第十一章 第3节 动能和势能-【教材笔记】2025-2026学年八年级下册物理（人教版·新教材）

第3节 动能和鹤能 ?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？ 因为西瓜皮从高处落下时，具有较大的动能。高空抛 物具有很大的危害性，应严禁高空抛物，保障公共安全 新知解读 知识点1●》>能量 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。 能量是一个状态量，功是一个过程量。一个物体具有能量， 说明这个物体具有做功的本领，并不代表这个物体正在做功或 已经做了功 般来说，一个物体能够做的功越多，表示这个物图11.3-1 湍急的流水能 体的能量越大。 推动水车 知识点2》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 energ罗)。一切 运动的物体都具有动能。 动能是指与物体运动有关的能量，不能理解为“运动的物 体具有的能量叫作动能”。因为运动的物体不只具有动能， 它还具有其他形式的能 第十一章功和机械能91 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 →孩实验用到了控制变量法和转换法 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5。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。 本实验通过木块被撞击后移动的距离反映钢球的动能大小，钢球的动能越大，撞击 木块后，木块的动能就越大，则木块克服摩擦力做的功就越多，由W=得，木块移动的 距离就越远 图11.3-2研究物体的动能 目的是控制 质量相同 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？、·目的是使钢球到达水平面时的速度不同 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大， 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。 目的是改变质量目的是控制钢球到达水平面时的速度相同 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？ 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，动能越大。 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。 ·物体的动能由物体的质量和速度的大小共同决定 92教材笔记物理八年级下册 ®想想议议 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 100 货汽车最高行驶速度不得超过80km/h（图 11.3-3)。 80 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？ 图11.3-3交通标志牌 通过对机动车的最高行驶速度进行限制，可以有效降低车辆的动能，减少制动距 离，从而降低交通事故的发生率。考虑到不同车型的质量差异，设定不同的最高行驶 速度，是为了确保所有车辆在道路上行驶时的安全性和可靠性 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。 知识点3》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人地下，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。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。 物体所处的高度具有相对性，故重力势能也具有相对 性。例如，被在桌面上的课本，相对于地面具有高度，即 具有重力势能，但相对于桌面来说，其高度和重力势能均 为零 图11.3-4举高的重锤具有重 力势能 第十一章功和机械能 93 ®想想议议 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？ 图11.3-5乌东德水电站的拦河拱坝 *不能，因为决定重力势能大小的因素有两 个，分别是质量和高度，虽然乌东德水电站的 拦河拱坝高度比葛洲坝水电站的拦河坝高，但 是流过的水的质量不能确定，因此，不能简单 地得出结论 发生形变的物体在恢复原状时可以做功，因此也具有能量。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)；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。 图11.3-6发生形变的网球拍具有弹性势能 图11.3-7拉弯的具有弹性势能 重力势能和弹性势能是常见的两种势能（potential energy)。 ·由于物体的重力势能与物体所处的高度有关， 因此即便是质量很小的物体，从较高处抛下也 会产生较大的破坏力 练习与应用 ①除了课本中所列举的能对外做功的物体，请你各举一个具有动能、重力势能和 弹性势能的实例。 1.动能：急流的河水能将石头冲走。 重力势能：举高的重锤落下时能把木桩打入地里。 弹性势能：射箭运动员拉弓将箭射出。 94 教材笔记物理八年级下册 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； (2)悬挂在天花板上的吊灯； (3)在空中飞行的飞机； (4)被拉开的弹弓。 2.(1)在水平公路上行驶的汽车处于运动状态，具有动能。 (2)悬挂在天花板上的吊灯相对于地面有一定高度，具有重力势能。 (3)在空中飞行的飞机处于运动状态，具有动能；相对于地面有一定高度，还具 有重力势能。 (4)被拉开的弹弓发生弹性形变，具有弹性势能。 ③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？ 3.在水平地面上的轨道行驶时具有动能；在高架轨道上行驶时具有重力势能和动能； 停靠在高架轨道的站台上时具有重力势能。 ④在“研究物体的动能跟哪些因素有关”的实验中，让质量不同的钢球从同一高 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？ 4.让质量不同的钢球从同一高度由静止开给滚下，这样钢球到达水平面时的速度相同， 便于研究质量对动能的影响。是通过观察木块被推动的距离来比较钢球动能大小的。 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？ 5.在质量一定时，自行车的速度越大，动能越大，在发生紧急情况时越不容易停下 来，容易造成交通事故，因此骑自行车时速度不能太大。 第十一章功和机械能95