛细沙）、桌腿尖的小桌、不同质量的重物. （2）实验过程 ①探究重力势能的大小与高度的关系：让同一物体分别从不同的高度由静止开始下落，观察测量桌腿在沙坑下陷的深度. ②探究重力势能大小与质量的关系：让质量不同的物体分别从同一高度由静止开始下落，观察桌腿在沙坑下陷的深度. 实验结论：物体重力势能的大小跟______有关，质量相同的物体，高度越______，它的重力势能越______；高度相同的物体，质量越______，它的重力势能也越______. （二）弹性势能 1.被拉弯的弓和发生形变的蹦床可以把箭射出去、把人弹起，弓和弹簧能够对外做功，说明他们具有能量. 这种形式能量的产生是由于发生形变的物体在恢复形变时可以做功，因此具有能量. 观察如图所示的射箭比赛，会发现弓的形变程度越______，箭射得越远.表明弓具有的弹性势能越大.可见弓的弹性势能与______有关. 2.归纳： ①弹性势能：物体由于发生______而具有的能叫做弹性势能. ②______越大，弹性势能越大. 易混易错 动能和弹性势能的之间的转化，可以发生在同一物体上，也可以发生在不同物体之间。例如，由高处落下的篮球在撞击地面发生了弹性形变过程中，球的动能转化为自身的弹性势能；球在恢复原状的过程中，球的弹性势能转化为自身的动能，动能和弹性势能在一个物体上相互转化。运动员进行蹦床表演时，运动员的动能和蹦床的弹性势能在两个物体间相互转化。 方法技巧 （1）动能与重力势能间的转化：看到下落，学生就容易习惯性的认为重力势能转化为动能，当当物体匀速下落时，速度不变，物体的动能不变，此时重力势能没有转化为动能。 （2）动能与弹性势能间的转化：解答此类问题的关键是确定哪个阶段物体做加速运动，哪个阶段小球做减速运动。 ① 加速运动时：弹性势能转化为动能；② 减速运动时：动能转化为弹性势能。 （3）动能、重力势能、弹性势能间的转化：不计空气阻力时，物体的机械能守恒。 在分析动能、重力势能和弹性势能之间的转化时，根据物体运动情况，可以把物体的运动的整个过程进行分段。考虑每段运动过程中，物体运动速度的变化情况，物体的形变情况，即可分析重力势能和弹性势能的变化规律，以及动能与重力势能和弹性势能之间的转化。 【例题精讲】 例题1、毛主席在《沁园春·雪》一词中写到：“一代天骄，成吉思汗，只识弯弓射大雕”。对于“弯弓”的过程中所蕴含的物理知识，下列理解正确的是（　　） A．“弯弓”发生的塑性形变 B．“弯弓”说明力可以改变物体的运动状态 C．“弯弓”的过程中弓的弹性势能增大 D．“弯弓”的过程中弓的机械能不变 【答案】C 【详解】A．弯弓后撤去拉力，弓能恢复原状，则弓发生的是弹性形变，故A错误； B．弯弓时，弓的形状发生改变，说明力可以改变物体的形状，故B错误； C．弯弓的过程中，弓的形变量变大，则弓的弹性势能增大，故C正确； D．弯弓的过程中，弓的动能、重力势能不变，弹性势能增加，则弓的机械能增大，故D错误。 故选C。 例题2、北斗三号最后一颗全球组网卫星成功定点地球同步轨道。对卫星在加速上升的过程中能量的变化，说法正确的是（　　） A．动能增大，势能不变，机械能增大 B．动能增大，势能增大，机械能增大 C．动能增大，势能增大，机械能不变 D．动能减小，势能增大，机械能不变 【答案】B 【详解】卫星从地面发射升空的过程中，卫星是加速升空的，卫星的质量不变，速度增大，动能增大；质量不变，高度增大，重力势能增大；卫星升空时，没有发生弹性形变，不具有弹性势能；机械能等于动能与重力势能之和，故机械能增大；故B符合题意。 故选B。 例题3、图甲中过山车从A点出发，先后经过B、C、D、E点。图乙是过山车在B、C，D、E点的动能和重力势能大小的示意图，则过山车的动能在 点最大，B点重力势能的大小 E点动能的大小。在这个过程中，过山车的机械能是 （选填“变化”或“不变”）的。 【答案】 C 等于 变化 【详解】（1）[1]过山车在B点重力势能最大，在下降的过程中，重力势能转化为动能，再加上之前前进的动能，所以在C点动能最大。 [2]由图乙可知，B点的重力势能与E点的动能大小在一个水平线上。所以大小相等。 [3]因为有摩擦以及空气阻力的原因，一部分机械能转化为内能，所以过山车的机械能是变化的。 例题4、（2022·广东广州·中考真题）如图，小芳设想利用升降台让球越弹越高。将球从M点竖直向下以某速度抛出，球经静止在位置a的台面反弹后，到达的最高点为N。经台面反弹后上升过程球的动能 （选填“增大”“不变”“减小”），N 比M高（选填“可能”“不可能”）。球从N点下降时，台面已升至合适的位置b并保持静止，球再次经反弹后，到达的最高点P 比N高（选填“可能”“不可能”）。 【答案】 减小 可能 不可能 【详解】[1]球经台面反弹后上升的过程中，质量不变，速度变小，高度升高，动能减小，重力势能增大，动能转化为重力势能。 [2]球以一定速度从M点抛出，下降过程，重力势能转化为动能，动能增大；球接触台面的过程，动能转化为弹性势能及内能；反弹过程，弹性势能转化为动能，但此时的动能比接触台面时的动能小；上升过程，动能转化为重力势能，到达M点时，重力势能与下降时相同，动能一定比下降时的小，但不一定为0，那么球仍可向上升，直到速度为0，所以N可能比M高。 [3]小球从N点下降时，初速度为0，与台面接触的过程，有部分机械能转化内能，则再次上升过程，速度为0时，高度小于N点。 例题5、用钢球、木块和带有斜槽的长木板，探究物体的动能跟哪些因素有关。 (1)如图甲，让钢球从斜槽上的某一高度由______开始运动，撞击水平面上的木块。钢球撞击木块时具有的动能大小可通过木块移动的距离来反映； (2)如图乙，将钢球置于斜槽上更高的位置重复上述实验。实验表明，钢球质量一定时，从斜槽越高的位置开始运动，撞击木块的速度越大，钢球的动能越______； (3)探究动能跟质量的关系时，应选择让质量______的钢球从斜糟______高度的位置开始运动。（选填“相同”或“不同”）。 【答案】 ①. 静止 ②. 大 ③. 不同 ④. 相同 【解析】 【详解】(1)[1]实验中需要让钢球从斜槽上的某一高度由静止开始运动，撞击水平面上的木块，木块滑动越远，说明钢球的动能越大。 (2)[2]将钢球置于斜槽上更高的位置，运动到水平面的速度较大，木块移动的距离较远，钢球的动能较大，说明质量一定时，物体运动的速度越大，它的动能越大。 (3)[3][4]探究动能跟质量的关系，根据控制变量法，速度相同，物体的质量不同，让质量不同的钢球从斜槽的同一高度开始运动。 【习题精练】 1.某快递公司用无人机进行无接触配送包裹.无人机携带包裹匀速上升时，包裹的（ ） A．动能减少，重力势能增加 B．动能不变，重力势能增加 C．动能不变，重力势能不变 D．动能增加，重力势能减少 2. 12月1日(周日)上午6:45时， 2024年度上海国际马拉松赛鸣枪开赛。本次赛事使用无人机（如图）进行了航拍，无人机匀速下降的过程中（　　） A．失去了惯性 B．重力不做功 C．动能减小 D．机械能减小 3. 2024年10月30日4时27分，神舟十九号载人飞船发射升空，取得圆满成功。10月30日12时51分，载人飞船与空间站组合体完成自主快速交会对接，神舟十八号“开门迎客”，神舟十九号航天员乘组（蔡旭哲、宋令东、王浩泽）入驻中国空间站，完成中国航天史上第5次“太空会师”。在运载火箭加速升空的过程中，下列说法正确的是（　　） A．动能增大，势能减小 B．动能不变，势能增大 C．动能增大，势能增大 D．动能减小，势能增大 4. 6月23日，我国北斗三号全球卫星导航系统最后一颗组网卫星发射成功｡若某卫星沿椭圆轨道从远地点向近地点运动时速度增大了，由此可知其动能（　　） A．减小 B．增大 C．不变 D．消失 5.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 6.在练习立定跳远时，当你双脚离开地面后，由于______你仍然要继续向前运动；在上升的过程中，你所具有的动能将逐渐______（选填“增加”“减小”或“不变”）. 7.用“模拟打桩”来探究物体重力势能的大小与哪些因素有关，物体的质量m1＝m2＜m3，实验时，让物体从木桩正上方的某一高度处自由下落，将木桩打入沙中，三次实验木桩进入沙中的深度如图所示，木桩进入沙中的深度越深，则物体对木桩做的功越______，比较a、b可知：物体重力势能的大小与物体的______有关；比较______可知：物体重力势能的大小与物体的质量有关. 8（2023·湖南永州·中考真题）2023年5月30日，搭载神舟十六号飞船的长征运载火箭在酒泉卫星发射中心发射升空，在加速上升的过程中，飞船的机械能 （选填“增大”、“减小”或“不变”）；飞船与空间站对接成功后，航天员景海鹏在空间站靠 （选填“电磁波”或“超声波”）与地面指挥中心传递信息。 9．（2023·湖南怀化·中考真题）如图人造地球卫星沿椭圆轨道绕地球运行时，不受空气阻力，机械能守恒，当卫星从近地点向远地点运动时，它的重力势能 （选填“减小”或“增大”），卫星在 （选填“远”或“近”）地点时重力势能最大。    10.（2024·湖南长沙·中考真题）排球是同学们喜爱的体育运动。垫球时，球的运动快慢和运动方向都发生了改变，说明力可以改变物体的 ，当球上升到最高点时 能最大。 11.如图所示是 “探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验装置示意图，让小球A从斜面上某点滚下，撞击在水平面上的木块B，木块B移动一段距离. （1）该实验中所探究物体的动能是指______（选填“小球A”或“木块B”）的动能. （2）实验表明，让小球A分别从斜槽不同高度由静止滚下，高度越大，速度越______，木块B被撞得越远.可得结论：质量相同时，小球的速度越______，动能越大. （3）若要研究物体动能与质量的关系，应让不同质量的小球A从斜面______高度由静止滚下，观察比较木块B被撞移动的距离. 12.某实验小组在“探究影响动能大小的因素”实验中，准备的器材有：质量分别为m、2m两个钢球，木块和斜面等。实验过程如图所示。 (1)本实验是通过 来反映钢球动能大小的； (2)为了探究物体动能大小与质量的关系，应选择 两图进行实验分析； (3)实验为探究动能大小与速度的关系，应让质量相同的钢球，从同一斜面 （选填“相同高度”或“不同高度”）由静止滚下。实验现象表明：当质量一定时，钢球速度越大，动能越 ； (4)实验小组的同学联想到“探究阻力对物体运动的影响”时，也用到了斜面，让小车从斜面顶端由静止滑下，比较在不同表面滑行的距离大小（如表），小车在三个表面克服摩擦力做功 （选填“相等”或“不相等”），若水平面绝对光滑，小车将做 运动； 表面 毛巾 棉布 木板 摩擦力 最大 较大 最小 小车运动距离 最近 较远 最远 (5)小磊在探究“动能大小与速度的关系”时将实验装置改成如图丁所示，利用质量相同的铁球将弹簧压缩不同程度静止释放，撞击同一木块。该实验方案是否可行？答： 。理由是 。 A．铁球的质量相同，初速度不同 B．铁球的质量相同，初速度相同 C．铁球的质量不同，初速度不同 D．铁球的质量不同，初速度相同 参考答案 1.B 2.D 3.C 4.B 5.C 6.惯性 减小 7.多 高度 a、c 8.【答案】 增大 电磁波 【详解】[1]飞船在加速上升的过程中，质量不变，速度增大，动能增大，高度增大，重力势能增大，机械能包括动能和势能，飞船的机械能增大。 [2]电磁波可以在真空中传播，航天员景海鹏在空间站靠电磁波与地面指挥中心传递信息。 9.【答案】 增大 远 【详解】[1][2] 如图所示，人造地球卫星沿椭圆轨道绕地球运行时，不受空气阻力，机械能守恒，近地点距离地面较近则高度较小，远地点距离地面较远则高度较大。当卫星从近地点向远地点运动时，卫星的质量不变，高度逐渐增大，则重力势能增大；卫星在越高的位置重力势能越大，故卫星在远地点时重力势能最大。 10.【答案】 运动状态 重力势 【详解】[1]垫球时，球的运动快慢和运动方向都发生了改变，即球的运动状态发生了变化，说明力可以改变物体的运动状态。 [2]重力势能与物体的质量和所处高度有关；当球上升到最高点时，高度最高，重力势能最大。 11.(1)小球A (2)大 (3)大 (4)同一 12.(1)木块移动距离 (2)乙、丙 (3) 不同高度 大 (4) 相等 匀速直线 (5) 可行 A 【详解】（1）实验中，钢球的动能不同，对木块做功不同，木块移动的距离不同，所以可通过木块移动的距离反映钢球动能的大小。 （2）要探究动能大小与质量的关系，应保持钢球的速度相同，改变其质量，为了保持速度相同，应让质量不同的钢球从同一斜面的同一高度静止释放。所以应选择乙、丙两图进行实验。 （3）[1][2]要探究动能大小与速度的关系，应保持钢球的质量相同，改变其速度，所以应让质量相同的钢球从同一斜面的不同高度静止滚下，则到达水平面时的速度不同；实验时，选择图甲和乙进行探究。乙中，钢球的高度更高，静止滚下到水平面的速度更大，撞击木块移动的距离更远，钢球的动能更大，所以可得：当质量一定时，钢球速度越大，动能越大。 （4）[1]根据控制变量法，探究阻力对物体运动的影响，除了阻力改变，其它因素应保持不变，所以小车从斜面滚下到水平面时的速度相同，具有的动能相同，小车最后都停下在斜面上，克服阻力做功，将所有的动能转化为内能，所以小车在三个表面克服摩擦力做功相等。 [2]由表格信息可知，水平面越光滑，小车受到的阻力越小，速度减小得越慢，运动的距离越远，由此推理：若水平面绝对光滑，小车将做匀速直线运动。 （5）[1][2]将弹簧压缩到不同程度，弹簧所具有的弹性势能不同，弹簧恢复原状的过程中，弹性势能转化为动能，撞击同一木块时，铁球的动能不同，而铁球的质量相同，速度不同，所以该方案可行。故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 精讲精练第 1 页 共 1 页 学科网（北京）股份有限公司 $$