第三节 动能和势能（教学课件）物理新教材北师大版（北京）八年级全一册

第十章 功和机械能 第三节 动能和势能 2025 八年级下册（北师大（北京）2024） 目录 壹 学习目标 肆 课堂练习 贰 课堂引入 叁 探究新知 陆 课后作业 伍 课堂总结 学习目标 1. 通过实例，从做功的角度描述能量，能说出能量与做功的关系，记住能的单位。(物理观念) 2. 能利用实例或实验初步认识动能、势能的概念，并能运用其解释相关现象。(物理观念) 3. 能通过实验探究，了解动能、势能的大小的影响因素。(物理观念、科学探究) 课堂引入 第3节 动能和势能 观看视频，并思考问题：子弹射击物体，为什么会将物体击碎呢？ 【视频欣赏：子弹射击物体慢动作】 本节课，我们一起来探讨子弹击碎物体的秘密！ 知识点1 能量 探究新知 知识点1 能量 海啸冲击建筑物 观察并思考:下面的图片，重锤、弓和海啸能物体否做功？为什么？ 被拉弯的弓能将箭射出去 举高的重锤能将木柱打进土里 归纳总结 物体都对外做了功 6 探究新知 知识点1 能量 1.能量的概念 物体能够对外做功，我们就说这个物体具有能量，简称能。 重锤做了 功 弓具备 做功的本领 重锤能把木桩打入土里 弓能把箭射出去 海啸能将房子推到 水流具有做功的本领 重锤、弓和水流等，这些物体都能够对外做功或具备做功的本领。其原因是这些物体具有能量。 归纳总结 探究新知 知识点1 能量 2.对能的理解 物体做功过程实质上是能量转化或转移的过程，物体能够做功越多，表示这个物体所具有的能量越大。即能量是表示物体做功本领的物理量。 3. 单位 物体做功的过程就是能的转化过程。因此能的单位和功的单位是相同的。在国际单位制中，能和功的单位都是焦耳，简称焦，符号（J）。 4.功和能的区别及联系 区别 功是一个过程量，能是一个状态量 功是描述力对物体做功过程中取得的的成效的物理量，是相对于一个过程而言；能是描述一个物体做功本领的物理量，是一个状态量 联系 具有能量的物体不一定做功，而正在做功的物体一定具有能量 功是能量变化的量度 探究新知 知识点1 能量 【典例1】叙述功和能的关系时有以下几种说法，哪一种是正确的（   ） A．物体具有的能量越大，做的功越多 B．具有能量的物体一定做功 C．做功的物体一定具有能量 D．物体不做功就没有能 【详解】A．物体具有的能量越大，做的功不一定越多，如让大力士去推火车，没有推动，他同样不做功，故A错误； 探究新知 知识点1 能量 B．具有能量的物体不一定做功，如山坡上的巨石具有重力势能，但没有落下前并未做功，故B错误； C．一个物体如果能对外做功，我们就说它具有能量，故做功的物体一定具有能量，故C正确； D．物体不做功不一定没有能，如山坡上的巨石具有重力势能，但没有落下前并未做功，故D错误。 C 知识点2 动能 观察以下运动的物体，思考它们是否具有能量？ 风吹着帆船移动 子弹射击靶子 河水冲走沙石 空气在流动的过程中对帆做功 水在流动的过程中对沙石做功 子弹在运动的过程中对靶子做功 空气、子弹和水都是由于运动而具有的能 归纳总结 风吹着帆船移动 子弹射击靶子 探究新知 知识点2 动能 1. 动能的定义 物体由于运动而具有的能量，叫做动能。 一切运动的物体都具有动能。例如，空中飞行的小鸟、行驶的汽车、流动的水等。 【特别提示】叙述动能的定义时，只能说“物体由于运动而具有的能”，不能说“运动的物体具有的能”，因为运动的物体除了具有动能外，还可能具有其他形式的能，如高空飞行的飞机除了具有动能外，还具有重力势能和内能等。 探究新知 知识点2 动能 （1）“十次车祸九次快”，猜想动能可能与物体运动的速度有关； （2）同样速度的自行车和汽车，碰到行人后造成的伤害不同，猜想动能可能与物体的质量有关。 物体动能的大小跟哪些因素有关？ 猜想与假设 探究新知 知识点2 动能 实验方案 ②实验原理：如下图所示，钢球A从高为h的斜槽上滚下，在水平面上运动，运动的钢球A碰到木块B后，能将B撞出一段距离s。在同一水平面上，木块B被撞得越远，钢球A对B做的功就越多，A的动能越大。 ①实验器材：质量不同的钢球A、木块B、斜面等。 探究新知 知识点2 动能 视频欣赏——《转换法》 ③实验方法：转换法、控制变量法。 转换法：通过被撞物体运动的距离s来反映动能的大小。 实验方案 探究新知 知识点2 动能 速度 v1=v2 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。 速度 v1＞v2 控制质量不变，改变速度的方法：同一小球从不同高度滚下。 控制变量法： 在探究动能大小可能与物体运动速度、物体质量有关时，每次实验这两个变量只改变其中一个。 探究新知 知识点2 动能 ①探究动能大小与速度的关系 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。 控制钢球的质量m不变。 观察并测量木块被撞出的距离s。 次数 质量m/kg 高度h/cm 推动木块的距离s/cm 1 0.1 10   2 0.1 15   3 0.1 20   进行实验 探究新知 知识点2 动能 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s。 次数 质量m/kg 高度h/cm 推动木块的距离s/cm 1 0.1 10   2 0.2 10   3 0.3 10   进行实验 探究新知 知识点2 动能 探究1中：当钢球质量相同时，钢球达到斜面底端速度越大，木块被撞击滑行的距离越远，说明： 钢球的动能大小与速度有关，速度越大，动能越大。 视频演示—— 《动能大小与速度的关系》 分析论证 探究新知 知识点2 动能 探究2中：当钢球达到斜面底端速度相同时，钢球质量越大，木块被撞击滑行的距离越远，说明： 钢球的动能大小与质量有关，质量越大，动能越大。 视频演示——《动能大小与质量的关系》 分析论证 探究新知 知识点2 动能 实验结论 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。 探究新知 知识点2 动能 （1）使钢球获得动能的方法：将钢球由斜面某一高度静止释放（重力势能转化为动能）。 （2）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：控制钢球达到斜面底端时具有相同的初速度（钢球的速度与质量无关）。 （3）将质量相同的钢球由斜面上不同位置静止释放的目的：改变钢球达到斜面底端时的初速度。 （4）水平面绝对光滑时对实验的影响：钢球撞击木块后木块移动的距离无法确定，钢球动能的大小无法比较。 交流与讨论 探究新知 知识点2 动能 （5）实验改进： ①木块被撞后滑出木板的解决办法：换质量更大的木块，换质量更小的钢球，换更长的木板。 ②木块质量较大，确保实验现象较明显：增大钢球滚下的高度。 ③不用木块的实验改进：在桌上铺一条毛巾，钢球在毛巾上表面滚动的距离来反映动能的大小。 （6）实验结论的应用：生活中超载、超速问题（超速：速度大，超载：质量大，则动能大，危险性大）。 探究新知 知识点2 动能 视频演示——《探究物体的动能跟那些因素有关》 探究新知 知识点2 动能 4. 理解动能大小时应注意的问题 一切运动的物体都具有动能,物体的动能由物体的质量和运动的速度决定,在讨论物体动能大小时,必须同时分析两个因素。 例如,一颗子弹的速度大于火车的速度,但子弹的动能不一定比火车的动能大,因为子弹的质量比火车的质量小得多；也不能因为火车的质量比子弹的质量大得多,就认为火车的动能一定比子弹的动能大,例如当火车的速度为零时,动能也为零,其动能一定比飞行的子弹小。 探究新知 知识点2 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10 m高处落下的砖块 约2.5×103 行驶的小轿车 约2×105 5. 小资料——《一些物体的动能》 探究新知 知识点2 动能 【典例2】在“探究动能大小与哪些因素有关”的实验中，让铁球从斜面上由静止释放，撞击静止在水平面上的木块，使木块移动一段距离，如图甲和图乙所示。 探究新知 知识点2 动能 （1）实验中可以根据             来判断铁球的动能大小； （2）实验中让不同小球从斜面同一高度处由静止滑下，目的是            ； （3）由图甲和图乙所示的实验现象得到的结论是            ；   （4）如图丙所示的是高速公路上的限速牌，对不同车型限速不一样。限速实质上是限制车辆行驶时的动能，因为动能越大，汽车做功的本领越             ，潜在的危害就越大。 使它们到达水平面的速度相同 木块被推动距离的远近 速度相同时，质量越大，动能越大  大 知识点3 重力势能 那么被举高的重锤具有什么能呢？ 被举高的重锤具有对桩做功的本领， 故被举高的重锤应具有 ； 能量 做功 如图所示，观察打桩机打桩的过程：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。 重锤对桩做功了吗？ 重锤 探究新知 知识点3 重力势能 1. 重力势能 天空落下的陨石、举高的重锤是否能够对外做功？是否具有能量？对比动能产生的原因，这种能量又是怎么产生的？ 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，叫做重力势能。 分析：天空落下的陨石、被举高的重锤都能对外做功，具有能量。这种能量是由物体受到重力产生的。 天空落下的陨石 被举高的重锤 探究新知 知识点3 重力势能 （1）生活中手机从几厘米高处跌落一般不会损坏，但从几米高处跌落，一般会造成较严重的损坏，由此猜想，重力势能的大小可能与高度有关； （2）下冰雹时，重冰雹比轻冰雹造成的危害大得多，由此猜想，重力势能的大小可能与物体的质量有关。 物体重力势能的大小跟哪些因素有关？ 2. 影响重力势能大小的因素 提出问题 猜想与假设 探究新知 知识点3 重力势能 ②实验原理： 如图所示，让物体由某一高度从静止下落到小桌面上，观察桌腿在沙坑下陷的深度。深度越大，物体做功越多，重力势能就越大。 ①实验器材：水槽（内盛细沙）、桌腿尖的小桌、不同质量的重物。 设计并进行实验 探究新知 知识点3 重力势能 ③实验方法：转换法、控制变量法。 转换法：通过桌腿在沙坑下陷的深度反映重力势能的大小。 控制变量法： 探究重力势能的大小与物体高度的关系时，控制质量不变，改变高度； 探究重力势能的大小与物体质量的关系时，控制高度不变，改变质量。 探究新知 知识点3 重力势能 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。 探究新知 知识点3 重力势能 探究①中：同一物体从不同高度的位置下落时，桌腿在沙坑下陷的深度不同；高度越高，桌腿在沙坑下陷的深度越大。 说明： 质量相等的物体，高度越高，重力势能越大。 探究分析 探究新知 知识点3 重力势能 探究②中：质量不同的物体从同一高度下落时，质量越大，桌腿在沙坑下陷的深度越大. 说明： 高度相同时，物体的质量越大，重力势能越大。 探究分析 探究新知 知识点3 重力势能 物体重力势能的大小跟高度、质量有关。 质量相同的物体，高度越高，它的重力势能越大； 高度相同的物体，质量越大，它的重力势能也越大。 探究归纳 探究新知 知识点3 重力势能 在建筑工地上，常常看到以下的指示牌，你知道这些安全警示牌表示什么含义？其中包含的物理原理是什么？ 这些安全警示牌表示防止高空物体的下落。可见高空坠物非常危险，为什么？ 因为处于高空的物体具有很大的重力势能，一旦下落后，做的功也多，对人的伤害更大。 当心吊物　 当心落物 必须戴安全帽 探究新知 知识点3 重力势能 【典例3】小球从高处下落到竖直放置的轻弹簧上（如图甲），在刚接触轻弹簧的瞬间（如图乙），速度为5m /s。将弹簧压缩到最短（如图丙）的整个过程中，小球的速度 v 和弹簧缩短的长度∆L之间的关系如图丁所示，其中 A为曲线的最高点。已知该轻弹簧每受到 0.2 牛的压力就缩短 1 厘米， 并且轻弹簧在受到撞击到压缩到最短的整个过程中始终发生弹性形变。 探究新知 知识点3 重力势能 （1）从小球接触弹簧到将弹簧压缩至最短的过程中，小球动能的变化情况是_______ _______，小球机械能的变化情况是__________； （2）全过程中，弹簧中弹力的最大值为 N； （3）实验中所用小球的质量为 ； （4）如图，当弹簧的压缩量最大时，小球的速度为 0，此时，小球处于 态填（“平衡”或“非平衡”）。 先变大后变小 探究新知 知识点3 重力势能 减小 8.14 0.1kg 非平衡 知识点4 弹性势能 弹弓上被拉长的橡皮筋存储了能量，能把“子弹”射出，且橡皮筋的弹性形变越大，“子弹”被射出的距离越远； 被压缩的弹簧存储了能量，能把小车弹开，且弹簧形变量越大，小车被弹开的距离越远。。 1. 现象探究：物体发生弹性形变与做功 归纳总结：发生弹簧形变的物体在恢复形变时可以对外做功，即发生弹性形变的物体具有能量。 探究新知 知识点4 弹性势能 2. 弹性势能的定义：物体由于发生弹性形变而具有的能叫做弹性势能。 3. 决定弹性势能大小的因素：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有关。对同一物体，弹性形变越大，弹性势能越大。 弹性势能概念的理解 一个物体是否具有弹性势能，关键看该物体是否发生了弹性形变。 若物体发生了弹性形变，则此物体具有弹性势能；若物体虽然发生了形变，但不是弹性形变，则没有弹性势能，如一捏就扁的的面团，就不具有弹性势能。 探究新知 知识点4 弹性势能 4. 弹性势能的应用 发条玩具 蹦极 射箭 探究新知 知识点4 弹性势能 【典例4】同学们所用的笔，有些在靠近笔端的地方装有一个轻质弹簧（如图甲所示）。小文和小军各自拿自己装有弹簧的笔玩弹笔游戏，结果发现小军的笔弹得高一些，小文分析：笔弹起的高度与笔内弹簧的弹性势能的大小有关，那么弹簧弹性势能的大小又跟什么因素有关呢？小文提出如下猜想。 探究新知 知识点4 弹性势能 猜想一：弹性势能的大小与弹簧被压缩的程度有关； 猜想二：弹性势能的大小与弹簧的材料有关； 猜想三：弹性势能的大小与弹簧的长度有关； 猜想四：弹性势能的大小与弹簧的粗细有关。 （1）为验证猜想一，他设计了如图乙、丙所示实验，实验时将同一弹簧压缩 （选填“相同”或“不同”）的长度（弹簧被压缩后未超过其弹性限度），将小球置于弹簧的右端，松开后小球碰到同一位置的相同木块上，分析比较 ，从而比较弹性势能的大小； 不同 木块移动距离的大小 探究新知 知识点4 弹性势能 （2）为验证猜想二，需选用 的两根弹簧，实验时将两根弹簧压缩 （选填“相同”或“不同”）的长度，将小球置于弹簧的右端，松开后小球碰到同一位置的相同木块上，对数据进行比较分析时，若 ，说明弹性势能的大小与弹簧的材料有关； （3）若水平面绝对光滑，本实验将 （选填“能”或“不能”）达到探究目的。 长度和粗细相同，材料不同 相同 木块移动的距离不相等 不能 探究新知 知识点4 弹性势能 【典例5】2001年1月16日“神舟二号”无人飞船在环绕地球108圈顺利完成预定空间科学试验任务后，在内蒙古中部成功着陆。飞船穿越大气层时，若有一段为匀速降落过程，则在此过程中，飞船的（　　） A．动能减小，机械能增大 B．动能不变，机械能减小 C．动能增大，机械能减小 D．动能减小，机械能不变 【详解】飞船匀速降落过程中，质量不变，速度减小，高度降低，则动能不变，重力势能减小，机械能等于势能与动能之和，则机械能减小。 B 探究新知 知识点4 弹性势能 知识总结 动能 势能 定义：物体由于 而具有的能叫做动能. 物体由于发生 而具有的能. 物体由于受到重力并处在一定高度时所具有的能 重力势能 弹性势能 影响因素：物体的运动 和 . 影响因素：物体的 和所在的 . 影响因素：物体的 . 动能和势能 运动 速度 质量 质量 高度 弹性形变 弹性形变程度 知识总结 异同点 动能 势能 重力势能 弹性势能 形成原因 相同点 决定因素 　 物体由于运动 而具有的能量 物体由于受到重力 并处在一定高度时 所具有的能 物体由于发生弹性 形变而具有的能量 质量和速度 质量和高度　 弹性形变程度、材料 都是能量的一种具体形式，都具有做功的本领 动能和势能的比较 课堂练习 1. 流动着的水、风、张开的弓都可以对别的物体做功，说明它们都具有能。那么关于功和能下列说法不正确的是（　　） A．物体已经做的功越多，具有的能越多 B．物体做功的过程就是能量转化的过程 C．能的单位与功的单位相同，都是焦耳 D．物体有时既具有动能也具有重力势能 课堂练习 A 2. 一位跳伞运动员在空中匀速下降的过程中，关于他的动能和重力势能，下列说法正确的是（　　） A．动能变大，重力势能变小 B．动能变小，重力势能变大 C．动能不变，重力势能变小 D．动能变小，重力势能不变 课堂练习 C 3. 小红按照如图所示情景做了一个有趣的实验：她把一个悬挂起来的铁锁拉到自己的面前并接触鼻子，然后将铁锁由静止释放，保持头的位置不变，铁锁摆回时不会撞击她的鼻子。铁锁由接触鼻子的位置a开始，沿弧线abc向另一侧的最高点c运动的过程中，关于它的动能大小，下列说法中正确的是（　　） A．铁锁在位置a有最大的动能 B．铁锁在位置b有最大的动能 C．铁锁在位置c有最大的动能 D．铁锁在a、b、c三处的动能相同 课堂练习 B 4. 甲、乙两颗相同的子弹，飞向同一块木板，结果甲子弹穿透木板，乙子弹嵌在木板里，则甲子弹的动能 乙子弹的动能，甲子弹的速度 （均选填“大于”、“小于”或“等于”）乙子弹的速度，判断的依据是甲子弹能够 较多。 课堂练习 大于 大于 做的功 5.如图所示，用力F将小球压至D点（弹簧始终处于弹性限度内）、撤去力F后，小球从静止开始向上运动。C位置时小球所受弹力大小等于重力，B位置是弹簧自身长度的位置，A位置是小球到达的最高点，整个过程不计空气阻力，下列说法中正确的是（　　） A．在B位置小球的动能最大 B．在A位置，小球速度为零，小球处于平衡状态 C．从D到B位置小球的动能一直在变大 D．从D到A位置过程中小球受到的合力先减小 再增大后不变 课堂练习 D 课后作业 作业 内容 同步作业 完成课后“实践与探索”练习 自主安排 配套同步分层作业 58 ENDING! 2024 Thank you for watching! 谢谢观看 $$