11.3 动能和势能 课件 -2025-2026学年人教版物理八年级下学期

11.3 动能和势能 课件 -2025-2026学年人教版物理八年级下学期 课前小测： 论述题： 在一次体能测试中，甲、乙两名同学分别将质量相同的沙袋从地面匀速提升到相同高度。已知甲同学用时较短，乙同学用时较长。 请回答下列问题： 1.判断甲、乙两名同学对沙袋所做的功是否相同，并说明理由； 2.有同学认为：“甲同学力气更大，所以功率一定更大。”你是否同意？请从物理概念角度进行分析； 3.请你从功率的两个公式角度来比较甲、乙两名同学做功的功率大小，并说明判断依据。 1.所做的功相同。 因为沙袋质量相同、提升高度相同，克服重力所做的功，两人对沙袋所做的功相同。 2.不同意。 功率的大小不仅与力有关，还与做功的快慢有关。 在本题中，两人对沙袋施加的拉力都等于沙袋重力，力的大小相同， 甲同学功率较大是因为完成相同功所用时间较短，而不是因为“力气更大”。 3.甲同学的功率较大。 功率 𝑃=𝑊/𝑡​，在所做功相同的情况下，用时越短，功率越大， 因此甲同学用时较短，功率较大。 功率 𝑃=Fv，本题中，两人对沙袋施加的拉力都等于沙袋重力，力的大小相同，但甲速度更大，因此甲同学用时较短，功率较大。 知识点一、能量的概念 1.能量的概念 （1）能量：一个物体能够做功，我们就说这个物体具有能。 （2）单位：焦耳，符号J。 2.功与能的关系 （1）功是一个过程量，能量是一个状态量。功是描述一个力对物体作用过程中所取得成效的物理量，它是相对于一个过程而言。能量是指一个物体具有能够对外做功的本领。 （2）具有能量的物体不一定在做功，但正在做功的物体一定具有能量。 （3）一个物体能够对外做的功越多，它具有的能量就越大。 ①能量表示物体做功本领大小的物理量；能量可以用能够做功的多少来衡量。 ②一个物体“能够做功”并不是一定“要做功”也不是“正在做功”或“已经做功”。如：山上静止的石头具有能量，但它没有做功。也不一定要做功。 知识点二、动能及其影响因素 1.动能 （1）动能概念：物体由于运动而具有的能，叫做动能。一切物体都具有动能。 （2）影响动能大小的因素：物体的质量和速度。物体的质量越大，速度越大，物体具有的动能就越大。 （3）单位：焦耳（J）。 特别提醒： 分析物体动能大小的变化时，要同时考虑物体的质量和物体运动速度两个因素的变化情况，不能只考虑其中的一个方面，特别是忽略物体质量的变化。例如：公路上匀速行驶的洒水车在洒水的过程中，虽然速度大小没有变化，但是洒水车的动能在减小，这是因为洒水车的质量在不断减小。 知识点三、势能及其影响因素 1.势能：弹性势能和重力势能统称为势能。 2.重力势能 （1）重力势能概念：物体由于被举高而具有的能量，叫做重力势能。 （2）单位：焦耳（J），重为1N的物体（质量约为0.1kg），被举高1m时所获得的能量，就是1J。 3、弹性势能 （1）弹性势能概念：物体由于发生弹性形变而具有的能量，叫做弹性势能。 （2）单位：焦耳（J）。 变化规律： a.物体的质量越大，所处的高度越高，物体的重力势能就越大。 b.同一物体在弹性形变范围内的弹性形变程度越大，弹性势能就越大。 机械能（动能+势能）守恒： 一、人物设定： 你这个人 → 一个物理系统（球/物块/木板等） 你的全部个人财产 → 总机械能 三个钱包 → 三种机械能形式 钱包 A：动能钱包 钱包 B：重力势能钱包 钱包 C：弹性势能钱包 👉 总财产 = 三个钱包里的钱加起来 二、什么叫“守恒”？ 在理想情况下（没有小偷、没有手续费、没有损耗）：不管你怎么换钱包，总钱数不变 三、钱包之间怎么“转账”？ 1. 从重力势能钱包 → 动能钱包 情景：物体从高处下落 一开始：重力势能钱包很鼓，动能钱包几乎空 下落过程中： 重力势能不断“转账”给动能，到地面前： 势能钱包几乎空，动能钱包最满（钱没丢，只是换了钱包） 2. 从动能钱包 → 弹性势能钱包 情景：物体压缩弹簧 刚接触弹簧：动能钱包鼓弹性势能钱包空 压缩过程中：动能一点点转进弹性势能 最大压缩时：动能钱包清零弹性势能钱包最满(速度为零，不代表“没钱”，只是钱被存起来了) 3. 三个钱包轮流接力 情景：小球从高处落到弹簧上再弹起 转账路线是这样的： 重力势能 💰 → 动能 💰 → 弹性势能 💰 → 动能 💰 → 重力势能 💰 全程只是在换存储方式，总资产不变。 四、什么时候“钱会变少”？ 如果出现下面情况之一： 有摩擦、空气阻力；弹簧发热；碰撞不完全弹性。就相当于：有“手续费”被扣走，钱被转成热能、声能 这时：机械能减少，但总能量仍守恒。 不是能量不守恒，而是钱流出了“机械能账户” 1.探究影响动能因素的实验 小明和小红在“探究物体的动能与哪些因素有关”的实验中，让钢球从斜面上一定高度的位置滚下，钢球在水平面上运动，碰上木块C并将C推动一段距离，通过推动距离的大小来反映动能的大小。 (1)实验中探究的动能是指_______（填字母）； A．钢球撞击木块时的动能 B．钢球撞击木块后的动能 C．木块被钢球撞击后的动能 (2)图甲、乙为小明两次实验的示意图，钢球A、B的质量关系为，高度关系为，距离关系为。他__________（选填“能”或“不能”）推断出物体动能与质量的关系； (3)小红让钢球A分别从同一斜面的不同高度由静止自由滚下，撞击木块，这是为了探究物体动能与________的关系。 (4)本实验采用了____________和________________研究方法。 C 不能 速度 转换法 控制变量法 2.探究影响物体重力势能因素的实验 同学们利用沙子、小桌、重物、透明的箱子等进行实验探究。如下图所示，把小桌放在透明的沙箱中，让重物从高处落下撞击小桌，观察桌腿陷入沙子的深度，探究物体重力势能的大小与哪些因素有关。 (1)实验探究的是____________（选填“重物”或“小桌”）的重力势能； (2)通过实验，发现同一个重物从不同高度落下，高度越高，能够对外做的功越_______，说明它的重力势能越______； (3)若要探究物体重力势能与质量的关系，应换用质量不同的重物，让它们从____高度落下，观察桌腿陷入沙子的深度。 重物 多 大 同一 3.探究影响物体弹性势能因素的实验 如图所示，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； 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，他设计了如图所示实验，实验时将同一弹簧压缩__________（相同/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； (2)为验证猜想二，需选用长度和粗细相同，__________不同的两根弹簧，实验时将两根弹簧压缩__________（相同/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 _______________，则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_______（能/不能）达到探究目的。 不同 木块移动的距离 材料 相同 木块移动的距离不同 不能 4.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，到达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A位置小球不受力 B．在B位置小球处于平衡状态 C．从C到B位置过程中小球重力做功越来越慢 D．从D到A位置过程中小球的动能先减小再增大后不变 5.小华在甲、乙两个不同位置开展跨学科研学活动，如图为研学点附近的等高线图，下列说法正确的是（　　） A．小华从甲处匀速运动到乙处动能增大 B．甲处的气压比乙处的大 C．质量为50kg的小华从甲处走到乙处，重力做了1.5×104J的功 D．小华在甲处具有的重力势能比乙处大 C D 6.如图所示为中考体育测试中掷出的实心球运动的情景，b点为最高点，不考虑空气阻力的影响，当实心球到达最高点b点时动能 _________（选填“为”或者“不为”）零，如果实心球所受的所有力都消失，实心球将___________。 7.世界智能大会上展示了可穿戴的“外骨骼”机器人。参观者戴上该设备，轻松地将480 N的物体匀速举高1m，用时2s，此过程中对物体做功的功率为________ W；该物体的动能将________（选填“增大”“减小”或“不变”），将此物体水平匀速移动2m，在此过程中对物体做功_________J。 8．安全意识；高空抛物现象被称为“悬在城市上空的痛”。一个30g的鸡蛋从18楼被抛下就可以砸破行人的头骨，从25楼被抛下可使人当场死亡。由此可知，鸡蛋的重力势能与_________有关；若这个鸡蛋从25m的高度掉落到地面上，重力做的功为_________ J。（g取10N/kg） 不为 匀速直线运动 240 不变 0 高度 7.5 9.图中甲、乙两个质量不同但体积相同的小球从相同高度静止释放到同一沙坑中（忽略空气阻力），乙球下落过程中经过P、Q两点，下列说法正确的是（　　） A．释放瞬间，两球的重力势能相等 B．落到沙坑中时，沙坑凹陷程度大的小球质量大 C．乙球在P点的动能大于在Q的动能 D．从释放到着地，两球所受重力做的功相等 B 能量 动能 速度 质量 势能 重力势能 质量 高度 弹性势能 物体材料 压缩程度 实验 控制变量法 转换法 $