11.3 动能和势能 课件-2025-2026学年人教版物理八年级下学期

该初中物理课件围绕“动能和势能”展开，涵盖能量概念、动能及影响因素、重力势能与弹性势能及影响因素。通过“飞机被鸟撞”“西瓜皮砸车顶”等生活情景导入，结合多媒体实例引出能量概念，再经实验探究构建从现象到规律的学习支架。 其亮点是以科学探究为主线，用控制变量法、转换法设计动能与势能实验，搭配《转换法》等视频演示和例题解析，培养科学思维与物理观念。学生能提升探究能力，教师可直接使用完整教学资源，提高教学效率。

第十一章 功和机械能 第3节　动能和势能 情景导入 2013年6月4日，中国国际航空公司的CA4307航班起飞约20分钟左右，飞机机头被撞出了一个大坑，所幸机上乘客都安然无恙。 人们好奇：如此高空，难道是外星人干的？不过，UFO迷要失望了。国航证实，飞机是被鸟撞击的。随后被网友调侃为“愤怒的小鸟”。 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? 能 量 一 合作探究 知识点一 能量 湍急的流水能推动水车，水对水车做了功。 多媒体展示 拉开的弹弓能将弹丸射出，弹弓对弹丸做了功。 风吹动帆船航行，空气对帆船做了功。 2. 能量 （1）概念 物体能够对外做功，就说这个物体具有能量，简称能。上述事例中，流动的水、飞行的子弹、拉开的弓都具有能量。 （2）能量的单位 物体做功的过程就是能量的转化过程，因此能量的单位与功的单位相同，都是焦耳（J）。 归纳总结 （3）理解能量 ①能量的实质：物体做功的过程就是能量的转化过程。功是能量变化的量度，一个物体能够做的功越多，说明该物体具有的某种能量转化为其它的形式的能量就越多，即表示这个物体的能量越大。 所以能量是表示物体做功本领的物理量。 ②理解“能够对外做功” 物体“能够对外做功”并不等同于正在做功。有能量的物体不一定做功，但能够做功的物体一定有能量。例如：被举高的重锤在空中静止，它虽然现在没有做功，但当它下落时，可将木桩打入地下而做功，所以被举高的重锤具有做功的本领，它具有能量。 【例题1】下列关于能的叙述中，都正确的一组是（　　） ①一个物体能够做功，我们就说这个物体具有能 ②一个物体没有做功，它一定不具有能量 ③一个物体已做过的功越多，说明这个物体具有的能越多 ④运动的物体具有能，静止的物体没有能 ⑤物体具有的能量越多，做的功越多 ⑥物体具有的能越多，它能做的功就越多 A．①⑥ B．①②⑤ C．④⑤⑥ D．①③⑥ A 理解例题 ①一个物体能够做功，即具有对外对做的本领，我们就说这个物体具有能，故①正确； ②一个物体没有做功，但是它可能具有对外做功的本领，它不一定不具有能量，故②不正确； ③一个物体已做过的功越多，说明没做功之前具有的能多，该物体做功后具有的能不一定多，故③不正确； ④运动的物体具有能，静止的物体可能有势能，故④不正确； ⑤物体具有的能量越多，对外做功的本领越大，做的功不一定越多，故⑤不正确； ⑥物体具有的能越多，做功的本领越大，能做的功就越多，故⑥正确。 故A符合题意，BCD不符合题意。 故选A。 例题解析 动 能 二 知识点二 动能 1. 什么样的物体具有动能 知识点二 动能 多媒体展示 急流的河水能把石头冲走，流水能做功。 飞行的子弹能把木板打穿，飞行的子弹能做功。 风吹动风力发电机的叶片转动进行发电，空气流动形成的风能做功。 现象分析：台风、汽车、火箭都在运动，都能够做功，所以具有能量。 台风刮跑物体 行驶的汽车 火箭升空 归纳总结 交流讨论 上述现象中的共同点 物理学中把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。 这些物体能做功，它们都具有能。 它们的能量是由于物体运动才具有的。 水由于流动、子弹由于飞行、空气由于流动而具有能。 研究物体的动能跟哪些因素有关 锤头的质量 越大，做功越多 子弹的速度越大，做功越多 动能是由于物体运动而具有的能，子弹飞行的速度大，对物体的杀伤力也大（做功多），所以动能可能与物体的运动速度有关。 锤子击碎物体时，锤头的质量越大，破坏力越强（做功越多），动能的大小可能与物体的质量有关。 猜想与假设 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。 实验思路 视频欣赏——《转换法》 ②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能变化一个。 速度 v1=v2 质量 m1＞m2 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。 质量 m1=m2 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。 探究一：探究动能大小与速度的关系 ①控制钢球的质量m不变。 ②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。 ③观察并测量木块被撞出的距离s。 实验过程 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 探究二：探究动能大小与质量的关系 ①控制速度不变，即固定钢球在滑槽上的释放位置的高度h。 ②改变钢球的质量m。 ③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 实验过程 探究（1）中：在质量相同时，钢球下落的高度越高，钢球达到斜面底端的速度越大，木块被撞击滑行的距离越远，说明： 钢球的动能与速度有关，质量相同时，速度越大，动能越大。 探究（2）中：不同钢球从同一高度滚下，达到斜面底端时的速度相同，钢球质量越大，木块被撞击滑行的距离越远，说明： 钢球的动能与质量有关，速度相同时，质量越大，动能越大。 分析与论证 （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。 （5）实验改进：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。 （6）实验结论的应用：生活中超载、超速问题（超速时的速度大，超载时的质量大，则动能大，危险性大）。 归纳总结 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。 如图所示是一些道路的标志牌：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，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? 与动能有关的现象及解释 【分析】同一辆汽车，质量不变，速度越大，具有的动能越大，危害性越大。所以限制机动车的最高行驶速度才能保证机动车行驶的安全性。 车型不同，车的载重量就不同，也就是说，车的质量有大有小。如果车的行驶速度相同，质量大的，动能大，在道路上行驶时，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。 视频演示——《探究影响动能大小的因素》 【例题2】体育课上，李华同学让铅球和足球在跑道上以相同的速度滚动，则（　　） A．铅球的动能大 B．足球的动能大 C．铅球、足球的动能一样大 D．无法比较 铅球和足球在跑道上的滚动速度相同，但铅球的质量大于足球的质量，所以铅球的动能大。故A符合题意，BCD不符合题意。故选A。 A （2）分析比较甲和乙两组实验可得，物体质量相同时，速度越大，动能越______； （3）分析比较________两组实验可得，物体速度相同时，质量越大，动能越大； 【例题3】如图所示是“探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验，将小钢球从同一斜面上由静止开始滚下，推动同一木块在水平面向前移动一段距离后停下。先后完成甲、乙、丙所示的三组实验。 （1）小钢球在滚下斜面的过程中，其动能大小是通过______（选填“高度 ”或“距离 ”）大小来反映的； 大 距离 甲、丙 （4）综合上述可知，如图所示的交通标志牌是交通管理部门对不同车型设定不同的最高________； （5）在实验中，若增大水平面的粗糙程度，则木块移动的距离将______（选填“增大”、“不变”或“减小”）。 速度 减小 （1）钢球从斜面滚下过程中，其动能大小是通过木块移动距离s的大小来反映的，小木块移动距离越大，说明小钢球的动能越大。 （2）分析比较甲乙两组实验，小球的质量相同，在斜面上释放时的高度不同，甲图中小球释放时的高度大，到达水平面时的速度大，推动木块滑行的距离远，故可得出结论：物体质量相同时，速度越大，动能越大。 （3）探究动能大小与质量的关系，保持速度相同，钢球的质量不同，故分析比较甲、丙两组实验可得出物体的动能与质量的关系。 （4）图所示的交通标志牌是交通管理部门对不同车型设定的最高速度，质量越大的车，限速越低。 （5）在实验中，若增大水平面的粗糙程度，木块受到的阻力增大，则木块移动的距离将减小。 势 能 三 知识点三 势能 在打桩时，必须把重锤高高举起，当重锤落下时可以做功，因为重锤受到竖直向下的重力，重锤下落时沿着重力的方向向下通过了一段距离，所以举高的重锤可以做功，将木桩打入地里。 1. 什么样的物体具有势能 多媒体展示 撑竿跳高 张弓射箭 各类弹簧 1. 重力势能 （1）现象探究：被举高的物体能做功。 【观察现象】 ①观察打桩机打桩的过程：如图所示，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。 【分析】被举高的重锤能够对桩做功，说明被举高的重锤具有能量。 （2）重力势能 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。 山顶的巨石、举高的重锤都具有做功的本领，即具有势能。这种能量是物体由于受到重力产生的。 山顶的巨石 举高的重锤 （3）决定重力势能大小的因素 【猜想与假设】 ①重力势能是由于物体处在一定高度而具有的能，所以重力势能可能与物体的位置高度有关。 ②位置高度相同的足球和铅球下落到地面，铅球对地面做的功比足球大得多，推测重力势能可能与物体的质量有关。 物体离地面越高、质量越大，做功的本领越强。 设计并进行实验 探究一：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。 探究二：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。 探究一：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，位置越高，重力势能越大。 分析与论证 探究二：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。 物体的重力势能与物体的质量和位置有关，质量越大，位置越高，它的重力势能就越大。 实验结论 陨石与陨石坑 大量实验表明： 视频演示——《探究影响重力势能大小的因素》 想想议议 我国的乌东德水电站的拦河拱坝高270 m。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70 m。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? 不能。因为水库中水的重力势能大小与水的质量和高度有关，虽然乌东德水电站比葛洲坝拦河坝高，但我们并不知道水库中水量的多少，所以不能简单地得出结论。 当心吊物　 当心落物 必须戴安全帽 想想议议 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。 2. 弹性势能 （1）现象探究：物体发生弹性形变与做功 运动员在参加射箭比赛时，拉弯的弓为什么能将箭射出？蹦床比赛中，运动员为什么可以 “跳” 这么高？ 分析：被拉弯的弓可以把箭射出去，弓对箭做了功；发生形变的蹦床把人弹起来，弹簧对人做了功。 共同特点：发生弹性形变的物体能对其他物体做功，表明它具有能量。 蹦床 射箭 （2）弹性势能 物体由于发生弹性形变而具有的能叫作弹性势能。 发生形变的物体在恢复形变时可以做功，因此具有能量。例如，发生形变的网球拍能将网球弹出，具有弹性能量。 发生形变的网球 拍具有弹性势能 发生形变的撑杆 具有弹性势能 发生形变的弹簧 具有弹性势能 （3）影响弹性势能的因素 【分析】图甲中橡皮筋的形变越大，“子弹”被弹射得越远；图乙中弹簧的形变越大，小车被弹得越远。 【结论】物体的弹性形变越大，它具有的弹性势能就越大。 甲 用弹弓弹射“子弹” 乙 压缩的弹簧弹开小车 影响弹性势能大小的因素是物体本身的材料和弹性形变的程度。 在材料相同时，物体的弹性形变越大，它具有的弹性势能就越大。 探究结论 大量实验表明： （4）重力势能和弹性势能是常见的两种势能。 【例题3】在探究“重力势能的大小与哪些因素有关”的实验时，提出了如下猜想： 猜想一：物体的重力势能与物体的质量有关； 猜想二：物体的重力势能与物体所在高度有关。为验证猜想，利用小桌、沙子、透明的箱子、质量不同的重物进行实验。把小桌放在平整的沙面上，让重物从高处落下，撞击桌面的中心部位，桌腿陷入沙子。图为实验过程中的有关情景。 （1）实验探究的是______（选填“重物”或“小桌”）的重力势能； （2）实验中通过比较______________________来判断物体重力势能的大小； （3）通过比较_______（选填“甲乙”“乙丙”“丙丁”或“甲丁”）两图，可得出的实验结论是：______________________________ ； （4）如图所示的实验，_____（选填“能”或“不能”）顺利验证两个猜想。 不能 重物 桌腿陷入沙子的深度 甲乙 物体的质量相同时，所在高度越高，重力势能越大 （1）（2）实验探究的是重物的重力势能，重物下落撞在桌子上，桌腿陷入沙子中，重物的重力势能通过小桌陷入沙子的程度看出。 （3）重力势能与物体质量、高度有关，研究某一变量时，要控制另一变量相同，由图得，甲乙中控制重物的质量相同，改变物体下落的高度，物体下落高度越高，小桌陷入沙子中的深度较深，说明物体的质量相同时，所在高度越高，重力势能越大。 （4）如图所示的实验，通过比较甲乙实验，质量相同，下落高度不同，可以验证重力势能与高度有关；甲乙丙丁实验中，重物下落高度都不同，无法验证重力势能与高度的关系。 （1）为验证猜想一，他设计了如图所示实验， （小球质量大于木块的质量）实验时将同一弹簧压缩不同的长度（弹簧被压缩后未超过其弹性限度），将小球置于弹簧的右端，松开后小球撞击同一位置的相同木块上，分析比较 ______________ ，从而得出弹性势能大小。 （2）为验证猜想二，需选用材料_________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。 【例题4】在探究弹性势能的大小跟哪些因素有关时，小明提出了如下猜想： 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； 木块移动的距离 前后两次木块移动的距离不同 不同 相同 （1）为验证猜想一，即弹性势能的大小与弹簧被压缩的程度有关，应改变弹簧的弹性形变大小，因此要将同一个弹簧压缩不同的长度；运用转换法，观察木块移动距离的远近来比较弹性势能的大小。 （2）探究弹性势能的大小与弹簧的材料有关，需选用长度和粗细相同，材料不同的两根弹簧，实验时将两根弹簧压缩相同的长度，观察前后两次木块移动的距离；若前后两次木块移动的距离不同，说明弹性势能的大小与弹簧的材料有关。 课堂小结 材料拓展 你会荡秋千吗？ 荡秋千时，如果后面有人助推，秋千就能越摆越高，而有人不需要助推也能越摆越高，知道这是什么原因吗？ 具体的做法如下：从高处摆下来的时候身子是从直立到蹲下，而从最低点向上摆时，身子又从蹲下到直立起来。从蹲下到直立时，重心升高，无形中就对自己做了功，增大了重力 势能。另外，在下降的过程中，因为脚对秋千 做了功，人和秋千的总能量也会增加。因而， 每摆一次秋千，都使荡秋千的人自身机械能增 加一些。如此循环往复，总能量越积越多，秋 千就摆得越来越高了。 随堂检测 1．下列关于能量的说法中正确的是（ ） A．做功的物体具有能量，不做功的物体没有能量 B．做功多的物体能量就多，做功少的物体能量就少 C．能够对外做功的物体具有能量，但不一定在做功 D．能量多的物体所做的功一定就多 C 2．下列关于各种形式的能量的说法正确的是（ ） A．质量大的物体具有的重力势能一定大 B．速度大的物体具有的动能一定大 C．同一物体的弹性形变越大，则它具有的弹性势能也越大 D．以一定速度运动的物体，对于不同的参照物，它的动能是相同的 C 3．在大型游乐场里，小明乘坐如图所示匀速转动的“摩天轮”，正在向最低点运动，对此过程，下列说法正确的是（　　） A．小明的重力势能保持不变 B．小明的动能保持不变 C．小明的机械能不变 D．小明的机械能增加 B Lavf59.27.100 Lavf59.27.100 Lavf59.27.100 Lavf59.27.100 Lavf59.27.100 Lavf59.27.100 $